Väitös: Uutta tietoa ksyloosin käytöstä bioetanolin tuotannossa
29.5.2008
Tutkija Laura Salusjärvi VTT:ltä etsi väitöstyössään keinoja parantaa muokatun Saccharomyces cerevisiae -leivinhiivan ksyloosi-sokerin fermentointikykyä. Tutkimus liittyy tavoitteisiin tuottaa bioetanolia taloudellisesti kasvimateriaalista.
Kasviperäisestä biomassasta tuotettu polttoaine-etanoli on ollut viime vuosina paljon tutkittu vaihtoehto fossiilisille polttoaineille. Erityisesti on haluttu selvittää mahdollisuudet tuottaa etanoli teollisuuden ja maatalouden sivuvirroista, jotka eivät kelpaa ravinnoksi.
Kaikkien kasvimateriaalissa olevien sokereiden hyödyntäminen on tärkeää etanolin tuotannon taloudelliselle kannattavuudelle. Etanolin tuotossa laajalti käytetty leivinhiiva Saccharomyces cerevisiae fermentoi kuitenkin tehokkaasti vain glukoosia ja muita heksoosisokereita eikä kykene käyttämään hemiselluloosassa suhteellisen runsaana esiintyvää viisihiilistä sokeria, ksyloosia.
Väitöstyössä etsittiin uusia keinoja parantaa muokatun leivinhiivan ksyloosin fermentointikykyä vertaamalla solujen ksyloosi- ja glukoosiaineenvaihduntaa DNA-sirujen, proteomiikan ja aineenvaihdunnan mallintamisen avulla. Tulokset osoittavat, että ksyloosi ei kykene glukoosin tavoin vaimentamaan leivinhiivassa sitruunahappokierron, glyoksylaattisyklin ja glukoneogeneesin proteiineja ilmentäviä geenejä eikä useita muita geenejä, jotka liittyvät muiden hiilen lähteiden kuin sokereiden käyttöön.
Aineenvaihdunnassa havaitut muutokset viittaavat siihen, että leivinhiiva ei tunnista ksyloosia glukoosin kaltaiseksi täysin fermentoitavaksi hiilen lähteeksi. Tämä on luultavasti yksi syy, miksi etanolin saanto ja ksyloosin fermentointinopeus eivät vielä yllä optimaaliselle tasolle. Hiilen käyttöön liittyvän aineenvaihduntaverkon toiminnan säätely on mutkikasta ja vain osittain tunnettua. Onkin todennäköistä, että etanolin tuotannon tehostamiseksi ksyloosista tarvitaan useiden säätelyyn osallistuvien geenien ilmentymisen muuttamista tai geenien sattumanvaraista mutageneesiä.