Production, Purification, and Characterization of wood substrates and Galactose oxidase enzyme

Abstract: Trä är den bästa förnyelsebara källan för att producera många produkter på grund av dess biokompatibla och biologiskt nedbrytbara natur. Träets biomassa har en motstridig natur mot enzymatisk uppgradering. Det beror på olika orsaker som ligninhalt, acetylhalt i hemicellulosa och cellulosakristallinitet som blockerar enzymets bindningsställe. Denna studie kommer under BioUPGRADE, som är en samarbetsplattform för att skapa högvärdiga och mångsidiga material på ett hållbart sätt med hjälp av biokatalys. Det allmänna syftet med denna studie är att producera holocellulosa och hemicellulosasubstrat från olika träslag och producera, rena och validera galaktosoxidas som en potentiell biokatalysator för träfibermodifiering. Studien undersöker effekten av kemisk perättiksyradelignifiering på två träslag, lövträ av eukalyptus (HW), och barrträ av gran (SW), undersökta vid olika tidsintervall, där PAA framställdes exsitu med ett volymetriskt förhållande på 1:3. Med resultaten från PAA-behandlingen avlägsnades 38,53 % lignin i eukalyptus och 31,80 % i barrved. Hemicellulosautbytet ökade med 47,40 % för eukalyptus och 19,05 % för gran med en ökning av tiden för PAA-behandling. Acetylhalten i hemicellulosan minskade från 2 % till 0,6 % i lövträ och 1,96 % till 0,6 % i barrträ. Cellulosautvinningen efter delignifieringen var nästan 100 %. Galaktosoxidaset producerades i en skakkolv med användning av Pichia pastoris KM71H-stammen. Pichia pastoris KM71H-celler odlades med användning av det buffrade komplexa glycerolmediet (BMGY) och galaktosoxidas uttrycktes med användning av Pichia pastoris KM71H-stammen i buffrat komplex metanolmedium (BMMY). Det uttryckta GaOx-proteinet renades därefter med användning av AKTA-kromatografi med användning av en 5 ml Histrap FF-kolonn. För att bestämma proteinkoncentrationen utfördes bicinchoninsyra (BCA) analys och GaOx som producerades i skakkolvsodling var 286,25 mg/L. Den specifika aktiviteten hos skakkolven som produceras GaOx är 164,24 U/mg. Det kan observeras att PAA-behandling visar sig vara en effektiv metod för delignifiering eftersom cellulosautvinningen är nära 100 % och förlusten av hemicellulosa är relativt låg med det använda volymetriska förhållandet. GaOx som produceras i skakkolvsproduktion visar ett lovande utbyte med en betydande specifik aktivitet mot galaktosen som substrat och kan användas i framtiden för enzymatisk uppgradering av träets biomassa.