Short communicationSimultaneous sac

Short communication
Simultaneous sacchari®cation and fermentation of lignocellulosic
wastes to ethanol using a thermotolerant yeast
S. Hari Krishna *, T. Janardhan Reddy, G.V. Chowdary
Biotechnology Division, Department of Chemical Engineering, Andhra University, Visakhapatnam 530 003, India
Received 4 July 2000; received in revised form 3 September 2000; accepted 21 September 2000
Abstract
Simultaneous sacchari®cation and fermentation (SSF) studies were carried out to produce ethanol from lignocellulosic wastes
(sugar cane leaves and Antigonum leptopus leaves) using Trichoderma reesei cellulase and yeast cells. The ability of a thermotolerant
yeast, Kluyveromyces fragilis NCIM 3358, was compared with Saccharomyces cerevisiae NRRL-Y-132. K. fragilis was found to
perform better in the SSF process and result in high yields of ethanol (2.5±3.5% w/v) compared to S. cerevisiae (2.0±2.5% w/v).
Increased ethanol yields were obtained when the cellulase was supplemented with b-glucosidase. The conversions with K. fragilis
were completed in a short time. The substrates were in the following order in terms of fast conversions: Solka ¯oc > A. leptopus >
sugar cane. Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
Keywords: Simultaneous sacchari®cation and fermentation (SSF); Antigonum leptopus leaves; Sugar cane leaves; Alkaline H2O2 pretreatment;
Ethanol; Trichoderma reesei cellulase; Lignocellulose
1. Introduction
Ethanol production from lignocellulosics has received
major research attention due to their abundance and
immense potential for conversion into sugars and fuels.
So far signi®cant progress has been made using Solka
¯oc, a commercial microcrystalline cellulose (Savarese
and Young, 1978) bagasse (Dwivedi and Ghose, 1979)
and wheat straw (Saddler et al., 1982a). However,
screening several lignocellulosics to select the ideal
substrate holds the key for economic production of
ethanol. The simultaneous sacchari®cation and fermentation
(SSF) process increases the yields of ethanol
by minimizing product inhibition as well as eliminates
the need for separate reactors for sacchari®cation and
fermentation (Deshpande et al., 1983). The SSF process
was also shown to be superior to sacchari®cation and
subsequent fermentation (Hari Krishna et al., 1999) due
to the rapid assimilation of sugars by yeast during SSF.
Recent economic analyses (Nguyen and Saddler,
1991; Hinman et al., 1992; VanSivers and Zacchi, 1995)
still identi®es the SSF operation as the major contributor
(>20%) to the cost of ethanol production from
biomass. The main disadvantage of SSF lies in di€erent
temperature optima for sacchari®cation (50°C) and
fermentation (35°C). Besides, ethanol itself exerts some
inhibition. In the previous studies (Hari Krishna et al.,
1997, 1998, 1999, 2000), we have identi®ed sugar cane
(Saccharum ocinarum) and Antigonum leptopus leaves
as potential cellulosic substrates. The leaves of A. leptopus,
an abundantly found weedy creeper, can be
transformed to sugars in a short time due to the microcrystalline
nature of its cellulose (Hari Krishna et al.,
1997). Sugar cane leaves are agro-residues burnt after
harvesting the crop. Utilizing these leaves would aid
pollution abatement. The present study aimed at overcoming
SSF problems by employing a thermotolerant
yeast, Kluyveromyces fragilis, in SSF, and comparing the
e€ectiveness of K. fragilis over the conventional yeast,
Saccharomyces cerevisiae, in the SSF process.
2. Methods
2.1. Cellulase source
Cellulase from T. reesei QM-9414 (Celluclastâ) and
b-glucosidase (Novozym 188) from Aspergillus niger

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สื่อสารสั้นพร้อม sacchari ® ไอออนและหมัก lignocellulosicเสียการใช้ยีสต์ thermotolerant เอทานอลS. กฤษณะ Hari *, T. Janardhan เรดดี G.V. Chowdaryมหาวิทยาลัยอานธรหาร ภาควิชาวิศวกรรมเคมี เทคโนโลยีชีวภาพ วิสาขปัตนัม 530 003 อินเดียรับ 4 2543 กรกฎาคม ได้รับในแบบฟอร์มการปรับปรุง 3 2000 กันยายน รับ 21 2000 กันยายนบทคัดย่อพร้อม sacchari ® ไอออนและหมัก (SSF) การศึกษาที่ดำเนินการผลิตเอทานอลจากเสีย lignocellulosic(ใบอ้อย และใบชมพู Antigonum) ใช้ Trichoderma reesei cellulase และยีสต์เซลล์ ความสามารถของ thermotolerantยีสต์ Kluyveromyces fragilis NCIM 3358 ถูกเปรียบเทียบกับ Saccharomyces cerevisiae NRRL-Y-132 คุณ fragilis พบว่าประสิทธิภาพในกระบวนการ SSF และส่งผลให้ผลผลิตสูงเมื่อเปรียบเทียบกับ S. cerevisiae (2.0±2.5% w/v) เอทานอล (2.5±3.5% w/v)ผลผลิตเอทานอลที่เพิ่มขึ้นได้รับเมื่อ cellulase ถูกเสริม ด้วย b-glucosidase แปลงกับคุณ fragilisมีความสมบูรณ์ในเวลาอันสั้น พื้นผิวที่อยู่ในลำดับต่อไปนี้ในแง่ของการแปลงที่รวดเร็ว: Solka ¯oc > อ.ชมพู >อ้อย Ó 2001 Elsevier วิทยาศาสตร์จำกัด สงวนลิขสิทธิ์คำสำคัญ: กัน sacchari ® ไอออนและหมัก (SSF); Antigonum ชมพูใบ ใบอ้อย ปรับสภาพด่างใน H2O2เอทานอล Trichoderma reesei cellulase Lignocelluloseบทนำได้รับการผลิตเอทานอลจาก lignocellulosicsสนใจงานวิจัยเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของตน และศักยภาพอันยิ่งใหญ่สำหรับแปลงเป็นเชื้อเพลิงและน้ำตาลจน signi ® ไม่สามารถคืบหน้าได้โดยใช้ Solka¯oc พาณิชย์จุลเซลลูโลส (Savareseและหนุ่ม สาว 1978) ชานอ้อย (Dwivedi และ Ghose, 1979)และฟางข้าวสาลี (Saddler et al. 1982a) อย่างไรก็ตามlignocellulosics หลายเพื่อเลือกกับการคัดกรองพื้นผิวถือเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการผลิตทางเศรษฐกิจเอทานอล Sacchari พร้อม® ไอออนและหมักกระบวนการ (SSF) เพิ่มผลผลิตเอทานอลโดยการลดผลิตภัณฑ์ยับยั้งเช่น ตามกำจัดต้องแยกเตาปฏิกรณ์สำหรับ sacchari ® ไอออน และหมัก (Deshpande et al. 1983) การ SSFนอกจากนี้ยังแสดงเป็นเหนือ sacchari ® ไอออน และการหมัก (Hari กฤษณะ et al. 1999) ที่ครบกำหนดไปอย่างรวดเร็วผสมน้ำตาลด้วยยีสต์ใน SSFวิเคราะห์ทางเศรษฐกิจล่า (เหงียนและ Saddler1991 Hinman et al. 1992 VanSivers และ Zacchi, 1995)ยังคงแข่งขัน® เอส SSF ดำเนินการเป็นผู้สนับสนุนหลัก(> 20%) ต้นทุนการผลิตเอทานอลจากการชีวมวล ข้อเสียหลักของ SSF อยู่ในระหว่างการผลิต dioptima อุณหภูมิสำหรับ sacchari ® ไอออน (50° C) และหมัก (35° C) เอทานอลตัวเองออกแรงบางยับยั้ง ในการศึกษาก่อนหน้า (Hari กฤษณะ et al.,1997, 1998, 1999, 2000), เราได้แข่งขัน® ed อ้อย(Cinarum o กำแพงแสน) และใบชมพู Antigonumเป็นพื้นผิวครั้งที่อาจเกิดขึ้น ใบของอ.ชมพูเป็นไม้เลื้อยมากพบวัชพืชแปลงน้ำตาลในเวลาอันสั้นเนื่องจากการจุลธรรมชาติของเซลลูโลส (Hari กฤษณะ et al.,ปี 1997) . ใบอ้อยเป็นเกษตรตกค้างหลังเผาการเก็บเกี่ยวพืชผล ใช้ใบไม้เหล่านี้จะช่วยมลพิษลดหย่อน การศึกษาปัจจุบันมุ่งเอาชนะSSF ปัญหา โดยใช้การ thermotolerantยีสต์ Kluyveromyces fragilis ใน SSF และเปรียบเทียบการe ectiveness ของคุณ fragilis กว่ายีสต์ทั่วไปSaccharomyces cerevisiae ในกระบวน SSF2. วิธี2.1. cellulase แหล่งCellulase จาก T. reesei QM-9414 (Celluclastâ) และb-glucosidase (Novozym 188) จาก Aspergillus ไนเจอร์

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การสื่อสารที่สั้น
sacchari®cationพร้อมกันและหมักลิกโนเซลลูโลส
เสียเอทานอลโดยใช้ยีสต์ทนร้อน
เอส กฤษณะ Hari * ตัน Janardhan เรดดี้ GV Chowdary
เทคโนโลยีชีวภาพส่วนภาควิชาวิศวกรรมเคมีมหาวิทยาลัยรัฐอาน, Visakhapatnam 530 003 อินเดีย
ที่ได้รับ 4 กรกฎาคม 2000; ได้รับการปรับปรุงในรูปแบบ 3 กันยายน 2000; ได้รับการยอมรับ 21 กันยายน 2000
บทคัดย่อ
sacchari®cationพร้อมกันและหมัก (SSF) การศึกษาได้ดำเนินการในการผลิตเอทานอลจากวัสดุเหลือทิ้งลิกโนเซลลูโลส
(ใบอ้อยและ Antigonum leptopus ใบ) โดยใช้เชื้อรา Trichoderma reesei เซลลูเลสและยีสต์เซลล์ ความสามารถในการทนร้อน
ยีสต์ Kluyveromyces fragilis NCIM 3358 ถูกเมื่อเทียบกับ Saccharomyces cerevisiae NRRL-Y-132 เค fragilis พบว่า
ทำงานได้ดีขึ้นในกระบวนการ SSF และผลในอัตราผลตอบแทนสูงของเอทานอล (2.5 ± 3.5% w / v) เมื่อเทียบกับเอส cerevisiae (2.0 ± 2.5% w / v).
อัตราผลตอบแทนที่เพิ่มขึ้นเอทานอลที่ได้รับเมื่อ เซลลูเลสได้รับการเสริมด้วย B-glucosidase การแปลงกับ fragilis เค
แล้วเสร็จในเวลาอันสั้น พื้นผิวที่อยู่ในลำดับต่อไปนี้ในแง่ของการแปลงอย่างรวดเร็ว: Solka OC> เอ leptopus>
อ้อย Ó 2001 เอลส์วิทยาศาสตร์ Ltd. สงวนลิขสิทธิ์.
คำสำคัญ: sacchari®cationพร้อมกันและหมัก (SSF); ใบ leptopus Antigonum; ใบอ้อย; การปรับสภาพ H2O2 อัลคาไลน์
เอทานอล; เชื้อรา Trichoderma reesei เซลลูเลส; ลิกโนเซลลูโลส
1 ความรู้เบื้องต้น
ในการผลิตเอทานอลจาก lignocellulosics ได้รับ
ความสนใจการวิจัยที่สำคัญเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของพวกเขาและ
ศักยภาพอันยิ่งใหญ่สำหรับการแปลงเป็นน้ำตาลและเชื้อเพลิง.
จนถึงขณะนี้ความคืบหน้าsigni®cantได้รับการทำโดยใช้ Solka
องศาเซลลูโลส microcrystalline พาณิชย์ (Savarese
และหนุ่ม 1978) ชานอ้อย (Dwivedi และ Ghose, 1979)
และฟางข้าวสาลี (อานม้า et al., 1982a) อย่างไรก็ตาม
การตรวจคัดกรองหลาย lignocellulosics เพื่อเลือกที่เหมาะสำหรับ
พื้นผิวที่ถือกุญแจสำคัญสำหรับการผลิตทางเศรษฐกิจของ
เอทานอล sacchari®cationพร้อมกันและหมัก
(SSF) ขั้นตอนการเพิ่มผลผลิตเอทานอล
โดยการลดการยับยั้งสินค้ารวมทั้งช่วยลด
ความจำเป็นในการที่แยกต่างหากสำหรับเครื่องปฏิกรณ์sacchari®cationและ
การหมัก (Deshpande et al., 1983) กระบวนการ SSF
ก็แสดงให้เห็นจะดีกว่าและsacchari®cation
(. กฤษณะ Hari, et al, 1999) การหมักตามมาเนื่องจาก
. ในการดูดซึมของน้ำตาลอย่างรวดเร็วโดยยีสต์ในช่วง SSF
วิเคราะห์เศรษฐกิจที่ผ่านมา (เหงียนและอานม้า,
1991; et al, Hinman . 1992; VanSivers และ Zacchi, 1995)
ยังคงidenti®esการดำเนิน SSF เป็นผู้บริจาครายใหญ่
(> 20%) ค่าใช้จ่ายในการผลิตเอทานอลจาก
ชีวมวล ข้อเสียเปรียบหลักของ SSF อยู่ในดิ ?? ต่างกัน
Optima อุณหภูมิsacchari®cation (50 ° C) และ
การหมัก (35 ° C) นอกจากนี้เอทานอลของตัวเองออกแรงบาง
ยับยั้ง ในการศึกษาก่อนหน้า (Hari กฤษณะ et al.,
1997 ปี 1998 ปี 1999 2000) เราได้identi®edอ้อย
(Saccharum o ?? cinarum) และ Antigonum leptopus ใบ
เป็นสารตั้งต้นเซลลูโลสที่มีศักยภาพ ใบของเอ leptopus,
ที่พบพรืดไม้เลื้อยผอมโซสามารถ
เปลี่ยนเป็นน้ำตาลในเวลาอันสั้นเนื่องจากการ microcrystalline
ธรรมชาติของเซลลูโลสมัน (Hari กฤษณะ et al.,
1997) ใบอ้อยเป็นเกษตรตกค้างเผาหลังจาก
การเก็บเกี่ยวพืช ใช้ใบเหล่านี้จะช่วย
ลดมลพิษ การศึกษาครั้งนี้มุ่งเป้าไปที่การเอาชนะ
ปัญหา SSF โดยการใช้ทนร้อน
ยีสต์ fragilis Kluyveromyces ใน SSF และเปรียบเทียบ
E ?? ectiveness ของเค fragilis กว่ายีสต์ธรรมดา
Saccharomyces cerevisiae ในกระบวนการ SSF ได้.
2 วิธีการ
2.1 แหล่งที่มาของเซลลู
เซลลูเลสจาก T. reesei QM-9414 (Celluclastâ) และ
B-glucosidase (Novozym 188) จากเชื้อรา Aspergillus ไนเจอร์

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การสื่อสารระยะสั้นการ® sacchari พร้อมกันและการหมัก lignocellulosicของเสียจากการใช้ยีสต์ทนเอทานอลเอส ฮารีกฤษณะ * . janardhan Reddy , chowdary G.v .กองเทคโนโลยีชีวภาพ ภาควิชาวิศวกรรมเคมี มหาวิทยาลัย andhra Visakhapatnam 530 , 003 , อินเดียรับ 4 กรกฎาคม 2543 ; รับปรับปรุงแบบฟอร์ม 3 กันยายน 2543 21 กันยายน 2543 ; ยอมรับบทคัดย่อการ® sacchari พร้อมกันและหมัก ( SSF ) การศึกษาทดลองเพื่อผลิตเอทานอลจากกาก lignocellulosic( ใบอ้อย และใบ leptopus Trichoderma reesei antigonum ) โดยใช้เอนไซม์และเซลล์ยีสต์ ความสามารถของสสารยีสต์ kluyveromyces fragilis ncim 3849 , เมื่อเทียบกับ Saccharomyces cerevisiae nrrl-y-132 . K . fragilis พบว่าแสดงได้ดีใน SSF กระบวนการและผลลัพธ์ในผลผลิตสูงของเอทานอล ( 2.5 ± 3.5 % w / v ) เทียบกับ S . cerevisiae ( 2.0 ± 2.5% w / v )ผลผลิตเอทานอลลดลงได้เมื่อใช้เอนไซม์เสริมด้วย b-glucosidase . แปลง fragilis กับ Kเสร็จสมบูรณ์ในเวลาอันสั้น เมื่ออยู่ในลำดับต่อไป ในส่วนของการแปลงได้อย่างรวดเร็ว : โซล¯ OC leptopus > > Aอ้อย Ó 2001 Elsevier Science จำกัดสงวนลิขสิทธิ์คำสำคัญ : การ® sacchari พร้อมกันและหมัก ( SSF ) ; antigonum leptopus ใบ , ใบอ้อย ด่าง แบตเตอรี่ก่อน ;เอทานอล Trichoderma reesei ; เอนไซม์ ; ลิกโนเซลลูโลส1 . แนะนำการผลิตเอทานอลจากต้านทานทางชีวเคมีต่อได้รับสาขาวิจัยความสนใจเนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของพวกเขาและศักยภาพอันยิ่งใหญ่สำหรับการแปลงให้เป็นน้ำตาลและเชื้อเพลิงดังนั้นไกล signi ความคืบหน้าไม่สามารถ®ได้โดยใช้โซล¯ OC , เซลลูโลส ( savarese แบบเชิงพาณิชย์และหนุ่ม , 1978 ) ชานอ้อย ( dwivedi และ ghose , 1979 )และ ฟางข้าวสาลี ( แซดเลอร์ et al . , 1982a ) อย่างไรก็ตามการต้านทานทางชีวเคมีต่อหลายเลือก เหมาะ( ถือกุญแจสำหรับเศรษฐกิจการผลิตเอทานอล พร้อมกัน sacchari ®ไอออนบวกและการหมัก( SSF ) กระบวนการเพิ่มผลผลิต เอทานอลโดยการลด ยับยั้ง รวมทั้งลดผลิตภัณฑ์ต้องการเครื่องปฏิกรณ์แยกต่างหากสำหรับการ sacchari ®และหมัก ( deshpande et al . , 1983 ) กระบวนการ SSFก็แสดงได้ดีกว่า sacchari ®ไอออนบวกและภายหลังการหมัก ( ฮารีกฤษณะ et al . , 1999 ) เนื่องจากเพื่อการดูดซึมอย่างรวดเร็วของน้ำตาลโดยยีสต์ใน SSF .การวิเคราะห์ทางเศรษฐกิจล่าสุด และอานม้า ( Nguyen ,1991 ; ฮินเมิ่น et al . , 1992 ; vansivers และ zacchi , 1995 )ยัง identi ® es SSF เป็นผู้สนับสนุนหลักในการดําเนินงาน( > 20% ) ต้นทุนของการผลิตเอทานอลจากชีวมวล ข้อเสียเปรียบหลักของ SSF อยู่ใน€ erent ดิOptima อุณหภูมิ sacchari ®ไอออนบวก ( 50 ° C ) และหมัก ( 35 ° C ) เอธานอลที่ตัวเองสร้างบางการยับยั้ง ในการศึกษาก่อนหน้านี้ ( ฮารีกฤษณะ et al . ,ปี 1997 , 1998 , 1999 , 2000 ) เราได้ identi อ้อย®เอ็ด( อ้อย O ? cinarum ) และ antigonum leptopus ใบเป็นแผ่นเซลลูโลสที่มีศักยภาพ ใบ leptopus A ,มีการพบวัชพืชไม้เลื้อย , สามารถเปลี่ยนน้ำตาลในเวลาอันสั้นเนื่องจากการแบบธรรมชาติของเซลลูโลส ( ฮารีกฤษณะ et al . ,1997 ) ใบอ้อยเป็นเกษตรตกค้างหลังเผาการเก็บเกี่ยวพืช ใช้ใบเหล่านี้จะช่วยเหลือการลดมลพิษ การศึกษาครั้งนี้ ที่เอาชนะSSF ปัญหาโดยการใช้อุณหภูมิสูงยีสต์ kluyveromyces fragilis ใน SSF และเปรียบเทียบE € ectiveness ของ K . fragilis มากกว่ายีสต์ปกติSaccharomyces cerevisiae ในกระบวนการ SSF .2 . วิธีการ2.1 . แหล่งที่มา เซลลูเลสเซลลูเลสจาก T . reesei qm-9414 ( celluclast â ) และb-glucosidase ( โนโวไซม์ 188 ) จากเชื้อรา Aspergillus niger