Outkovka rumělková: může pomoci při zpracování lignocelulózové biomasy na biopaliva?

Jiří Patočka, Milena Patočková

     Outkovka rumělková (Pycnoporus cinnabarinus) je nejedlá dřevokazná houba z čeledi chorošovité (Polyporaceae) a řádu chorošotvaré (Polyporales). Plodnice vyrůstají ve skupinách nad sebou v červnu až listopadu. Klobouk je polokruhovitý, rumělkově, oranžově nebo skořicově červeně zbarvený Zprvu je jemně plstnatý, později lysý, hrbolkatý a olysávající s ostrým okrajem. Výtrusný prach je bílý. Nejčastěji roste na bříze, buku, třešni nebo jeřábu. Je to především saprofytická houba a živé stromy napadá méně často.

Foto: Ing. Milena Patočková

     Outkovka rumělková způsobuje, podobně jako celá řada dalších dřevokazných hub, tzv. bílou hnilobu dřeva. Napadené dřevo je rozkládáno pomocí enzymů, které houba produkuje, a je světlejší než okolní dřevo zdravé. Tyto enzymy rozkládají celulózu, hemicelulózu a lignin a při tom zesvětlují barvu dřeva.

     Hlavním enzymem outkovky rumělkové je lakáza, která se podílí na rozkladu ligninu. Lakázy jsou široce distribuovány mezi rostlinami, hmyzem a houbami. Tyto enzymy katalyzují oxidaci široké škály organických a anorganických substrátů, včetně růných biomakromolekul, jako je lignin (Madhavi a Lele, 2009). Lakázy jsou v současné době středem velké pozornosti kvůli svým rozmanitým aplikacím, jako je delignifikace lignocelulóz, síťování polysacharidů, bioremediaci, detoxikaci odpadů a transformaci textilních barviv, použití v potravinářských technologiích či v osobní a lékařské péči (Mayer a Staples, 2002).

    Lakáza je také hlavním enzymem outkovky rumělkové, a na druhé straně má tato houba nedostatek peroxidáz ligninového nebo manganového typu, což činí tento organismus zajímavým modelem pro další studium možných alternativních cest degradace ligninu houbami s bílou hnilobou (Eggert et al., 1996). Outkovka také produkuje neobvyklou sadu fenoloxidáz (Eggert et al., 1998), které by mohly mít význam při zpracování lignocelulózové biomasy jako obnovitelné suroviny pro výrobu biopaliv (Saini et al., 2021; Singh et al., 2022).

     Lignocelulózová biomasa je nejhojněji dostupnou surovinou na Zemi, z níž je možné vyrábět biopaliva. Skládá se ze dvou druhů sacharidových polymerů, celulózy a hemicelulózy, a polymeru bohatého na aromatické látky zvaného lignin. Každý z nich má odlišné chemické chování. Vzhledem k tomu, že se jedná o směs tří velmi odlišných složek, je zpracování lignocelulózy náročné. Obavy lidstva ze změny klimatu a vyčerpání fosilních paliv vedou ke studiu nových metodik zaměřených na zpracování biomasy na vhodná paliva. Protože lignin je nejrozšířenější makromolekulou v přírodě, je většina výzkumných prací věnována této surovině jako atraktivnímu zdroji obnovitelné energie. Vzhledem k tomu, že přirozený lignin je vysoce odolný vůči rozkladu, je degradace ligninu nejvýznamnějším problémem pro další zhodnocení biomasy. V souladu s tím jsou proto intenzivně zkoumány biologické přístupy zahrnující enzymy a mikroorganismy pro jeho degradaci. Outkovka rumělková se svým spektrem enzymů rozkládajících lignin by mohla být pro řešení tohoto problému velkou pomocí (Park et al., 2022).

Literatura

Eggert C, LaFayette PR, Temp U, Eriksson KEL, Dean JF. Molecular analysis of a laccase gene from the white rot fungus Pycnoporus cinnabarinus. Appl Environment Microbiol. 1998; 64(5): 1766-1772.

Eggert C, Temp U, Eriksson KE. The ligninolytic system of the white rot fungus Pycnoporus cinnabarinus: purification and characterization of the laccase. Appl Environ Microbiol. 1996; 62(4): 1151-1158.

Madhavi V, Lele SS. Laccase: properties and applications. BioResources, 2009; 4(4), 1694-1717.

Mayer AM, Staples RC. Laccase: new functions for an old enzyme. Phytochemistry, 2002; 60(6): 551-565.

Park GW, Gong G, Joo JC, Song J, Lee J, Lee JP et al. Recent progress and challenges in biological degradation and biotechnological valorization of lignin as an emerging source of bioenergy: A state-of-the-art review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2022; 157: 112025.

Saini S, Sharma KK. Fungal lignocellulolytic enzymes and lignocellulose: A critical review on their contribution to multiproduct biorefinery and global biofuel research. International J Biol Macromolecules, 2021; 193: 2304-2319.

Singh R, Pooja LR, Tomer R, Shukla A. Current State of the Art of Lignocellulosic Biomass: Future Biofuels. Status and Future Challenges for Non-conventional Energy Sources 2022; 2: 1-17.