Koivu- ja kuusiuutteen puhdistaminen lakkaasientsyymillä
Heikinheimo, Hanna (2011)
Heikinheimo, Hanna
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201105137863
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201105137863
Tiivistelmä
Insinöörityössä tutkittiin lakkaasientsyymin vaikutusta paineistetulla kuumalla vedellä uutettuun (PHWE, Pressurized Hot Water Extraction) koivu- ja kuusiuutteeseen. Työssä tutkittiin myös kahden yleisesti käytössä olevan mediaattorin (1-HBT ja ABTS) vaikutusta lakkaasin toimintaan. Lakkaasilla pyrittiin poistamaan hemiselluloosaketjuun kiinnijääneet erilaiset ligniiniperäiset yhdisteet. Työn tarkoituksena oli löytää laboratoriotason puhdistusmenetelmä PHW-uutetulle puu-uutteelle, jota myöhemmin voitaisiin käyttää suuremmassa mittakaavassa uutteiden puhdistuksessa.
Puu-uutteita käsiteltiin kahdella eri lakkaasipitoisuudella, joita verrattiin lakkaasikäsittelemättömään puu-uutteeseen eli referenssiliuokseen. Mediaattoreiden vaikututusta tutkittiin kolmella eri konsentraatiolla ja vakioentsyymipitoisuudella. Lakkaasin vaikutusta puun hiilihydraattipitoisuuksien muutoksiin tutkittiin kaasukromatografisesti. Vapaiden uuteaineiden pitoisuuksia määritettiin kaasukromatografi-massaspektrometrillä (GC-MS) ja molekyylikokojen muutosta ajan suhteen seurattiin kokoekskluusiokromatografialla (Sec-Malls). GC-MS:lla seurattiin erityisesti ligniinin hajoamistuotteiden pitoisuuksien ja rasvahappopitoisuuksien muutoksia entsyymikäsittelyn aikana.
Lakkaasi poisti ligniinin hajoamistuotteita ja aggregaatteja uutteista. Todennäköisesti se saosti ligniinin hajoamistuotteet suoraan eikä toiminut reaktioidensa kautta. Lakkaasikäsittelyjen jälkeen jäljelle jäi rasvahappoja, joita entsyymi ei kokonaan pystynyt poistamaan. Käytetyllä lakkaasilla ei ollut lipaasiominaisuuksia, joten rasvahappojen ei kokonaan oletettukaan poistuvan. Lakkaasin todettiin pilkkovan aggregaatteja ajan kuluessa. Lakkaasi myös pilkkoi pieniä määriä hemiselluloosaketjuja monomeereiksi. Mediaattori 1-HBT vaikutti käytetyissä konsentraatioissaan ligniinin hajoamistuotteiden poistumiseen alentavasti. Käsittelyjen jälkeen uutteissa havaittiin edelleen ligniinin hajoamistuotteita. ABTS-mediaattori poisti kaikki ligniinin hajoamistuotteet vain käytetyssä korkeimmassa konsentraatiossa. 1-HBT poisti kaikki rasvahapot uutteesta, kun taas ABTS ei niitä poistanut. Kokonaissokereiden pilkkoutumiseen monomeereiksi ei mediaattoreilla ollut vaikutusta. Käytetyillä lakkaasipitoisuuksilla ei juurikaan saavutettu eroja. Tulokset olivat lähes samoja riippumatta entsyymipitoisuudesta.
Puu-uutteita käsiteltiin kahdella eri lakkaasipitoisuudella, joita verrattiin lakkaasikäsittelemättömään puu-uutteeseen eli referenssiliuokseen. Mediaattoreiden vaikututusta tutkittiin kolmella eri konsentraatiolla ja vakioentsyymipitoisuudella. Lakkaasin vaikutusta puun hiilihydraattipitoisuuksien muutoksiin tutkittiin kaasukromatografisesti. Vapaiden uuteaineiden pitoisuuksia määritettiin kaasukromatografi-massaspektrometrillä (GC-MS) ja molekyylikokojen muutosta ajan suhteen seurattiin kokoekskluusiokromatografialla (Sec-Malls). GC-MS:lla seurattiin erityisesti ligniinin hajoamistuotteiden pitoisuuksien ja rasvahappopitoisuuksien muutoksia entsyymikäsittelyn aikana.
Lakkaasi poisti ligniinin hajoamistuotteita ja aggregaatteja uutteista. Todennäköisesti se saosti ligniinin hajoamistuotteet suoraan eikä toiminut reaktioidensa kautta. Lakkaasikäsittelyjen jälkeen jäljelle jäi rasvahappoja, joita entsyymi ei kokonaan pystynyt poistamaan. Käytetyllä lakkaasilla ei ollut lipaasiominaisuuksia, joten rasvahappojen ei kokonaan oletettukaan poistuvan. Lakkaasin todettiin pilkkovan aggregaatteja ajan kuluessa. Lakkaasi myös pilkkoi pieniä määriä hemiselluloosaketjuja monomeereiksi. Mediaattori 1-HBT vaikutti käytetyissä konsentraatioissaan ligniinin hajoamistuotteiden poistumiseen alentavasti. Käsittelyjen jälkeen uutteissa havaittiin edelleen ligniinin hajoamistuotteita. ABTS-mediaattori poisti kaikki ligniinin hajoamistuotteet vain käytetyssä korkeimmassa konsentraatiossa. 1-HBT poisti kaikki rasvahapot uutteesta, kun taas ABTS ei niitä poistanut. Kokonaissokereiden pilkkoutumiseen monomeereiksi ei mediaattoreilla ollut vaikutusta. Käytetyillä lakkaasipitoisuuksilla ei juurikaan saavutettu eroja. Tulokset olivat lähes samoja riippumatta entsyymipitoisuudesta.