High ethanol titer in fermentation

High ethanol titer in fermentation broth is crucially important for reducing the energy demand of the consequent distillation step (Galbe et al., 2007). When cellulosic ethanol fermentation is conducted using lignocellulose feedstock, the simultaneous saccharification and fermentation (SSF) technology is frequently used to lessen the strong inhibition of high sugar concentration on
cellulase enzyme catalyzed cellulose hydrolysis. During SSF, high
solid feedstock content is certainly required to reach the high ethanol
titer. Consequently, two difficulties emerged in such a high
solids content fermentation: the poor mixing of the solid feedstock
majority with the liquid minority of cellulase enzyme solution and
fermenting seeds broth, as well as the accumulation of inhibitory
compounds with the increased pretreated solids content.
The first difficulty could be efficiently solved by proper bioreactor
design, such as the horizontal rotating reactor (Jorgensen et al.,
2007) or the helical ribbon stirring bioreactor (Zhang et al., 2010a).
For the second difficulty, development of an inhibitor tolerant fermenting strain by evolutionary adaptation may provide a partial
but practical solution (Heer and Sauer, 2008; Landaeta et al., 2013;
Gu et al., 2014). Evolutionary adaptation allows the microorganism
to grow in the inhibitors containing environment with gradually
enhanced tolerance to the inhibitors, and finally the random mutations
of the relevant genes at the genomic level may occur to generate
a stable strain with improved ethanol fermentability. Martin
et al. (2007) adapted a genetically engineered xylose-utilizing
strain Saccharomyces cerevisiae by cultivating the cells for 15 days
in the synthetic medium with increasing phenolics, furaldehydes
and aliphatic acids concentrations, and the improved ethanol production
was observed. Heer and Sauer (2008) carried out the adaptation
of S. cerevisiae TMB3400 for 30 transfers in the minimal
medium containing 17 mM furfural, and the lag phase of the cell
growth in the hydrolysate was reduced from 90 h to 16 h.
Landaeta et al. (2013) adapted a flocculent S. cerevisiae strain for
39 days using synthetic medium with gradual increased inhibitors
concentration, and the cell growth and ethanol productivity were
increased by 70% and 10%, respectively. Gu et al. (2014) developed
a detailed evolutionary adaptation method for S. cerevisiae DQ1 in
the corncob residue hydrolysate, and the ethanol titer was
increased to a high level of 62.68 g/L.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เอทานอลสูง titer ในซุปหมักเป็นอำนาจสำคัญในการลดความต้องการพลังงานของขั้นตอนการกลั่นตามมา (Galbe et al., 2007) เมื่อหมัก cellulosic เอทานอลจะดำเนินการใช้วัตถุดิบ lignocellulose, saccharification พร้อม และหมัก (SSF) เทคโนโลยีมักใช้เพื่อลดการยับยั้งการแข็งแกร่งของความเข้มข้นของน้ำตาลสูงในเอนไซม์ cellulase กระบวนไฮโตรไลซ์เซลลูโลส ระหว่าง SSF สูงเนื้อหาวัตถุดิบแข็งถูกต้องแน่นอนถึงเอทานอลสูงtiter ดังนั้น ปัญหาที่สองเกิดในสูงของแข็งเนื้อหาหมัก: ดีผสมวัตถุดิบที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่ มีส่วนน้อยของเหลวของเอนไซม์ cellulase และfermenting เมล็ดซุป ตลอดจนสะสมของลิปกลอสไขสารกับเนื้อหาของแข็ง pretreated เพิ่มขึ้นปัญหาแรกได้อย่างมีประสิทธิภาพแก้ไข โดย bioreactor ที่เหมาะสมออกแบบ เช่นปล่อยหมุนแนวนอน (จอร์เจนเซน et al.,2007) หรือ helical ribbon กวน bioreactor (Zhang et al., 2010a)สำหรับปัญหาที่สอง พัฒนาเป็นสารยับยั้งการทนกับ fermenting ต้องใช้โดยวิวัฒนาการปรับตัวอาจมีเป็นบางส่วนปฏิบัติแต่โซลูชัน (เกษตรและ Sauer, 2008 Landaeta et al., 2013กู et al., 2014) วิวัฒนาการปรับตัวช่วยให้จุลินทรีย์เพื่อการเติบโตใน inhibitors ที่ประกอบด้วยสภาพแวดล้อมค่อย ๆค่าเผื่อเพิ่ม inhibitors ที่ และสุดท้ายกลายพันธุ์แบบสุ่มของยีนที่เกี่ยวข้องระดับ genomic อาจเกิดขึ้นเพื่อ สร้างต้องใช้ที่มั่นคง ด้วยเอทานอลที่ปรับปรุง fermentability มาร์ตินal. ร้อยเอ็ด (2007) ดัดแปลงการแปลงพันธุกรรมออกแบบ xylose-ใช้สายพันธุ์ Saccharomyces cerevisiae โดยกสิเซลล์ 15 วันในการสังเคราะห์ด้วยเพิ่ม phenolics, furaldehydesและความเข้มข้นกรด aliphatic และการผลิตเอทานอลที่ปรับปรุงได้ดำเนินการ เกษตรและ Sauer (2008) ทำการปรับตัวของ S. cerevisiae TMB3400 สำหรับการโอนย้าย 30 ในน้อยที่สุดกลางประกอบด้วย furfural 17 มม. และระยะช่วงห่างของเซลล์เติบโตด้วยการถูกลดจาก 90 h กับ 16 hต้องใช้ cerevisiae S. flocculent สำหรับดัดแปลง Landaeta et al. (2013)วันที่ 39 ด้วยอาหารสังเคราะห์ inhibitors ค่อย ๆ เพิ่มขึ้นความเข้มข้น และผลผลิตเอทานอลและการเจริญเติบโตของเซลล์ได้เพิ่มขึ้น 70% และ 10% ตามลำดับ พัฒนากู et al. (2014)วิธีวิวัฒนาการปรับรายละเอียดสำหรับ S. cerevisiae DQ1 ในด้วยสารตกค้าง corncob และ titer เอทานอลเพิ่มขึ้น 62.68 ประเภททั่วไประดับสูง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

titer เอทานอลที่สูงในน้ำหมักเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างมากในการลดความต้องการพลังงานของขั้นตอนการกลั่นผลเนื่องมา (Galbe et al., 2007) เมื่อการหมักเอทานอลจากเซลลูโลสจะดำเนินการโดยใช้วัตถุดิบลิกโนเซลลูโลสที่ saccharification พร้อมกันและการหมัก (SSF)
เทคโนโลยีมักจะถูกใช้เพื่อช่วยลดการยับยั้งที่แข็งแกร่งของความเข้มข้นของน้ำตาลสูงในเอนไซม์เซลลูเลสเร่งการย่อยสลายเซลลูโลส ในช่วง SSF
สูงเนื้อหาวัตถุดิบที่มั่นคงแน่นอนจะต้องไปถึงเอทานอลสูง
titer ดังนั้นสองปัญหาโผล่ออกมาในลักษณะที่สูงของแข็งหมักเนื้อหา: ผสมที่ดีของวัตถุดิบที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่ที่มีชนกลุ่มน้อยที่มีสภาพคล่องของการแก้ปัญหาการทำงานของเอนไซม์เซลลูเลสและการหมักน้ำซุปเมล็ดเช่นเดียวกับการสะสมของการยับยั้งสารที่มีมาก่อนเพิ่มขึ้นปริมาณของแข็ง. ความยากลำบากในครั้งแรกที่สามารถแก้ไขได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพที่เหมาะสมการออกแบบเช่นเครื่องปฏิกรณ์หมุนแนวนอน (Jorgensen et al., 2007) หรือริบบิ้นลานกวนเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ (Zhang et al., 2010a). สำหรับความยากลำบากที่สองการพัฒนายับยั้งใจกว้าง สายพันธุ์ที่หมักโดยการปรับตัววิวัฒนาการอาจมีบางส่วนวิธีการแก้ปัญหาแต่ในทางปฏิบัติ (เฮียร์และซาวเออร์, 2008. Landaeta et al, 2013; Gu et al, 2014). การปรับตัววิวัฒนาการช่วยให้จุลินทรีย์ที่จะเติบโตในโปรตีนที่มีสภาพแวดล้อมที่มีค่อยๆความอดทนการปรับปรุงเพื่อยับยั้งและในที่สุดก็กลายพันธุ์แบบสุ่มของยีนที่เกี่ยวข้องในระดับจีโนมที่อาจเกิดขึ้นในการสร้างสายพันธุ์ที่มั่นคงกับเอทานอลที่เพิ่มขึ้นfermentability มาร์ตินและอัล (2007) ดัดแปลงพันธุกรรมไซโลส-ใช้สายพันธุ์Saccharomyces cerevisiae โดยการปลูกเซลล์เป็นเวลา 15 วันในกลางสังเคราะห์ที่มีฟีนอลที่เพิ่มขึ้น, furaldehydes และความเข้มข้นของกรดอะลิฟาติกและเอทานอลที่ดีขึ้นการผลิตพบว่า เฮียร์และซาวเออร์ (2008) ดำเนินการปรับตัวของเอสTMB3400 cerevisiae 30 ในการโอนน้อยขนาดกลางที่มี17 มิลลิเฟอร์ฟูรัลและเฟสล่าช้าของเซลล์เจริญเติบโตในการไฮโดรไลลดลงจาก90 ชั่วโมงถึง 16 ชม. Landaeta et al, . (2013) ปรับตกตะกอน S. cerevisiae สายพันธุ์สำหรับ39 วันโดยใช้สื่อสังเคราะห์ที่มีสารยับยั้งการเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปความเข้มข้นและการเจริญเติบโตของเซลล์และการผลิตเอทานอลที่ได้รับเพิ่มขึ้น70% และ 10% ตามลำดับ Gu et al, (2014) การพัฒนาวิธีการปรับตัววิวัฒนาการรายละเอียดสำหรับเอสDQ1 cerevisiae ในไฮโดรไลตกค้างซังข้าวโพดและtiter เอทานอลได้เพิ่มขึ้นถึงระดับสูงของ62.68 กรัม / ลิตร

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ระดับ สูง ในน้ำหมักเอทานอลเป็นสำคัญ เพื่อลดความต้องการใช้พลังงานของขั้นตอนการกลั่นจาก ( galbe et al . , 2007 ) เมื่อการหมักเอทานอลเซลลูโลสและลิกโนเซลลูโลสโดยใช้วัตถุดิบ , เส้นพร้อมกันและหมัก ( SSF ) เทคโนโลยีที่ใช้บ่อยเพื่อลดความเข้มข้นของน้ำตาลสูงในการยับยั้งแข็งแรง
เอนไซม์เซลลูเลสที่เร่งปฏิกิริยาการย่อยสลายเซลลูโลส ระหว่าง SSF เนื้อหาวัตถุดิบของแข็งสูง
แน่นอนต้องถึงระดับเอทานอล
สูง จากนั้น สองปัญหาที่เกิดขึ้นเช่นของแข็งสูง
เนื้อหาหมัก : คนจนผสมส่วนใหญ่วัตถุดิบ
แข็งกับชนกลุ่มน้อยของของเหลวสารละลายเอนไซม์เซลลูเลสและ
หมักเมล็ด น้ำซุปตลอดจนการสะสมของสารประกอบที่ยับยั้ง
กับเพิ่มขึ้นผ่านของแข็ง .
ยากแรกอาจจะ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
ที่เหมาะสมได้ เช่นหมุนในแนวนอนเครื่องปฏิกรณ์ ( จอร์เกนเซ่น et al . ,
2007 ) หรือเกลียวริบบิ้นเครื่องกวน ( Zhang et al . , 2010a
สำหรับความยาก ) ประการที่สองการพัฒนาสายพันธุ์โดยการปรับตัววิวัฒนาการและใจกว้างการหมักอาจมีบางส่วน
แต่ในทางปฏิบัติ ( เฮอร์โซลูชั่น และรุ่น 2008 ; landaeta et al . , 2013 ;
กู et al . , 2010 ) วิวัฒนาการการปรับตัวให้จุลินทรีย์
เติบโตในสภาพแวดล้อมที่มีสารยับยั้งที่มีความอดทนขั้นสูงกับการค่อย ๆ

และในที่สุดก็กลายพันธุ์แบบสุ่มของยีนที่เกี่ยวข้องในระดับจีโนมอาจเกิดขึ้นเพื่อสร้าง
เมื่อยมั่นคงกับการหมักย่อยเอทานอลดีขึ้น มาร์ติน
et al . ( 2007 ) ดัดแปลงวิศวกรรมทางพันธุกรรมโดยใช้ Saccharomyces cerevisiae สายพันธุ์ B
โดยปลูกเซลล์ 15 วันในอาหารสังเคราะห์เพิ่ม

furaldehydes และผลทางกรดความเข้มข้นและการปรับปรุงการผลิตเอทานอล
คือสังเกต เธอ และ เซาเออร์ ( 2008 ) ดำเนินการปรับ
S . cerevisiae tmb3400 30 โอนในน้อยที่สุด
ขนาดกลางที่มีเฟอร์ฟูรัล 17 มม. และ lag phase ของเซลล์
การเจริญเติบโตในภาคใต้ลดลงจาก 90 H 16 H .
landaeta et al . ( 2013 ) ดัดแปลงเป็น flocculent S . cerevisiae สายพันธุ์สำหรับ
39 วันใช้สื่อสังเคราะห์กับค่อยๆเพิ่มขึ้นจาก
ความเข้มข้นและการเจริญเติบโตของเซลล์และการผลิต ethanol
เพิ่มขึ้น 70% และ 10% ตามลำดับ กู et al . ( 6 ) พัฒนา
รายละเอียดวิธีการวิวัฒนาการการปรับตัวใน S . cerevisiae dq1
กากจากซังข้าวโพด และเอทานอลชนิดถูก
เพิ่มขึ้นในระดับสูงของ 62.68 g / L .