MethodsFiber sludgesThe waste fiber

Methods
Fiber sludges
The waste fiber sludges that were used in this study were
kindly provided by two different European mills, one pulp
and paper mill using a sulfate-based process (SAFS) and a
lignocellulosic biorefinery using a sulfite-based process
(SIFS). The characterization and analysis of the feedstocks
and the content of monosaccharides, lignin and ash was
performed by MoRe Research (Örnsköldsvik, Sweden).


Enzymatic hydrolysis
The hydrolysis of the fiber sludges was performed
enzymatically without any prior thermochemical pretreatment.
Initially, 290 g of moist SAFS with a dryweight
content of 51.7% were mixed with 693.8 g of
citrate buffer (0.05 M, pH 5.0), while 343 g of moist
SIFS with a dry-weight content of 43.7% were mixed
with 640.8 g of the citrate buffer. The fiber sludges
were mixed in 2-L shake flasks, the final dry-matter
content was 15% (w/w), and the total content per
shake flask was 1 kg. The enzyme preparation used for
hydrolysis was Cellic CTec2 (Novozymes, Bagsvaerd,
Denmark). The enzyme preparation was added to a
final concentration of 1.6% (w/w) of the reaction mixture,
which corresponded to 10 FPU/g biomass (dry
weight of waste fiber sludge). The flasks were
incubated with orbital shaking (Ecotron, Infors AG,
Bottmingen, Switzerland) at 50°C and 150 revolutions
per minute (rpm) for 48 h. The glucose level during hydrolysis
was monitored using a glucometer (Glucometer
Elite XL, Bayer Healthcare, Leverkusen, Germany).
After hydrolysis, the slurries were centrifuged (Allegra
X-22R, Beckman Coulter, Brea, CA, USA) at 4°C and
4,200 g for 10 min to recover the liquid fractions. The
pH of the liquid fractions was adjusted to 2.0 with sulfuric
acid, and they were then stored in a freezer before
further processing.


Production of bacterial cellulose
Production of BC was performed using Gluconacetobacter
xylinus (Acetobacter xylinus) ATCC 23770 (American Type
Culture Collection, Manassas, VA, USA). A series of
100-mL flasks were filled with 30 mL fiber sludge
hydrolysate and supplemented with 5 g/L yeast extract
and 3 g/L tryptone. Fiber sludge hydrolysates were either
undiluted or diluted two-fold, three-fold and fourfold.
The flasks were autoclaved at 105°C for 30 min in
order to sterilize the growth media. The flasks were
inoculated with 10% (v/v) G. xylinus inoculum, which
was pre-grown for 24 h in a synthetic medium (25 g/L
D-glucose, 5 g/L yeast extract and 3 g/L tryptone,
pH 5.0). The flasks were incubated statically at 30°C for
7 days, after which the yield of BC and the pH value
were measured. Samples of the culture fluid were taken
for analysis of the monosaccharide content.
A second series of experiments consisted of four-fold
diluted fiber sludge hydrolysates and a glucose reference
with similar monosaccharide content. The experiments
were performed as described above but with 100 mL of
medium in 250-mL flasks. The time of incubation was
increased from 7 days in the first experiment to 14 days.
After 14 days of static incubation, the BC membranes
were collected by filtration and were then dried to constant
weight at 105°C. After that, the BC was weighed
for calculation of the yield.
The yield of BC on initial reducing sugar (g/g) was
calculated by dividing the volumetric yield of BC with
the initial concentration of reducing sugar. The yield of
BC on consumed sugar (g/g) was calculated by using the
following equation:
BC yield on consumed sugar ðg=gÞ
¼ BC g ð Þ
Initial reducing sugar  residual sugar ðgÞ
For characterization of BC membranes, the cellulose
pellicle was soaked in a 0.1 M solution of sodium hydroxide
(60 min, 80°C) to remove impurities, such as
culture medium and trapped bacterial cells. A second
wash was performed with deionized water at the same
temperature and for the same period of time. The BC
pellicle was then washed with deionized water until the
pH of washing water was neutral.
Production of cellulase
Enzyme production with Trichoderma reesei Rut C-30 was
performed by using spent hydrolysates obtained after BC
production, and with the addition of 2% (w/v) of the
corresponding dried waste fiber sludge. Reference medium,
which was used as a control, was based on glucose (10 g/L)
with 2% (w/v) additional waste fiber sludge. Separate
cultures with reference medium were used for SAFS and
SIFS. Each of a series of 500-mL flasks contained 100 mL
spent hydrolysate supplemented with 0.1% (w/v) tryptone,
0.05% citric acid, 2% Vogel’s media [23], and 0.015% Tween
80. The flasks containing the media were autoclaved at
110°C for 30 min. The flasks were then inoculated with
10% (v/v) of a suspension of T. reesei pellets from a culture
with glucose-based reference medium that was pre-grown
at 30°C for 36 h. The cultivations were carried out at 28°C
and 160 rpm for the following 8 days.
Enzyme activity assay
The cellulase activity was measured using a reducing
sugar

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วิธีSludges ไฟเบอร์Sludges เสียไฟเบอร์ที่ใช้ในการศึกษานี้ได้โปรดให้สองต่างยุโรปโรงงาน เยื่อหนึ่งและโรงกระดาษโดยใช้กระบวนการซัลเฟต (SAFS) และlignocellulosic biorefinery โดยใช้กระบวนการตามซัลไฟต์(SIFS) จำแนกลักษณะและการวิเคราะห์ของการอุตสาหกรรมและเนื้อหาของ monosaccharides ลิกนิ นและเถ้าดำเนินการ โดยงานวิจัยมากขึ้น (Örnsköldsvik สวีเดน)เอนไซม์ย่อยทำการย่อยสลายของ sludges ไฟเบอร์enzymatically โดย pretreatment thermochemical ใด ๆ ก่อนหน้านี้เริ่มแรก 290 กรัมความชื้น SAFS กับ dryweightเนื้อหา 51.7% มาผสมกับ 693.8 กรัมซิเตรตบัฟเฟอร์ (0.05 M, pH 5.0), ในขณะที่ g 343 ความชื้นรวม SIFS 43.7% ในเนื้อหาน้ำหนักแห้งกรัม 640.8 ของซิเตรตบัฟเฟอร์ Sludges ไฟเบอร์รวมใน 2 ลิตรเขย่าขวด แห้งเรื่องสุดท้ายเนื้อหา 15% (w/w), และเนื้อหาทั้งหมดต่อหนาวสั่นได้ 1 กก. การเตรียมเอนไซม์ที่ใช้สำหรับย่อยคือ Cellic CTec2 (Novozymes, Bagsvaerdเดนมาร์ก) การเตรียมเอนไซม์ถูกเพิ่มไปความเข้มข้นสุดท้าย 1.6% (w/w) ของส่วนผสมของปฏิกิริยาซึ่งความผูกพันในการวมวล FPU/g 10 (แห้งน้ำหนักของเส้นใยของเสียตะกอน) มีเบ้ารับการสั่นสะเทือน (Ecotron, Infors AG ออร์บิทัลกกBottmingen สวิตเซอร์แลนด์) ที่ 50 ° C ถึง 150 รอบต่อนาที (rpm) สำหรับ 48 ชั่วโมง ระดับน้ำตาลกลูโคสในช่วงไฮโตรไลซ์ตรวจสอบโดยใช้เครื่องตรวจน้ำตาลใน (เครื่องตรวจน้ำตาลในยอด XL เฮลธ์แคร์ เลเวอร์คูเซ่น เยอรมนี)หลังจากไฮโตรไลซ์ slurries ได้จาก (AllegraX-22R, Beckman Coulter, Brea, CA, USA) ที่อุณหภูมิ 4 ° C และ4,200 กรัม 10 นาทีในการกู้คืนส่วนของเหลว การปรับปรุงค่า pH ของเศษของเหลว 2.0 กับกำมะถันกรด และพวกเขาได้แล้วเก็บไว้ในตู้แช่ก่อนดำเนินการต่อไปการผลิตแบคทีเรียเซลลูโลสดำเนินการผลิตของ BC โดยใช้ Gluconacetobacterxylinus (Acetobacter xylinus) ATCC 23770 (อเมริกันประเภทลเล็ก มานาสซาส VA สหรัฐอเมริกา) ชุดของขวด 100 mL เต็มไป ด้วยกากใย 30 มล.ฉีด และเสริม ด้วยสารสกัดจากยีสต์ 5 g/Lและ 3 แยก tryptone Hydrolysates กากใยได้อย่างใดอย่างหนึ่งขจัด หรือปรับสองเท่า three-fold และ fourfoldเบ้านึ่งที่ 105° C นาน 30 นาทีในสั่งฆ่าสื่อการเจริญเติบโต มีเบ้าinoculated กับ inoculum G. xylinus 10% (v/v) ซึ่งถูกปลูกไว้ใน 24 h ในการสังเคราะห์ตัวกลาง (25 g/LD-กลูโคส 5 แยกยีสต์สารสกัดและ tryptone 3 g/LpH 5.0) ขวดได้รับการกก statically ที่ 30° C สำหรับ7 วัน หลังจากที่ผลผลิตของ BC และค่า pHถูกวัด ตัวอย่างของเหลววัฒนธรรมที่ถ่ายสำหรับการวิเคราะห์เนื้อหา monosaccharideสองชุดการทดลองประกอบด้วยสี่hydrolysates ใยเจือจางตะกอนและการอ้างอิงของกลูโคสมีเนื้อหาคล้าย monosaccharide การทดลองดำเนินการตามที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่ กับ 100 มิลลิลิตรปานกลางในขวด 250 มล. เวลาของการกกไข่เพิ่มขึ้นจาก 7 วันในการทดลองครั้งแรก 14 วันหลังจาก 14 วันคง เยื่อ BCถูกจัดเก็บ โดยการกรอง และถูกอบแห้งให้คงน้ำหนักที่ 105 องศาเซลเซียส หลังจากนั้น ชั่ง BCสำหรับการคำนวณผลตอบแทนคือผลผลิตของ BC ในครั้งแรกลดน้ำตาล (กรัม/g)คำนวณ โดยการหารผลผลิตเชิงปริมาตรของ BC ด้วยความเข้มข้นเริ่มต้นของการลดน้ำตาล ผลตอบแทนBC ในบริโภคน้ำตาล (กรัม/g) คำนวณ โดยใช้การสมการต่อไปนี้:ตอบ BC ใช้น้ำตาล ðg = gÞ¼ BC g ðÞเริ่มต้นลดน้ำตาลเหลือน้ำตาล ðgÞสำหรับการจำแนกลักษณะของเยื่อหุ้ม BC เซลลูโลสเยี่อถูกแช่ในโซเดียมไฮดรอกไซด์สารละลาย 0.1 M(60 นาที 80° C) เพื่อเอาสิ่งสกปรก เช่นสื่อวัฒนธรรมและเซลล์แบคทีเรียที่ติดอยู่ เป็นครั้งที่สองทำการล้าง ด้วยน้ำจุที่เดียวกันอุณหภูมิและระยะเวลาเดียวกัน BCเยี่อถูกแล้วล้างน้ำจุจนถึงการค่า pH ของน้ำล้างเป็นกลางการผลิตของ cellulaseผลิตเอนไซม์กับ Trichoderma reesei รูด C-30ดำเนินการ โดยใช้ hydrolysates ใช้เวลาที่ได้รับจาก BCการผลิต และ มีการเพิ่ม 2% (w/v) ของการตรงแห้งกากใยเสีย สื่ออ้างอิงซึ่งใช้เป็นตัวควบคุม อิงกลูโคส (10 g/L)มีเส้นใยของเสียเพิ่มเติม 2% (w/v) ตะกอน แยกต่างหากวัฒนธรรมสื่ออ้างอิงใช้สำหรับ SAFS และSIFS แต่ละชุดของ 500 มล.ขวดอยู่ 100 มล.ใช้ฉีดเสริม ด้วย tryptone 0.1% (w/v)กรดซิตริก 0.05%, 2% โวเกลสื่อ [23], และ 0.015% แต่80. เบ้าที่ประกอบด้วยสื่อถูกผลิตที่110° C 30 นาที เบ้ามีแล้ว inoculated ด้วย10% (v/v) ระงับของ T. reesei เม็ดจากวัฒนธรรมด้วยกลูโคสตามอ้างอิงกลางที่ถูกปลูกไว้ล่วงหน้าที่ 30° C สำหรับ 36 h Cultivations การดำเนินการที่ 28° Cและ 160 rpm สำหรับ 8 วันต่อไปนี้ทดสอบกิจกรรมเอนไซม์กิจกรรม cellulase ซึ่งวัดได้โดยใช้การลดน้ำตาล

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

วิธี
ไฟเบอร์กากตะกอน
กากตะกอนกากใยที่ถูกนำมาใช้ในการศึกษาครั้งนี้ได้
ให้ความกรุณาโดยทั้งสองโรงงานในยุโรปที่แตกต่างกันอย่างใดอย่างหนึ่งเยื่อกระดาษ
และโรงงานกระดาษโดยใช้กระบวนการซัลเฟต-based (SAFS) และ
biorefinery ลิกโนเซลลูโลสโดยใช้กระบวนการซัลไฟต์ตาม
(SIFS) ลักษณะและการวิเคราะห์ของวัตถุดิบ
และเนื้อหาของ monosaccharides ลิกนินและเถ้าถูก
ดำเนินการโดยเพิ่มเติมการวิจัย (Örnsköldsvik, สวีเดน). เอนไซม์ย่อยสลายจองจำของกากตะกอนเส้นใยที่ได้ดำเนินการเอนไซม์โดยไม่ต้องปรับสภาพความร้อนก่อน. ในขั้นต้น 290 กรัมชื้น SAFS กับ dryweight เนื้อหา 51.7% ได้รับการผสมกับ 693.8 กรัมของบัฟเฟอร์ซิเตรต (0.05 M ค่า pH 5.0) ในขณะที่ 343 กรัมชื้นSIFS มีเนื้อหาแห้งน้ำหนักของ 43.7% ผสมกับ 640.8 กรัมของบัฟเฟอร์ซิเตรต กากตะกอนเส้นใยผสมใน 2-L ขวดเขย่าแห้งเรื่องสุดท้ายเนื้อหาเป็น 15% (w / w) และเนื้อหารวมต่อขวดเขย่าเป็น 1 กิโลกรัม การเตรียมเอนไซม์ที่ใช้ในการย่อยสลายเป็น Cellic CTec2 (Novozymes, Bagsvaerd, เดนมาร์ก) การเตรียมเอนไซม์ถูกเพิ่มให้กับความเข้มข้นสุดท้าย 1.6% (w / w) ของส่วนผสมปฏิกิริยาซึ่งตรงกับ 10 FPU / g ชีวมวล (แห้งน้ำหนักของเส้นใยกากตะกอนของโรงงาน) ขวดถูกบ่มกับการโคจรสั่น (Ecotron, Infors แบงก์Bottmingen วิตเซอร์แลนด์) ที่ 50 ° C และ 150 การปฏิวัติต่อนาที (RPM) เป็นเวลา 48 ชั่วโมง ระดับน้ำตาลกลูโคสในระหว่างการย่อยสลายได้รับการตรวจสอบโดยใช้ Glucometer (Glucometer ยอด XL, ไบเออร์เฮลท์แคร์เลเวอร์คูเซ่น, เยอรมนี). หลังจากการย่อยสลาย, slurries ถูกหมุนเหวี่ยง (Allegra X-22R, Beckman Coulter, เบรีย, CA, USA) วันที่ 4 องศาเซลเซียสและ4,200 กรัมเป็นเวลา 10 นาทีในการกู้คืนเศษส่วนของเหลว ค่า pH ของเศษส่วนของเหลวปรับ 2.0 กำมะถันกรดและพวกเขาก็เก็บไว้แล้วในตู้เย็นก่อนที่จะดำเนินการต่อไป. การผลิตแบคทีเรียเซลลูโลสผลิต BC ถูกดำเนินการโดยใช้ Gluconacetobacter xylinus (Acetobacter xylinus) ATCC 23770 (ชนิดอเมริกันเก็บวัฒนธรรม ซาส, VA, USA) ชุดของ100 มิลลิลิตรขวดเต็มไปด้วย 30 มลเส้นใยกากตะกอนไฮโดรไลและตบท้ายด้วย 5 กรัม / ลิตรสารสกัดจากยีสต์และ 3 กรัม / ลิตร Tryptone ไฮโดรไลเซไฟเบอร์กากตะกอนทั้งเจือปนหรือเจือจางสองเท่าสามเท่าและจาตุรงค์. ขวดถูกนึ่งฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิ 105 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 30 นาทีในการสั่งซื้อเพื่อฆ่าเชื้อสื่อการเจริญเติบโต ขวดถูกเชื้อด้วย 10% (v / v) G. xylinus เชื้อซึ่งถูกก่อนปลูกเป็นเวลา 24 ชั่วโมงในกลางสังเคราะห์ (25 กรัม / ลิตรD-กลูโคส 5 กรัม / สารสกัดจากยีสต์ L และ 3 กรัม / ลิตร Tryptone , ค่า pH 5.0) ขวดแบบคงที่ถูกบ่มที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียสเป็นเวลา7 วันหลังจากที่อัตราผลตอบแทนก่อนคริสตกาลและค่าพีเอชที่ถูกวัด ตัวอย่างของของเหลววัฒนธรรมถูกนำสำหรับการวิเคราะห์เนื้อหาโมโนแซ็กคาไรด์. ชุดที่สองของการทดลองประกอบด้วยสี่เท่าเจือจางไฮโดรไลเซเส้นใยกากตะกอนและการอ้างอิงกลูโคสที่มีเนื้อหาคล้ายกันโมโนแซ็กคาไรด์ การทดลองได้ดำเนินการตามที่อธิบายไว้ข้างต้น แต่มี 100 มิลลิลิตรขนาดกลางใน 250 มิลลิลิตรขวด เวลาของการบ่มที่ได้รับเพิ่มขึ้นจาก 7 วันในการทดสอบครั้งแรกถึง 14 วัน. หลังจาก 14 วันของการบ่มคงเยื่อปีก่อนคริสตกาลถูกเก็บรวบรวมโดยการกรองและแห้งแล้วคงน้ำหนักที่ 105 ° C หลังจากนั้นบีซีได้รับการชั่งน้ำหนักในการคำนวณอัตราผลตอบแทน. อัตราผลตอบแทนของปีก่อนคริสตกาลน้ำตาลลดครั้งแรก (G / g) คือการคำนวณโดยการหารผลผลิตปริมาตรของปีก่อนคริสตกาลที่มีความเข้มข้นเริ่มต้นของการลดน้ำตาล อัตราผลตอบแทนของปีก่อนคริสตกาลน้ำตาลบริโภค (G / g) ที่คำนวณโดยใช้สมการต่อไปนี้: อัตราผลตอบแทน BC น้ำตาลบริโภค DG = GTH ¼ BC กรัมðÞ เบื้องต้นการลดน้ำตาล? ðgÞน้ำตาลที่เหลือสำหรับลักษณะของเยื่อ BC, เซลลูโลสฝ้าแช่ในสารละลาย 0.1 M ของโซเดียมไฮดรอกไซ(60 นาที, 80 ° C) เพื่อเอาสิ่งสกปรกเช่นอาหารเลี้ยงเชื้อและติดอยู่ในเซลล์แบคทีเรีย เป็นครั้งที่สองล้างได้ดำเนินการกับน้ำปราศจากไอออนในเวลาเดียวกันอุณหภูมิและสำหรับงวดเดียวกันของเวลา ก่อนคริสต์ศักราชฝ้าถูกล้างแล้วด้วยน้ำปราศจากไอออนจนค่า pH ของน้ำซักผ้าเป็นกลาง. การผลิตเซลลูเลสผลิตเอนไซม์ที่มีเชื้อรา Trichoderma reesei Rut C-30 ได้รับการดำเนินการโดยใช้ไฮโดรไลเซใช้จ่ายที่ได้รับหลังจากที่คริสตศักราชการผลิตและมีการเพิ่ม 2% (w / v) ของสอดคล้องแห้งกากตะกอนกากใย กลางอ้างอิงซึ่งถูกใช้เป็นตัวควบคุมอยู่บนพื้นฐานของน้ำตาลกลูโคส (10 กรัม / ลิตร) มี 2% (w / v) เสียเพิ่มเติมเส้นใยกากตะกอน เฉพาะกิจวัฒนธรรมที่มีขนาดกลางอ้างอิงที่ใช้สำหรับ SAFS และSIFS แต่ละชุดของขวด 500 มิลลิลิตรบรรจุ 100 มลใช้เวลาไฮโดรไลเซเสริมด้วย 0.1% (w / v) Tryptone, กรดซิตริก 0.05%, 2% Vogel สื่อ [23] และ 0.015% Tween 80 ขวดที่มีสื่อที่ถูกนึ่งฆ่าเชื้อที่110 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 30 นาที ขวดถูกเชื้อแล้วกับ10% (v / v) ของการระงับการ T. reesei เม็ดจากการเพาะเลี้ยงที่มีขนาดกลางอ้างอิงกลูโคสตามที่เป็นก่อนปลูกที่อุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 36 ชั่วโมง ปลูกได้ดำเนินการวันที่ 28 ° C และ 160 รอบต่อนาทีสำหรับการติดตาม 8 วัน. กิจกรรมเอนไซม์ทดสอบกิจกรรมเซลลูเลสได้รับการวัดโดยใช้ลดน้ำตาล