IIT-G वुडी बायोमास से जैव ईंधन का उत्पादन करने के लिए एंजाइम की प्रभावकारिता की करता है पड़ताल

भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान-गुवाहाटी (IIT-G) के शोधकर्ताओं ने एक विशिष्ट बहुक्रियाशील एंजाइम की प्रभावकारिता का अध्ययन किया है जो बायोएथेनॉल ईंधन में रूपांतरण के लिए वुडी बायोमास को तोड़ सकता है।

शोधकर्ताओं ने बताया है कि रुमिनोकोकस फ्लेवेफेशियंस नामक जीवाणु से प्राप्त बैक्टीरियल एंडोग्लुकेनेस एंजाइम, RfGH5_4, वुडी बायो-मैटर को एक साधारण चीनी में तोड़ सकता है जिसे बायोएथेनॉल का उत्पादन करने के लिए कुशलता से किण्वित किया जा सकता है - एक नवीकरणीय ईंधन जो पेट्रोलियम आधारित ईंधन प्रणालियों को प्रतिस्थापित कर सकता है। .

लिस्बन विश्वविद्यालय, पुर्तगाल के शोधकर्ताओं के सहयोग से प्रोफेसर अरुण गोयल, डिपार्टमेंट ऑफ बायोसाइंसेज एंड बायोइंजीनियरिंग, आईआईटी गुवाहाटी के नेतृत्व में एक टीम ने हाल ही में इंटरनेशनल जर्नल ऑफ बायोलॉजिकल मैक्रोमोलेक्यूल्स में शोध की खोज और टिप्पणियों को प्रकाशित किया है।

प्रकाशित पेपर पीएचडी थीसिस कार्य के एक भाग के रूप में प्रोफेसर अरुण गोयल के डॉक्टरेट छात्र परमेश्वर विठ्ठल गावंडे द्वारा किया गया शोध कार्य है।

अक्षय जैविक स्रोतों से ईंधन के उत्पादन ने हाल के वर्षों में जीवाश्म ईंधन के घटते भंडार और उनके उत्पादन और उपयोग से जुड़े पर्यावरण प्रदूषण की समस्याओं के कारण महत्वपूर्ण वैज्ञानिक रुचि पैदा की है।

ज्ञात कई जैव ईंधनों में से, पर्यावरण पर इसके सकारात्मक प्रभाव के कारण इथेनॉल (या एथिल अल्कोहल) का व्यापक अध्ययन किया जाता है। स्पिरिट और पेय का यह नशीला घटक जिसका उपयोग वाहनों को ईंधन देने के लिए भी किया जा सकता है, आमतौर पर चीनी और स्टार्च युक्त कच्चे माल - अंगूर, जौ और आलू के किण्वन द्वारा उत्पादित किया जाता है।

हालांकि, कृषि और वानिकी अवशेषों और फसलों से ईंधन के लिए जैव-इथेनॉल निकालने के तरीकों को विकसित करने में रुचि है जो कार्बोहाइड्रेट पॉलिमर (लिग्नोसेल्यूलोज) से समृद्ध हैं - पौधे का सूखा पदार्थ जो पौधों के लकड़ी के हिस्से का गठन करता है।

ईंधन के रूप में बायोएथेनॉल के औद्योगिक उत्पादन के लिए, पौधों से निकाले गए लिग्नोसेल्युलोज को जैविक उत्प्रेरक (एंजाइम) का उपयोग करके विखंडित किया जाता है, जिसे सेल्यूलस कहा जाता है, और बाद में किण्वित किया जाता है।

एंडोग्लुकेनेस एक ऐसा सेल्यूलस एंजाइम है। लिग्नोसेल्यूलोसिक बायोमास को बायोएथेनॉल में बदलने की अड़चन इन एंजाइमों की खराब दक्षता है।

इसके अलावा, लिग्नोसेल्यूलोसिक बायोमास में सेल्युलोज के साथ-साथ हेमिकेलुलोज होता है, जिसे कई एंडोग्लुकेनेस द्वारा तोड़ा नहीं जा सकता है।

IIT गुवाहाटी की टीम ने रुमिनोकोकस फ्लेवेफेशियन्स को चुना क्योंकि यह जीवाणु गायों और अन्य जुगाली करने वाले जानवरों की आंत में पाया जाता है, जिन्होंने लाखों वर्षों से सेल्युलोसिक दबाव का सामना किया है।

सेल्यूलस एंजाइम, RfGH5_4 को एनकोड करने वाले विशेष जीन को R. flavefaciens से निकाला गया।

इस प्रकार शोधकर्ताओं ने RfGH5_4 की इस कुशल मशीनरी को सेल्यूलोज और सेल्यूलोसिक संरचनाओं को सरल शर्करा में तोड़ने के लिए विकसित किया है। बैक्टीरिया में कम से कम 14 अलग-अलग मल्टीमॉड्यूलर एंजाइम होते हैं जो सेल्युलोज को तोड़ सकते हैं, जिनमें से एक RfGH5_4 है।

आईआईटी गुवाहाटी के बायोसाइंसेस और बायोइंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर अरुण गोयल ने शोध कार्य के बारे में बताते हुए कहा, "हमने एंडोग्लुकेनेस, आरएफजीएच5_4 की विशेषता बताई और पाया कि यह हाइड्रोलाइज्ड कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (सेल्यूलोज का एक लैब-स्केल एनालॉग) के साथ-साथ सामान्य अनाकार सेलुलोज के साथ होता है। अधिक उत्प्रेरक दक्षता।

"हमारे अध्ययनों से यह भी पता चला है कि इस एंजाइम ने विभिन्न कृषि अवशेषों जैसे कपास के डंठल, ज्वार के डंठल, गन्ना खोई आदि से लिग्नोसेल्यूलोसिक सबस्ट्रेट्स पर काम किया और हेमीसेल्यूलोसिक सबस्ट्रेट्स के साथ-साथ β-ग्लूकेन, लिचेनन, जाइलोग्लुकन, कोनजैक ग्लूकोमानन के लिए अच्छा संबंध था। , xylan और carob galactomannan," उन्होंने कहा।

RfGH5_4 की क्लोनिंग, अभिव्यक्ति और जैव रासायनिक लक्षण वर्णन पर IITG टीम के पहले के काम से पता चला है कि यह विशेष एंडोग्लुकेनेस बहुक्रियाशील और उत्प्रेरक रूप से कुशल है।

इस ज्ञान के साथ, उन्होंने एंजाइम की संरचना, इसकी प्रतिक्रिया तंत्र और इसकी बहु-कार्यात्मकता के संरचनात्मक आधार की विशेषता बताई। RfGH5_4 की विशेषताओं को जोड़ते हुए उन्होंने आगे इस बात पर जोर दिया कि इसकी बहु-कार्यात्मकता RfGH5_4 को प्रकृति में मौजूद और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध अन्य सेल्यूलैस के ढेर से अलग बनाती है।

संरचनात्मक आधार पर प्रकाश डालते हुए, परमेश्वर गावंडे, पीएचडी शोध विद्वान ने विस्तार से बताया, "RfGH5_4 की संरचना को IITG की परम-ईशान सुपरकंप्यूटर सुविधा में व्यापक आणविक गतिशीलता और कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण का उपयोग करके समझा गया था। RfGH5_4 में प्रतिक्रिया के दौरान विभिन्न कार्बोहाइड्रेट पॉलिमर के लिए जगह बनाने वाली इसकी मूल संरचना में कुछ अत्यधिक लचीले लूप पाए गए, इस प्रकार RfGH5_4 को बहुक्रियाशीलता प्रदान की गई।

"कृषि अवशिष्ट बायोमास बर्बाद हो जाते हैं या जला दिए जाते हैं, जिससे ग्लोबल वार्मिंग और जलवायु परिवर्तन सहित विभिन्न पर्यावरणीय खतरे पैदा होते हैं। RfGH5_4 द्वारा उनका विखंडन खाद्य दवाओं में भी इसके उपयोग को बढ़ा सकता है", प्रो. गोयल ने कहा।