Simultaneous saccharification and f

Simultaneous saccharification and fermentation of citrus peel
waste by Saccharomyces cerevisiae to produce ethanol§
Mark R. Wilkins a,
*, Wilbur W. Widmer b
, Karel Grohmann b
a
Department of Biosystems and Agricultural Engineering, Oklahoma State University,
111 Agricultural Hall, Stillwater, OK 74078-6016, United States b USDA, ARS, SAA, Citrus and Subtropical Products Research Laboratory,
600 Avenue S, NW, Winter Haven, FL 33881, United States
Received 2 January 2007; received in revised form 9 August 2007; accepted 12 September 2007
Abstract
The effects of D-limonene concentration, enzyme loading, and pH on ethanol production from simultaneous saccharification and fermentation
(SSF) of citrus peel waste by Saccharomyces cerevisiae were studied at 37 8C. Prior to SSF, citrus peel waste underwent a steam explosion process
to remove more than 90% of the initial D-limonene present in the peel waste. D-Limonene is known to inhibit yeast growth and experiments were
performed where D-limonene was added back to peel to determine threshold inhibition amounts. Ethanol concentrations after 24 h were reduced in
fermentations with initial D-limonene concentrations greater than or equal to 0.33% (v/v) and final (24 h) D-limonene concentrations greater than or
equal to 0.14% (v/v). Ethanol production was reduced when enzyme loadings were (IU or FPU/g peel dry solids) less than 25, pectinase; 0.02,
cellulase; and 13, beta-glucosidase. Ethanol production was greatest when the initial pH of the peel waste was adjusted to 6.0.
# 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Keywords: Ethanol; Citrus; Yeast; Fermentation; Enzymes; D-Limonene
1. Introduction
Demand for fuels produced from renewable resources has
increased in recent years due to increased prices for oil,
concerns about greenhouse gas production, and increasing
reliability on foreign sources of energy in the US [1]. One of the
most prevalent renewable energy sources in the US is ethanol.
Ethanol is generally produced from corn (maize) in the US with
a total production at the end of 2005 of 1.5 1010 l/year with
an additional 5.7 109 l of capacity under construction [2].
Many states in the US have little or no fuel ethanol production,
making a transition to ethanol-blended gasoline dependent on
importing ethanol from other states or countries. Development
of local feedstocks to produce ethanol in these states would
increase ethanol supply and encourage use of ethanol-blended
gasoline in parts of the country where it is not currently
available. The state of Florida, for example, had no fuel ethanol
plants as of December 2006. A local feedstock produced in
Florida for ethanol production would allow the development of
a local ethanol industry that would increase the use of
renewable fuels and decrease MTBE use and it potential
hazards to groundwater.
A potential Florida feedstock for ethanol production is citrus
peel waste (CPW). CPW consists of the peel, segment
membranes, and seeds left over after oranges, grapefruit, and
other citrus fruits have been juiced. Over the last 10 years, an
average of over 4.5 109 kg of CPW were produced annually
from the processing of oranges and grapefruits in Florida for
production of juice products. [3]. Citrus juice processors
generally dry and pelletize this waste into cattle feed called
citrus pulp pellets (CPP), which is sold at a loss to the processor.
Some small processors cannot afford to invest capital in the
equipment needed to produce CPP and must pay haulers to take
CPW away from their facility for disposal.
In previous studies, CPW was successfully hydrolyzed by
enzymes to sugars and subsequently fermented to ethanol by
www.elsevier.com/locate/procbio
Process Biochemistry 42 (2007) 1614–1619
§ Disclaimer: Mention of a trademark or proprietary product is for identification
only and does not imply a guarantee or warranty of the product by the U.S.
Department of Agriculture. The U.S. Department of Agriculture prohibits
discrimination in all its programs and activities on the basis of race, color,
national origin, gender, religion, age, disability, political beliefs, sexual orientation,
and marital or family status.
* Corresponding author. Fax: [phone].
E-mail address: [e-mail] (M.R. Wilkins).
1359-5113/$ – see front matter # 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.
doi:10.1016/j.procbio.2007.09.006

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

Saccharification พร้อมและหมักของเปลือกส้มเสีย โดย Saccharomyces cerevisiae การผลิต ethanol§หมาย Wilkins R. a* Wilbur W. Widmer b, B Karel Grohmannการแผนก Biosystems และวิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยโอคลาโฮมาฮอลล์ 111 เกษตร จากบี Stillwater, OK 74078-6016 สหรัฐอเมริกา อาอาร์ส กระดาษสา ส้ม และแบบ วิจัยอเวนิว 600 S, NW วินเทอร์เฮเว่น FL 33881 สหรัฐอเมริกา2 2007 มกราคม ได้รับ ได้รับในแบบฟอร์มการปรับปรุง 9 2007 สิงหาคม ยอมรับ 12 2550 กันยายนบทคัดย่อผลกระทบของ D limonene ความเข้มข้น เอนไซม์โหลด และค่า pH ในการผลิตเอทานอลจาก saccharification พร้อมและหมัก(SSF) ของเปลือกส้ม เสีย โดย Saccharomyces cerevisiae มีเรียนที่ 37 8C. ก่อน SSF เปลือกส้มเสียประกอบไปด้วยกระบวนการกระจายไอน้ำเอา เริ่มต้น D limonene มากกว่า 90% อยู่ในขยะเปลือก D-Limonene รู้จักยับยั้งการเจริญเติบโตของยีสต์ และได้ทดลองทำที่ D-limonene ถูกเพิ่มไปลอกเพื่อกำหนดยอดเงินขีดจำกัดยับยั้ง ได้ลดความเข้มข้นของเอทานอลหลังจาก 24 ชมหมักแหนมที่ มีความเข้มข้น D limonene เริ่มต้นมากกว่า หรือเท่ากับ 0.33% (v/v) และสุดท้าย (24 h) D-limonene ความเข้มข้นมากกว่า หรือเท่ากับ 0.14% (v/v) ผลิตเอทานอลถูกลดลงเมื่อเอนไซม์ loadings ได้ (IU หรือ FPU/g เปลือกแห้งของแข็ง) น้อยกว่า 25, pectinase 0.02cellulase และเบต้า-glucosidase ที่ 13 ผลิตเอทานอลถูกมากที่สุดเมื่อมีการปรับปรุง pH เริ่มต้นของขยะเปลือกกับ 6.0#2007 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมดคำสำคัญ: เอทานอล ส้ม ยีสต์ หมัก เอนไซม์ D-Limonene1. บทนำความต้องการเชื้อเพลิงที่ผลิตจากทรัพยากรทดแทนได้เพิ่มขึ้นในปีที่ผ่านมาเนื่องจากขึ้นราคาน้ำมันความกังวลเกี่ยวกับการผลิตก๊าซเรือนกระจก และเพิ่มขึ้นความน่าเชื่อถือในต่างประเทศแหล่งพลังงานในสหรัฐอเมริกา [1] หนึ่งของการเอทานอลแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่แพร่หลายมากที่สุดในสหรัฐอเมริกาได้โดยทั่วไปมีผลิตเอทานอลจากข้าวโพด (ข้าวโพด) ในสหรัฐอเมริกาด้วยการผลิตรวมที่สุดของปี 2005 ของ 1.5 1010 l/ปี ด้วยมี l เพิ่มเติม 5.7 109 กำลังกำลังก่อสร้าง [2]หลายรัฐในสหรัฐอเมริกามีน้อย หรือไม่มีเชื้อเพลิงเอทานอลการผลิตทำให้ช่วงการเปลี่ยนภาพการผสมเอทานอลน้ำมันขึ้นอยู่กับนำเข้าเอทานอลจากอเมริกาหรือประเทศอื่น ๆ พัฒนาของวมวลท้องถิ่นในการผลิต เอทานอลในรัฐเหล่านี้จะเพิ่มการจัดหาเอทานอล และส่งเสริมให้ใช้ผสมเอทานอลน้ำมันในส่วนของประเทศที่ไม่อยู่ในขณะนี้พร้อมใช้งาน รัฐฟลอริดา เช่น มีไม่เชื้อเพลิงเอทานอลพืช ณ 2549 ธันวาคม ผลิตวัตถุดิบในท้องถิ่นฟลอริด้าสำหรับผลิตเอทานอลจะช่วยให้การพัฒนาอุตสาหกรรมเอทานอลภายในที่จะเพิ่มการใช้เชื้อเพลิงทดแทน และใช้ MTBE ลดลง และมันอาจเกิดขึ้นอันตรายต่อน้ำบาดาลวัตถุดิบฟลอริด้ามีศักยภาพสำหรับการผลิตเอทานอลเป็นส้มเปลือกเสีย (CPW) CPW ประกอบด้วยเปลือก เซ็กสาร และเมล็ดพันธุ์ที่เหลืออยู่หลังจากส้ม ส้มโอ และผลไม้อื่น ๆ มีการ juiced ปี 10 การผลิตเฉลี่ย 109 กว่า 4.5 กิโลกรัมของ CPW เป็นประจำทุกปีจากการประมวลผลของส้มและ grapefruits ในฟลอริดาสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์กระป๋อง [3] การประมวลผลของน้ำส้มโดยทั่วไปแห้ง และ pelletize นี้เสียเป็นวัวอาหารเรียกว่าเยื่อส้มขี้ (CPP), ที่ขายขาดทุนให้ตัวประมวลผลบางตัวประมวลผลขนาดเล็กไม่สามารถจะลงทุนทุนในการอุปกรณ์จำเป็นสำหรับการผลิต CPP และต้องจ่าย haulers จะCPW จากสิ่งอำนวยความสะดวกของการขายทิ้งในการศึกษาก่อนหน้านี้ CPW สำเร็จ hydrolyzed โดยหมักเอนไซม์น้ำตาล และต่อกับเอทานอลโดยwww.elsevier.com/ ค้น หา/procbioกระบวนการชีวเคมี 42 (2007) 1614-1619แสดงปฏิเสธ: กล่าวถึงเครื่องหมายการค้าหรือกรรมสิทธิ์ผลิตภัณฑ์ถูกสำหรับการระบุเท่านั้น และได้เป็นการรับประกันหรือรับประกันของผลิตภัณฑ์จากสหรัฐอเมริกากรมวิชาการเกษตร ห้ามในสหรัฐอเมริกากรมวิชาการเกษตรเลือกปฏิบัติในโปรแกรมและกิจกรรมตามเชื้อชาติ สี ของทั้งหมดชาติกำเนิด เพศ ศาสนา อายุ พิการ ความเชื่อทางการเมือง เพศและสถานะสมรส หรือครอบครัว* ผู้สอดคล้องกัน โทรสาร: + 1 405 744 6059ที่อยู่อีเมล์: [e-mail] (มรว. Wilkins)1359-5113 / $ – ดูหน้าเรื่อง#2007 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมดdoi:10.1016/j.procbio.2007.09.006

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

พร้อมกัน saccharification และการหมักของเสียเศษเปลือก
ส้มโดย Saccharomyces cerevisiae เพื่อผลิตเอทานอล§
เครื่องหมายอาร์วิลกินส์ ,
* , วิลเบอร์ ดับเบิลยู วิดเมอร์ b
, คาเรล grohmann B

ซึ่งเป็นภาควิชาวิศวกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยรัฐโอคลาโฮมา
111 เกษตรฮอลล์ สติล โอเค 74078-6016 , สหรัฐอเมริกา ( USDA , ทางเลือก , SAA , ส้มและห้องปฏิบัติการวิจัยผลิตภัณฑ์กึ่ง
,600 NW Avenue , ฤดูหนาว , ยัง , FL 33881 ประเทศสหรัฐอเมริกา
ได้รับ 2 มกราคม 2007 ; รับปรับปรุงแบบฟอร์ม 9 สิงหาคม 2007 ; 12 กันยายน 2550 บทคัดย่อ

ยอมรับผลของความเข้มข้นของเอนไซม์ดีไลโมนีน , โหลด , และ pH ในการผลิตเอทานอลจากเส้นพร้อมกันและหมัก
( SSF ) ของเสียโดยใช้เปลือกส้มโดยทำการศึกษาที่อุณหภูมิ 37 8C ก่อน SSFของเสียเศษเปลือกส้ม underwent กระบวนการไอน้ำระเบิด
ลบมากกว่า 90% ของการเริ่มต้นดีไลโมนีนที่มีอยู่ในเปลือกเสีย ดี ลิโมนีน คือ รู้จัก ยับยั้งการเจริญเติบโตของยีสต์ และการทดลองปฏิบัติที่ไหนดีไลโมนีนเพิ่ม
กลับเปลือกเพื่อกำหนดเกณฑ์การจํานวนเงิน เอทานอลความเข้มข้น 24 ชั่วโมงลด
fermentations เริ่มต้นดีไลโมนีนความเข้มข้นมากกว่าหรือเท่ากับ 0.33 เปอร์เซ็นต์ ( v / v ) และสุดท้าย ( 24 ชั่วโมง ) ดีไลโมนีนความเข้มข้นมากกว่าหรือเท่ากับ 0.14 %
( v / v ) การผลิตเอทานอลลดลงเมื่อเอนไซม์ภาระ ( IU หรือ FPU / กรัมเปลือกแห้งของแข็ง ) น้อยกว่า 25 , เอนไซม์เซลลูเลสและ 0.02
; ; 13 , เบต้ากลูโคซิเดส .การผลิตเอทานอลมากที่สุดเมื่อพีเอชเริ่มต้นเปลือกเสียปรับ 6.0 .
# 2007 บริษัท จำกัด .
คำสำคัญ : เอทานอล ส้ม ; ยีสต์ ; การหมัก ; เอนไซม์ ; ดีไลโมนีน
1 ความต้องการเบื้องต้นสำหรับเชื้อเพลิงที่ผลิตจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน

ได้เพิ่มขึ้นในปีที่ผ่านมา เนื่องจากราคาที่เพิ่มขึ้นสำหรับน้ำมัน
เรื่องการผลิตก๊าซเรือนกระจก และเพิ่ม
ความน่าเชื่อถือในแหล่งพลังงานในต่างประเทศของสหรัฐอเมริกา [ 1 ] หนึ่งในแหล่งพลังงานหมุนเวียน
ที่แพร่หลายมากที่สุดในสหรัฐอเมริกาคือ เอทานอล
เอทานอลโดยทั่วไปผลิตจากข้าวโพด ( ข้าวโพด ) ในสหรัฐอเมริกากับ
การผลิตรวมในปลายปี 2005 1.5 1010 ลิตร / ปี เพิ่มขึ้น 5.7 109
L ความจุภายใต้การก่อสร้าง [ 2 ] .
หลายรัฐใน เราได้น้อย หรือการผลิตเชื้อเพลิงเอทานอลไม่
การเปลี่ยนเอทานอลผสมน้ำมันเบนซินขึ้นอยู่กับ
นำเข้าเอทานอลจากรัฐอื่นหรือประเทศ การพัฒนา
ของวัตถุดิบท้องถิ่นในการผลิตเอทานอล ในรัฐเหล่านี้จะเพิ่มปริมาณเอทานอล และกระตุ้นให้

ใช้เอทานอลผสมน้ำมันเบนซินในส่วนของประเทศที่ยังไม่มี
พร้อม รัฐฟลอริดา ตัวอย่างเช่น ไม่มีเชื้อเพลิงเอทานอล
พืช ณ เดือนธันวาคม 2549เป็นวัตถุดิบท้องถิ่นที่ผลิตในฟลอริด้าสำหรับการผลิตเอทานอลจะช่วย

a การพัฒนาอุตสาหกรรมเอทานอลท้องถิ่นที่จะเพิ่มการใช้เชื้อเพลิงทดแทน และใช้

มทีบีอีลดลงและมันอาจอันตราย . .
ศักยภาพวัตถุดิบสำหรับการผลิตเอทานอลเป็นฟลอริด้าของเสียเศษเปลือกส้ม
( แวกซ์ ) แวกซ์ประกอบด้วยเปลือก ส่วน
membranes และเมล็ดที่เหลือหลังส้มส้มโอและส้มผลไม้อื่น ๆได้รับ Juiced
. ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา มี
เฉลี่ย 4.5 109 กก. แวกซ์ถูกผลิตปี
จากการประมวลผลของส้มและเกรปในฟลอริด้าสำหรับ
การผลิตผลิตภัณฑ์น้ำผลไม้ [ 3 ] โปรเซสเซอร์น้ำผลไม้ส้ม
บริการโดยทั่วไปของเสียเป็นอาหารโค และปั้นเป็นลูกกลมเรียกว่า
ส้มเนื้อเม็ด ( CPP ) ซึ่งจะขายในราคาขาดทุนเพื่อประมวลผล .
โปรเซสเซอร์บางเล็กไม่สามารถลงทุนทุนใน
อุปกรณ์ที่จำเป็นเพื่อผลิต CPP และต้องจ่าย haulers พา
แวกซ์ห่างจากสถานที่ของพวกเขาสำหรับการกำจัด .
ในการศึกษาก่อนหน้านี้ แวกซ์เสร็จเรียบร้อยแล้วโดยเอนไซม์ย่อยน้ำตาลและต่อมา
หมักเอทานอลโดย
www.elsevier . com / ค้นหา / 42 ( procbio
กระบวนการชีวเคมี 2007 – ) เป็นละ
§ Disclaimer :กล่าวถึงผลิตภัณฑ์เครื่องหมายการค้าหรือลิขสิทธิ์คือการบ่งชี้
เท่านั้น และไม่รวมถึงการรับประกันหรือรับประกันของสินค้าโดยสหรัฐอเมริกา
กรมวิชาการเกษตร สหรัฐอเมริกากรมวิชาการเกษตรห้าม
การแบ่งแยกในทั้งหมดของโปรแกรมและกิจกรรมต่างๆ บนพื้นฐานของการแข่งขัน , สี ,
ชาติกำเนิด เพศ ศาสนา อายุ ความพิการ การเมือง ความเชื่อ รสนิยมทางเพศ
คู่สมรสหรือครอบครัวและสถานะ .
* ที่สอดคล้องกันของผู้เขียน แฟกซ์ : 1 ถ้าจะ 6059 .
e - mail address : [e-mail] ( ม.ร.ว. Wilkins )
1359-5113 / $ ) เห็นหน้าจากเรื่อง# 2007 จำกัด สิทธิสงวน
ดอย : 10.1016/j.procbio.2007.09.006