The biodegradation pretreatment of guayule bagasse by White Rot Fungi (WRF) using two lignin-lytic strains belonging to the Pleurotus ostreatus and Fomitiporia mediterranea species (Basidiomycotina) was studied under in vitro conditions for assessing the released 2nd-generation fermentable sugars suitable for producing bio-elastomers into “ALBE” Project (partnership among ENEA and VERSALIS). Guayule bagasse is an important and recalcitrant lignin-cellulosic co-product obtained from guayule crop, an alternative plant to caucciù tree for the industrial production of rubber, after industrial extraction of rubber and resin. In this research work were: 1) selected two strains of Pleurotus ostreatus and Fomitiporia mediterranea provided by the collection of University of Bari under laboratory condition on the basis of their growth performances; 2) analyzed guayule bagasse samples after resin extraction; 3) optimized the parameters of the biodegradation process by using liquid cultures under rotary shaking; 4) performed the releasing of fermentable sugars from guayule bagasse. The determination of glucose and other minor secondary metabolites were carried out by analytical standard methods after hydrolysis enzymatic of the crude cultural filtrates of each fungus. The results showed that the released sugars from guayule bagasse by biodegradation with WRF was significantly increased if compared to control, nevertheless more researches of this topic are needed.

In questo lavoro, svolto nell’ambito del Progetto di Ricerca ENEA-VERSALIS “ALBE”, sono descritti la metodologia sperimentale e i risultati ottenuti su un processo di pretrattamento microbiologico della bagassa di guayule. Il guayule è una coltura alternativa al caucciù (albero della gomma) e può essere utilizzata per la produzione industriale di gomma naturale. Il residuo derivato (bagassa) è un materiale lignocellulosico che può essere valorizzato per la produzione di zuccheri di 2° generazione. In particolare il glucosio può essere utilizzato per la produzione di butandiolo, un building block, per ottenere elastomeri, obiettivo finale del progetto in esame. Nel merito di questo rapporto, il residuo lignocellulosico del guayule è stato caratterizzato e sottoposto ad un pretrattamento microbiologico con l’impiego di due ceppi di funghi Basidiomiceti ligninolitici, agenti della “carie bianca del legno” del tipo “WRF” e appartenenti alle specie Pleurotus ostreatus e Fomitiporia mediterranea. Essi sono stati selezionati in laboratorio per le loro prestazioni di crescita e utilizzati per pretrattare la bagassa di guayule. Dopo il pretrattamento è stata eseguita l’idrolisi enzimatica della cellulosa per l’ottenimento di un brodo zuccherino e di un residuo insolubile a base ligninica. Lo studio ha previsto sia una fase preliminare di ottimizzazione, consistita nel variare la durata del pretrattamento biologico (4-12 giorni) ed il dosaggio enzimatico, sia l’esecuzione di prove rappresentative su idonei quantitativi di bagassa con lo scopo di valutare i rendimenti in zuccheri fermentabili e i relativi flussi di massa. I risultati ottenuti, anche se richiedono un ulteriore approfondimento, hanno permesso di ottenere una preliminare valutazione dell’efficacia di questo tipo di pretrattamento, che ha riguardato una biomassa residuale particolarmente recalcitrante, come la bagassa del guayule, per la produzione di zuccheri di 2° generazione. Le attività sono state svolte in collaborazione con l’Università di Bari.

Biodegradazione della bagassa di guayule con "White-Rot Fungi" finalizzata alla produzione di zuccheri di 2° generazione per il progetto "ALBE"

Viola, E.;Braccio, G.;De Corato, U.;
2021

Abstract

In questo lavoro, svolto nell’ambito del Progetto di Ricerca ENEA-VERSALIS “ALBE”, sono descritti la metodologia sperimentale e i risultati ottenuti su un processo di pretrattamento microbiologico della bagassa di guayule. Il guayule è una coltura alternativa al caucciù (albero della gomma) e può essere utilizzata per la produzione industriale di gomma naturale. Il residuo derivato (bagassa) è un materiale lignocellulosico che può essere valorizzato per la produzione di zuccheri di 2° generazione. In particolare il glucosio può essere utilizzato per la produzione di butandiolo, un building block, per ottenere elastomeri, obiettivo finale del progetto in esame. Nel merito di questo rapporto, il residuo lignocellulosico del guayule è stato caratterizzato e sottoposto ad un pretrattamento microbiologico con l’impiego di due ceppi di funghi Basidiomiceti ligninolitici, agenti della “carie bianca del legno” del tipo “WRF” e appartenenti alle specie Pleurotus ostreatus e Fomitiporia mediterranea. Essi sono stati selezionati in laboratorio per le loro prestazioni di crescita e utilizzati per pretrattare la bagassa di guayule. Dopo il pretrattamento è stata eseguita l’idrolisi enzimatica della cellulosa per l’ottenimento di un brodo zuccherino e di un residuo insolubile a base ligninica. Lo studio ha previsto sia una fase preliminare di ottimizzazione, consistita nel variare la durata del pretrattamento biologico (4-12 giorni) ed il dosaggio enzimatico, sia l’esecuzione di prove rappresentative su idonei quantitativi di bagassa con lo scopo di valutare i rendimenti in zuccheri fermentabili e i relativi flussi di massa. I risultati ottenuti, anche se richiedono un ulteriore approfondimento, hanno permesso di ottenere una preliminare valutazione dell’efficacia di questo tipo di pretrattamento, che ha riguardato una biomassa residuale particolarmente recalcitrante, come la bagassa del guayule, per la produzione di zuccheri di 2° generazione. Le attività sono state svolte in collaborazione con l’Università di Bari.
The biodegradation pretreatment of guayule bagasse by White Rot Fungi (WRF) using two lignin-lytic strains belonging to the Pleurotus ostreatus and Fomitiporia mediterranea species (Basidiomycotina) was studied under in vitro conditions for assessing the released 2nd-generation fermentable sugars suitable for producing bio-elastomers into “ALBE” Project (partnership among ENEA and VERSALIS). Guayule bagasse is an important and recalcitrant lignin-cellulosic co-product obtained from guayule crop, an alternative plant to caucciù tree for the industrial production of rubber, after industrial extraction of rubber and resin. In this research work were: 1) selected two strains of Pleurotus ostreatus and Fomitiporia mediterranea provided by the collection of University of Bari under laboratory condition on the basis of their growth performances; 2) analyzed guayule bagasse samples after resin extraction; 3) optimized the parameters of the biodegradation process by using liquid cultures under rotary shaking; 4) performed the releasing of fermentable sugars from guayule bagasse. The determination of glucose and other minor secondary metabolites were carried out by analytical standard methods after hydrolysis enzymatic of the crude cultural filtrates of each fungus. The results showed that the released sugars from guayule bagasse by biodegradation with WRF was significantly increased if compared to control, nevertheless more researches of this topic are needed.
Biorefinery
White-rot fungi
Bioraffineria
Fomitiporia mediterranea
Funghi del marciume bianco
Guayule
Pleurotus ostreatus
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12079/56582
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