Enzymatic hydrolysisEnzymatic hydro

Enzymatic hydrolysis
Enzymatic hydrolysis is the second step in the production of
ethanol from lignocellulosic materials. It involves cleaving the
polymers of cellulose and hemicellulose using enzymes. The cellulose
usually contains only glucans, whereas hemicellulose contains polymers of several sugars such as mannan, xylan, glucan, galactan,
and arabinan. Consequently, the main hydrolysis product of cellulose
is glucose, whereas the hemicellulose gives rise to several pentoses
and hexoses (Taherzadeh and Niklasson, 2004). However,
high lignin content blocks enzyme accessibility, causes end-product
inhibition, and reduces the rate and yield of hydrolysis. In addition
to lignin, cellobiose and glucose also act as strong inhibitors of
cellulases (Knauf and Moniruzzaman, 2004).
Various factors influencing the yields of the lignocellulose to the
monomeric sugars and the by-products are, e.g., particle size,
liquid to solid ratio, type and concentration of acid used, temperature,
and reaction time, as well as the length of the macromolecules,
degree of polymerization of cellulose, configuration of the
cellulose chain, association of cellulose with other protective polymeric
structures within the plant cell wall such as lignin, pectin,
hemicellulose, proteins, and mineral elements.
Recent advances in enzyme technology for the conversion of
cellulosic biomass to sugars have brought significant progress in
lignocellulosic ethanol research. Enzymatic hydrolysis is usually
carried out under mild conditions, i.e., low pressure and long retention
time in connection to the hydrolysis of hemicellulose. Valdes
and Planes (1983) studied the hydrolysis of rice straw using 5–
10% H2SO4 at 80–100 C. They reported the best sugar yield at
100 C with 10% H2SO4 for 240 min. Yin et al. (1982) studied the
hydrolysis of hemicellulose fraction of rice straw with 2% H2SO4
at 110–120 C, where they succeeded to hydrolyze more than
70% of pentoses. Valkanas et al. (1998) carried out hydrolysis of
rice straw with different acids with varying concentrations (0.5–
1% H2SO4, 2–3% HCl and 0.5–1% H3PO4) and they found that after
3 h retention time, rice straw pentosans converted to a solution
of monosaccharides, suitable for fermentation. Roberto et al.
(2003) studied the effects of H2SO4 concentration and retention
time on the production of sugars and the by-products from rice
straw at relatively low temperature (121 C) and long time (10–
30 min) in a 350-L batch reactor. The optimum acid concentration
of 1% and retention time of 27 min was found to attain high yield of
xylose (77%). The pretreatment of the straw with dilute sulfuric
acid resulted in 0.72 g g1 sugar yield during 48 h enzymatic
hydrolysis, which was higher than steam-pretreated (0.60 g g1)
and untreated straw (0.46 g g1) (Abedinifar et al., 2009). When
they increased the concentration of substrate from 20 to 50 and
100 g L1 sugar yield lowered to 13% and 16%, respectively.
The kinetics of glucose production from rice straw by Aspergillus
niger was studied by Aderemi et al. (2008). Glucose yield was found
to increase from 43 to 87% as the rice straw particle size decreased
from 425 to 75 lm, while the optimal temperature and pH were
found within the range of 45–50 C and 4.5–5, respectively. The
study shows that the concentration and rate of glucose production
is depend on pretreatment of rice straw, substrate concentration
and cell loading. Enzymatic hydrolysis of alkali assisted photocatalysis
of rice straw resulted 2.56 times higher hydrolysis rate than
that of alkali process (Kun et al., 2009) whereas, ammonia treated
rice straw resulted an increase of monomeric sugars from 11% in
the untreated to 61% (Sulbaran-de-Ferrer et al., 2003). Hydrolysis
efficiency of lignocellulosic biomass increases when combination
of enzymes such as cellulase, xylanases and pectinases are employed
rather than only cellulase (Zhong et al., 2009) but the cost
of the process increases drastically even though from ecological
point of view it is highly desirable.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ไฮโตรไลซ์เอนไซม์ในระบบไฮโตรไลซ์เอนไซม์ในระบบเป็นขั้นตอนสองในการผลิตเอทานอลจากวัสดุ lignocellulosic เกี่ยวข้องกับ cleavingโพลิเมอร์ของเซลลูโลสและ hemicellulose ใช้เอนไซม์ เซลลูโลสจะประกอบด้วยเฉพาะ glucans ขณะ hemicellulose ประกอบด้วยโพลิเมอร์ของน้ำตาลหลาย mannan, xylan, glucan, galactanและ arabinan ดังนั้น ผลิตภัณฑ์ไฮโตรไลซ์หลักของเซลลูโลสคือกลูโคส ขณะ hemicellulose ก่อให้เกิด pentoses หลายและ hexoses (Taherzadeh และ Niklasson, 2004) อย่างไรก็ตามlignin สูงเนื้อหาบล็อกเอนไซม์ถึง ทำให้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายยับยั้ง การลดราคาและผลผลิตของไฮโตรไลซ์ นอกจากนี้lignin, cellobiose และกลูโคสยังทำหน้าที่เป็น inhibitors ที่แข็งแกร่งของcellulases (Knauf และ Moniruzzaman, 2004)ปัจจัยต่าง ๆ ที่มีอิทธิพลต่ออัตราผลตอบแทนของ lignocellulose ให้การน้ำตาล monomeric และผลิตภัณฑ์คือ เช่น ขนาดอนุภาคของเหลวของแข็งอัตรา ชนิด และความเข้มข้นของกรดใช้ อุณหภูมิและเวลาตอบสนอง ตลอดจนความยาวของ macromoleculesระดับการ polymerization ของเซลลูโลส การกำหนดค่าห่วงโซ่เซลลูโลส สมาคมเซลลูโลสกับป้องกันอื่น ๆ ชนิดโครงสร้างภายในผนังเซลล์พืชเช่น lignin เพกทินhemicellulose โปรตีน และองค์ประกอบของแร่ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีของเอนไซม์สำหรับการแปลงชีวมวล cellulosic ให้น้ำตาลได้นำความคืบหน้าสำคัญในเอทานอล lignocellulosic วิจัย ไฮโตรไลซ์เอนไซม์ในระบบโดยปกติดำเนินการภายใต้เงื่อนไขอ่อน เช่น ความดันต่ำและการเก็บรักษาที่ยาวนานเวลาในการเชื่อมต่อไปไฮโตรไลซ์ของ hemicellulose Valdesและเครื่องบิน (1983) ศึกษาไฮโตรไลซ์ของฟางข้าวที่ใช้ 5 –10% กำมะถันในราว 80-100 พวกเขารายงานผลผลิตน้ำตาลดีที่สุดที่C 100 10% กำมะถันสำหรับ 240 นาทียิน et al. (1982) ศึกษาการไฮโตรไลซ์ของ hemicellulose เศษฟางข้าว 2% กำมะถันที่ 110-120 C ที่พวกเขาประสบความสำเร็จ hydrolyze มากกว่า70% ของ pentoses Valkanas et al. (1998) ดำเนินการไฮโตรไลซ์ของฟางข้าว ด้วยกรดแตกต่างกับความเข้มข้นแตกต่างกัน (0.5-1% กำมะถัน HCl 2 – 3% และ 0.5 – 1% H3PO4) และพวกเขาพบว่าหลังจากเวลารักษา 3 h, pentosans ฟางข้าวที่แปลงเพื่อแก้ไขปัญหาของ monosaccharides เหมาะสำหรับหมัก Roberto et al(2003) ศึกษาผลของความเข้มข้นของกำมะถันและการเก็บรักษาเวลาในการผลิตน้ำตาลและผลิตภัณฑ์จากข้าวฟางที่ค่อนข้างต่ำ (121 C) อุณหภูมิและเวลานาน (10-30 นาที) ในเครื่องปฏิกรณ์แบบชุด 350 L ความเข้มข้นกรดสูง1% และรักษา เวลา 27 นาทีพบเพื่อบรรลุผลตอบแทนสูงของxylose (77%) Pretreatment ของฟางกับ dilute กำมะถันกรดส่งผลให้ผลผลิตน้ำตาล g 1 0.72 g ระหว่าง 48 h ที่เอนไซม์ในระบบไฮโตรไลซ์ ซึ่งสูงกว่าไอน้ำ pretreated (0.60 g g 1)และฟาง (0.46 g g 1) ไม่ถูกรักษา (Abedinifar et al., 2009) เมื่อพวกเขาเพิ่มความเข้มข้นของพื้นผิวจาก 20 ถึง 50 และผลผลิตน้ำตาล 100 กรัม L 1 ลดลง 13% และ 16% ตามลำดับจลนพลศาสตร์การผลิตกลูโคสจากฟางข้าวโดย Aspergillusสาธารณรัฐไนเจอร์ถูกศึกษาโดย Aderemi et al. (2008) พบน้ำตาลในผลตอบแทนเพิ่มจาก 43 87% เป็นขนาดอนุภาคฟางข้าวลดลงจาก 425 การ 75 lm ในขณะที่อุณหภูมิเหมาะสมและ pHพบอยู่ในช่วง 45 – 50 C และ 4.5 – 5 ตามลำดับ ที่การศึกษาแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นและอัตราการผลิตกลูโคสขึ้นอยู่กับ pretreatment ของฟางข้าว พื้นผิวความเข้มข้นและโหลดเซลล์ ไฮโตรไลซ์เอนไซม์ในระบบของด่างช่วย photocatalysisของผล 2.56 เท่าไฮโตรไลซ์อัตราสูงกว่าฟางข้าวว่า ของด่างประมวลผล (Kun et al., 2009) ในขณะที่ ถือว่าแอมโมเนียฟางข้าวทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของน้ำตาล monomeric จาก 11% ในที่ไม่ถูกรักษา 61% (Sulbaran-เดอ-Ferrer et al., 2003) ไฮโตรไลซ์เพิ่มประสิทธิภาพของชีวมวล lignocellulosic เมื่อรวมกันเอนไซม์เช่น cellulase, xylanases และ pectinases เป็นลูกจ้างแทนที่จะเฉพาะ cellulase (จงร้อยเอ็ด al., 2009) แต่ต้นทุนกระบวนการเพิ่มอย่างรวดเร็วถึงแม้ว่าระบบนิเวศมุมมองก็ต้องการอย่างมาก

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เอนไซม์ย่อยสลายการย่อยด้วยเอนไซม์เป็นขั้นตอนที่สองในการผลิตเอทานอลจากวัสดุลิกโนเซลลูโลส มันเกี่ยวข้องกับการฝ่าโพลีเมอเซลลูโลสเฮมิเซลลูโลสและโดยการใช้เอนไซม์ เซลลูโลสมักจะมีเพียงกลูแคนในขณะที่เฮมิเซลลูโลสมีเม็ดน้ำตาลหลายอย่างเช่น Mannan, ไซแลน, กลูแคน, galactan, และ arabinan ดังนั้นผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายหลักของเซลลูโลสเป็นน้ำตาลกลูโคสในขณะที่เฮมิเซลลูโลสให้สูงขึ้นเพื่อนํ้าตาลแพนโตหลายและhexoses (Taherzadeh และ Niklasson, 2004) แต่บล็อกเนื้อหาลิกนินสูงเข้าถึงเอนไซม์ทำให้สิ้นผลิตภัณฑ์ยับยั้งและลดอัตราและผลผลิตของการย่อยสลาย นอกจากจะลิกนิน cellobiose และกลูโคสยังทำหน้าที่เป็นสารยับยั้งการที่แข็งแกร่งของเซลลู(Knauf และ Moniruzzaman, 2004). ปัจจัยต่าง ๆ ที่มีอิทธิพลต่ออัตราผลตอบแทนของลิกโนเซลลูโลสเพื่อน้ำตาลmonomeric และผลิตภัณฑ์โดยมีเช่นขนาดอนุภาคของเหลวเป็นของแข็งอัตราส่วนชนิดและความเข้มข้นของกรดใช้อุณหภูมิและเวลาปฏิกิริยาเช่นเดียวกับความยาวของโมเลกุลที่ระดับของพอลิเมอเซลลูโลส, การกำหนดค่าของห่วงโซ่เซลลูโลสสมาคมเซลลูโลสกับพอลิเมอป้องกันอื่นโครงสร้างภายในเซลล์พืชผนังดังกล่าวเป็นลิกนินเพคตินเฮมิเซลลูโลสโปรตีนและแร่ธาตุ. ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเอนไซม์สำหรับการแปลงของชีวมวลเซลลูโลสน้ำตาลได้นำความคืบหน้าอย่างมีนัยสำคัญในการวิจัยเอทานอลลิกโนเซลลูโลส การย่อยด้วยเอนไซม์มักจะดำเนินการภายใต้ภาวะที่ไม่รุนแรงเช่นความดันต่ำและการเก็บรักษานานเวลาในการเชื่อมต่อกับการย่อยสลายของเฮมิเซลลูโลส Valdes และเครื่องบิน (1983) ศึกษาการย่อยสลายฟางข้าวโดยใช้ 5- The 10% H2SO4 ที่ 80-100 องศาเซลเซียส พวกเขาได้รายงานผลผลิตน้ำตาลที่ดีที่สุดที่100 องศาเซลเซียสกับ H2SO4 10% สำหรับ 240 นาที หยิน et al, (1982) ศึกษาการย่อยสลายของส่วนเฮมิเซลลูโลสจากฟางข้าวกับ2% H2SO4 ที่ 110-120 องศาเซลเซียสที่พวกเขาประสบความสำเร็จในการย่อยสลายมากกว่า70% ของนํ้าตาลแพนโต Valkanas et al, (1998) ดำเนินการย่อยสลายของฟางข้าวที่แตกต่างกันกับกรดที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน(0.5- 1% H2SO4, 2-3% HCl และ 0.5-1% H3PO4) และพวกเขาพบว่าหลังจาก3 ชั่วโมงเก็บรักษาเวลา pentosans ฟางข้าวแปลงเป็น วิธีการแก้ปัญหาของmonosaccharides เหมาะสำหรับการหมัก โรแบร์โต et al. (2003) ศึกษาผลของความเข้มข้น H2SO4 และการเก็บรักษาเวลาในการผลิตน้ำตาลและผลิตภัณฑ์โดยจากข้าวฟางที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ(121 องศาเซลเซียส) และเวลานาน (10- 30 นาที) ใน 350 เครื่องปฏิกรณ์แบบกะ -L ความเข้มข้นของกรดที่เหมาะสม1% และการเก็บรักษาเวลา 27 นาทีพบว่าบรรลุผลตอบแทนสูงของไซโลส(77%) การปรับสภาพของฟางกับซัลฟูริกเจือจางที่กรดผลใน 0.72 GG 1 ผลผลิตน้ำตาลในช่วง 48 ชั่วโมงเอนไซม์ย่อยสลายซึ่งสูงกว่าไอน้ำปรับสภาพ(0.60 GG? 1) และได้รับการรักษาฟาง (0.46 GG? 1) (Abedinifar et al, 2009) เมื่อพวกเขาเพิ่มขึ้นความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่ 20-50 และ 100 กรัม L 1 ผลผลิตน้ำตาลลดลงถึง 13% และ 16% ตามลำดับ. จลนศาสตร์ของการผลิตกลูโคสจากฟางข้าวโดยเชื้อรา Aspergillus ไนเจอร์ได้รับการศึกษาโดย Aderemi et al, (2008) ผลผลิตน้ำตาลกลูโคสก็พบว่าจะเพิ่มขึ้น 43-87% ขณะที่ฟางข้าวขนาดอนุภาคลดลง 425-75 LM ในขณะที่อุณหภูมิที่เหมาะสมและค่า pH ที่ถูกพบในช่วง45-50 องศาเซลเซียสและ 4.5-5 ตามลำดับ ศึกษาแสดงให้เห็นว่ามีความเข้มข้นและอัตราการผลิตกลูโคสจะขึ้นอยู่กับการปรับสภาพของฟางข้าวเข้มข้นของสารอาหารและโหลดเซลล์ การย่อยด้วยเอนไซม์ของโฟโตช่วยด่างฟางข้าวผล 2.56 เท่าของอัตราการย่อยสลายสูงกว่าที่ของกระบวนการด่าง(Kun et al., 2009) ในขณะที่แอมโมเนียรับการรักษาฟางข้าวส่งผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นของน้ำตาลmonomeric จาก 11% ในการได้รับการรักษาถึง61% ( Sulbaran-de-เรอร์ et al., 2003) ไฮโดรไลซิประสิทธิภาพของการเพิ่มขึ้นของชีวมวลลิกโนเซลลูโลสเมื่อรวมกันของเอนไซม์เช่นเซลลูเลส, ไซแลนเนสและเพคติเนสมีการจ้างงานมากกว่าเพียงเซลลูเลส (Zhong et al., 2009) แต่ค่าใช้จ่ายของกระบวนการที่เพิ่มขึ้นอย่างมากถึงแม้ว่าจากระบบนิเวศมุมมองเป็นที่น่าพอใจอย่างมาก.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เอนไซม์
เอนไซม์เป็นขั้นตอนที่สองในการผลิตเอทานอลจากวัสดุ lignocellulosic
. มันเกี่ยวข้องกับสามารถของเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสพอลิเมอร์
โดยใช้เอนไซม์ เซลลูโลส
มักจะมีเพียง กลูแคน ส่วนเฮมิเซลลูโลสประกอบด้วยโพลีเมอร์ของน้ำตาลหลายเช่นอุณหภูมิไซแลนกลูแคน กาแลคแทน
arabinan , และ . จากนั้นผลิตภัณฑ์หลักของการย่อยเซลลูโลส
เป็นกลูโคส และเฮมิเซลลูโลส ให้สูงขึ้นเพื่อ
เพนโทสหลายและ hexoses ( taherzadeh และ niklasson , 2004 ) อย่างไรก็ตาม เนื้อหาบล็อกเอนไซม์ลิกนินสูง

การเข้าถึงสาเหตุสิ้นสุดผลิตภัณฑ์และลดอัตราและผลผลิตของการย่อยสลาย . นอกจากนี้
กับลิกนิน และกลูโคสที่ยังแข็งแกร่ง น
( นอฟ และได้ moniruzzaman , 2004 ) .
ปัจจัยต่าง ๆที่มีอิทธิพลต่อผลผลิตของลิกโนเซลลูโลสกับ
น้ำตาลวิธีผลพลอยได้คือ เช่น ขนาดของอนุภาค ,
ของเหลวเป็นของแข็งส่วน ชนิดและความเข้มข้นของกรดที่ใช้ อุณหภูมิ และเวลาปฏิกิริยา
เช่นเดียวกับความยาวของโมเลกุล
, . ของพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลส , การตั้งค่าของ
เซลลูโลส , โซ่สมาคมของเซลลูโลสกับอื่น ๆป้องกันการ
โครงสร้างภายในผนังเซลล์ของพืช เช่น ลิกนิน
เฮมิเซลลูโลส เพคติน โปรตีน และแร่ธาตุ .
ล่าสุดความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเอนไซม์เพื่อการแปลงชีวมวล cellulosic ให้ตาลเอา

ที่สำคัญความคืบหน้าในการวิจัยเอธานอล lignocellulosic . เอนไซม์มักจะ
ดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่ไม่รุนแรงเช่นความดันต่ำ และเวลาการเก็บรักษา
นานในการเชื่อมต่อกับการย่อยสลายของเฮมิเซลลูโลส . Valdes
และเครื่องบิน ( 1983 ) ศึกษาการย่อยสลายของฟางข้าวโดยใช้ 5 กรดซัลฟิวริก 10% –
80 – 100  ที่ดีที่สุดพวกเขารายงานผลผลิตน้ำตาลที่
100  C ด้วยกรดซัลฟิวริก 10% สำหรับ 240 นาที หยิน et al . ( 1982 ) ทำการศึกษาการย่อยสลายของเฮมิเซลลูโลส
เศษฟางข้าว 2 % กรดซัลฟิวริก
ที่ 110 และ 120  Cที่พวกเขาทำสำเร็จ , มากกว่า 70% ของเพนโทส
. valkanas et al . ( 1998 ) ดําเนินการ
ฟางข้าวด้วยกรดที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน ( 0.5 )
1 % กรดซัลฟิวริก 2 – 3 % HCL และ 0.5 - 1% H3PO4 ) พบว่าหลังจากเวลากัก
3 H , ฟางข้าวเพนโตแซนแปลงโซลูชัน
ของมอโนแซ็กคาไรด์ เหมาะสำหรับการหมัก Roberto et al .
( 2546 ) ได้ศึกษาผลของความเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกและเวลาการเก็บรักษา
ในการผลิตน้ำตาลและผลพลอยได้จากข้าว
ฟางที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำ ( 121  C ) และเวลานาน ( 10 )
30 นาที ) ใน 350-l Batch . ค่าความเข้มข้นของกรด
1 % ในเวลา 27 นาที พบว่าจะบรรลุผลผลิตสูงของ
6 ( 77 เปอร์เซ็นต์ ) ภาวะของฟางด้วยกรดซัลฟูริกเจือจาง
กรด ( 0.72 กรัมกรัม  1 ผลผลิตน้ำตาลในช่วง 48 ชั่วโมงเอนไซม์
hydrolysis ซึ่งสูงกว่าไอน้ำผ่าน ( 0.60 กรัมกรัม  1 )
( 0.46 กรัมกรัมและดิบฟาง  1 ) ( abedinifar et al . , 2009 ) เมื่อความเข้มข้นของสารอาหารที่เพิ่มขึ้น
พวกเขาจาก 20 ถึง 50 และ 100 กรัม ผลผลิตน้ำตาล 
L 1 ลดลง 13% และ 16% ตามลำดับ
จลนพลศาสตร์ของการผลิตกลูโคสจากฟางข้าวโดย Aspergillus
ไนเจอร์ ศึกษาโดย aderemi et al . ( 2008 ) ปริมาณกลูโคสพบ
เพิ่มจาก 43 87% เป็นฟางข้าวขนาดของอนุภาคลดลง
จาก 425 ไป 75 LM , ในขณะที่อุณหภูมิที่เหมาะสมและ pH เท่ากับ
พบในช่วง 45 - 50 องศาเซลเซียส และ  4.5 และ 5 ตามลำดับ
การศึกษาแสดงให้เห็นว่าปริมาณและอัตรา
การผลิตกลูโคสจะขึ้นอยู่กับภาวะของความเข้มข้นสารอาหาร
ฟางข้าวและเซลล์โหลด เอนไซม์ช่วยย่อยด่าง photocatalysis
ฟางข้าวส่งผลต่อครั้งสูงกว่าอัตราการย่อยสลายกว่า
ที่กระบวนการด่าง ( คุง et al . , 2009 ) และ แอมโมเนียถือว่า
ฟางข้าวทำให้การเพิ่มขึ้นของน้ำตาลที่เกิดจาก 11 %
บถึง 61% ( sulbaran เดอเรอร์ et al . , 2003 ) ประสิทธิภาพการย่อย

lignocellulosic ชีวมวลเพิ่มขึ้นเมื่อรวมกันเอนไซม์เพคติเนสเนส เช่น เซลลูเลส และมีการจ้างงานมากกว่าแค่เซล (
จง et al . , 2009 ) แต่ต้นทุน
ของกระบวนการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แม้ว่าจากจุดของมุมมองทางนิเวศวิทยา
เป็นที่พึงปรารถนาอย่างสูง