Som ett alternativ till fossila bränslen utvecklas i dag bio-bränslen från lignocellulosa. I många år har forskarna försökt förstå hur naturen löst nedbrytningen av femkolssocker (xylos) i biomassan – vanliga jästsvampar kan nämligen bara bryta ned sockermolekyler med sex kolatomer. Nu har doktoranden Marie Holmgren hittat ett svar: svampen sidenticka, klarar av att jäsa både femkols- och sexkolssocker till etanol.
Marie Holmgren har i sin doktorsavhandling också karakteriserat sidentickans (Trametes versicolor) egenskaper generellt.
Bakom upptäckten finns ett ett patent av Sellstedt och Holmgren (2005) som visar på en ökad etanolproduktion från en naturligt förekommande svampmix tillsammans med bagerijäst. Tester visade att svampmixen växte bra på glukos, xylos, hemicellulosa och cellulosa. Forskarna identifierade svampmixen genom amplifiering av DNA med hjälp av polymeraskedjereaktion (PCR).
Mixen bestod av Chalara parvispora, Xylaria sp och Trametes hirsuta/Trametes versicolor. Under ett rekonstruktionsexperiment visade det sig att de identifierade svamparna producerade lika mycket etanol som svampmixen.
Valde ut sidentickan
Forskarna valde att studera rötsvampen sidenticka, (T. versicolor) vidare då den var vanligast förekommande i mixen och visade sig också växa i förhållanden med olika mixer av sexkolssocker och femkolssockret xylos samt enbart med xylos.
– Vi såg en stark korrelation mellan jäsning till etanol och konsumtionen av socker, med hjälp av xylosnedbrytande enzymer i svampkulturerna, säger Marie Holmgren.
En mängd olika inhibitorer, hämmare bildas när biomassa behandlas, till exempel fenoler, levulinsyra, HMF och furfural. Dessa inhibitorer studerade nu Marie Holmgren närmare för att se hur de påverkade sidentickans celltillväxt, sockeranvändning, enzymaktivitet och etanolproduktion.
Friskvikten påverkades i positiv bemärkelse av inhibitorerna och ökade mest med enbart furfural, medan etanolmängden minskade något. Under etanolproduktionen metaboliserade sidentickan alla inhibitorer.
Både bionedbrytare och biokatalysator
Om T.versicolor skulle kunna fungera både som bio-nedbrytare och bio-katalysator skulle det leda till lägre kostnader inom etanolproduktionen och förbehandlingsprocessen. Marie Holmgren testade olika förbehandlingar med och utan svamp samt enzymer med biomassa från Salix viminalis och Populus tremula för att utvärdera om denna svamp kan fungera som ”bionedbrytare”.
– Resultaten visade att T.versicolor kan bryta ned lignocellulosa till glukos och att svampen dessutom har bland annat ett enzym, xylanas, som är närbesläktade med liknande enzymer hos andra svampar.
Kontakt: Marie Holmgren, UPSC, Institutionen för fysiologisk botanik vid Umeå universitet Telefon: 073 – 03 30 212 E-post: marie.holmgren@umu.se
Marie Holmgren har en högskoleingenjörsexamen i energiteknik och en licentiatexamen i växtfysiologi från Umeå universitet. Hon är född och uppväxt i Klimpfjäll.
Avhandlingen: Fredagen den 14 oktober försvarar Marie Holmgren, Institutionen för fysiologisk botanik vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln Trametes versicolor as biodegrader and biocatalyst when using lignocellulose for ethanol production Svensk titel: Trametes versicolor som biologisk nedbrytare och katalysator av lignocellulosa videtanolproduktion Disputationen äger rum klockan 14.00 i sal KB3A9, KBC-huset. Fakultetsopponent är professor Mohammad Taherzadeh vid Swedish Centre for Resource Recovery, Högskolan i Borås.
