BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Dissertation:
Hucheng Chang
(2022):
Electrochemical Methods for the Characterization of
Enzymatic Activity on Lignocellulose.
Dissertation - Institut für Lebensmitteltechnologie,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 178.
UB BOKU
obvsg
FullText
- Abstract:
- Biomasse ist die größte Quelle für Kohlenhydrate für die Produktion von Biokraftstoffen der zweiten Generation. Die Depolymerisation in Zucker und andere Verbindungen kann durch Enzyme verwirklicht werden, die von Pilzen und Bakterien produziert werden. Unter den Pilzenzymen greifen Zellulasen und lytische Polysaccharid-Monooxygenasen (LPMO) die Zellulose an und spalten die glykosidischen Bindungen. Die genauen katalytischen Mechanismen sind jedoch noch immer nicht vollständig aufgeklärt und neue Methoden für die Untersuchung der heterogenen Katalyse sind daher erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden elektrochemische Biosensoren entwickelt, um die Enzymaktivitäten auf verschiedenen Materialien zu untersuchen, da sie in der Lage sind, kontinuierliche Messungen in wässrigen Suspensionen mit beliebiger Trübung oder Färbung durchzuführen. Ein Biosensor basierend auf Zellobiose-Dehydrogenase und ein anderer basierend auf Glukose-Oxidase wurden hergestellt, um spezifisch Zellobiose und Glukose zu detektieren. Ihre hohe Empfindlichkeit und Selektivität ermöglichen die in-situ-Untersuchung der Hydrolyse in Echtzeit. Die erzielten Ergebnisse wurden durch HPAEC-PAD-Analysen bestätigt. Jüngste Studien zeigten, dass LPMO H2O2 statt molekularem O2 als bevorzugtes Co-Substrat nützt. Daher wurde ein H2O2-Mikrosensor entwickelt und in einer Versuchsanordnung mit Hilfe eines elektrochemischen Rastermikroskops oberhalb eines Pappelholz-Mikrotomschnitts positioniert. Dieser Aufbau ermöglicht den Nachweis von H2O2 in unmittelbarer Nähe zur Pflanzenzellwand unter naturnahen Bedingungen. Die Ergebnisse bestätigen, dass LPMO H2O2 als Co-Substrat bevorzugt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Zellulasen bei der Reaktion auf den vorbehandelten Pappelholz-Proben mehr Glukose produzieren als bei den unbehandelten Proben. Die erhöhte Aktivität der Zellulasen belegt den synergistischen Effekt mit LPMO bei der Depolymerisation der Pflanzenbiomasse.
- Betreuer: Ludwig Roland
- 1. Berater: Gübitz Georg