- ข้อความ
- ประวัติศาสตร์
1. IntroductionSimultaneous sacchar
1. Introduction
Simultaneous saccharification and fermentation (SSF) processes firstly described by Takagi et al. [1], combine enzymic hydrolysis of cellulose with simultaneous fermen- tation of the sugars obtained to ethanol. In the SSF process, the stages are virtually the same as in separate hydrolysis and fermentation systems, except that both are performed in the same reactor. Thus, the presence of yeast together with the cellulolytic enzyme complex reduces the accu- mulation of sugars within the reactor—thereby increasing yield and saccharification rate with respect to separate sac- charification and fermentation [2]. Another advantage of this approach is that a single fermenter is used for the entire process—thereby curbing the investment costs. In addi- tion, the presence of ethanol in the culture medium causes the mixture to be less vulnerable to invasion by undesired microorganisms [3].
∗ Corresponding author. Fax: +34-9-13466037. E-mail address: p.manzanares@ciemat.es (P. Manzanares).
SSF requires compatible fermentation and saccharifica- tion conditions, with a similar pH, temperature and optimum substrate concentration. One problem associated to SSF is the different optimum temperatures for saccharification and fermentation. The use of thermotolerant yeasts capable of fermenting glucose to ethanol at temperatures above 40◦C, which are closer to the optima for the activity of the cellu- lolytic complex—in the range of 40–45◦C—, is therefore advisable when employing coupled SSF processes. In recent years, the literature has described different yeast strains able to grow at temperatures above 40◦C. Although relatively few publications have reported on high-yield ethanol fermentation with such microorganisms, Szczdo- drak and Targonski [4] tested a total of 58 yeast strains belonging to 12 different genera and capable of growing and fermenting sugars at temperatures of 40–46◦C. They selected several strains belonging to the genera Saccha- romyces, Kluyveromyces and Fabospora in view of their capacity to ferment glucose, galactose and mannose at 40, 43 and 46◦C, respectively. Ballesteros et al. [5] tested different treatments to improve the thermotolerance of some species belonging to the genera Saccharomyces, and
0032-9592/$ – see front matter © 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved. doi:10.1016/j.procbio.2003.09.011
1844 M. Ballesteros et al./Process Biochemistry 39 (2004) 1843–1848
Kluyveromyces and the best results were obtained with Kluyveromyces marxianus LG. This original strain was subjected to different doses of the alkylating mutagen ethyl- methanesulfonate and subsequently selected for its capacity to grow and ferment glucose at temperatures in the range of 42–45◦C. It is deposited in the Colección Española de Cultivos Tipo (CECT; Spanish Type Culture Collection) with order number 10875. In this work, various lignocellulosic substrates were eval- uated for ethanol production by a SSF process using such selected strain. Steam explosion was tested as pretreatment to enhance final process yield. The SSF procedure employed is described and final ethanol yields obtained at selected as- say conditions are presented for the different substrates.
2. Methodology
2.1. Substrates and pretreatment
The lignocellulosic substrates tested were Populus ni- gra biomass, Eucalyptus globulus biomass, wheat straw, Sorghum sp. (sweet sorghum) bagasse and the herbaceous residue from the oil-producing species Brassica carinata, all provided by the Renewable Energy Development Center at Lubia (Soria, Spain). Biomass samples were milled using a laboratory hammer mill at 5 mesh. Biomass was then pretreated in a steam explosion pi- lot unit (Fig. 1) operated by batches and equipped with a reaction vessel of 2l working volume. The reactor was filled with 200g feedstock per batch and then was heated to the desired temperature, directly with saturated steam. After the explosion, the material was recovered in a cy- clone, the wet material was cooled to about 40◦C and then
Fig. 1. Flow diagram of the steam explosion system.
filtered for solid recovery. The composition of water in- soluble fraction was determined as described further. Tem- perature and residence time conditions of the pretreatment for the different substrates were: poplar and eucalyptus biomass, 210◦C, 4min; wheat straw, 190◦C, 8min; sweet sorghum bagasse, 210◦C, 2min and B. carinata residue, 210◦C, 8min. Those conditions were selected with regard to the maximum glucose recovery after 72h of enzymic hydrolysis [6,7].
2.2. Microorganisms and growth conditions
K. marxianus CECT 10875, a thermotolerant mutant yeast strain obtained in this laboratory [8] was used in SSF ex- periments. Active cultures for inoculation were prepared by growing the organism on a rotary shaker at 150rpm for 16h at 42◦C, in a growth medium containing: yeast extract (Difco), 5g/l; peptone (Oxoid), 5g/l; NH4Cl, 2g/l; KH2PO4, 1g/l; MgSO4·7H2O, 0.3g/l; and glucose, 30g/l.
2.3. Simultaneous saccharification and fermentation tests
SSF experiments were carried out in 100ml Erlenmeyer flasks, each containing 50ml of the fermentation medium (without glucose) as described earlier, and were agitated at 15.71rad/s. The solid fraction obtained after pretreatment was used as substrate at 10% (w/v) concentration. The cel- lulolytic complex employed Celluclast 1.5L was a gift from NOVO Nordisk (Bagsvaerd, Denmark). Enzymatic loading used in SSF experiments was 15FPU/g substrate. For SSF assays, flasks were inoculated with 4% (v/v) yeast cultures and periodically analyzed for ethanol and glucose. SSF assays were conducted under no sterile conditions at 42◦C for 160h.
M. Ballesteros et al./Process Biochemistry 39 (2004) 1843–1848 1845
SSF results are reported in percentage of the theoretical yield. The theoretical SSF yield was calculated by assuming that all the potential glucose in the starting pretreated mate- rial is available for fermentation, with a fermentation yield of 0.51g ethanol/g glucose.
Simultaneous saccharification and fermentation (SSF) processes firstly described by Takagi et al. [1], combine enzymic hydrolysis of cellulose with simultaneous fermen- tation of the sugars obtained to ethanol. In the SSF process, the stages are virtually the same as in separate hydrolysis and fermentation systems, except that both are performed in the same reactor. Thus, the presence of yeast together with the cellulolytic enzyme complex reduces the accu- mulation of sugars within the reactor—thereby increasing yield and saccharification rate with respect to separate sac- charification and fermentation [2]. Another advantage of this approach is that a single fermenter is used for the entire process—thereby curbing the investment costs. In addi- tion, the presence of ethanol in the culture medium causes the mixture to be less vulnerable to invasion by undesired microorganisms [3].
∗ Corresponding author. Fax: +34-9-13466037. E-mail address: p.manzanares@ciemat.es (P. Manzanares).
SSF requires compatible fermentation and saccharifica- tion conditions, with a similar pH, temperature and optimum substrate concentration. One problem associated to SSF is the different optimum temperatures for saccharification and fermentation. The use of thermotolerant yeasts capable of fermenting glucose to ethanol at temperatures above 40◦C, which are closer to the optima for the activity of the cellu- lolytic complex—in the range of 40–45◦C—, is therefore advisable when employing coupled SSF processes. In recent years, the literature has described different yeast strains able to grow at temperatures above 40◦C. Although relatively few publications have reported on high-yield ethanol fermentation with such microorganisms, Szczdo- drak and Targonski [4] tested a total of 58 yeast strains belonging to 12 different genera and capable of growing and fermenting sugars at temperatures of 40–46◦C. They selected several strains belonging to the genera Saccha- romyces, Kluyveromyces and Fabospora in view of their capacity to ferment glucose, galactose and mannose at 40, 43 and 46◦C, respectively. Ballesteros et al. [5] tested different treatments to improve the thermotolerance of some species belonging to the genera Saccharomyces, and
0032-9592/$ – see front matter © 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved. doi:10.1016/j.procbio.2003.09.011
1844 M. Ballesteros et al./Process Biochemistry 39 (2004) 1843–1848
Kluyveromyces and the best results were obtained with Kluyveromyces marxianus LG. This original strain was subjected to different doses of the alkylating mutagen ethyl- methanesulfonate and subsequently selected for its capacity to grow and ferment glucose at temperatures in the range of 42–45◦C. It is deposited in the Colección Española de Cultivos Tipo (CECT; Spanish Type Culture Collection) with order number 10875. In this work, various lignocellulosic substrates were eval- uated for ethanol production by a SSF process using such selected strain. Steam explosion was tested as pretreatment to enhance final process yield. The SSF procedure employed is described and final ethanol yields obtained at selected as- say conditions are presented for the different substrates.
2. Methodology
2.1. Substrates and pretreatment
The lignocellulosic substrates tested were Populus ni- gra biomass, Eucalyptus globulus biomass, wheat straw, Sorghum sp. (sweet sorghum) bagasse and the herbaceous residue from the oil-producing species Brassica carinata, all provided by the Renewable Energy Development Center at Lubia (Soria, Spain). Biomass samples were milled using a laboratory hammer mill at 5 mesh. Biomass was then pretreated in a steam explosion pi- lot unit (Fig. 1) operated by batches and equipped with a reaction vessel of 2l working volume. The reactor was filled with 200g feedstock per batch and then was heated to the desired temperature, directly with saturated steam. After the explosion, the material was recovered in a cy- clone, the wet material was cooled to about 40◦C and then
Fig. 1. Flow diagram of the steam explosion system.
filtered for solid recovery. The composition of water in- soluble fraction was determined as described further. Tem- perature and residence time conditions of the pretreatment for the different substrates were: poplar and eucalyptus biomass, 210◦C, 4min; wheat straw, 190◦C, 8min; sweet sorghum bagasse, 210◦C, 2min and B. carinata residue, 210◦C, 8min. Those conditions were selected with regard to the maximum glucose recovery after 72h of enzymic hydrolysis [6,7].
2.2. Microorganisms and growth conditions
K. marxianus CECT 10875, a thermotolerant mutant yeast strain obtained in this laboratory [8] was used in SSF ex- periments. Active cultures for inoculation were prepared by growing the organism on a rotary shaker at 150rpm for 16h at 42◦C, in a growth medium containing: yeast extract (Difco), 5g/l; peptone (Oxoid), 5g/l; NH4Cl, 2g/l; KH2PO4, 1g/l; MgSO4·7H2O, 0.3g/l; and glucose, 30g/l.
2.3. Simultaneous saccharification and fermentation tests
SSF experiments were carried out in 100ml Erlenmeyer flasks, each containing 50ml of the fermentation medium (without glucose) as described earlier, and were agitated at 15.71rad/s. The solid fraction obtained after pretreatment was used as substrate at 10% (w/v) concentration. The cel- lulolytic complex employed Celluclast 1.5L was a gift from NOVO Nordisk (Bagsvaerd, Denmark). Enzymatic loading used in SSF experiments was 15FPU/g substrate. For SSF assays, flasks were inoculated with 4% (v/v) yeast cultures and periodically analyzed for ethanol and glucose. SSF assays were conducted under no sterile conditions at 42◦C for 160h.
M. Ballesteros et al./Process Biochemistry 39 (2004) 1843–1848 1845
SSF results are reported in percentage of the theoretical yield. The theoretical SSF yield was calculated by assuming that all the potential glucose in the starting pretreated mate- rial is available for fermentation, with a fermentation yield of 0.51g ethanol/g glucose.
0/5000
1. แนะนำ
saccharification พร้อมและหมัก (SSF) กระบวนการ firstly ที่อธิบายไว้โดยทะกะงิ et al. [1] รวมไฮโตรไลซ์ enzymic ของเซลลูโลส ด้วยพร้อม fermen-tation ของน้ำตาลที่ได้รับกับเอทานอล ในกระบวนการ SSF ขั้นแทบเหมือนกันในไฮโตรไลซ์แยกต่างหากและระบบหมัก ยกเว้นว่าทั้งสองดำเนินการในระบบเดียวกัน ดังนั้น ของยีสต์กับเอนไซม์ cellulolytic ซับซ้อนลด mulation accu ของน้ำตาลภายในปล่อย — อัตราจึงเพิ่มผลผลิตและ saccharification กับ charification sac แยกและหมัก [2] ประโยชน์อีกประการหนึ่งของวิธีการนี้เป็นว่า fermenter เดียวใช้สำหรับกระบวนการทั้งหมด — จึงกำเนิดต้นทุนลงทุน ใน addi-สเตรชัน ของเอทานอลในวัฒนธรรมการทำส่วนผสมให้น้อยมีความเสี่ยงต่อการบุกรุกโดยจุลินทรีย์ไม่ [3] .
∗ Corresponding ผู้เขียน โทรสาร: 34-9-13466037 ที่อยู่อีเมล์: p.manzanares@ciemat.es (P. Manzanares)
SSF ต้องเข้าหมักและสเตรชัน saccharifica เงื่อนไข ด้วยเหมือนกันค่า pH อุณหภูมิ และเหมาะสมพื้นผิวเข้มข้น ปัญหาหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับ SSF เป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมแตกต่างกัน saccharification และหมัก Thermotolerant yeasts fermenting กลูโคสเพื่อเอทานอลที่อุณหภูมิเหนือ 40◦C ที่ใกล้ชิดกับพติสำหรับกิจกรรมของคอมเพล็กซ์ cellu-lolytic ความสามารถในการใช้คือในช่วง 40 – 45◦C —, จึงแนะนำเมื่อใช้ควบคู่ SSF กระบวน ในปีที่ผ่านมา วรรณคดีมีอธิบายต่าง ๆ ยีสต์สามารถเจริญเติบโตที่อุณหภูมิ 40◦C แม้ว่าสื่อสิ่งพิมพ์ค่อนข้างน้อยมีรายงานบนสูงผลผลิตเอทานอลหมักด้วยจุลินทรีย์ดังกล่าว Szczdo drak และ Targonski [4] ทดสอบจำนวนยีสต์ 58 ที่เป็น 12 สกุลต่าง ๆ และสามารถเติบโต และ fermenting น้ำตาลที่อุณหภูมิ 40 – 46◦C พวกเขาเลือกหลายสายพันธุ์ที่อยู่ในสกุล Saccha romyces, Kluyveromyces และ Fabospora มุมมองความสามารถในการหมักน้ำตาลกลูโคส กาแล็กโทส และ mannose ที่ 40, 43 และ 46◦C ตามลำดับ Ballesteros et al. [5] ทดสอบการรักษาแตกต่างกันในการปรับปรุง thermotolerance ของบางชนิดของสกุล Saccharomyces และ
0032-9592 / $ – ดูหน้าเรื่อง © 2003 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด doi:10.1016/j.procbio.2003.09.011
1844 M. Ballesteros et al./39 กระบวนการชีวเคมี (2004) 1843 – ปี 1848 แห่ง
Kluyveromyces และผลลัพธ์ที่ได้ ด้วย Kluyveromyces marxianus LG. นี้ต้องใช้ต้นฉบับถูกต้องปริมาณต่าง ๆ ของการ alkylating mutagen เอทิล-methanesulfonate และเลือกมาสำหรับการผลิตของ การหมักน้ำตาลกลูโคสที่อุณหภูมิในช่วง 42-45◦C มีการฝากเงินใน Tipo Colección Española เดอ Cultivos (CECT สเปนพิมพ์ชุดวัฒนธรรม) กับสั่งจำนวน 10875 ในงานนี้ eval-uated สำหรับการผลิตเอทานอลโดย SSF กระบวนการดังกล่าวต้องใช้เลือกใช้พื้นผิว lignocellulosic ต่าง ๆ ได้ กระจายไอน้ำได้รับการทดสอบเป็น pretreatment เพื่อเพิ่มผลผลิตของกระบวนการ final อธิบายขั้นตอน SSF จ้าง และ final ผลผลิตเอทานอลได้ที่เงื่อนไขการเลือกเป็นพูดแสดงสำหรับแตกต่างกันพื้นผิว.
2 วิธี
2.1 พื้นผิวและ pretreatment
พื้นผิว lignocellulosic ที่ทดสอบมีชีวมวล Populus ni gra ชีวมวล globulus ยูคาลิปตัส ฟางข้าวสาลี ชานอ้อยข้าวฟ่าง sp. (ข้าวฟ่างหวาน) และสารตกค้าง herbaceous จากสายพันธุ์ผลิตน้ำมันผัก carinata ทั้งหมดโดยศูนย์วิจัยและพัฒนาพลังงาน Renewable ที่ Lubia (Soria สเปน) ตัวอย่างชีวมวลถูกปลายใช้ปฏิบัติค้อนโรงสีที่ตาข่าย 5 ชีวมวลถูกแล้ว pretreated ในไอน้ำกระจายมากพี่หน่วย (Fig. 1) ดำเนินการ โดยชุดงาน และเพียบพร้อมไป ด้วยเรือปฏิกิริยาของ 2l ทำเสียง ปล่อยถูก filled กับวัตถุดิบ 200 กรัมต่อชุดแล้ว ถูกความร้อนอุณหภูมิต้อง กับไอน้ำอิ่มตัว หลังจากการระเบิด วัสดุถูกกู้คืนใน cy-โคลน วัสดุเปียกถูกความร้อนด้วยจะเกี่ยวกับ 40◦C แล้ว
Fig. 1 ไดอะแกรมการไหลของไอน้ำกระจายระบบ
filtered สำหรับการกู้คืนแข็ง ส่วนประกอบของน้ำในละลายเศษถูกกำหนดเป็นอธิบายเพิ่มเติม ยการ perature แอนด์เรสซิเดนซ์เงื่อนไขเวลาของ pretreatment สำหรับพื้นผิวต่าง ๆ ได้: ชีวมวลปอปลาร์และยูคาลิปตัส 210◦C, 4 นาที ฟางข้าวสาลี 190◦C, 8 นาที ข้าวฟ่างหวาน 210◦C, 2 นาที และ carinata เกิดสารตก ค้าง 210◦C, 8 นาที เงื่อนไขเหล่านั้นได้เลือกตามการฟื้นตัวของน้ำตาลกลูโคสที่สูงสุดหลังจาก 72 h ของไฮโตรไลซ์ enzymic [6,7] .
2.2 จุลินทรีย์และการเจริญเติบโตสภาพ
คุณ marxianus CECT 10875 ต้องใช้ยีสต์กลายพันธุ์ thermotolerant ได้ในห้องปฏิบัติการนี้ [8] ใช้ใน SSF อดีต periments งานวัฒนธรรม inoculation ถูกเตรียม โดยสิ่งมีชีวิตในเชคเกอร์โรตารี่ที่ 150 rpm สำหรับ 16h ที่ 42◦C ในการเจริญเติบโตปานกลางที่ประกอบด้วยการเจริญเติบโต: ยีสต์สกัด (Difco), 5g/l peptone (Oxoid), 5g/l NH4Cl, 2g/l KH2PO4, 1g/l MgSO4·7H2O, 0.3 g/l และน้ำตาลกลูโคส 30g/l.
2.3 ทดสอบ saccharification และหมักพร้อม
SSF ทดลองได้ดำเนินการใน 100ml Erlenmeyer flasks 50 มลแต่ละที่มีของกลางหมัก (ไม่มีน้ำตาลกลูโคส) เป็นกล่าวถึงก่อนหน้านี้ และถูกนั้นกระตุ้นทำที่ 15.71 rad/s เศษของแข็งที่ได้รับหลังจากใช้ pretreatment เป็นพื้นผิวที่ความเข้มข้น 10% (w/v) Cel lulolytic ซับซ้อนเจ้า Celluclast 1.5L เป็นของขวัญจาก NOVO Nordisk (Bagsvaerd เดนมาร์ก) โหลดเอนไซม์ในระบบที่ใช้ในการทดลอง SSF ถูกพื้นผิว 15FPU/g สำหรับ SSF assays, flasks ได้ inoculated กับวัฒนธรรมยีสต์ 4% (v/v) และวิเคราะห์เป็นระยะ ๆ สำหรับเอทานอลและกลูโคส SSF assays ได้ดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อที่ 42◦C สำหรับ 160h.
M. Ballesteros et al./39 กระบวนการชีวเคมี (2004) 1843 – ปี 1848 แห่ง 1845
SSF ผลลัพธ์รายงานในหน่วยเปอร์เซ็นต์ของผลผลิตทางทฤษฎี ผลตอบแทนของ SSF ทฤษฎีคำนวณโดยสมมติว่ากลูโคสเป็นไปได้ทั้งหมดในการเริ่มต้น pretreated เมทยลจะพร้อมใช้งานสำหรับหมัก กับหมักผลผลิตของน้ำตาลในเอทานอ ล/g 0.51g.
saccharification พร้อมและหมัก (SSF) กระบวนการ firstly ที่อธิบายไว้โดยทะกะงิ et al. [1] รวมไฮโตรไลซ์ enzymic ของเซลลูโลส ด้วยพร้อม fermen-tation ของน้ำตาลที่ได้รับกับเอทานอล ในกระบวนการ SSF ขั้นแทบเหมือนกันในไฮโตรไลซ์แยกต่างหากและระบบหมัก ยกเว้นว่าทั้งสองดำเนินการในระบบเดียวกัน ดังนั้น ของยีสต์กับเอนไซม์ cellulolytic ซับซ้อนลด mulation accu ของน้ำตาลภายในปล่อย — อัตราจึงเพิ่มผลผลิตและ saccharification กับ charification sac แยกและหมัก [2] ประโยชน์อีกประการหนึ่งของวิธีการนี้เป็นว่า fermenter เดียวใช้สำหรับกระบวนการทั้งหมด — จึงกำเนิดต้นทุนลงทุน ใน addi-สเตรชัน ของเอทานอลในวัฒนธรรมการทำส่วนผสมให้น้อยมีความเสี่ยงต่อการบุกรุกโดยจุลินทรีย์ไม่ [3] .
∗ Corresponding ผู้เขียน โทรสาร: 34-9-13466037 ที่อยู่อีเมล์: p.manzanares@ciemat.es (P. Manzanares)
SSF ต้องเข้าหมักและสเตรชัน saccharifica เงื่อนไข ด้วยเหมือนกันค่า pH อุณหภูมิ และเหมาะสมพื้นผิวเข้มข้น ปัญหาหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับ SSF เป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมแตกต่างกัน saccharification และหมัก Thermotolerant yeasts fermenting กลูโคสเพื่อเอทานอลที่อุณหภูมิเหนือ 40◦C ที่ใกล้ชิดกับพติสำหรับกิจกรรมของคอมเพล็กซ์ cellu-lolytic ความสามารถในการใช้คือในช่วง 40 – 45◦C —, จึงแนะนำเมื่อใช้ควบคู่ SSF กระบวน ในปีที่ผ่านมา วรรณคดีมีอธิบายต่าง ๆ ยีสต์สามารถเจริญเติบโตที่อุณหภูมิ 40◦C แม้ว่าสื่อสิ่งพิมพ์ค่อนข้างน้อยมีรายงานบนสูงผลผลิตเอทานอลหมักด้วยจุลินทรีย์ดังกล่าว Szczdo drak และ Targonski [4] ทดสอบจำนวนยีสต์ 58 ที่เป็น 12 สกุลต่าง ๆ และสามารถเติบโต และ fermenting น้ำตาลที่อุณหภูมิ 40 – 46◦C พวกเขาเลือกหลายสายพันธุ์ที่อยู่ในสกุล Saccha romyces, Kluyveromyces และ Fabospora มุมมองความสามารถในการหมักน้ำตาลกลูโคส กาแล็กโทส และ mannose ที่ 40, 43 และ 46◦C ตามลำดับ Ballesteros et al. [5] ทดสอบการรักษาแตกต่างกันในการปรับปรุง thermotolerance ของบางชนิดของสกุล Saccharomyces และ
0032-9592 / $ – ดูหน้าเรื่อง © 2003 Elsevier จำกัด สงวนลิขสิทธิ์ทั้งหมด doi:10.1016/j.procbio.2003.09.011
1844 M. Ballesteros et al./39 กระบวนการชีวเคมี (2004) 1843 – ปี 1848 แห่ง
Kluyveromyces และผลลัพธ์ที่ได้ ด้วย Kluyveromyces marxianus LG. นี้ต้องใช้ต้นฉบับถูกต้องปริมาณต่าง ๆ ของการ alkylating mutagen เอทิล-methanesulfonate และเลือกมาสำหรับการผลิตของ การหมักน้ำตาลกลูโคสที่อุณหภูมิในช่วง 42-45◦C มีการฝากเงินใน Tipo Colección Española เดอ Cultivos (CECT สเปนพิมพ์ชุดวัฒนธรรม) กับสั่งจำนวน 10875 ในงานนี้ eval-uated สำหรับการผลิตเอทานอลโดย SSF กระบวนการดังกล่าวต้องใช้เลือกใช้พื้นผิว lignocellulosic ต่าง ๆ ได้ กระจายไอน้ำได้รับการทดสอบเป็น pretreatment เพื่อเพิ่มผลผลิตของกระบวนการ final อธิบายขั้นตอน SSF จ้าง และ final ผลผลิตเอทานอลได้ที่เงื่อนไขการเลือกเป็นพูดแสดงสำหรับแตกต่างกันพื้นผิว.
2 วิธี
2.1 พื้นผิวและ pretreatment
พื้นผิว lignocellulosic ที่ทดสอบมีชีวมวล Populus ni gra ชีวมวล globulus ยูคาลิปตัส ฟางข้าวสาลี ชานอ้อยข้าวฟ่าง sp. (ข้าวฟ่างหวาน) และสารตกค้าง herbaceous จากสายพันธุ์ผลิตน้ำมันผัก carinata ทั้งหมดโดยศูนย์วิจัยและพัฒนาพลังงาน Renewable ที่ Lubia (Soria สเปน) ตัวอย่างชีวมวลถูกปลายใช้ปฏิบัติค้อนโรงสีที่ตาข่าย 5 ชีวมวลถูกแล้ว pretreated ในไอน้ำกระจายมากพี่หน่วย (Fig. 1) ดำเนินการ โดยชุดงาน และเพียบพร้อมไป ด้วยเรือปฏิกิริยาของ 2l ทำเสียง ปล่อยถูก filled กับวัตถุดิบ 200 กรัมต่อชุดแล้ว ถูกความร้อนอุณหภูมิต้อง กับไอน้ำอิ่มตัว หลังจากการระเบิด วัสดุถูกกู้คืนใน cy-โคลน วัสดุเปียกถูกความร้อนด้วยจะเกี่ยวกับ 40◦C แล้ว
Fig. 1 ไดอะแกรมการไหลของไอน้ำกระจายระบบ
filtered สำหรับการกู้คืนแข็ง ส่วนประกอบของน้ำในละลายเศษถูกกำหนดเป็นอธิบายเพิ่มเติม ยการ perature แอนด์เรสซิเดนซ์เงื่อนไขเวลาของ pretreatment สำหรับพื้นผิวต่าง ๆ ได้: ชีวมวลปอปลาร์และยูคาลิปตัส 210◦C, 4 นาที ฟางข้าวสาลี 190◦C, 8 นาที ข้าวฟ่างหวาน 210◦C, 2 นาที และ carinata เกิดสารตก ค้าง 210◦C, 8 นาที เงื่อนไขเหล่านั้นได้เลือกตามการฟื้นตัวของน้ำตาลกลูโคสที่สูงสุดหลังจาก 72 h ของไฮโตรไลซ์ enzymic [6,7] .
2.2 จุลินทรีย์และการเจริญเติบโตสภาพ
คุณ marxianus CECT 10875 ต้องใช้ยีสต์กลายพันธุ์ thermotolerant ได้ในห้องปฏิบัติการนี้ [8] ใช้ใน SSF อดีต periments งานวัฒนธรรม inoculation ถูกเตรียม โดยสิ่งมีชีวิตในเชคเกอร์โรตารี่ที่ 150 rpm สำหรับ 16h ที่ 42◦C ในการเจริญเติบโตปานกลางที่ประกอบด้วยการเจริญเติบโต: ยีสต์สกัด (Difco), 5g/l peptone (Oxoid), 5g/l NH4Cl, 2g/l KH2PO4, 1g/l MgSO4·7H2O, 0.3 g/l และน้ำตาลกลูโคส 30g/l.
2.3 ทดสอบ saccharification และหมักพร้อม
SSF ทดลองได้ดำเนินการใน 100ml Erlenmeyer flasks 50 มลแต่ละที่มีของกลางหมัก (ไม่มีน้ำตาลกลูโคส) เป็นกล่าวถึงก่อนหน้านี้ และถูกนั้นกระตุ้นทำที่ 15.71 rad/s เศษของแข็งที่ได้รับหลังจากใช้ pretreatment เป็นพื้นผิวที่ความเข้มข้น 10% (w/v) Cel lulolytic ซับซ้อนเจ้า Celluclast 1.5L เป็นของขวัญจาก NOVO Nordisk (Bagsvaerd เดนมาร์ก) โหลดเอนไซม์ในระบบที่ใช้ในการทดลอง SSF ถูกพื้นผิว 15FPU/g สำหรับ SSF assays, flasks ได้ inoculated กับวัฒนธรรมยีสต์ 4% (v/v) และวิเคราะห์เป็นระยะ ๆ สำหรับเอทานอลและกลูโคส SSF assays ได้ดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อที่ 42◦C สำหรับ 160h.
M. Ballesteros et al./39 กระบวนการชีวเคมี (2004) 1843 – ปี 1848 แห่ง 1845
SSF ผลลัพธ์รายงานในหน่วยเปอร์เซ็นต์ของผลผลิตทางทฤษฎี ผลตอบแทนของ SSF ทฤษฎีคำนวณโดยสมมติว่ากลูโคสเป็นไปได้ทั้งหมดในการเริ่มต้น pretreated เมทยลจะพร้อมใช้งานสำหรับหมัก กับหมักผลผลิตของน้ำตาลในเอทานอ ล/g 0.51g.
การแปล กรุณารอสักครู่..
1. Introduction
Simultaneous saccharification and fermentation (SSF) processes firstly described by Takagi et al. [1], combine enzymic hydrolysis of cellulose with simultaneous fermen- tation of the sugars obtained to ethanol. In the SSF process, the stages are virtually the same as in separate hydrolysis and fermentation systems, except that both are performed in the same reactor. Thus, the presence of yeast together with the cellulolytic enzyme complex reduces the accu- mulation of sugars within the reactor—thereby increasing yield and saccharification rate with respect to separate sac- charification and fermentation [2]. Another advantage of this approach is that a single fermenter is used for the entire process—thereby curbing the investment costs. In addi- tion, the presence of ethanol in the culture medium causes the mixture to be less vulnerable to invasion by undesired microorganisms [3].
∗ Corresponding author. Fax: +34-9-13466037. E-mail address: p.manzanares@ciemat.es (P. Manzanares).
SSF requires compatible fermentation and saccharifica- tion conditions, with a similar pH, temperature and optimum substrate concentration. One problem associated to SSF is the different optimum temperatures for saccharification and fermentation. The use of thermotolerant yeasts capable of fermenting glucose to ethanol at temperatures above 40◦C, which are closer to the optima for the activity of the cellu- lolytic complex—in the range of 40–45◦C—, is therefore advisable when employing coupled SSF processes. In recent years, the literature has described different yeast strains able to grow at temperatures above 40◦C. Although relatively few publications have reported on high-yield ethanol fermentation with such microorganisms, Szczdo- drak and Targonski [4] tested a total of 58 yeast strains belonging to 12 different genera and capable of growing and fermenting sugars at temperatures of 40–46◦C. They selected several strains belonging to the genera Saccha- romyces, Kluyveromyces and Fabospora in view of their capacity to ferment glucose, galactose and mannose at 40, 43 and 46◦C, respectively. Ballesteros et al. [5] tested different treatments to improve the thermotolerance of some species belonging to the genera Saccharomyces, and
0032-9592/$ – see front matter © 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved. doi:10.1016/j.procbio.2003.09.011
1844 M. Ballesteros et al./Process Biochemistry 39 (2004) 1843–1848
Kluyveromyces and the best results were obtained with Kluyveromyces marxianus LG. This original strain was subjected to different doses of the alkylating mutagen ethyl- methanesulfonate and subsequently selected for its capacity to grow and ferment glucose at temperatures in the range of 42–45◦C. It is deposited in the Colección Española de Cultivos Tipo (CECT; Spanish Type Culture Collection) with order number 10875. In this work, various lignocellulosic substrates were eval- uated for ethanol production by a SSF process using such selected strain. Steam explosion was tested as pretreatment to enhance final process yield. The SSF procedure employed is described and final ethanol yields obtained at selected as- say conditions are presented for the different substrates.
2. Methodology
2.1. Substrates and pretreatment
The lignocellulosic substrates tested were Populus ni- gra biomass, Eucalyptus globulus biomass, wheat straw, Sorghum sp. (sweet sorghum) bagasse and the herbaceous residue from the oil-producing species Brassica carinata, all provided by the Renewable Energy Development Center at Lubia (Soria, Spain). Biomass samples were milled using a laboratory hammer mill at 5 mesh. Biomass was then pretreated in a steam explosion pi- lot unit (Fig. 1) operated by batches and equipped with a reaction vessel of 2l working volume. The reactor was filled with 200g feedstock per batch and then was heated to the desired temperature, directly with saturated steam. After the explosion, the material was recovered in a cy- clone, the wet material was cooled to about 40◦C and then
Fig. 1. Flow diagram of the steam explosion system.
filtered for solid recovery. The composition of water in- soluble fraction was determined as described further. Tem- perature and residence time conditions of the pretreatment for the different substrates were: poplar and eucalyptus biomass, 210◦C, 4min; wheat straw, 190◦C, 8min; sweet sorghum bagasse, 210◦C, 2min and B. carinata residue, 210◦C, 8min. Those conditions were selected with regard to the maximum glucose recovery after 72h of enzymic hydrolysis [6,7].
2.2. Microorganisms and growth conditions
K. marxianus CECT 10875, a thermotolerant mutant yeast strain obtained in this laboratory [8] was used in SSF ex- periments. Active cultures for inoculation were prepared by growing the organism on a rotary shaker at 150rpm for 16h at 42◦C, in a growth medium containing: yeast extract (Difco), 5g/l; peptone (Oxoid), 5g/l; NH4Cl, 2g/l; KH2PO4, 1g/l; MgSO4·7H2O, 0.3g/l; and glucose, 30g/l.
2.3. Simultaneous saccharification and fermentation tests
SSF experiments were carried out in 100ml Erlenmeyer flasks, each containing 50ml of the fermentation medium (without glucose) as described earlier, and were agitated at 15.71rad/s. The solid fraction obtained after pretreatment was used as substrate at 10% (w/v) concentration. The cel- lulolytic complex employed Celluclast 1.5L was a gift from NOVO Nordisk (Bagsvaerd, Denmark). Enzymatic loading used in SSF experiments was 15FPU/g substrate. For SSF assays, flasks were inoculated with 4% (v/v) yeast cultures and periodically analyzed for ethanol and glucose. SSF assays were conducted under no sterile conditions at 42◦C for 160h.
M. Ballesteros et al./Process Biochemistry 39 (2004) 1843–1848 1845
SSF results are reported in percentage of the theoretical yield. The theoretical SSF yield was calculated by assuming that all the potential glucose in the starting pretreated mate- rial is available for fermentation, with a fermentation yield of 0.51g ethanol/g glucose.
Simultaneous saccharification and fermentation (SSF) processes firstly described by Takagi et al. [1], combine enzymic hydrolysis of cellulose with simultaneous fermen- tation of the sugars obtained to ethanol. In the SSF process, the stages are virtually the same as in separate hydrolysis and fermentation systems, except that both are performed in the same reactor. Thus, the presence of yeast together with the cellulolytic enzyme complex reduces the accu- mulation of sugars within the reactor—thereby increasing yield and saccharification rate with respect to separate sac- charification and fermentation [2]. Another advantage of this approach is that a single fermenter is used for the entire process—thereby curbing the investment costs. In addi- tion, the presence of ethanol in the culture medium causes the mixture to be less vulnerable to invasion by undesired microorganisms [3].
∗ Corresponding author. Fax: +34-9-13466037. E-mail address: p.manzanares@ciemat.es (P. Manzanares).
SSF requires compatible fermentation and saccharifica- tion conditions, with a similar pH, temperature and optimum substrate concentration. One problem associated to SSF is the different optimum temperatures for saccharification and fermentation. The use of thermotolerant yeasts capable of fermenting glucose to ethanol at temperatures above 40◦C, which are closer to the optima for the activity of the cellu- lolytic complex—in the range of 40–45◦C—, is therefore advisable when employing coupled SSF processes. In recent years, the literature has described different yeast strains able to grow at temperatures above 40◦C. Although relatively few publications have reported on high-yield ethanol fermentation with such microorganisms, Szczdo- drak and Targonski [4] tested a total of 58 yeast strains belonging to 12 different genera and capable of growing and fermenting sugars at temperatures of 40–46◦C. They selected several strains belonging to the genera Saccha- romyces, Kluyveromyces and Fabospora in view of their capacity to ferment glucose, galactose and mannose at 40, 43 and 46◦C, respectively. Ballesteros et al. [5] tested different treatments to improve the thermotolerance of some species belonging to the genera Saccharomyces, and
0032-9592/$ – see front matter © 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved. doi:10.1016/j.procbio.2003.09.011
1844 M. Ballesteros et al./Process Biochemistry 39 (2004) 1843–1848
Kluyveromyces and the best results were obtained with Kluyveromyces marxianus LG. This original strain was subjected to different doses of the alkylating mutagen ethyl- methanesulfonate and subsequently selected for its capacity to grow and ferment glucose at temperatures in the range of 42–45◦C. It is deposited in the Colección Española de Cultivos Tipo (CECT; Spanish Type Culture Collection) with order number 10875. In this work, various lignocellulosic substrates were eval- uated for ethanol production by a SSF process using such selected strain. Steam explosion was tested as pretreatment to enhance final process yield. The SSF procedure employed is described and final ethanol yields obtained at selected as- say conditions are presented for the different substrates.
2. Methodology
2.1. Substrates and pretreatment
The lignocellulosic substrates tested were Populus ni- gra biomass, Eucalyptus globulus biomass, wheat straw, Sorghum sp. (sweet sorghum) bagasse and the herbaceous residue from the oil-producing species Brassica carinata, all provided by the Renewable Energy Development Center at Lubia (Soria, Spain). Biomass samples were milled using a laboratory hammer mill at 5 mesh. Biomass was then pretreated in a steam explosion pi- lot unit (Fig. 1) operated by batches and equipped with a reaction vessel of 2l working volume. The reactor was filled with 200g feedstock per batch and then was heated to the desired temperature, directly with saturated steam. After the explosion, the material was recovered in a cy- clone, the wet material was cooled to about 40◦C and then
Fig. 1. Flow diagram of the steam explosion system.
filtered for solid recovery. The composition of water in- soluble fraction was determined as described further. Tem- perature and residence time conditions of the pretreatment for the different substrates were: poplar and eucalyptus biomass, 210◦C, 4min; wheat straw, 190◦C, 8min; sweet sorghum bagasse, 210◦C, 2min and B. carinata residue, 210◦C, 8min. Those conditions were selected with regard to the maximum glucose recovery after 72h of enzymic hydrolysis [6,7].
2.2. Microorganisms and growth conditions
K. marxianus CECT 10875, a thermotolerant mutant yeast strain obtained in this laboratory [8] was used in SSF ex- periments. Active cultures for inoculation were prepared by growing the organism on a rotary shaker at 150rpm for 16h at 42◦C, in a growth medium containing: yeast extract (Difco), 5g/l; peptone (Oxoid), 5g/l; NH4Cl, 2g/l; KH2PO4, 1g/l; MgSO4·7H2O, 0.3g/l; and glucose, 30g/l.
2.3. Simultaneous saccharification and fermentation tests
SSF experiments were carried out in 100ml Erlenmeyer flasks, each containing 50ml of the fermentation medium (without glucose) as described earlier, and were agitated at 15.71rad/s. The solid fraction obtained after pretreatment was used as substrate at 10% (w/v) concentration. The cel- lulolytic complex employed Celluclast 1.5L was a gift from NOVO Nordisk (Bagsvaerd, Denmark). Enzymatic loading used in SSF experiments was 15FPU/g substrate. For SSF assays, flasks were inoculated with 4% (v/v) yeast cultures and periodically analyzed for ethanol and glucose. SSF assays were conducted under no sterile conditions at 42◦C for 160h.
M. Ballesteros et al./Process Biochemistry 39 (2004) 1843–1848 1845
SSF results are reported in percentage of the theoretical yield. The theoretical SSF yield was calculated by assuming that all the potential glucose in the starting pretreated mate- rial is available for fermentation, with a fermentation yield of 0.51g ethanol/g glucose.
การแปล กรุณารอสักครู่..
1 . บทนำ
พร้อมกันจึง sacchari ไอออนบวกและการหมัก ( SSF ) กระบวนการถ่ายทอด rstly อธิบายโดยทาคากิ et al . [ 1 ] รวมระดับเอนไซม์ย่อยเซลลูโลสด้วยพร้อมกัน fermen - tation ของน้ำตาลได้เอทานอล ในกระบวนการ SSF ขั้นตอนมีจริงเช่นเดียวกับในระบบย่อยที่แยกต่างหากและหมัก ยกเว้นว่าทั้งสองจะดำเนินการในแบบเดียวกัน ดังนั้นการปรากฏตัวของยีสต์ร่วมกับเอนไซม์ย่อยสลายเซลลูโลสช่วยลดความซับซ้อนของน้ำตาล Accu - mulation ภายในเครื่องปฏิกรณ์จึงช่วยเพิ่มผลผลิต และอัตราการ sacchari จึงนับถือแยกถุง - พงษ์จึงไอออนบวกและการหมัก [ 2 ] ประโยชน์ของวิธีการนี้คือ เป็นเชื้อเดียวใช้สำหรับกระบวนการทั้งหมดจึงจะมีค่าใช้จ่ายในการลงทุน ใน addi - tionการปรากฏตัวของเอทานอลในอาหารเพาะเชื้อสาเหตุส่วนผสมเป็นความเสี่ยงน้อยกว่าการบุกรุกโดยใช้สารจุลินทรีย์ [ 3 ] .
∗ที่สอดคล้องกันของผู้เขียน โทรสาร : 34-9-13466037 . อีเมล : p.manzanares@ciemat.es ( หน้าแมนซาราเนส ) .
SSF ต้องเข้ากันได้ การหมัก และ sacchari จึง CA , เงื่อนไข , pH ที่คล้ายกันอุณหภูมิและความเข้มข้นของสารอาหารที่เหมาะสมปัญหาหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับ SSF คือความแตกต่างที่เหมาะสมอุณหภูมิจึง sacchari ไอออนบวกและการหมักดอง การใช้ยีสต์ทนร้อน สามารถหมักน้ำตาลเอทานอลที่อุณหภูมิสูงกว่า 40 ◦ C ซึ่งอยู่ใกล้กับ Optima สำหรับกิจกรรมของ cellu - lolytic ซับซ้อนในช่วง 40 – 45 ◦ C - จึงแนะนำเมื่อใช้ควบคู่กระบวนการ SSF . ใน ปี ล่าสุดวรรณกรรมได้อธิบายสายพันธุ์ยีสต์ที่แตกต่างกันสามารถที่จะเติบโตที่อุณหภูมิสูงกว่า 40 องศาเซลเซียส แม้ว่า◦สิ่งพิมพ์ค่อนข้างน้อยมีรายงานในการหมักเอทานอลสูงด้วย เช่น จุลินทรีย์ และ szczdo - เข้ม targonski [ 4 ] ทดสอบรวม 58 ยีสต์สายพันธุ์ที่แตกต่างกัน 12 สกุล และความสามารถในการเติบโต และการหมักน้ำตาล ที่อุณหภูมิ 40 - 46 ◦ C .พวกเขาเลือกหลายสายพันธุ์ที่เป็นของสกุล saccha - romyces kluyveromyces fabospora , และในมุมมองของความจุของพวกเขาหมักกลูโคส กาแลกโทส และแมนโนสที่ 40 , 43 และ 46 ◦องศาเซลเซียส ตามลำดับ Ballesteros et al . [ 5 ] ทดสอบการรักษาต่าง ๆ เพื่อปรับปรุง thermotolerance บางชนิดเป็นของสกุล Saccharomyces และ
0032-9592 / $ –สงวนลิขสิทธิ์ 2003 บริษัทจํากัดเรื่องหน้าดูสงวนลิขสิทธิ์ ดอย : 10.1016 / j.procbio . 2003.09.011
1844 ม. Ballesteros et al . / กระบวนการชีวเคมี 39 ( 2004 ) 1843 –ค.ศ. 1848
kluyveromyces และผลลัพธ์ที่ดีที่สุดได้ kluyveromyces marxianus LG .สายพันธุ์เดิมที่ถูกยัดเยียดให้ในปริมาณที่แตกต่างกันของ alkylating ) เอทิล - methanesulfonate และต่อมาเลือกความจุโตและหมักกลูโคสที่อุณหภูมิในช่วง 42 - 45 ◦ C เป็นเงินฝากใน colecci เลอองเดอเอสปาเมืองโอลา ( CECT cultivos ประเภท ; ประเภทคอลเลกชันภาษาสเปนวัฒนธรรม ) กับใบสั่งซื้อเลขที่ 10875 . ในงานนี้พื้นผิวต่างๆ lignocellulosic eval - uated สำหรับการผลิตเอทานอลโดยกระบวนการใช้สายพันธุ์เช่น SSF เลือก ไอน้ำระเบิดถูกทดสอบโดยการเพิ่มผลผลิตจึงนาล กระบวนการ ที่ใช้อธิบายกระบวนการ SSF และผลผลิตเอทานอลจึงนาลที่ได้รับเลือกเป็น - พูดเงื่อนไขเสนอสำหรับพื้นผิวที่แตกต่างกัน .
2 2.1 วิธีการ
. พื้นผิวและ pretreatment
การ lignocellulosic พื้นผิวทดสอบเป็นคนผมแข็งกระ ยูคาลิปตัส globulus ชีวมวล ฟางข้าวสาลี ข้าวฟ่าง sp . ( ข้าวฟ่างหวาน ) ชานอ้อยและกากไม้ล้มลุก จากการผลิตน้ำมันชนิด Brassica carinata ทั้งหมดไว้ โดยพลังงานทดแทนการพัฒนาพลังงานศูนย์ลุเบีย ( โซเรีย , สเปน ) ตัวอย่างเป็นสารชีวมวลโดยใช้ห้องปฏิบัติการค้อนโรงสี 5 ตาข่ายชีวมวลที่ผ่านแล้วในไอน้ำระเบิดปี่ - หน่วยมาก ( รูปที่ 1 ) ดำเนินการโดยชุดอุปกรณ์ที่มีปฏิกิริยาเรือของปริมาณงาน 2L . เครื่องปฏิกรณ์ถูกฆ่า จึงมีวัตถุดิบ 200 กรัมต่อชุดแล้วให้ความร้อนถึงอุณหภูมิที่ต้องการได้โดยตรง ด้วยไอน้ำอิ่มตัว . หลังจากการระเบิดวัสดุถูกพบในไซ - โคลนเปียกเย็น วัสดุก็ประมาณ 40 ◦ C แล้ว
รูปที่ 1 แผนภาพการไหลของระบบไอน้ำระเบิด .
จึงแข็ง ltered สำหรับการกู้คืน องค์ประกอบของน้ำใน - ละลายเศษส่วนตั้งใจไว้ต่อไป เต็ม - perature และเงื่อนไขระยะเวลาของการบำบัดสำหรับพื้นผิวที่แตกต่างกัน : ต้นไม้ชนิดหนึ่งและมวลชีวภาพของยูคาลิปตัส , 210 ◦ C 4min ; ฟางข้าวสาลี , 190 ◦ C 8min ; อ้อยข้าวฟ่างหวาน , 210 ◦ C และ B . carinata 2min กาก210 ◦ C 8min เงื่อนไขเหล่านั้นที่เกี่ยวข้องกับการกู้คืนของระดับเอนไซม์ย่อยสลายกลูโคสสูงสุดหลังจาก 72h [ 6 , 7 ] .
2.2 . จุลินทรีย์และสภาวะ
K . marxianus CECT 10875 การเจริญเติบโต , สารยีสต์สายพันธุ์กลายพันธุ์ได้ในปฏิบัติการ [ 8 ] ใช้ใน SSF EX - periments .วัฒนธรรมที่ใช้งานอยู่ เพื่อเตรียมการปลูกอินทรีย์เครื่องปั่น Rotary สำหรับที่ 150rpm 16h ที่ 42 ◦ C ในการเจริญเติบโตปานกลาง ประกอบด้วย : สารสกัดจากยีสต์ ( difco ) 5g / ล. ตามลำดับ ( oxoid ) 5 g / L ; 4 . 2 ก. / ล. kh2po4 1G / ล. , ด้วย 7h2o MgSO4 ใ , 0.3g/l และกลูโคส , 30g / L .
2.3 การถ่ายทอด sacchari พร้อมกันและการหมักแบบ
SSF การทดลองใน 100ml เออร์เลนเมเยอร์flถามแต่ละที่มี 50ml ของการหมักขนาดกลาง ( กลูโคส ) ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ และตื่นเต้นที่ 15.71rad/s . ส่วนแข็งที่ได้รับหลังจากการใช้พื้นผิวที่ 10% ( w / v ) ความเข้มข้น การใช้ celluclast cel - lulolytic ซับซ้อน 1.5l เป็นของขวัญจาก Novo Nordisk ( bagsvaerd , เดนมาร์ก ) เอนไซม์ที่ใช้ในการทดลองคือ SSF โหลด 15fpu / กรัมสารสำหรับวิธีการปลูกเชื้อflถาม SSF , 4 เปอร์เซ็นต์ ( v / v ) ยีสต์วัฒนธรรมและเป็นระยะ ๆ ประกอบด้วย เอทานอล และกลูโคส SSF ) ได้ดำเนินการภายใต้สภาพปลอดเชื้อที่อุณหภูมิ 42 องศาเซลเซียส◦ 160h .
ม. Ballesteros et al . / กระบวนการชีวเคมี 39 ( 2004 ) ผล SSF 1843 –ค.ศ. 1848 1845
รายงานร้อยละของผลผลิตตามทฤษฎีทฤษฎี SSF ผลผลิตถูกคำนวณโดยสมมติว่าศักยภาพของกลูโคสในเริ่มได้รับคู่ - เรียลมีการหมักด้วยการหมักผลผลิตเอทานอล /
0.51g กรัมกลูโคส
พร้อมกันจึง sacchari ไอออนบวกและการหมัก ( SSF ) กระบวนการถ่ายทอด rstly อธิบายโดยทาคากิ et al . [ 1 ] รวมระดับเอนไซม์ย่อยเซลลูโลสด้วยพร้อมกัน fermen - tation ของน้ำตาลได้เอทานอล ในกระบวนการ SSF ขั้นตอนมีจริงเช่นเดียวกับในระบบย่อยที่แยกต่างหากและหมัก ยกเว้นว่าทั้งสองจะดำเนินการในแบบเดียวกัน ดังนั้นการปรากฏตัวของยีสต์ร่วมกับเอนไซม์ย่อยสลายเซลลูโลสช่วยลดความซับซ้อนของน้ำตาล Accu - mulation ภายในเครื่องปฏิกรณ์จึงช่วยเพิ่มผลผลิต และอัตราการ sacchari จึงนับถือแยกถุง - พงษ์จึงไอออนบวกและการหมัก [ 2 ] ประโยชน์ของวิธีการนี้คือ เป็นเชื้อเดียวใช้สำหรับกระบวนการทั้งหมดจึงจะมีค่าใช้จ่ายในการลงทุน ใน addi - tionการปรากฏตัวของเอทานอลในอาหารเพาะเชื้อสาเหตุส่วนผสมเป็นความเสี่ยงน้อยกว่าการบุกรุกโดยใช้สารจุลินทรีย์ [ 3 ] .
∗ที่สอดคล้องกันของผู้เขียน โทรสาร : 34-9-13466037 . อีเมล : p.manzanares@ciemat.es ( หน้าแมนซาราเนส ) .
SSF ต้องเข้ากันได้ การหมัก และ sacchari จึง CA , เงื่อนไข , pH ที่คล้ายกันอุณหภูมิและความเข้มข้นของสารอาหารที่เหมาะสมปัญหาหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับ SSF คือความแตกต่างที่เหมาะสมอุณหภูมิจึง sacchari ไอออนบวกและการหมักดอง การใช้ยีสต์ทนร้อน สามารถหมักน้ำตาลเอทานอลที่อุณหภูมิสูงกว่า 40 ◦ C ซึ่งอยู่ใกล้กับ Optima สำหรับกิจกรรมของ cellu - lolytic ซับซ้อนในช่วง 40 – 45 ◦ C - จึงแนะนำเมื่อใช้ควบคู่กระบวนการ SSF . ใน ปี ล่าสุดวรรณกรรมได้อธิบายสายพันธุ์ยีสต์ที่แตกต่างกันสามารถที่จะเติบโตที่อุณหภูมิสูงกว่า 40 องศาเซลเซียส แม้ว่า◦สิ่งพิมพ์ค่อนข้างน้อยมีรายงานในการหมักเอทานอลสูงด้วย เช่น จุลินทรีย์ และ szczdo - เข้ม targonski [ 4 ] ทดสอบรวม 58 ยีสต์สายพันธุ์ที่แตกต่างกัน 12 สกุล และความสามารถในการเติบโต และการหมักน้ำตาล ที่อุณหภูมิ 40 - 46 ◦ C .พวกเขาเลือกหลายสายพันธุ์ที่เป็นของสกุล saccha - romyces kluyveromyces fabospora , และในมุมมองของความจุของพวกเขาหมักกลูโคส กาแลกโทส และแมนโนสที่ 40 , 43 และ 46 ◦องศาเซลเซียส ตามลำดับ Ballesteros et al . [ 5 ] ทดสอบการรักษาต่าง ๆ เพื่อปรับปรุง thermotolerance บางชนิดเป็นของสกุล Saccharomyces และ
0032-9592 / $ –สงวนลิขสิทธิ์ 2003 บริษัทจํากัดเรื่องหน้าดูสงวนลิขสิทธิ์ ดอย : 10.1016 / j.procbio . 2003.09.011
1844 ม. Ballesteros et al . / กระบวนการชีวเคมี 39 ( 2004 ) 1843 –ค.ศ. 1848
kluyveromyces และผลลัพธ์ที่ดีที่สุดได้ kluyveromyces marxianus LG .สายพันธุ์เดิมที่ถูกยัดเยียดให้ในปริมาณที่แตกต่างกันของ alkylating ) เอทิล - methanesulfonate และต่อมาเลือกความจุโตและหมักกลูโคสที่อุณหภูมิในช่วง 42 - 45 ◦ C เป็นเงินฝากใน colecci เลอองเดอเอสปาเมืองโอลา ( CECT cultivos ประเภท ; ประเภทคอลเลกชันภาษาสเปนวัฒนธรรม ) กับใบสั่งซื้อเลขที่ 10875 . ในงานนี้พื้นผิวต่างๆ lignocellulosic eval - uated สำหรับการผลิตเอทานอลโดยกระบวนการใช้สายพันธุ์เช่น SSF เลือก ไอน้ำระเบิดถูกทดสอบโดยการเพิ่มผลผลิตจึงนาล กระบวนการ ที่ใช้อธิบายกระบวนการ SSF และผลผลิตเอทานอลจึงนาลที่ได้รับเลือกเป็น - พูดเงื่อนไขเสนอสำหรับพื้นผิวที่แตกต่างกัน .
2 2.1 วิธีการ
. พื้นผิวและ pretreatment
การ lignocellulosic พื้นผิวทดสอบเป็นคนผมแข็งกระ ยูคาลิปตัส globulus ชีวมวล ฟางข้าวสาลี ข้าวฟ่าง sp . ( ข้าวฟ่างหวาน ) ชานอ้อยและกากไม้ล้มลุก จากการผลิตน้ำมันชนิด Brassica carinata ทั้งหมดไว้ โดยพลังงานทดแทนการพัฒนาพลังงานศูนย์ลุเบีย ( โซเรีย , สเปน ) ตัวอย่างเป็นสารชีวมวลโดยใช้ห้องปฏิบัติการค้อนโรงสี 5 ตาข่ายชีวมวลที่ผ่านแล้วในไอน้ำระเบิดปี่ - หน่วยมาก ( รูปที่ 1 ) ดำเนินการโดยชุดอุปกรณ์ที่มีปฏิกิริยาเรือของปริมาณงาน 2L . เครื่องปฏิกรณ์ถูกฆ่า จึงมีวัตถุดิบ 200 กรัมต่อชุดแล้วให้ความร้อนถึงอุณหภูมิที่ต้องการได้โดยตรง ด้วยไอน้ำอิ่มตัว . หลังจากการระเบิดวัสดุถูกพบในไซ - โคลนเปียกเย็น วัสดุก็ประมาณ 40 ◦ C แล้ว
รูปที่ 1 แผนภาพการไหลของระบบไอน้ำระเบิด .
จึงแข็ง ltered สำหรับการกู้คืน องค์ประกอบของน้ำใน - ละลายเศษส่วนตั้งใจไว้ต่อไป เต็ม - perature และเงื่อนไขระยะเวลาของการบำบัดสำหรับพื้นผิวที่แตกต่างกัน : ต้นไม้ชนิดหนึ่งและมวลชีวภาพของยูคาลิปตัส , 210 ◦ C 4min ; ฟางข้าวสาลี , 190 ◦ C 8min ; อ้อยข้าวฟ่างหวาน , 210 ◦ C และ B . carinata 2min กาก210 ◦ C 8min เงื่อนไขเหล่านั้นที่เกี่ยวข้องกับการกู้คืนของระดับเอนไซม์ย่อยสลายกลูโคสสูงสุดหลังจาก 72h [ 6 , 7 ] .
2.2 . จุลินทรีย์และสภาวะ
K . marxianus CECT 10875 การเจริญเติบโต , สารยีสต์สายพันธุ์กลายพันธุ์ได้ในปฏิบัติการ [ 8 ] ใช้ใน SSF EX - periments .วัฒนธรรมที่ใช้งานอยู่ เพื่อเตรียมการปลูกอินทรีย์เครื่องปั่น Rotary สำหรับที่ 150rpm 16h ที่ 42 ◦ C ในการเจริญเติบโตปานกลาง ประกอบด้วย : สารสกัดจากยีสต์ ( difco ) 5g / ล. ตามลำดับ ( oxoid ) 5 g / L ; 4 . 2 ก. / ล. kh2po4 1G / ล. , ด้วย 7h2o MgSO4 ใ , 0.3g/l และกลูโคส , 30g / L .
2.3 การถ่ายทอด sacchari พร้อมกันและการหมักแบบ
SSF การทดลองใน 100ml เออร์เลนเมเยอร์flถามแต่ละที่มี 50ml ของการหมักขนาดกลาง ( กลูโคส ) ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ และตื่นเต้นที่ 15.71rad/s . ส่วนแข็งที่ได้รับหลังจากการใช้พื้นผิวที่ 10% ( w / v ) ความเข้มข้น การใช้ celluclast cel - lulolytic ซับซ้อน 1.5l เป็นของขวัญจาก Novo Nordisk ( bagsvaerd , เดนมาร์ก ) เอนไซม์ที่ใช้ในการทดลองคือ SSF โหลด 15fpu / กรัมสารสำหรับวิธีการปลูกเชื้อflถาม SSF , 4 เปอร์เซ็นต์ ( v / v ) ยีสต์วัฒนธรรมและเป็นระยะ ๆ ประกอบด้วย เอทานอล และกลูโคส SSF ) ได้ดำเนินการภายใต้สภาพปลอดเชื้อที่อุณหภูมิ 42 องศาเซลเซียส◦ 160h .
ม. Ballesteros et al . / กระบวนการชีวเคมี 39 ( 2004 ) ผล SSF 1843 –ค.ศ. 1848 1845
รายงานร้อยละของผลผลิตตามทฤษฎีทฤษฎี SSF ผลผลิตถูกคำนวณโดยสมมติว่าศักยภาพของกลูโคสในเริ่มได้รับคู่ - เรียลมีการหมักด้วยการหมักผลผลิตเอทานอล /
0.51g กรัมกลูโคส
การแปล กรุณารอสักครู่..
ภาษาอื่น ๆ
การสนับสนุนเครื่องมือแปลภาษา: กรีก, กันนาดา, กาลิเชียน, คลิงออน, คอร์สิกา, คาซัค, คาตาลัน, คินยารวันดา, คีร์กิซ, คุชราต, จอร์เจีย, จีน, จีนดั้งเดิม, ชวา, ชิเชวา, ซามัว, ซีบัวโน, ซุนดา, ซูลู, ญี่ปุ่น, ดัตช์, ตรวจหาภาษา, ตุรกี, ทมิฬ, ทาจิก, ทาทาร์, นอร์เวย์, บอสเนีย, บัลแกเรีย, บาสก์, ปัญจาป, ฝรั่งเศส, พาชตู, ฟริเชียน, ฟินแลนด์, ฟิลิปปินส์, ภาษาอินโดนีเซี, มองโกเลีย, มัลทีส, มาซีโดเนีย, มาราฐี, มาลากาซี, มาลายาลัม, มาเลย์, ม้ง, ยิดดิช, ยูเครน, รัสเซีย, ละติน, ลักเซมเบิร์ก, ลัตเวีย, ลาว, ลิทัวเนีย, สวาฮิลี, สวีเดน, สิงหล, สินธี, สเปน, สโลวัก, สโลวีเนีย, อังกฤษ, อัมฮาริก, อาร์เซอร์ไบจัน, อาร์เมเนีย, อาหรับ, อิกโบ, อิตาลี, อุยกูร์, อุสเบกิสถาน, อูรดู, ฮังการี, ฮัวซา, ฮาวาย, ฮินดี, ฮีบรู, เกลิกสกอต, เกาหลี, เขมร, เคิร์ด, เช็ก, เซอร์เบียน, เซโซโท, เดนมาร์ก, เตลูกู, เติร์กเมน, เนปาล, เบงกอล, เบลารุส, เปอร์เซีย, เมารี, เมียนมา (พม่า), เยอรมัน, เวลส์, เวียดนาม, เอสเปอแรนโต, เอสโทเนีย, เฮติครีโอล, แอฟริกา, แอลเบเนีย, โคซา, โครเอเชีย, โชนา, โซมาลี, โปรตุเกส, โปแลนด์, โยรูบา, โรมาเนีย, โอเดีย (โอริยา), ไทย, ไอซ์แลนด์, ไอร์แลนด์, การแปลภาษา.
- ค่าบำบัดน้ำเสีย
- attract
- โรคมะเร็ง
- สว่างน้อยกว่าดวงอื่น
- ฉันขอโทด ฉันไม่ได้ตั้งใจ
- 打怪
- น่าเสียดาย ฉันไม่รู้ภาษาคุณ
- กลบ
- Can talk and meet other coordinators are
- back pain
- ขับรถดีๆ เดินทางปลอดภัยนะ
- I would like to invite you to come to me
- ฉันมีส่วนสูง174เซน
- let's get the worth memories from your d
- sleep in
- เลื่อนนัด
- Steel frame charge air / exhaust gas pip
- violating
- iknow u dont believe in me but its ok
- มันทำให้การเดินทางไม่สะดวกและบางครั้งมัน
- Jar Of Hearts
- placing
- 回购卖出
- we suggest that it is possible to use te
