Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Biokonversion von nicht entgifteten Hemicellulosehydrolysaten zu Xylitol durch die halotolerante Hefe Debaryomyces nepalensis NCYC 3413

Bhaskar Paidimuddala und Sathyanarayana N Gummadi

Lignozellulosematerialien sind eine der am häufigsten vorkommenden erneuerbaren Ressourcen, deren Nutzung für die Herstellung von Biochemikalien und Biokraftstoffen eine große Herausforderung im Bereich der industriellen Biotechnologie darstellt, da die bei ihrer Hydrolyse freigesetzten toxischen Verbindungen das Wachstum und die Produktbildung hemmen. Tatsächlich ist der Bioprozess, bei dem in Gegenwart toxischer Verbindungen Industrieprodukte aus Hemizellulosehydrolysaten hergestellt werden können, wirtschaftlicher als der Prozess mit Entgiftung. In dieser Studie wurde die Fähigkeit des halotoleranten Stamms Debaryomyces nepalensis NCYC 3413 untersucht, nicht entgiftete, mit Xylose angereicherte Hemizellulosehydrolysate von Maiskolben, Reisstroh, Zuckerrohrbagasse und Weizenstroh in Xylitol umzuwandeln. Dabei zeigte sich, dass dieser Stamm in allen Hemizellulosehydrolysaten wachsen und Xylose in Xylitol umwandelt, ohne die Hydrolysate zu entgiften. Die maximale Xylitolkonzentration von 14,6 g L-1 wurde aus Maiskolben und Weizenstroh mit Produktivitäten von 0,16 bzw. 0,20 g L-1 h-1 bei einer Ausbeute von 0,30 g g-1 erzielt. Zuckerrohrbagasse und Reisstroh hingegen ergaben Xylitolausbeuten von 0,31 bzw. 0,32 g g-1 mit 14,2 g L-1 maximalem Xylitol und Produktivitäten von 0,20 bzw. 0,15 g L-1 h-1. Hoher Glucosegehalt behinderte die Xylitolproduktion durch Ethanolproduktion. Auf Grundlage unserer Erkenntnisse schlagen wir vor, dass (i) D. nepalensis ein vielversprechender Stamm für die umweltfreundliche Xylitolproduktion ist, da er eine breite Spezifität gegenüber Lignocellulosesubstraten und die Fermentation von Mischzuckern aufweist und (ii) Toleranz gegenüber Lignocelluloseinhibitoren aufweist, was den Prozess wirtschaftlicher macht.