Je leest:

Gist werkt beter door spinaziegen

Gist werkt beter door spinaziegen

Auteur: | 16 september 2013

Wetenschappers van de Technische Universiteit Delft zijn erin geslaagd de productie van bio-ethanol door gist flink op te schroeven. Door genen uit onder meer spinazie in te bouwen produceert bakkersgist 11 procent meer ethanol. Uiteindelijk kan dit leiden tot een efficiëntere productie van biobrandstof.

Bakkergist kan worden ingezet voor de productie van bio-ethanol.

Jack Pronk en zijn collega’s proberen al jaren om micro-organismen te verbeteren. “Niet om ze in een natuurlijke omgeving betere kansen te geven, maar juist om ze in industriële processen beter te laten presteren”, laat de professor Industriële Microbiologie van de Universiteit Delft aan de telefoon weten.

En recentelijk lukte dat met de bakkersgist die wordt gebruikt voor de productie van bio-ethanol. Een stof die door bijmenging steeds vaker zijn weg naar onze autobrandstof vindt. Pronk bouwde samen met onder andere zijn Delftse collega Ton van Maris een viertal extra genen in en zagen dat de gist 11 procent meer ethanol wist te produceren als zijn niet-gemodificeerde collega’s.

Bovendien werd er tot 90 procent minder glycerol aangemaakt, een bijproduct dat tot nu toe als onvermijdelijk ‘afval’ van de productie van bio-ethanol werd gezien.

Genen lenen

Gist is in staat suikers uit planten om te zetten in ethanol en glycerol. “Met precies hetzelfde proces maken we bijvoorbeeld bier en wijn”, zegt Pronk. “Alleen is de glycerolproductie in dit geval ongewenst omdat het niet als brandstof kan dienen. Bovendien blijft er minder suiker over voor de omzetting naar ethanol.”

Nieuw gen, nieuwe functie

Het is tegenwoordig voor wetenschappers een koud kunstje om een nieuw stukje DNA te introduceren in een organisme. In dit geval incorporeert de gist het DNA en brengt enzymen tot expressie waarvoor het DNA codeert. De enzymen kunnen vervolgens een nieuwe functie in het organisme volbrengen.

Daarom ging men in Delft op zoek naar een manier om glycerol uit het proces te halen. “De stof ontstaat eigenlijk omdat de gist een overschot aan elektronen produceert uit de chemische reacties die de gist laten groeien”, zegt Pronk. “Die elektronen kunnen weggevangen worden door ze in te bouwen in glycerol. Die stof fungeert dus eigenlijk als een soort elektronenputje.”

Glycerol hoeft echter niet meer te worden aangemaakt als de gist een alternatieve ‘elektronendump’ krijgt. Er werd daarom gekeken naar enzymen uit de zogenoemde Calvincyclus, die planten in staat stelt koolstofdioxide uit de lucht om te zetten in suikers. En daarbij zijn elektronen nodig.

Er werden twee genen ingebouwd in de gist. Die werden geleend van spinazie en een bacterie die in staat is koolstofdioxide vast te leggen. Dat laatstgenoemde eiwit wilde in eerste instantie overigens niet werken. “Het heeft een aantal hulpeiwitten nodig”, aldus Pronk. “Bijzonder genoeg wilde het eiwit alleen werken met hulpeiwitten uit weer een andere bacterie, de darmbacterie E. coli.”

De winst was afgetekend. Met het viertal nieuwe genen aan boord produceerde de gist 11 procent meer ethanol, terwijl de productie van glycerol vrijwel geëlimineerd werd.

In deze installatie kan ethanol worden gemaakt uit maisresten.
POET

Wereldwijde productie

Wereldwijd wordt er elk jaar ongeveer 110 miljard liter bio-ethanol geproduceerd, voornamelijk in de Verenigde Staten en Brazilië. Het wordt door bijmenging in benzine als autobrandstoffen. Een deel van het Braziliaanse wagenpark rijdt zelfs op pure ethanol.

Volgens Pronk zou hun verbeterde gist behoorlijk wat zoden aan de dijk zetten voor de bio-ethanolproducenten. “De winstmarges op biobrandstoffen zijn relatief klein en door het hoge productievolume lopen we eigenlijk hele plassen ethanol mis. Een verschil van 10 procent hakt er echt in. Daarom zijn wij ook echt enthousiast over het in de praktijk invoeren van deze verbeterde gist.”

Herhaling van de geschiedenis?

Enkele jaren geleden lukte het Pronk en collega’s ook al om de productie van glycerol in gist uit te schakelen door een extra gen in te bouwen. En hoewel enigszins vergelijkbaar, zijn de huidige resultaten nog veelbelovender, aldus Pronk. “Onze vorige vinding was alleen inzetbaar voor ethanolproductie uit grondstoffen waarin azijnzuur voorkomt. De gist die we nu hebben gemaakt heeft dat niet nodig, maar alleen CO2, dat tijdens de ethanolproductie altijd ruim voorhanden is.”

Volgens Pronk zijn er nog steeds manieren om de ethanolproductie door gisten te verbeteren. “Ze mogen best nog wel wat robuuster worden, waardoor ze sneller ethanol maken en hogere ethanolconcentraties kunnen verdragen zonder het loodje te leggen. Wellicht kan ook de efficiëntie nog omhoog, alhoewel ik denk dat we daar de grootste stappen nu wel hebben gezet.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 16 september 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.