జర్నల్ ఆఫ్ ఫండమెంటల్స్ ఆఫ్ రెన్యూవబుల్ ఎనర్జీ అండ్ అప్లికేషన్స్
అందరికి ప్రవేశం

నైరూప్య

బయోగ్యాస్ ఉత్పత్తిని మెరుగుపరచడానికి బయోమాస్ యొక్క ఎంజైమాటిక్ ప్రీ-ట్రీట్మెంట్- గియులియానో ​​డెగ్రాస్సీ- ఇంటర్నేషనల్ సెంటర్ ఫర్ జెనెటిక్ ఇంజనీరింగ్ అండ్ బయోటెక్నాలజీ

గిలియానో ​​డెగ్రాస్సీ

మెథనోజెనిక్ బ్యాక్టీరియాను ఉపయోగించి వాయురహిత జీర్ణక్రియ ద్వారా బయోమాసెస్ మరియు ఆర్గానిక్ అవశేషాల నుండి బయోగ్యాస్ ఉత్పత్తి అనేది జీవ ఇంధనం యొక్క స్థిరమైన ఉత్పత్తికి ముఖ్యమైన బయోటెక్నాలజికల్ ప్రక్రియ. ఈ ప్రక్రియ యొక్క పరిమితి కారకాలలో ఒకటి బయోమాస్‌లో ఉన్న శక్తి యొక్క బయోగ్యాస్‌గా పేలవమైన మార్పిడి రేటు. ఇది ప్రధానంగా సెల్యులోజ్, హెమిసెల్యులోజ్ మరియు లిగ్నిన్ యొక్క సంక్లిష్టత కారణంగా డైజెస్టర్‌లో ఉండే సూక్ష్మజీవుల కన్సార్టియం ద్వారా మొక్కల కణ గోడ భాగాల యొక్క కష్టమైన జీవక్రియ కారణంగా ఉంటుంది. సెల్యులోజ్ చాలా సమృద్ధిగా ఉంటుంది మరియు మీథేన్‌గా దాని పూర్తి మార్పిడి ప్రక్రియ యొక్క సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది. పాలీసాకరైడ్‌లు మరియు ఇతర బయోపాలిమర్‌ల నుండి బయోగ్యాస్ ఉత్పత్తి నాలుగు దశల ద్వారా జరుగుతుంది: జలవిశ్లేషణ, అసిడోజెనిసిస్, ఎసిటోజెనిసిస్ మరియు మెథనోజెనిసిస్. ఎక్కువ బయోగ్యాస్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరింత సమర్థవంతమైన జలవిశ్లేషణ యొక్క ప్రాముఖ్యత స్పష్టంగా ఉంది. బాసిల్లస్ ప్యూమిలస్ నుండి ఎండోసెల్యులేస్ (ఎండో-గ్లూకనేస్) వంటి కింది ఎంజైమ్‌ల ఉత్పత్తి కోసం మేము మూడు వైవిధ్య వ్యక్తీకరణ వ్యవస్థలను అభివృద్ధి చేసాము; Xanthomonas sp. నుండి cellobiohydrolase, Bacillus amyloliquefaciens నుండి బీటా-గ్లూకోసిడేస్. ఈ మూడు ఎంజైమ్‌లు మూడు దశల్లో జరిగే సెల్యులోజ్ యొక్క డిపోలిమరైజేషన్‌లో పాల్గొంటాయి: (i) సెల్యులోజ్ పాలిమర్ క్లీవేజ్ మరియు ఒలిగోమర్స్ ఏర్పడటం; (ii) సెల్యులోజ్ ఒలిగోమర్‌ల నుండి డైమర్‌లను (సెల్లోబియోస్) తొలగించడం; (iii) సెల్లోబయోస్ డైమర్ల నుండి గ్లూకోజ్ విడుదల. పైన పేర్కొన్న ఎంజైమ్‌లను ఎన్‌కోడింగ్ చేసే మూడు జన్యువులు PCR ద్వారా విస్తరించబడ్డాయి, pTOPOలో క్లోన్ చేయబడ్డాయి, సరైన యాంప్లిఫికేషన్‌ను ధృవీకరించడానికి క్రమం చేయబడ్డాయి, ఆపై pQEలో క్లోన్ చేయబడ్డాయి, ఇది 6xHis ట్యాగ్ చేయబడిన ప్రోటీన్‌లను ఇచ్చే ఎక్స్‌ప్రెషన్ వెక్టర్. E. coli M15 అనేది వ్యక్తీకరణ వ్యవస్థ. మూడు ఎంజైమ్‌లు ఒకే స్టెప్-అఫినిటీ క్రోమాటోగ్రఫీ ద్వారా శుద్ధి చేయబడ్డాయి, ఆరు హిస్టిడిన్ ట్యాగ్‌కు ధన్యవాదాలు మరియు సెల్యులోజ్ జీర్ణక్రియ యొక్క ప్రయోగాలలో ఉపయోగించబడ్డాయి. E. coli (సెల్లోబియోహైడ్రోలేస్ మరియు బీటా-గ్లూకోసిడేస్ ఫార్మ్ ఇన్‌క్లూజన్ బాడీస్)లో వ్యక్తీకరించబడినప్పుడు రెండు ఎంజైమ్‌లు కరగవు అని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ఎంజైమ్‌ల ఉత్పత్తికి ప్రత్యామ్నాయ వైవిధ్య వ్యక్తీకరణ వ్యవస్థను పరిగణనలోకి తీసుకున్నారు, ఈస్ట్ పిచియా పాస్టోరిస్. బయోగ్యాస్ ఉత్పత్తి కోసం మెథనోజెనిక్ బ్యాక్టీరియా ద్వారా పులియబెట్టడానికి సెల్యులోజ్‌ను కలిగి ఉన్న బయోమాసెస్ మరియు పారిశ్రామిక సేంద్రీయ అవశేషాలను ఒక సబ్‌స్ట్రేట్‌గా మార్చడానికి ఉపయోగించే ముందస్తు చికిత్స పద్ధతిని అభివృద్ధి చేయడం ప్రాజెక్ట్ యొక్క చివరి లక్ష్యం. పిచియాలోని వైవిధ్య వ్యక్తీకరణ ఇంకా అభివృద్ధిలో ఉండగా, రీకాంబినెంట్ బాక్టీరియల్ ఎండోగ్లుకనేస్ ఉత్పత్తికి మేము ఇప్పటికే సమర్థవంతమైన వ్యవస్థను కలిగి ఉన్నాము. ఈ ఎంజైమ్ ఉపయోగం కోసం సరైన పరిస్థితులు నిర్ణయించబడ్డాయి మరియు సరైన pH 6.0 మరియు సరైన ఉష్ణోగ్రత 400C. ఈ పరిస్థితుల్లో, pH 6.0 మరియు 400C ఉష్ణోగ్రత, ఎంజైమ్ ఒక వారం తర్వాత దాని కార్యకలాపాల్లో 50% వరకు నిర్వహించబడుతుంది. ఎంజైమ్ కొన్ని ఉపరితలాలపై పరీక్షించబడింది మరియు మైక్రోఫైబ్రిల్ సెల్యులోజ్ (సిగ్మా), కాగితం పరిశ్రమ నుండి అవశేష షార్ట్ ఫైబర్ సెల్యులోజ్, మొక్కజొన్న కాబ్ పౌడర్ మరియు మొక్కజొన్న కొమ్మ పొడిని 251, 142 నిర్దిష్ట కార్యాచరణతో డిపోలిమరైజ్ చేయగలదని కనుగొనబడింది.75 మరియు 70 IU/mg వరుసగా. సెల్యులోలిటిక్ ఎంజైమ్‌తో ముందస్తు చికిత్సతో మరియు లేకుండా వివిధ సెల్యులోజ్-కలిగిన సేంద్రీయ అవశేషాల యొక్క మెథనోజెనిక్ సంభావ్యతను కొలవడం తదుపరి దశ. ఈ ప్రయోగాన్ని అనుసరించి, ఈ ప్రక్రియ యొక్క ఆర్థిక సుస్థిరత, ముందస్తు చికిత్స ఖర్చు మరియు పెరిగిన బయోగ్యాస్ ఉత్పత్తి పరంగా సాధించిన ప్రయోజనాన్ని పోల్చి లెక్కించబడుతుంది.