สืบค้นงานวิจัย
การปรับปรุงสมบัติของเอนไซม์เบต้า-กลูโคซิเดสเพื่อใช้สลายวัสดุชีวมวล ในการผลิตไบโอเอทานอล
อันธิกา บุญแดง - มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
ชื่อเรื่อง: การปรับปรุงสมบัติของเอนไซม์เบต้า-กลูโคซิเดสเพื่อใช้สลายวัสดุชีวมวล ในการผลิตไบโอเอทานอล
ชื่อเรื่อง (EN): Improvement of enzymatic properties of beta-glucosidase for biomass degradation in bioethanol production
บทคัดย่อ: วัสดุชีวมวลจาพวกเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสเป็นพอลิเมอร์สายยาวของน้าตาลมอนอแซคคาไรด์หลายชนิด ดังนั้นการสลายเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสจึงต้องใช้เอนไซม์หลายชนิดทางานร่วมกัน ในงานวิจัยที่ผ่านมา ผู้วิจัยได้ค้นพบเอนไซม์เบต้า-กลูโคซิเดสจากเชื้อรา Aspergillus niger (AnBG) ที่มีประสิทธิภาพในการสลายเซลโลไบโอสและสามารถทางานร่วมกับเอนไซม์เซลลูเลสทางการค้าในการสลายเซลลูโลสได้ดี และได้โคลนยีนและทาการผลิตโปรตีน AnBG ลูกผสม ทาให้ได้เอนไซม์ AnBG ในปริมาณมากและทาบริสุทธิ์ได้ง่าย แต่เอนไซม์ AnBG ชนิดนี้มีความจาเพาะต่อสับสเตรทที่เป็นน้าตาลกลูโคสสูงและความไม่เสถียรต่ออุณหภูมิสูง ดังนั้น ในโครงการวิจัยนี้ ผู้วิจัยจึงมีแนวความคิดที่จะใช้เทคนิคทางวิศวกรรมโปรตีนเพื่อปรับปรุงสมบัติของเอนไซม์ AnBG ให้ (1) มีความจาเพาะต่อสับสเตรทที่หลากหลาย; (2) มีความเสถียรต่ออุณหภูมิสูง; และ (3) ทาการตรึงรูปเอนไซม์เพื่อให้สามารถนากลับมาใช้ซ้าได้ ทั้งนี้เพื่อให้ได้เอนไซม์ AnBG ที่มีสมบัติเหมาะสมกับการใช้สลายวัสดุชีวมวลในการผลิตไบโอเอทานอล งานวิจัยในช่วงแรกได้ผลิตเอนไซม์ AnBG ที่มีการกลายพันธุ์ในบริเวณจับกับน้าตาล ซึ่งอาจช่วยให้มีความจาเพาะต่อสับสเตรทที่หลากหลายมากขึ้น ได้เป็นเอนไซม์กลายพันธุ์ครั้งละ 1 ตาแหน่ง จานวน 10 เอนไซม์ ผลของค่าจลนศาสตร์แสดงให้เห็นว่าเอนไซม์กลายพันธุ์ Y286F เป็นเอนไซม์ชนิดเดียวที่มีประสิทธิภาพสูงในการสลายน้าตาลสับสเตรทที่นามาทดสอบทั้ง 4 ชนิด จึงน่าสนใจที่จะศึกษาสมบัติของเอนไซม์กลายพันธุ์ Y286F นี้ต่อไป ในการทดสอบการสลายเซลลูโลสให้ได้น้าตาลกลูโคส พบว่าปฏิกิริยาที่ใช้เอนไซม์เซลลูเลสทางการค้าทางานร่วมกับเอนไซม์กลายพันธุ์ Y286W จะได้ปริมาณกลูโคสสูงที่สุด จึงน่าสนใจที่จะศึกษาสมบัติของเอนไซม์กลายพันธุ์ Y286W นี้ต่อไป ต่อมาได้ผลิตเอนไซม์ AnBG ที่มีการกลายพันธุ์ให้สามารถสร้างพันธะไดซัลไฟด์ได้ภายในโมเลกุลได้ ซึ่งอาจช่วยเพิ่มความเสถียรต่ออุณหภูมิได้ ได้เป็นเอนไซม์ที่มีการกลายพันธุ์ครั้งละ 2 ตาแหน่งจานวน 5 เอนไซม์ ผลการทดลองเบื้องต้นพบว่า เอนไซม์กลายพันธุ์ P144C-D614C และ A474C-N521C มีความเสถียรต่ออุณหภูมิสูงกว่าเอนไซม์ AnBG ดั้งเดิม และเอนไซม์กลายพันธุ์ A4C-N233C, P144C-D614C และ A474C-N521C มีความเสถียรต่อช่วง pH เป็นเบสสูงกว่าเอนไซม์ AnBG ดั้งเดิม จึงน่าสนใจที่จะศึกษาสมบัติของเอนไซม์กลายพันธุ์ P144C-D614C และ A474C-N521C ต่อไป ส่วนการทดลองการตรึงรูปเอนไซม์ AnBG กับ magnetic nanoparticles นั้นไม่ประสบผลสาเร็จ เนื่องจากเอนไซม์ AnBG กลายพันธุ์ที่สร้างขึ้นไม่ได้มีซิสเตอีนที่ปลาย N-terminus ตามที่คาดหวัง ดังนั้นจึงจะต้องทาการกลายพันธุ์เอนไซม์ AnBG ในตาแหน่งใหม่ เพื่อให้ได้เอนไซม์ AnBG กลายพันธุ์มีซิสเตอีนที่ปลาย N-terminus ตามที่ต้องการ
บทคัดย่อ (EN): Cellulosic and hemicellulosic biomass are made up of long-chain polymers of various monosaccharides. Therefore, degradation of these biomass requires synergistic actions of various enzymes. In our previous studies, we discovered a ?-glucosidase from Aspergillus niger (AnBG) that was highly efficient in cellobiose degradation and showed synergistic activity with a commercial cellulase in cellulolysis. We then cloned and expressed a recombinant AnBG, which enabled large-scale production and easy purification. However, AnBG is highly specific to a glucoside substrate and not stable at high temperatures. So, the aims of this project are to apply the protein engineering techniques to improve the enzymatic properties of AnBG so that it may (1) show broadened substrate specificity; (2) show improved themostability; and (3) be immobilized to a solid support for reusability. It is hope that the engineered AnBG may exhibit properties that are suitable for biomass degradation in bioethanol production. The first phase of the project involved the production of AnBG with mutations in the glycone binding site, which may help broaden the substrate specificity. A total of 10 single mutants were generated. The kinetic results revealed that the Y286F mutant was the only enzyme with improved hydrolytic efficiencies toward all 4 tested substrates. So, it is interesting to examine the properties of the Y286F mutant in future experiments. When tested in hydrolysis of cellulose to glucose, the reaction containing the combinantion of a commercial cellulase and the Y286W mutant gave the highest yield of glucose. So, it is interesting to examine the properties of the Y286W mutant in future experiments. The next phase of the project involved production of AnBG with mutations enabling intramolecular disulfide bond formation, which may help improve the thermostability. A total of 5 double mutants were generated. Our early results demonstrated that the P144C-D614C and A474C-N521C mutants showed higher thermostability than the wild-type enzyme, whereas the A4C-N233C, P144C-D614C and A474C-N521C mutants showed better pH stability in the basic range than the wild-type enzyme. So, it is interesting to examine the properties of the P144C-D614C and A474C-N521C mutants in future experiments. We have also tried to immobilize our AnBG to magnetic nanoparticles, but it was not successful because the AnBG mutant did not contain cysteine at its N-terminus as expected. So, we will have to mutate AnBG at a new position inorder to obtain the AnBG mutant with cysteine at its N-terminus as desired.
บทคัดย่อ: ไม่พบข้อมูลจากหน่วยงานต้นทาง
ภาษา (EN): th
เผยแพร่โดย: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
คำสำคัญ: วิศวกรรมโปรตีน
เจ้าของลิขสิทธิ์: สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ
หากไม่พบเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) โปรดติดต่อหน่วยงานเจ้าของข้อมูล

การอ้างอิง

อันธิกา บุญแดง. "การปรับปรุงสมบัติของเอนไซม์เบต้า-กลูโคซิเดสเพื่อใช้สลายวัสดุชีวมวล ในการผลิตไบโอเอทานอลImprovement of enzymatic properties of beta-glucosidase for biomass degradation in bioethanol production". มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. 2559

อันธิกา บุญแดง. "การปรับปรุงสมบัติของเอนไซม์เบต้า-กลูโคซิเดสเพื่อใช้สลายวัสดุชีวมวล ในการผลิตไบโอเอทานอลImprovement of enzymatic properties of beta-glucosidase for biomass degradation in bioethanol production". มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. 2559. Print.



TARR Wordcloud:
การปรับปรุงสมบัติของเอนไซม์เบต้า-กลูโคซิเดสเพื่อใช้สลายวัสดุชีวมวล ในการผลิตไบโอเอทานอล
อันธิกา บุญแดง
มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
30 กันยายน 2559
การพัฒนาการผลิตไบโอเอทานอลที่อุณหภูมิสูงโดยยีสต์ทนร้อน เอนไซม์เบต้ากลูโคซิเดส ชนิดทนต่อน้ำตาลกลูโคสความเข้นข้นสูงและทนร้อน จากเชื้อ Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum สายพันธุ์ NOI-1 และการนำไปประยุกต์ใช้ในการผลิตน้ำตาลจากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษต สภาวะที่เหมาะสมในกระบวนการพรีทรีตเม็นท์ของชีวมวลประเภทลิกโนเซลลูโลสเพื่อการผลิตไบโอเอทานอล การผลิตไบโอเอทานอลจากการหมักของยีสต์ทนร้อนโดยใช้ชีวมวลของสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน การเพิ่มมูลค่าอ้อยโดยการใช้ประโยชน์จากการย่อยสลายเศษต้นและใบโดยเซลลูโลไลติกเอนไซม์จากเชื้อราเพื่อใช้ในการผลิตไบโอเอทานอลและไฟฟ้าเพื่อใช้เป็นพลังงานทดแทน การจำลองการผลิตเอทานอลจากน้ำคั้นข้าวฟ่างหวานโดยใช้เทคโนโลยี Very High Gravity การผลิตไบโอเอทานอลจากวัชพืชน้ำด้วยกระบวนการ soild-state fermentation (ชื่อข้อเสนอการวิจัยเดิม : การผลิตไบโอเอทานอลจากวัสดุเหลือใช้จากทางการเกษตรโดยชุมชนมีส่วนร่วมในตำบลบางนางลี่ อำเภออัมพวา จังหวัดสมุ การออกแบบการทดลองและสร้างวัสดุต้นแบบสำหรับหมักก๊าซชีวมวลและแยกไบโอเอทานอล การวิจัยและพัฒนามันเทศเพื่อผลิตไบโอเอทานอล แนวทางการเพิ่มมูลค่าและใช้ประโยชน์ของเหลือทิ้งทางการเกษตรและวัสดุชีวมวล
คัดลอก URL
กระทู้ของฉัน
ผลการสืบค้นทั้งหมด โพสต์     เรียงลำดับจาก
พัฒนาระบบโดยศูนย์ความรู้เฉพาะด้านวิศวกรรมความรู้และวิศวกรรมภาษาDeveloped by Center of Excellence for Unified Knowledge and Language Engineering
สนับสนุนโดยสำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน)Supported by the Agricultural Research Development Agency (Public Organization)
แบบสำรวจความพึงพอใจQuestionair