Kløverpris, J., Wenzel, H., Banse, M., Milà I Canals, L., Reenberg, A.
“Conference and workshop on modelling global land use implications in the environmental assessment of biofuels”
(Conferencia y taller sobre las consecuencias de modelar el uso de la tierra global en la evaluación ambiental de biocombustibles). International Journal of Life Cycle Assessment, 13 (3), págs. 178-183. (2008)

Resumen

Antecedentes, objetivos y alcance. El 4 y 5 de junio de 2007, se llevó a cabo una conferencia internacional en Copenhagen. Proporcionó un foro interdisciplinario en el que economistas y geógrafos se reunieron con expertos en análisis del ciclo de vida (life cycle assessment, LCA) para hablar sobre los desafíos de modelar los cambios fundamentales del uso de la tierra que causa el aumento de la demanda de biocombustibles. Características principales. La característica principal de la conferencia fue el intercambio de experiencia de los diferentes enfoques del modelado de uso de la tierra: el campo de LCA podría beneficiarse especialmente del modelado económico en la identificación de producción de cultivos marginales y la expansión del área agrícola global que se obtiene como resultado. Además, el campo de la geografía ofrece conocimientos sobre la complejidad detrás del cultivo de nuevas tierras y ejemplos prácticos de dónde se observa que ocurra esto a nivel regional. Resultados. Los resultados que se presentaron en la conferencia demostraron que la magnitud y la ubicación de los cambios de uso de la tierra provocados por la demanda de biocombustibles dependen del lugar donde surja la demanda. Por ejemplo, el mezclado obligatorio en la Unión Europea aumentará el uso de tierra tanto dentro como fuera de Europa, especialmente en Sudamérica. Un aprendizaje clave para la sociedad de LCA fue que la respuesta a un cambio en la demanda de un cultivo determinado no la presenta un único proveedor de cultivos o un único país, sino que diversos proveedores de varios cultivos diferentes en varios países. Análisis. Se analizó extensamente el potencial de intensificación de la producción actual y futura de cultivos y biomasas. En general, todos estuvieron de acuerdo en que algunas partes del tercer mundo tienen un gran potencial de intensificación, que no se logra capitalizar debido a una cantidad de barreras que causan las llamados grietas de producción. Conclusiones. Las consecuencias de modelar el uso de la tierra global de los biocombustibles requiere un enfoque interdisciplinario que integre de forma óptima en el modelado aspectos económicos, geográficos, biofísicos, sociales y posiblemente otros aspectos. Este enfoque interdisciplinario es necesario, pero también es difícil a causa de las diferentes perspectivas y mentalidades que existen en las diferentes disciplinas. Recomendaciones y perspectivas. El concepto de un compuesto de uso de tierra marginal dependiente de la ubicación debe introducirse en el LCA de los biocombustibles y se debe reconocer que la suposición de LCA típica de sustitución lineal no necesariamente es válida. Además, se deben incluir las restricciones/accesibilidad a fertilizantes en el modelado de uso de la tierra, y se debe explorar más en profundidad la relación entre la demanda de cultivos y la intensificación. Asimismo, deben incluirse los impactos ambientales de la intensificación del uso de la tierra en el LCA y debe mejorarse aun más el fuerte concepto de curvas de uso de la tierra, así como el modelado de la disminución de retornos en la producción de cultivos. © 2008 Springer-Verlag.

 

Agbogbo, F.K., Coward-Kelly, G.
“Cellulosic ethanol production using the naturally occurring xylose-fermenting yeast, Pichia stipitis”
(Producción de etanol celulósico con el uso de levadura de producción natural que fermenta la xilosa, Pichia stipitis). Biotechnology Letters, págs. 1-10. Artículo en prensa. (2008)

Resumen

El aumento de los precios del petróleo crudo y la preocupación por el medioambiente han renovado el interés en la energía renovable. El etanol celulósico promete proporcionar un combustible renovable a partir de materias prima que no sean alimentos. Un desafío técnico en la producción económica de etanol celulósico es contar con un organismo robusto que utilice las diferentes azúcares presentes en la biomasa celulósica. A diferencia del almidón, en el que la glucosa es la única azúcar presente, la biomasa celulósica contiene otras azúcares, como la xilosa y la arabinosa, que suelen llamarse azúcares C5. Esta revisión examina el organismo de fermentación de las C5 de producción natural: Pichia stipitis. En este trabajo, se han revisado las propiedades que hacen que el P. stipitis sea único con respecto a otros organismos, su fisiología y sus resultados de fermentación en los sustratos lignocelulósicos. El P. stipitis puede producir 41 g de etanol/l con el potencial de eliminar algunas de las toxinas más concentradas. Estos resultados junto con los requisitos nutricionales menos estrictos, la excelente resistencia a la contaminación y sus paredes celulares gruesas hacen que el P. stipitis sea un organismo viable para el aumento a escala. Sin embargo, P. stipitis tiene una velocidad de consumo de azúcar más lenta en comparación con Saccharomyces cerevisiae y requiere una condición microaerofílica para la producción de etanol. Por último, se han analizado estudios a futuro para mejorar las capacidades de fermentación de esta levadura. © 2008 Springer Science+Business Media B.V.

 

Cowan, D., Oxenbøll, K.M., Holm, H.C.
“Enzymatic bioprocessing of oils and fats”
(Bioprocesamiento enzimático de aceites y grasas). INFORM - International News on Fats, Oils and Related Materials, 19 (4), págs. 210-212. (2008)

Resumen

La revolución industrial, que comenzó en Europa, hace tiempo se ha difundido a gran parte del resto del mundo y ha elevado los estándares de vida y les ha traído prosperidad a millones de personas. Sin embargo, estos cambios no se han producido sin consecuencias; una de ellas, que no es menor, es la relación entre el aumento de la industrialización y el cambio climático. Actualmente, la mayoría de los investigadores especialistas en este tema y gran parte de la comunidad reconoce que se ha producido un cambio climático.

 

Andersen, N., Johansen, K.S., Michelsen, M., Stenby, E.H., Krogh, K.B.R.M., Olsson, L.
“Hydrolysis of cellulose using mono-component enzymes shows synergy during hydrolysis of phosphoric acid swollen cellulose (PASC), but competition on Avicel”
(La hidrólisis de la celulosa mediante el uso de enzimas monocomponente demuestra sinergía durante la hidrólisis de celulosa hinchada por ácido fosfórico (phosphoric acid swollen cellulose, PASC), pero competencia en Avicel). Enzyme and Microbial Technology, 42 (4), págs. 362-370. (2008)

Resumen

Para estudiar la sinergía entre los tres grupos de enzimas celulolíticas, se utilizaron 20 mezclas de diferentes porcentajes molares de Humicola insolens Cel45A (EG V) y Cel6A (CBH II), y Penicillium brasilianum Cel3A (beta-glucosidasa) para hidrolizar Avicel y celulosa hinchada por ácido fosfórico/Avicel (PASC). En contraste con estudios anteriores, en los que no se añadía beta-glucosidasa o se añadía en exceso, en este estudio nos enfocamos en diseñar mezclas de celulasa binarias y ternarias (incluida una amplia gama de diferentes porcentajes molares de Cel3A) para una máxima producción de azúcares totales. Se determinó el patrón preciso de hidrólisis sobre la base de la concentración de productos de hidrólisis solubles (glucosa a celohexaosa medida mediante HPLC). Se ilustró la importancia de una selección adecuada del ensayo para la detección de productos de hidrólisis. Se descubrió que el grado de sinergía (degree of synergy, DS) para la degradación de PASC por lo general fue mayor de 1 (lo que indica que las enzimas cooperan) y aumentó a medida que avanzó la hidrólisis. El DS de las mezclas binarias de endoglucanasa/exoglucanasa disminuyó a medida que aumentó el porcentaje molar de Cel45A. En contraste con la hidrólisis de PASC, los valores del DS durante la degradación de Avicel fueron menores de 1, lo que indica la inhibición de las enzimas involucradas. Por lo tanto, nuestros datos apuntan a una competencia por los mismos lugares de unión entre endoglucanasas y exoglucanasas, y la absorbancia preferencial de las exoglucanasas en sustratos cristalinos. © 2007 Elsevier Inc. Todos los derechos reservados.

 

Xu, F., Ding, H., Osborn, D., Tejirian, A., Brown, K., Albano, W., Sheehy, N., Langston, J.
“Partition of enzymes between the solvent and insoluble substrate during the hydrolysis of lignocellulose by cellulases”
(Reparto de enzimas entre el sustrato solvente y el insoluble durante la hidrólisis de lignocelulosa por celulasas). Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 51 (1-2), págs. 42-48. (2008)

Resumen

El comportamiento interfacial e interfásico de la enzima cumple un papel importante en el biocatálisis heterólogo, como la hidrólisis enzimática de la lignocelulosa. Se evaluó el reparto en la solución sólida de las principales celulasas a partir de un sistema celulolítico de Trichoderma reesei altamente efectivo durante la celulosis enzimática de un sustrato de restos de maíz pretratado. Tras mezclarlo con el sustrato insoluble, se absorbieron casi todas las enzimas (incluidas la CBH-I, CBH-II, EG-I, EG-II y BG), como lo demuestra el ensayo de proteínas y actividad de la fracción de solución. No se detectó una desorción considerable durante la celulolisis ni después de ella, lo que indica la capacidad de las enzimas de funcionar en la superficie de la lignocelulosa. La absorción se atribuyó a la unión específica a la celulosa y su activación durante la celulolisis y a la unión no específica a la lignina, en particular después de la celulolisis. La presencia de varios aumentadores de la celulolisis representativos, sustancias capaces de aumentar la acción de la celulasa en el sustrato lignocelulósico, produjo una desorción considerable de las celulasas absorbidas. El efecto podría estar relacionado con el efecto aumentador de estas sustancias en las celulasas. © 2007 Elsevier B.V. Todos los derechos reservados.

 

Erickson, B., Rath, A., Petioc, E., Carr, M.
“Media roundtable: DOE investment into small-scale biorefineries”
(Mesa redonda de medios: inversión del DOE en biorrefinerías a escala pequeña). Industrial Biotechnology, 4 (1), págs. 24-29. (2008)

Hailing, P., Simms-Borre, P.
“Overview of lignocellulosic feedstock conversion into ethanol - Focus on sugarcane bagasse”
(Descripción general de la conversión de materia prima lignocelulósica en etanol: enfoque en el bagazo de caña de azúcar). International Sugar Journal, 110 (1311), págs. 191-194. (2008)

Resumen

Si bien la industria de biocombustible basado en almidón está en su máximo espendlor, todavía falta mucho camino por recorrer para lograr que la conversión de materia prima lignocelulósica (biomasa) en biocombustible sea económica. Es crucial la amplia colaboración entre los principales participantes industriales y la posterior integración de tecnologías. Este artículo realiza una descripción de los pasos generales en el procesamiento de la materia prima lignocelulósica hasta convertirla en etanol, y ofrece una mirada más de cerca del bagazo de caña de azúcar como materia prima celulósica con un potencial excepcional.

 

Petiot, E.
“On the road to cost-competitive cellulosic ethanol”
(Camino a un etanol celulósico rentable). Chimica Oggi, 26 (1), págs. 20-22. (2008)

Resumen

La industria del etanol combustible está haciendo un buen avance hacia la conversión de materia prima lignocelulósica (biomasa) en etanol de una manera económica. Sin embargo, aunque se haya reducido el costo de los procesos adecuados y las enzimas, todavía queda bastante camino por recorrer antes de que la industria alcance su auge. Ahora es momento de que se reúnan los numerosos factores separados y aúnen fuerzas para la optimización de la totalidad del proceso. Sin una colaboración eficiente y la posterior integración de tecnologías entre los factores industriales, no podremos cumplir el objetivo de crear un etanol celulósico rentable.

 

McFarland, K.C., Ding, H., Teter, S., Vlasenko, E., Xu, F., Cherry, J.
“Development of improved cellulase mixtures in a single production organism”
(Desarrollo de mezclas de celulasas mejoradas en un único organismo de producción). ACS Symposium Series, 972, págs. 19-31. (2007)

Resumen

La conversión económica de biomasa lignocelulósica en azúcares, etanol u otras materias primas químicas requiere una optimización de la descomposición enzimática de paredes celulares de plantas en monosacáridos. Se convirtieron restos de maíz en glucosa mediante un tratamiento previo de ácido diluido, seguido de la digestión enzimática con caldos que contenían mezclas novedosas de proteínas expresadas en Trichoderma reesei. La optimización incluyó la mejora del pretratamiento, la alteración del conjunto de enzimas expresado y el aumento de la productividad del huésped de expresión, que causó una reducción considerable en el costo de las enzimas para el uso de biomasa lignocelulósica para la producción de combustibles y sustancias químicas. © 2007 American Chemical Society.

 

Westermann, P., Jørgensen, B., Lange, L., Ahring, B.K., Christensen, C.H.
“Maximizing renewable hydrogen production from biomass in a bio/catalytic refinery”
(Maximización de la producción de hidrógeno renovable a partir de biomasa en una biorrefinería/refinería catalítica). International Journal of Hydrogen Energy, 32 (17), págs. 4135-4141. (2007)

Resumen

La producción biológica de hidrógeno a partir de biomasa mediante microorganismos de fermentación o fotofermentación se ha descrito en varios artículos de investigación y reseñas. El principal desafío de estas técnicas es el bajo rendimiento de la producción fermentativa y los grandes volúmenes de reactor necesarios para la producción fotofermentativa. Debido a estas limitaciones, la producción de hidrógeno biológico a partir de biomasa hasta el momento no se ha considerado una fuente significativa en la mayoría de los escenarios de una economía futura basada en hidrógeno. En esta reseña, resumimos brevemente el estado actual de la producción de hidrógeno basado en biomasa y sugerimos una combinación de una biorrefinería para la producción de varios combustibles (hidrógeno, etanol y metano) y tecnologías catalíticas químicas que puedan conducir a un rendimiento de entre 10 y 12 mol de hidrógeno por mol de glucosa derivado de productos de desecho biológico. Además de la alta producción de hidrógeno, la ventaja del concepto sugerido es la alta versatilidad con respecto a la entrada de diferentes tipos de desechos biológicos, que son residuos abundantes y económicos de la producción agrícola. Además, el concepto permite la oportunidad de optimizar los procesos microbiológicos y catalíticos para cumplir con las necesidades específicas de flexibilidad del combustible. © 2007 International Association for Hydrogen Energy.

 

Rosgaard, L., Pedersen, S., Langston, J., Akerhielm, D., Cherry, J.R., Meyer, A.S.
“Evaluation of minimal Trichoderma reesei cellulase mixtures on differently pretreated Barley straw substrates”
(Evaluación de mezclas mínimas de celulasa de Trichoderma reesei en sustratos de paja de cebada con pretratamientos diferentes). Biotechnology Progress, 23 (6), págs. 1270-1276. (2007)

Resumen

El producto de celulasa comercial Celluclast 1.5, derivado de Trichoderma reesei (Novozymes A/S, Bagsværd, Dinamarca), se emplea extensamente para la hidrólisis de materias primas de biomasas lignocelulósicas. Esta preparación de enzimas contiene un amplio espectro de actividades de enzimas celulolíticas, entre las que se destacan las celobiohidrolasas (CBH) y las endo-1,4-beta-glucanasas (EG). Como la cepa original de T. reesei se aisló de un lienzo en descomposición, las actividades de T. reesei CBH y EG podrían estar presentes en proporciones subóptimas para la hidrólisis de sustratos lignocelulósicos pretratados. Empleamos combinaciones diseñadas de forma estadística de las cuatro actividades principales de Celluclast 1.5, CBHI, CBHII, EGI y EGII, para identificar la combinación óptima de liberación de glucosa de estas cuatro enzimas, para la degradación de sustratos de paja de cebada sometidos a tres pretratamientos diferentes. Los datos indicaron que no es necesaria la actividad de EGII para la hidrólisis eficiente de la lignocelulosa cuando la adición de esta actividad se realiza a costa de las tres actividades restantes. Las proporciones óptimas de las tres enzimas restantes fueron similares para las dos muestras de cebada pretratadas que se habían sometido a diferentes tratamientos previos con agua caliente, pero los niveles relativos de actividad de EGI y CBHII necesarios en la mezcla de enzimas para la hidrólisis óptima del sustrato de paja de cebada impregnado de ácido y explotado por vapor fueron un poco diferentes de los que fueron necesarios para los otros dos sustratos. Las proporciones óptimas de las actividades celulolíticas en todos los casos difirieron de las celulasas secretadas por T. reesei. Por lo tanto, los datos indican la viabilidad del diseño de mezclas mínimas de enzimas para biomasa lignocelulósica pretratada mediante la combinación cuidadosa de enzimas de un solo componente. Esta estrategia puede fomentar tanto una hidrólisis enzimática más eficiente de la (ligno)celulosa como una utilización más racional de las enzimas. © 2007 American Chemical Society and American Institute of Chemical Engineers.

 

Agbogbo, F.K., Wenger, K.S.
“Production of ethanol from corn stover hemicellulose hydrolyzate using Pichia stipitis”
(Producción de etanol a partir de hidrolizado de hemicelulosa de restos de maíz utilizando Pichia stipitis). Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 34 (11), págs. 723-727. (2007)

Resumen

Se fermentó hidrolizado líquido de hemicelulosa de ácido diluido pretratado con restos de maíz hasta obtener etanol utilizando Pichia stipitis CBS 6054. La velocidad de fermentación aumentó con la aireación, pero el pH también aumentó debido al consumo de ácido acético por parte de Pichia stipitis. Se fermentó hidrolizado de hemicelulosa con un contenido de 34 g/l de xilosa, 8 g/l de glucosa, 8 g/l de ácido acético, 0,73 g/l de furfural y 1 g/l de hidroximetilfurfural hasta obtener 15 g/l de etanol en 72 h. La producción en todos los hidrolizados de hemicelulosa fue de entre 0,37 y 0,44 g de etanol/g (glucosa + xilosa). Se fermentó hidrolizado de hemicelulosa no destoxificado de ácido diluido pretratado con restos de maíz hasta obtener etanol con una producción alta, y este fue el potencial para mejorar la rentabilidad del proceso de conversión de biomasa en etanol. © 2007 Society for Industrial Microbiology.

 

Rosgaard, L., Andric, P., Dam-Johansen, K., Pedersen, S., Meyer, A.S.
“Effects of substrate loading on enzymatic hydrolysis and viscosity of pretreated barley straw”
(Efectos de la carga de sustratos en la hidrólisis enzimática y viscosidad de paja de cebada pretratada). Applied Biochemistry and Biotechnology, 143 (1), págs. 27-40. (2007)

Resumen

En este estudio, se evaluó la aplicabilidad de una estrategia de “lote alimentado”, es decir, la carga secuencia de sustrato o sustrato más enzimas durante la hidrólisis enzimática, para la hidrólisis de paja de cebada pretratada con vapor. Los objetivos específicos fueron lograr hidrólisis de altos niveles de sustratos, baja viscosidad durante la hidrólisis y altas concentraciones de glucosa. Para la hidrólisis enzimática se utilizó un sistema de enzimas que constó de Celluclast y Novozyme 188, un producto de celulasa comercial derivado de Trichoderma reesei y una beta-glucosidasa derivada de Aspergillus niger, respectivamente. La concentración de glucosa final más alta, 78 g/l, después de 72 h de reacción, se obtuvo con una carga de sustratos completa inicial del 15 % de peso/peso de materia seca (p/p MS). Por el contrario, las producciones de glucosa, en gramos por gramo de MS, fueron más altas a concentraciones más bajas de sustratos: la producción más alta de glucosa fue de 0,53 g/g MS para la reacción con una carga de sustrato del 5 % p/p MS después de 72 h. Las reacciones sometidas a una carga de sustrato gradual o sustrato más enzimas para aumentar los niveles de sustrato del 5 al 15 % p/p MS proporcionaron de forma constante concentraciones de glucosa más bajas tras 72 h de reacción; sin embargo, los índices iniciales de conversión variaron en las diferentes reacciones. La degradación rápida de celulosa fue acompañada de disminuciones rápidas en la viscosidad antes de la adición de sustrato adicional, pero cuando se añadieron un sustrato adicional o un sustrato más enzimas, las viscosidades de los lodos aumentaron y las eficiencias hidrolíticas disminuyeron temporalmente. © Humana Press Inc. 2007.

 

Sørensen, H.R., Pedersen, S., Meyer, A.S.
“Characterization of solubilized arabinoxylo-oligosaccharides by MALDI-TOF MS analysis to unravel and direct enzyme catalyzed hydrolysis of insoluble wheat arabinoxylan”
(Caracterización de arabinoxilo-oligosacáridos solubilizados mediante espectrometría de masas con ionización por desorción láser asistida por una matriz y analizador de tiempo de vuelo [matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS] para descifrar y dirigir la hidrólisis catalizada de enzimas de arabinoxilano de trigo insoluble). Enzyme and Microbial Technology, 41 (1-2), págs. 103-110. (2007)

Resumen

La hidrólisis del arabinoxilano es un requisito importante para la valorización de materiales del endospermo del trigo, pero la fracción de arabinoxilano insoluble en agua de las paredes celulares del endospermo del trigo ha demostrado ser difícil de hidrolizar desde el punto de vista enzimático. En este estudio, se examinó la hidrólisis enzimática de arabinoxilano de trigo purificado insoluble en agua y se lo mejoró mediante la combinación de análisis de sustrato detallado con análisis de monosacáridos y oligosacáridos producidos después de tratamientos con mezclas de enzimas compuestas racionalmente. El tratamiento de arabinoxilano de trigo purificado insoluble en agua (concentración de sustrato del 1,0 %, p/p) durante 48 h con un pH de 5, a 50 °C con una combinación de beta-xilosidasa de Trichoderma reesei y una preparación de enzimas de hongos hemicelulolíticos de Humicola insolens, Ultraflo L, liberó 1,6 mg de ácido ferúlico, 24 mg de ácido acético, 51 mg de arabinosa, 167 mg de xilosa y, además, solubilizó 244 mg de oligosacáridos por gramo de materia seca de sustrato. Este rendimiento fue equivalente a la solubilización del 45 % por peso del arabinoxilano de trigo insoluble. El análisis de los oligómeros solubilizados mediante espectrometría de masas con ionización por desorción láser asistida por una matriz y analizador de tiempo de vuelo (matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS) reveló la presencia de diferentes oligómeros de pentosa feruloilados y acetilados. Por lo tanto, los datos indicaron la presencia de grupos de acetilos en el arabinoxilano de trigo. Sin embargo, la adición de acetil xilano esterasa de Aspergillus aculeatus sobre la adición de Ultraflo L y beta-xilosidasa no facilitó una degradación adicional del arabinoxilano de trigo insoluble, mientras que la adición de feruloil esterasa obtenida de Aspergillus niger sobre la mezcla de beta-xilosidasa y Ultraflo L solubilizó un 1,9 % (p/p) de materia seca adicional del sustrato y cambió de manera considerable el perfil de MALDI-TOF MS de los oligómeros solubilizados que se volvieron considerablemente menos feruloilados después de este tratamiento con enzimas. © 2006 Elsevier Inc. Todos los derechos reservados.

 

Merino, S.T., Cherry, J.
“Progress and challenges in enzyme development for biomass utilization”
(Progreso y desafíos en el desarrollo de enzimas para la utilización en biomasas). Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, 108, págs. 95-120. (2007)

Resumen

Las enzimas desempeñan un papel crucial en la conversión de desecho lignocelulósico en combustibles y sustancias químicas, pero el alto costo de estas enzimas presenta una barrera significativa para la comercialización. En términos más simples, el costo es una función de la gran cantidad de proteínas enzimáticas que se requieren para descomponer las azúcares poliméricas en la celulosa y la hemicelulosa en monómeros fermentables. En los últimos 6 años, se han expandido considerablemente los esfuerzos por reducir el costo enfocándose en mejorar la eficiencia de las enzimas conocidas, identificar nuevas enzimas más activas, crear mezclas de enzimas optimizadas para sustratos pretratados seleccionados y minimizar los costos de producción de enzimas. En este informe describimos los avances en la tecnología de las enzimas para su uso en la producción de biocombustibles y los desafíos que continúan. © 2007 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

 

Dietrich, A., Nielsen, M.
“Bioethanol as renewable, economical alternative [Bioethanol als Erneuerbare, Wirtschaftliche Alternative]”
(Bioetanol como alternativa renovable y económica). Nachrichten aus der Chemie, 55 (4), págs. 385-389. (2007)

Falholt, P.
“Novozymes' economic cellulosic ethanol strategy”
(Estrategia de etanol celulósico económico de Novozymes). Industrial Bioprocessing, 29 (4), págs. 6-7. (2007)

Resumen

En el 4.° Congreso Mundial Anual sobre Biotecnología y Bioprocesamiento Industrial en Orlando, Florida, Per Falholt de Novozymes propuso una estrategia de cinco pasos para lograr un etanol celulósico viable desde el punto de vista económico. Los pasos detallados son los siguientes: 1) financiación continua de investigación y desarrollo (R&D), específicamente en las áreas de conversión de biomasas y el desarrollo de tecnología de procesos comerciales; 2) establecimiento de centros de desarrollo de configuración flexible, distribuidos geográficamente para abordar varios tipos de materia prima de biomasa e integrar los procesos de tratamiento previo, hidrólisis y fermentación; 3) avance científico para aumentar la rentabilidad mediante la mejora de las prácticas agrícolas de fondo para la recolección y el cultivo de biomasa y métodos de pretratamiento; 4) avance científico en materia de biotecnología; y 5) apoyo bipartito continuo de una infraestructura nacional que respalde la implementación práctica con financiamiento, incentivos y créditos impositivos.

Sørensen, H.R., Pedersen, S., Meyer, A.S.
“Synergistic enzyme mechanisms and effects of sequential enzyme additions on degradation of water insoluble wheat arabinoxylan”
(Mecanismos enzimáticos sinérgicos y efectos de adiciones de enzimas secuenciales en la degradación de arabinoxilano de trigo insoluble en agua). Enzyme and Microbial Technology, 40 (4), págs. 908-918. (2007)


Resumen

La generación de un hidrolizado fermentable a partir de arabinoxilano es un primer requisito en el uso de hemicelulosa de trigo en la industria de los biocombustibles. Este estudio examinó la eficacia de cuatro preparaciones de enzimas microbianas hemucelulolíticas y una preparación de xilanasa en la catalización de la degradación de arabinoxilano de trigo purificado soluble en agua e insoluble en agua, con énfasis particular en la degradación catalítica de arabinoxilano insoluble en agua. Se compararon los efectos de los tratamientos con enzimas individuales mediante la evaluación de las producciones de arabinosa, xilosa y xilobiosa obtenidas en diferentes condiciones de pH y temperatura de reacción en diseños de superficie de respuesta. En general, las producciones de monosacáridos obtenidas fueron menores en el arabinoxilano de trigo insoluble en agua que en el soluble en agua. En ambos sustratos, la preparación de Ultraflo L de Humicola insolens funcionó mejor para la catalización de arabinosa y liberación de xilobiosa, mientras que la preparación de Celluclast 1.5 L de Trichoderma reesei fue superior a todas las demás preparaciones de enzimas para la catalización de liberación de xilosa. Los tratamientos con combinaciones 50:50 de las preparaciones de enzimas solo produjeron una liberación de xilosa sinérgica pronunciada con una mezcla de Ultraflo L:Celluclast 1.5 L. El examen del progreso de la degradación de sustrato indicó que el sinergismo en el arabinoxilano insoluble se asemejó a lo que anteriormente observamos en el arabinoxilano soluble, es decir, que el efecto fue un resultado de la interacción positiva en la liberación de arabinosa y despolimerización de xilano entre las actividades de la alfa-l-arabinofuranosidasa (EC 3.2.1.55) y la endo-1,4-beta-xilanasa (EC 3.2.1.8) presentes en Ultraflo L y entre la actividad de la beta-xilosidasa (EC 3.2.1.37) presente en Celluclast 1.5 L. Los resultados de los tratamientos con combinaciones de Ultraflo L y beta-xilosidasa de T. reesei purificada con la adición simultánea y secuencial, y con y sin ajustes de pH temporales para optimizar las actividades enzimáticas individuales, corroboraron enfáticamente esta conclusión. © 2006 Elsevier Inc. Todos los derechos reservados.

 

Sørensen, H.R., Pedersen, S., Jørgensen, C.T., Meyer, A.S.
“Enzymatic hydrolysis of wheat arabinoxylan by a recombinant "minimal" enzyme cocktail containing β-xylosidase and novel endo-1,4-β-xylanase and α-L-arabinofuranosidase activities”
(Hidrólisis enzimática de arabinoxilano de trigo mediante un cóctel 'mínimo' de enzimas recombinantes con actividades de beta-xilosidasa y endo-1,4-beta-xilanasa novedosa y alfa-L-arabinofuranosidasa). Biotechnology Progress, 23 (1), págs. 100-107. (2007)

Resumen

Este estudio describe la identificación de las actividades enzimáticas clave requeridas en un cóctel “mínimo” de enzimas capaces de catalizar la hidrólisis de arabinoxilano de trigo soluble en agua e insoluble en agua y vinaza entera, un efluente de fermentación que se obtiene de la fabricación de etanol industrial a partir de trigo. Se identificaron las actividades enzimáticas óptimas de liberación de arabinosa y despolimerización de xilano a partir de los datos obtenidos cuando enzimas recombinantes seleccionadas se suplementaron sistemáticamente en los diferentes sustratos de arabinoxilano en mezclas; este examen reveló tres actividades novedosas de la alfa-L-arabinofuranosidasa: (i) una enzima GH51 de Meripilus giganteus y (ii) una enzima GH51 de Humicola insolens, ambas capaces de catalizar la liberación de arabinosa de xilosa sustituida de forma individual; y (iii) una enzima GH43 de H. insolens capaz de catalizar la liberación de arabinosa de xilosa doblemente sustituida. El tratamiento del arabinoxilano de trigo soluble en agua e insoluble en agua con un cóctel de enzimas que contenía una mezcla al 20 %:20 %:20 %:40 % y una mezcla al 25 %:25 %:25 %:25 %, respectivamente, de la alfa-L-arabinofuranosidasa GH43 de H. insolens (Abf II), la alfa-L-arabinofuranosidasa GH51 de M. giganteus (Abf III), una endo-1,4-beta-xilanasa GH10 de H. insolens (Xyl III) y una beta-xilosidasa GH3 de ​​Trichoderma reesei (beta-xil) liberó 322 mg de arabinosa y 512 mg de xilosa por gramo de materia seca de arabinoxilano de trigo soluble en agua y 150 mg de arabinosa y 266 mg de xilosa por gramo materia seca de arabinoxilano de trigo insoluble en agua después de 24 h con un pH de 5, a 50 °C. Una mezcla al 10 %:40 %:50 % de Abf II, Abf III y beta-xil liberó 56 mg de arabinosa y 91 mg de xilosa por gramo de materia seca de vinaza después de 24 h con un pH de 5, a 50 °C. Se determinó que las dosis óptimas de los cócteles “mínimos” de enzimas fueron 0,4; 0,3 y 0,2 g de proteína enzimática por kilogramo de materia seca de sustrato para el arabinoxilano de trigo soluble en agua, arabinoxilano de trigo insoluble en agua y la vinaza, respectivamente. Estos niveles de dosis de proteína enzimática fueron aproximadamente 14, 18 y 27 veces menores que las dosis que se usaron anteriormente, cuando se hidrolizaron los mismos sustratos de arabinoxilano de trigo con una combinación de Ultraflo L y Celluclast 1.5 L, dos preparaciones de enzimas disponibles en el mercado producidas por H. insolens y T. reesei. © 2007 American Chemical Society and American Institute of Chemical Engineers.

 

Agbogbo, F.K., Wenger, K.S.
“Effect of pretreatment chemicals on xylose fermentation by Pichia stipitis”
(Efecto de las sustancias químicas para tratamiento previo en la fermentación de xilosa de Pichia stipitis). Biotechnology Letters, 28 (24), págs. 2065-2069. (2006)

Resumen

El tratamiento previo de la biomasa con H2SO4 diluido genera ácido residual que se neutraliza con alcalinos tales como Ca(OH)2, NaOH y NH4OH. La sal producida después de la neutralización produce un efecto en la fermentación de Pichia stipitis. Se fermentaron medios sintéticos de la xilosa (60 g de azúcar total/l) hasta obtener etanol en presencia y ausencia de las sales utilizando P. stipitis CBS 6054. El CaSO4 aumentó el crecimiento y la producción de xilitol, pero produjo la concentración y producción de etanol más baja después de 140 h. El Na 2SO4 inhibió la producción de xilitol, mejoró levemente el crecimiento hacia el final de la fermentación, pero no produjo un efecto significativo en el consumo de xilosa y la concentración de etanol. El (NH4)2SO 4 inhibió el crecimiento, no tuvo efectos en la producción de xilitol y aumentó el consumo de xilosa y la producción de etanol. © 2006 Springer Science+Business Media B.V.

 

Agbogbo, F.K., Coward-Kelly, G., Torry-Smith, M., Wenger, K.S.
“Fermentation of glucose/xylose mixtures using Pichia stipitis”
(Fermentación de mezclas de glucosa/xilosa utilizando Pichia stipitis). Process Biochemistry, 41 (11), pp. 2333-2336. (2006)

Resumen

Se fermentaron diferentes mezclas sintéticas de glucosa/xilosa (60 g/l de azúcar total) en etanol utilizando P. stipitis CBS 6054. La glucosa fue el sustrato preferido en las mezclas de glucosa/xilosa. Las fracciones de glucosa alta tuvieron mayor tasa de producción de biomasa celular y, por lo tanto, mayor tasa de consumo del sustrato y tasa de producción de etanol, en comparación con las fracciones de xilosa alta. Sin embargo, las fracciones de xilosa alta tuvieron resultados de etanol levemente superiores en comparación con las fracciones de glucosa alta porque el sustrato se canalizó en la producción de etanol, y no en la biomasa celular. La concentración máxima de etanol fue de 22,7 y de 24,3 g/l en 60 g/l de medios de glucosa y xilosa, respectivamente. Al utilizar la misma concentración celular inicial de 2 g/l, la fermentación se completó después de 96 h de fermentación en 100 % de glucosa (60 g/l), y al cabo de 120 h de fermentación en 100 % de xilosa (60 g/l). © 2006 Elsevier Ltd. Todos los derechos reservados.

 

Lau, H.
“Novozymes works with China on biofuel research”
(Novozymes trabaja con China en la investigación de biocombustibles). Industrial Bioprocessing, 28 (8), págs. 9-10. (2006)

Resumen

Novozymes A/S y China Resources Alcohol Corporation (CRAC) comenzarán una colaboración de tres años para la investigación de procesos de producción de etanol celulósico. El programa incluirá el establecimiento de una planta piloto para etanol celulósico en un centro de etanol de CRAC existente en Zhaodong en la provincia de Heilongjiang. Novozymes también está desarrollando enzimas para el proceso.

 

Olsson, L., Soerensen, H.R., Dam, B.P., Christensen, H., Krogh, K.M., Meyer, A.S.
“Separate and simultaneous enzymatic hydrolysis and fermentation of wheat hemicellulose with recombinant xylose utilizing Saccharomyces cerevisiae”
(Hidrólisis enzimática y fermentación separadas y simultáneas de hemicelulosa de trigo con xilosa recombinante utilizando Saccharomyces cerevisiae). Applied Biochemistry and Biotechnology, 129 (1-3), págs. 117-129. (2006)

Resumen

Se realizaron fermentaciones con tres cepas diferentes de Saccharomyces cerevisiae recombinante que utiliza xilosa (F12, CR4 y CB4) con el uso de dos sustratos diferentes de hemicelulosa de trigo, fibras sin almidón no fermentado y un residuo de fermentación de etanol industrial, la vinaza. Con CR4 y F12, las concentraciones máximas de etanol obtenidas fueron de 4,3 y 4 g/l, respectivamente, pero F12 convirtió la xilosa un 15 % más rápido que CR4 durante las primeras 24 h. La comparación de hidrólisis y fermentación por separado (separate hydrolysis and fermentation, SHF) y sacarificación y fermentación simultáneas (simultaneous saccharification and fermentation, SSF) con F12 demostró que las concentraciones máximas más altas se obtuvieron con SSF. En general, la productividad volumétrica de etanol fue, inicialmente, más alta en la SHF, pero la productividad volumétrica general de etanol fue, finalmente, máxima en la SSF, a 0,013 y 0,010 g/lh, con fibras sin almidón y vinaza, respectivamente. Copyright © 2006 de Humana Press Inc. Reservados todos los derechos de cualquier tipo.

 

Cherry, J.R., Gray, K.
“Introduction to session 1B”
(Introducción a la sesión 1B). Applied Biochemistry and Biotechnology, 129 (1-3), pág. 179. (2006)

Greenwood, J., Nedwin, G., Mayer, R.
“Industry applauds Bush's call for more biofuels”
(La industria aplaude al llamado de Bush de más biocombustibles). Industrial Bioprocessing, 28 (3), págs. 4-5. (2006)

Resumen

En su discurso del estado de la Unión, el Presidente George W. Bush habló sobre la fabricación de etanol combustible para motores a partir de trozos de madera, pasto varilla y otras biomasas como una de las maneras de acabar con la dependencia de los Estados Unidos del petróleo importado. El gobierno continúa dando un fuerte apoyo a la mejora de la tecnología para la producción de azúcares fermentables a partir de biomasa lignocelulósica y otras tecnologías, para acercar los combustibles renovables al mercado. Los involucrados en esta área creen que el gobierno federal de los EE. UU. debe continuar financiando iniciativas para lograr avances en los recientes éxitos técnicos en la conversión de biomasa y asegurarse de que se haga uso de estos en instalaciones a gran escala.

 

Sørensen, H.R., Pedersen, S., Meyer, A.S.
“Optimization of reaction conditions for enzymatic viscosity reduction and hydrolysis of wheat arabinoxylan in an industrial ethanol fermentation residue”
(Optimización de condiciones de reacción para la reducción de viscosidad enzimática e hidrólisis de arabinoxilano de trigo en un residuo de fermentación de etanol industrial). Biotechnology Progress, 22 (2), págs. 505-513. (2006)

Resumen

En este estudio se examinó la reducción de viscosidad catalizada con enzimas y se evaluaron los efectos de la concentración de materia seca de sustrato en la degradación enzimática del arabinoxilano en un residuo de fermentación, la “vinaza”, que se obtiene de la fabricación de etanol industrial a partir de trigo. Se logró la catálisis enzimática con una mezcla 50:50 de una preparación de enzimas de Humicola insolens, Ultraflo L, y una preparación de enzimas celulolíticas de Trichoderma reesei, Celluclast 1.5 L. Anteriormente se demostró que esta mezcla de enzimas exhibe una acción sinérgica en la degradación de arabinoxilano. La viscosidad de la vinaza disminuyó con el aumento de la dosis de enzimas y del tiempo de tratamiento con un pH de 5, a 50 °C, 5 % por peso de materia seca de vinaza. Tras 24 h de tratamiento enzimático, se logró entre el 76 y el 84 %, entre el 75 y el 80 %, y entre el 43 y el 47 %, respectivamente, de las liberaciones máximas teóricas de arabinosa, xilosa y glucosa, lo que indica que la disminución de viscosidad fue un resultado de la hidrólisis catalizada por enzimas del arabinoxilano, beta-glucano y celulosa. En experimentos de superficie de respuesta diseñada, las condiciones de reacción enzimática óptimas con respecto al pH y la temperatura de la vinaza, el sobrenadante de la vinaza (principalmente, material soluble) y el sedimento de la vinaza (principalmente, sustancias insolubles) osciló entre un pH de 5,2 y 6,4, y entre 41 y 49 °C para la liberación de arabinosa y entre un pH de 4,9 y 5,3, y entre 42 y 46 °C para la liberación de xilosa. Aunque solo se obtuvo una hidrólisis limitada del arabinoxilano en la fracción de sedimento de la vinaza, los resultados indicaron que las mismas actividades enzimáticas actuaron en el arabinoxilano en las diferentes fracciones de vinaza, independientemente del estado de solubilidad del material de sustrato. Los niveles de arabinosa y xilosa liberadas aumentaron al aumentar la concentración de materia seca durante la hidrólisis enzimática en la vinaza y en el sobrenadante de la vinaza, pero, al mismo tiempo, el aumento de las concentraciones de materia seca de sustrato generó disminuciones lineales correspondientes en la eficiencia hidrolítica, según se evaluó a partir de niveles de liberación de monosacáridos por unidad de peso de materia seca. Por lo tanto, el estudio documenta que la hidrólisis del arabinoxilano enzimático de la vinaza disminuye considerablemente la viscosidad de la vinaza, y que se debe encontrar un compromiso en la materia seca si se debe equilibrar la eficiencia enzimática con producciones de monosacáridos. © 2006 American Chemical Society and American Institute of Chemical Engineers.

 

Rosgaard, L., Pedersen, S., Cherry, J.R., Harris, P., Meyer, A.S.
“Efficiency of new fungal cellulase systems in boosting enzymatic degradation of barley straw lignocellulose”
(Eficiencia de nuevos sistemas de celulasa de hongos en la mejora de la degradación enzimática de lignocelulosa de paja de cebada). Biotechnology Progress, 22 (2), págs. 493-498. (2006)

Resumen

En este estudio, se examinaron los efectos celulíticos en la paja de cebada pretratada con vapor de sistemas de enzimas que degradan la celulosa de los cinco hongos termofílicos Chaetomium thermophilum, Thielavia terrestris, Thermoascus aurantiacus, Corynascus thermophilus y Myceliophthora thermophila, y del mesófilo Penicillum funiculosum. Se comparó la liberación de glucosa catalítica después de la adición de tratamientos con cada uno de los sistemas de enzimas crudas a una mezcla de referencia de un producto de celulasa comercial, Celluclast, derivado de Trichoderma reesei y una beta-glucosidasa, Novozym 188, de Aspergillus niger. Se evaluaron los tratamientos enzimáticos en una plantilla de diseño experimental que comprendía una gama de combinaciones de reacción de pH (3,5-6,5) y temperatura (35-65 °C). La adición a Celluclast + Novozym 188 de dosis bajas de los sistemas de enzimas crudas, correspondientes a un 10 % por peso de la carga total de proteínas enzimáticas, aumentó las producciones de glucosa catalítica de manera considerable en comparación con las producciones obtenidas con la mezcla de referencia de Celluclast + Novozyme 188. Una comparación de las producciones de glucosa obtenidas en paja de cebada pretratada con vapor y celulosa microcristalina, Avicel, indicó que las mejoras de producción se debieron, principalmente, a la presencia de actividad/actividades de endoglucanasa altamente activa en las preparaciones de enzimas experimentales. Los datos demostraron la viabilidad de mejorar el sistema de enzimas de celulasa T. reesei extensamente estudiado con actividad enzimática adicional para lograr una degradación más rápida de la lignocelulosa. Llegamos a la conclusión de que esta estrategia de suplementación parece viable como un primer paso para la identificación de fuentes de enzimas de hongos realmente prometedoras para el rápido desarrollo de mejores preparaciones enzimáticas viables desde el punto de vista comercial para la degradación de lignocelulosa. © 2006 American Chemical Society and American Institute of Chemical Engineers.

 

Teter, S.A., Cherry, J.R.
“Improving cellulose hydrolysis with new cellulase compositions”
(Mejora de la hidrólisis de celulosa con nuevos compuestos de celulasa). AIChE Annual Meeting Conference Proceedings, 2005, 7 pág. (2005)

Resumen

La celulosa es la molécula orgánica más abundante de la Tierra, y es una materia prima renovable que parece inagotable para la producción de combustibles y sustancias químicas. Las bacterias y los hongos tienen sistemas enzimáticos complejos evolucionados que les permiten crecer en material vegetal rico en celulosa, pero estos organismos suelen tardar semanas, meses o, incluso, años en descomponer un tronco caído o un tallo de maíz arado. Para la producción de sustancias químicas o combustibles a partir de estos mismos materiales, la industria requiere de sistemas químicos o enzimáticos asequibles que puedan realizar el trabajo en horas o días. Novozymes ha llevado a cabo un proyecto de 4 años enfocado en la mejora del rendimiento y la reducción del costo de celulasas de hongos para la conversión de restos de maíz pretratados con ácido diluido hasta obtener azúcares fermentables. Se transfirieron varios genes de otros organismos al T. reesei y, de este modo, se creó un superhongo que produce celulasa, capaz de satisfacer las necesidades industriales. Este es el resumen de un informe presentado en la Reunión Anual y Exhibición de Otoño de la AIChE (Cincinnati, OH del 30/10/2005 al 4/11/2005).

 

Teter, S.A., Cherry, J.R.
“Improving cellulose hydrolysis with new cellulase compositions”
(Mejora de la hidrólisis de celulosa con nuevos compuestos de celulasa). AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings, págs. 12027-12033. (2005)

Resumen

La celulosa es la molécula orgánica más abundante de la Tierra, y es una materia prima renovable que parece inagotable para la producción de combustibles y sustancias químicas. La celulosa evolucionó como un polímero estructural y es notoriamente recalcitrante para descomponerse en su forma monomérica, la glucosa. Las bacterias y los hongos tienen sistemas enzimáticos complejos evolucionados que les permiten crecer en material vegetal rico en celulosa, pero estos organismos suelen tardar semanas, meses o, incluso, años en descomponer un tronco caído o un tallo de maíz arado. Para la producción de sustancias químicas o combustibles a partir de estos mismos materiales, la industria requiere de sistemas químicos o enzimáticos asequibles que puedan realizar el trabajo en horas o días. Con un subcontrato de investigación del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (National Renewable Energy Lab, NREL), con fondos del Departamento de Energía de los EE. UU., Novozymes ha llevado a cabo un proyecto de cuatro años enfocado en la mejora del rendimiento y la reducción del costo de celulasas de hongos para la conversión de restos de maíz pretratado con ácido diluido en azúcares fermentables. Un aspecto de este proyecto ha sido la identificación de proteínas novedosas que, al añadirlas a las celulosas producidas por un hongo de pudrición blanda ampliamente utilizado (Trichoderma reesei), aumenta el rendimiento específico de la mezcla de enzimas. Al aplicar las últimas herramientas de la biotecnología para identificar, clonar y expresar estas proteínas aceleradoras, hemos transferido con éxito varios genes de otros organismos al T. reesei y, de este modo, creamos un superhongo que produce celulasa, capaz de satisfacer las necesidades industriales.

 

Ding, H., Xu, F., McFarland, K.C., Cherry, J.
“Enhanced enzymatic biomass conversion to fermentable sugars and fuel ethanol”
(Conversión mejorada de biomasa enzimática en azúcares fermentables y etanol combustible). ACS National Meeting Book of Abstracts, 230, 1 pág. (2005)

Resumen

La expansión del uso de biomasas renovables como materia prima industrial tiene una importancia estratégica para reducir la contaminación, desarrollar una industria sustentable y convertir los desechos agrícolas en productos con valor agregado. Como participante primario en los esfuerzos conjuntos entre el gobierno y la industria, se estudiaron maneras de mejorar considerablemente la conversión enzimática de restos de maíz pretratado en glucosa y, posteriormente, en etanol. Se examinó la interacción entre las enzimas celulolíticas y la lignocelulosa, con el uso de Trichoderma reesei como punto inicial. Con un enfoque multifacético, la conversión de restos enzimáticos de maíz aumentó considerablemente y redujo en > 30 veces el costo de celulasas para la utilización de biomasas. Este es el resumen de un informe presentado en la 230.a Reunión Nacional de la ACS (Washington, DC del 28/8/2005 al 1/9/2005).

 

Devantier, R., Pedersen, S., Olsson, L.
“Characterization of very high gravity ethanol fermentation of corn mash. Effect of glucoamylase dosage, pre-saccharification and yeast strain”
(Caracterización de la fermentación de etanol de muy alta gravedad de pulpa de maíz. Efecto de la dosis de glucoamilasa, presacarificación y cepa de levadura). Applied Microbiology and Biotechnology, 68 (5), págs. 622-629. (2005)

Resumen

Se produjo etanol a partir de pulpas de muy alta gravedad de maíz molido seco (35 % de p/p total de materia seca) en condiciones de sacarificación y fermentación simultáneas. Se determinaron los efectos de la dosis de glucoamilasa, presacarificación y cepa de Saccharomyces cerevisiae en las características de crecimiento, como la producción de etanol y la productividad volumétrica y específica. Se demostró que dosis más altas de glucoamilasa o presacarificación aceleraron el proceso de sacarificación y fermentación simultáneas, y aumentó la concentración final de etanol de 106 a 126 g/kg, si bien disminuyó el índice de crecimiento específico máximo. La producción de etanol no solo estuvo relacionada con el crecimiento, ya que se consumió más de la mitad de los sacáridos totales y más de la mitad del etanol se produjo durante la fase estacionaria. Además, se descubrió que una alta tolerancia al estrés de la cepa de levadura aplicada fue crucial para el resultado del proceso de fermentación, tanto con respecto a los sacáridos residuales como a la concentración final de etanol. La mayor formación de masa celular cuando se aplicó una cepa idónea aumentó la concentración final de etanol, ya que se logró una fermentación más completa. © Springer-Verlag 2005.

 

O'Connor, L., Nedwin, G.
“Frost & Sullivan technology award to Novozymes”
(Premio Frost & Sullivan a la tecnología para Novozymes). Industrial Bioprocessing, 27 (9), pág. 10. (2005)

Resumen

Novozymes ha recibido el premio Liderazgo Tecnológico del Año 2005 de Frost & Sullivan en el campo de tecnologías de combustible por su investigación pionera para reducir el costo de enzimas para la producción de etanol combustible basado en biomasa. La investigación y desarrollo de la compañía redujo el costo de enzimas para la hidrólisis de biomasa celulósica de restos de maíz hasta obtener azúcares fermentables.

 

Devantier, R., Scheithauer, B., Villas-Bôas, S.G., Pedersen, S., Olsson, L.
“Metabolite profiling for analysis of yeast stress response during very high gravity ethanol fermentations”
(Determinación de perfil de metabolitos para el análisis de la respuesta al estrés de levaduras durante fermentaciones de etanol de muy alta gravedad). Biotechnology and Bioengineering, 90 (6), págs. 703-714. (2005)

Resumen

Se cultivaron una cepa de laboratorio y una cepa industrial de Saccharomyces cerevisiae a una alta concentración de sustrato, lo que se denomina una fermentación de muy alta gravedad (very high gravity, VHG). Se aplicó el proceso de sacarificación y fermentación simultáneas (simultaneous saccharification and fermentation, SSF) en el procesamiento por lotes utilizando 280 g/l de maltodextrina como fuente de carbono. Se demostró que se producen respuestas conocidas al estrés osmótico y del etanol, como una disminución del índice de crecimiento, una menor viabilidad, un mayor consumo de energía y acumulación de trehalosa intracelular, en SSF de VHG en ambas cepas en comparación con un medio de laboratorio estándar (20 g/l glucosa). La cepa de laboratorio fue la que se vio más afectada. Se aplicó la determinación de perfil de metabolitos mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (Gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS) para evaluar la influencia de la respuesta al estrés de la levadura en el metabolismo celular. Se descubrió que los perfiles del metabolito que se originan de diferentes cepas o condiciones de fermentación eran únicos y podían distinguirse con ayuda de análisis de datos multivariados. Se revelaron varias diferencias en las respuestas metabólicas a condiciones de estrés; en particular, se reflejó el mayor consumo de energía de las células sometidas a estrés en el aumento de las contracciones intracelulares del piruvato y los metabolitos relacionados. © 2005 Wiley Periodicals, Inc.

 

Falhout, P., Nedwin, G.
“Novozymes looks at next steps for biomass ethanol”
(Novozymes busca los próximos pasos para la obtención de etanol de biomasa). Industrial Bioprocessing, 27 (5), págs. 1-2. (2005)

Resumen

En 2001, Novozymes A/S y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (National Renewable Energy Laboratory, NREL) comenzaron a trabajar juntos para reducir 30 veces el costo de las enzimas para producir etanol en ensayos de laboratorio. Novozymes redujo el costo de las enzimas para convertir restos de maíz en etanol por $0,10 a $0,18 por galón. Este costo 30 veces menor se logró por medio de una combinación de enzimas y la tecnología de tratamiento previo mejorada desarrollada por el NREL.

 

Sørensen, H.R., Pedersen, S., Viksø-Nielsen, A., Meyer, A.S.
“Efficiencies of designed enzyme combinations in releasing arabinose and xylose from wheat arabinoxylan in an industrial ethanol fermentation residue”
(Eficiencias de combinaciones de enzimas diseñadas en la liberación de arabinosa y xilosa de arabinoxilano de trigo en un residuo de fermentación de etanol industrial). Enzyme and Microbial Technology, 36 (5-6), págs. 773-784. (2005)

Resumen

La generación de un hidrolizado fermentable a partir de arabinoxilano es un primer requisito importante para el uso de hemicelulosa de trigo en producción de etanol y otros productos con valor agregado. En este estudio, se examinaron las eficiencias individuales y combinadas de cuatro preparaciones de enzimas multicomponente comerciales seleccionadas —Celluclast 1.5 L (de Trichoderma reesei), Finizym (de Aspergillus niger), Ultraflo L (de Humicola insolens) y Viscozyme L (de Aspergillus aculeatus)— en la catalización de liberación de arabinosa y xilosa a partir de arabinoxilano de trigo soluble en agua en un residuo de fermentación industrial (sedimentos) en experimentos de laboratorio. Se evaluaron diferentes condiciones de reacción, a saber, dosis de enzimas, tiempo de reacción, pH y temperatura, en diseños de superficie de respuesta y mezcla ternaria. El tratamiento con Ultraflo L proporcionó la liberación óptima de arabinosa: el tratamiento (6 h, 60 °C, pH 6) con esta preparación de enzimas liberó hasta un 46 % por peso de la producción teórica máxima de arabinosa del sustrato. La preparación de Celluclast 1.5 L fue superior a las otras preparaciones de enzimas en la liberación de xilosa y catalizó la liberación de hasta un 25 % por peso de la producción teórica máxima de xilosa (6 h, 60 °C, pH 4). El tratamiento prolongado durante 24 h con una mezcla 50:50 de Celluclast 1.5 L y Ultraflo L a 50 °C, pH 5 exhibió un efecto sinérgico en la liberación de xilosa y se logró una producción teórica máxima de xilosa de un 62 % por peso. La adición de beta-xilosidasa pura de T. reesei a la preparación de Ultraflo L liberó las mismas cantidades de xilosa del sustrato que la mezcla 50:50 de Celluclast 1.5 L y Ultraflo L. Por lo tanto, los datos indican que el efecto sinérgico en la liberación de xilosa entre el Celluclast 1.5 L y el Ultraflo L es el resultado de un mecanismo de interacción de tres pasos que involucran la alfa-l-arabinofuranosidasa y diferentes actividades de las enzimas de degradación del xilano en las dos preparaciones de enzimas. © 2005 Elsevier Inc. Todos los derechos reservados.

 

Bull, S., Dean, W., Nedwin, G.E.
“Award for biomass ethanol research”
(Premio por investigación de etanol obtenido de biomasa). Industrial Bioprocessing, 26 (8), pág. 1. (2004)

Resumen

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (National Renewable Energy Laboratory, NREL) y dos empresas, Genencor International Inc. y Novozymes A/S, han sido galardonadas por su avance en el desarrollo de un proceso económico para la conversión de biomasa en azúcares que puedan fermentarse para producir etanol o sustancias químicas industriales. Los equipos de investigación han reducido el costo de la conversión enzimática de biomasa celulósica en azúcares fermentables por galón de etanol a menos de una vigésima parte de su costo anterior.

 

Nedwin, G., Kaempf, D.
“Novozymes and NREL cut ethanol enzyme costs again”
(Novozymes y NREL vuelven a reducir los costos de enzimas para etanol). Industrial Bioprocessing, 26 (6), pág. 5. (2004)

Resumen

Una colaboración entre Novozymes y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (National Renewable Energy Laboratory, NREL) del Departamento de Energía logró el desarrollo de un enfoque para reducir de $5 a $0,30 por galón el costo de enzimas para la conversión de biomasa en etanol. Con el otorgamiento de una prórroga de un año al contrato, se espera que los costos bajen incluso más, a $0,05.

 

Traäff-Bjerre, K.L., Jeppsson, M., Hahn-Hägerdal, B., Gorwa-Grauslund, M.-F.
“Endogenous NADPH-dependent aldose reductase activity influences product formation during xylose consumption in recombinant Saccharomyces cerevisiae”
(La actividad de la aldosa reductasa dependiente de NADPH endógena influye en la formación de productos durante el consumo de xilosa en cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae). Yeast, 21 (2), págs. 141-150. (2004)

Resumen

La introducción de la vía de xilosa del Pichia stipitis en​ ​Saccharomyces cerevisiae permite el uso de xilosa en cepas recombinantes de S. cerevisiae. Sin embargo, el xilitol es un subproducto importante. Se expresó una aldo-ceto reductasa endógena, codificada por el gen GRE3, en diferentes niveles en cepas de recombinantes de S. cerevisiae, para investigar su efecto en la utilización de xilosa. En una cepa de S. cerevisiae recombinante que produce solo xilitol deshidrogenasa (xylitol dehydrogenase, XDH) de P. stipitis y una copia adicional de la xiluloquinasa (xylulokinase, XK) endógena, la formación de etanol a partir de xilosa fue mediada por Gre3p, capaz de reducir la xilosa a xilitol. Cuando se sobreexpresó el gen GRE3 en esta cepa, el consumo de xilosa y la formación de etanol aumentaron en un 29 % y un 116 %, respectivamente. Cuando se eliminó el gen GRE3 en la cepa TMB3001 de S. cerevisiae recombinante fermentadora de xilosa (que posee xilosa reductasa y XDH de P. stipitis, y una copia adicional de XK endógena), la producción de xilitol disminuyó en un 49 % y la producción de etanol aumentó en un 19 % en un cultivo anaerobio continuo con una mezcla de glucosa y xilosa. La biomasa se redujo en un 31 % en cepas donde se eliminó el gen GRE3, lo que sugiere que el ajuste de la expresión del GRE3 es la opción preferida en lugar de la eliminación. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.