BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Dissertation:
Martin Nagl
(2022):
Towards enhanced predictability of enzyme reactions for energy reduction and recycling in lignocellulose processing.
Dissertation - Institut für Umweltbiotechnologie,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 163.
UB BOKU
obvsg
FullText
- Abstract:
- Papierprodukte sind allgegenwertig in unserem Leben, aber deren Produktion ist sehr energieaufwendig. Enzyme kamen als umweltfreundliche Alternative in den Fokus, um den Energieverbrauch zu senken oder Abfall abzubauen. Die Mahlung von Zellstoffen ist ein Schritt der Papierherstellung, um Papiereigenschaften wie die Zugfestigkeit zu erhöhen. Obwohl dabei mit Enzymen bis zu 40% an Energie eingespart werden kann, macht die hohe Vielfalt an kommerziellen Enzymformulierungen die Vorhersage des Enzymverhaltens schwierig. Mehr Wissen über Enzymmechanismen ist notwendig zur Auswahl der besten Enzyme. Kommerzielle Enzymformulierungen wurden charakterisiert bezüglich Aktivitäten auf Modellsubstraten sowie auf Laubholz und Nadelholz Zellstoffen. Endoglucanase Enzyme, die für die Energieeinsparung verantwortlich sind, wurden aufgereinigt. Dosierung basiered auf traditionelle reduzierende Zuckerassays führte zu gemischtem Verhalten in Mahlungsexperimenten. Daher wurde das neue CellG5 Substrat (derivatisierte Cellopentaose) getestet. Das führte zu verbesserter Dosierung, aber verbleibenden Unterschieden, was die Notwendigkeit einer mechanistischen Studie hervorhebt. Die Untersuchung der Zuckerfreisetzung zeigte die höchsten Konzentrationen bei den effektivsten Enzymen. Die Größenanalyse hat zur höchsten Abnahme des Molekulargewichtes von Carboxymethylcellulose geführt, jedoch war der Effekt bei den Formulierungen durch synergistische Zusammenarbeit höher. Beim Laubholz Zellstoff wurden niedrigere Molekulargewichtsfraktionen gebildet und das gesamte Molekulargewicht war nicht geeignet für die Vorhersage. Änderungen von amorpher und kristalliner Cellulose wurden mit Kohlenstoffbindungsmodulen visualisiert, die Enzyme in deren Substratbindung helfen. Die effektivsten Enzyme zeigten die stärkste Abnahme der amorphen Region. Eine Korrelation zwischen Endoglucanase Bindung zu amorpher Cellulose und Mahlungsleistung wurde gefunden, da die effektivsten Enzyme zu hoher Bindung führten.
- Betreuer: Gübitz Georg
- 1. Berater: Ludwig Roland
- 2. Berater: