1. Introduction
Because of diminishing crude oil resources and increasing fuel
costs in recent years, ethanol has re-emerged as an alternative to
petrochemical-based liquid fuels. Ethanol is a renewable and clean
fuel produced using biomass as the raw material. It is by far the
most widely used biofuel for transportation worldwide [1]. In
Thailand, gasohols E10 and E20 (with mixtures of 10% and 20% ethanol,
respectively, in gasoline) have been widely used in vehicles,
and there are attempts underway to promote the use of E85 in
vehicles in the near future. According to the report on net renewable
energy analysis in Thailand, a positive net energy of 5.95 MJ/L
was obtained from the molasses-based ethanol system [2].
Traditional ethanol industries produce ethanol by batch or fed-batch
processes. Cell immobilization in continuous fermentation
has been proposed as an effective means of improving the ethanol
production rate. Cell immobilization could lead to a higher biomass
concentration and enhanced biological stability. The protection of
immobilized cells against toxicity has been reported previously
[3,4]. Almost all cell immobilization methods are based on adsorption
or entrapment. Gel entrapment methods usually involve the
problems of gel degradation and limitations of oxygen, nutrient
and metabolite mass transfer. In contrast, natural adsorption is generally
a simple and inexpensive procedure for cell immobilization
without internal mass transfer limitations. Moreover, at the end
of the fermentation, the carriers of yeast cells adsorbed onto
agricultural byproducts can be modified into an animal feed co-product.
Various bio-materials have been examined as support
materials for yeast cell immobilization, including wood blocks [5],
porous cellulose [6,7], apple cuttings [8], loofah sponges [9,10], and
sorghum bagasse [3].
In this work we attempt to develop a new and effective method
of yeast immobilization for ethanol production. A thin-shell silk cocoon
(TSC), a residual from the silk industry, was used as a natural
support material because of its advantages, which include its biocompatibility,
light weight, high strength, low cost, chemical stability,
high porosity and high surface area. TSC is the shell cocoon
after removing the outer silk layer. It has been reported to have
special microstructure, good mechanical strength when wet, resistance
to enzymatic cleavage and high oxygen permeability [11].
Silk filaments adhere to form the cocoon shell. The filament is
composed of two proteins: fibroin and sericin. Fibroin has a high
content of the amino acids glycine and alanine. Sericin is characterized
by its high content of serine and 18 amino acids, including
essential amino acids [12]. There have been reports on the improved
activity and stability of immobilized enzymes using silk fibroin
as a support [13].
Raw silk is produced in many regions throughout Thailand.
However, the silkworms are grown primarily in the northeast region.
According to the report by EU-Thailand Small Projects Facility
in 2007, the world production of raw silk was about 135 thousand
tons in 2004. Thailand was the sixth largest raw silk producing
country with the production about 1550 tons per year. In Thailand,
a few amounts of TSCs are used as handicraft making raw material,
as material for filling pillowcase or as scrub cocoons for traditional
remedy. The leftovers are used as fish food and fertilizer. Owing to
its substantial quantity, low price and advantageous properties, it
has the potential to be used as immobilizing material for ethanol
industries. Therefore, in this study, thin-shell silk cocoons were
used for the natural immobilization of yeast cells for ethanol
production in repeated batch and continuous fermentations of
blackstrap molasses. To the best of our knowledge, this is the first
report of the use of silk cocoons for yeast cell immobilization.
1. แนะนำ
เนื่องจากแหล่งน้ำมันดิบลดลง และเพิ่มน้ำมัน
ต้นทุนในปีที่ผ่านมา เอทานอลได้ใหม่ผงาดขึ้นเป็นทางเลือก
ปิโตรเคมีโดยใช้เชื้อเพลิงเหลว เอทานอลเป็น การทดแทน และสะอาด
น้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้ชีวมวลเป็นวัตถุดิบที่ผลิต มันอยู่ห่างไกล
เชื้อเพลิงชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการขนส่งทั่วโลก [1] ใน
ประเทศไทย gasohols E10 และ E20 (มีส่วนผสมของ 10% และ 20% เอทานอล,
ตามลำดับ ในน้ำมัน) ได้ถูกใช้ในยานพาหนะ,
และมีความพยายามระหว่างดำเนินการส่งเสริมการใช้ E85 ใน
ยานพาหนะในอนาคตอันใกล้ รายงานบนทดแทนสุทธิ
วิเคราะห์พลังงานในประเทศไทย พลังงานสุทธิบวก 5.95 MJ/L
ได้รับจากระบบกากน้ำตาลโดยใช้เอทานอล [2]
เอทานอลแบบอุตสาหกรรมผลิตเอทานอลโดยชุดงานชุดงานเลี้ยง
กระบวนการ เซลล์ตรึงโปในหมักต่อเนื่อง
ได้รับการเสนอชื่อเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพของการพัฒนาเอทานอล
อัตราการผลิต ตรึงโปเซลล์อาจเป็นชีวมวลสูง
ความเข้มข้นและเพิ่มความมั่นคงทางชีวภาพได้ การป้องกันของ
เซลล์เอนไซม์ต่อต้านความเป็นพิษมีการรายงานก่อนหน้านี้
[3, 4] วิธีการตรึงโปเซลล์เกือบทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับการดูดซับ
หรือ entrapment เจ entrapment วิธีมักจะเกี่ยวข้องกับการ
ปัญหาย่อยสลายเจและข้อจำกัดของออกซิเจน ธาตุอาหาร
และ metabolite โอนมวล ในทางตรงกันข้าม ดูดซับธรรมชาติโดยทั่วไปจะ
ขั้นตอนที่ง่าย และราคาไม่แพงสำหรับเซลล์ตรึงโป
โดยไม่มีข้อจำกัดการโอนภายในมวล นอกจากนี้ ท้าย
ของหมักดอง สายการบินของเซลล์ยีสต์ adsorbed บน
พลอยเกษตรสามารถปรับเปลี่ยนเป็นสัตว์เลี้ยงบริษัท-ผลิตภัณฑ์ได้
ชีวภาพวัสดุต่าง ๆ มีการตรวจสอบเป็นสนับสนุน
วัสดุสำหรับยีสต์เซลล์ตรึงโป รวมทั้งบล็อกไม้ [5],
porous เซลลูโลส [6,7] แอปเปิ้ล cuttings [8], ฟองน้ำ loofah [9,10], และ
ชานอ้อยข้าวฟ่าง [3] ได้
ในงานนี้ เราพยายามที่จะพัฒนาวิธีการใหม่ และมีประสิทธิภาพ
ของยีสต์ตรึงโปสำหรับผลิตเอทานอล มีเปลือกบางไหม cocoon
(TSC) ส่วนที่เหลือจากจากอุตสาหกรรมผ้าไหม ถูกใช้เป็นธรรมชาติ
สนับสนุนวัสดุเนื่องจากข้อได้เปรียบของ ซึ่งรวมถึงของ biocompatibility,
น้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง ต้นทุนต่ำ เคมี เสถียรภาพ,
porosity สูงและพื้นที่สูง TSC คือ รังเปลือก
หลังจากเอาออกไหมกำพร้า มีการรายงานให้
พิเศษต่อโครงสร้างจุลภาค ต้านทาน แรงทางกลที่ดีเมื่อเปียกน้ำ
ปริเอนไซม์ในระบบและ permeability สูงออกซิเจน [11]
filaments ไหมตามแบบเปลือกรัง เป็นใย
ประกอบด้วยโปรตีน 2: fibroin และทองบริสุทธิ์ Fibroin มีมาก
เนื้อหาของกรดอะมิโน glycine และอะลานีน ลักษณะทองบริสุทธิ์
โดยเนื้อหาที่สูงของแถและกรดอะมิโน 18 รวม
กรดอะมิโนจำเป็น [12] มีการรายงานในการปรับปรุง
กิจกรรมและความเสถียรของเอนไซม์ที่ใช้ไหม fibroin หา
ขณะ [13] .
ผ้าไหมดิบที่ผลิตในหลายภูมิภาคทั่วประเทศไทย
อย่างไรก็ตาม การเติบโต silkworms หลักในภูมิภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
ตามรายงานใน EU-ไทยสินเชื่อโครงการขนาดเล็ก
2550 การผลิตโลกของผ้าไหมดิบได้ประมาณ 135 พัน
ตันในปี 2547 ประเทศไทยได้ผลิตผ้าไหมดิบที่ใหญ่ที่สุดหก
ประเทศผลิตประมาณ 1550 ตันต่อปี ในประเทศไทย,
จำนวนกี่ TSCs ใช้เป็นหัตถกรรมที่ทำให้วัตถุดิบ,
เป็นวัสดุสำหรับบรรจุปลอกหมอน หรือ เป็นรังไหมขัดผิวสำหรับดั้งเดิม
แก้ไข เหลือจะใช้เป็นอาหารปลาและปุ๋ย เพราะ
พบปริมาณ ราคาต่ำ ความ คุณสมบัติประโยชน์ มัน
มีศักยภาพในการใช้เป็นวัสดุสำหรับเอทานอล immobilizing
อุตสาหกรรม ดังนั้น ในการศึกษานี้ รังไหมเปลือกบางมี
ใช้สำหรับตรึงโปธรรมชาติของเซลล์ยีสต์สำหรับเอทานอล
ผลิตชุดซ้ำและหมักแหนมอย่างต่อเนื่องของ
กากน้ำตาลได้ ส่วนความรู้ของเรา นี้เป็นแรก
รายงานการใช้รังไหมสำหรับตรึงโปเซลล์ยีสต์
การแปล กรุณารอสักครู่..
![](//thimg.ilovetranslation.com/pic/loading_3.gif?v=b9814dd30c1d7c59_8619)
1 บทนำ
เนื่องจากการลดลงของทรัพยากรน้ำมันดิบและน้ำมันเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น
ค่าใช้จ่ายในปีที่ผ่านมาเอทานอลได้อีกครั้งโผล่ออกมาเป็นทางเลือกให้
เชื้อเพลิงเหลวปิโตรเคมีที่ใช้ เอทานอลเป็นพลังงานหมุนเวียนที่สะอาดและ
น้ำมันเชื้อเพลิงที่ผลิตโดยใช้ชีวมวลเป็นวัตถุดิบ มันคือไกลโดย
เชื้อเพลิงชีวภาพใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดสำหรับการขนส่งทั่วโลก [1] ใน
ประเทศไทย gasohols E10 และ E20 (มีส่วนผสมของ 10% และ 20% เอทานอล
ตามลำดับในน้ำมันเบนซิน) ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะ
และมีความพยายามที่จะเตรียมการเพื่อส่งเสริมการใช้ E85 ใน
ยานพาหนะในอนาคตอันใกล้ ตามรายงานในสุทธิทดแทน
การวิเคราะห์พลังงานในประเทศไทยพลังงานสุทธิบวก 5.95 MJ / ลิตร
ที่ได้รับจากระบบเอทานอลที่ใช้กากน้ำตาล [2]
อุตสาหกรรมเอทานอลแบบดั้งเดิมที่ผลิตเอทานอโดยชุดหรืออาหารชุด
กระบวนการ การตรึงเซลล์ในการหมักอย่างต่อเนื่อง
ได้รับการเสนอให้เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการพัฒนาเอทานอล
มีอัตราการผลิต การตรึงเซลล์อาจนำไปสู่ชีวมวลสูงกว่า
ความเข้มข้นและเพิ่มความมั่นคงทางชีวภาพ การป้องกันของ
เซลล์ตรึงกับความเป็นพิษได้รับการรายงานก่อนหน้านี้
[3,4] เกือบทุกวิธีการตรึงเซลล์จะขึ้นอยู่กับการดูดซับ
หรือกับดัก วิธีการวางกับดักเจลมักจะเกี่ยวข้องกับ
ปัญหาการย่อยสลายของเจลและข้อ จำกัด ของออกซิเจนสารอาหาร
และการถ่ายโอนมวล metabolite ในทางตรงกันข้ามการดูดซับธรรมชาติโดยทั่วไป
ที่เรียบง่ายและราคาไม่แพงขั้นตอนการตรึงเซลล์
โดยไม่มีข้อ จำกัด การถ่ายเทมวลภายใน นอกจากนี้ในตอนท้าย
ของการหมักให้บริการของเซลล์ยีสต์ที่ถูกดูดซับบน
สารเกษตรสามารถปรับเปลี่ยนเป็นอาหารสัตว์ร่วมผลิตภัณฑ์
ต่างๆชีวภาพวัสดุที่ได้รับการตรวจสอบได้รับการสนับสนุน
วัสดุอุปกรณ์ในการตรึงเซลล์ยีสต์รวมทั้งบล็อกไม้ [5] ,
มีรูพรุนเซลลูโลส [6,7], กิ่งแอปเปิ้ล [8] ฟองน้ำรังบวบ [9,10] และ
ข้าวฟ่างชานอ้อย [3]
ในงานนี้เราพยายามที่จะพัฒนาวิธีการใหม่และมีประสิทธิภาพ
ของยีสต์ตรึงสำหรับการผลิตเอทานอล บางเปลือกรังไหม
(TSC) ซึ่งเป็นส่วนที่เหลือจากอุตสาหกรรมผ้าไหมถูกนำมาใช้เป็นธรรมชาติ
วัสดุสนับสนุนเนื่องจากข้อได้เปรียบซึ่งรวมถึง biocompatibility ของมัน
มีน้ำหนักเบามีความแข็งแรงสูงต้นทุนต่ำเสถียรภาพทางเคมี,
ความพรุนสูงและสูง พื้นที่ผิว ทีเอสซีเป็นรังเปลือก
หลังจากที่ถอดผ้าไหมชั้นนอก มันได้รับรายงานว่าจะมี
โครงสร้างพิเศษที่มีความแข็งแรงเชิงกลที่ดีเมื่อเปียกความต้านทาน
การแตกแยกของเอนไซม์และการซึมผ่านของออกซิเจนสูง [11]
เส้นใยผ้าไหมเป็นไปตามรูปแบบเปลือกรังไหม เส้นใยจะ
ประกอบด้วยสองโปรตีนไฟโบรอินและเซริซิน ไฟโบรอินมีสูง
เนื้อหาของกรดอะมิโนไกลซีนและอะลานีน เซริซินเป็นลักษณะ
โดยเนื้อหาสูงของซีรีนและกรดอะมิโน 18 รวมทั้ง
กรดอะมิโนที่จำเป็น [12] มีการรายงานเกี่ยวกับการปรับปรุง
กิจกรรมและความเสถียรของเอนไซม์ตรึงโดยใช้ผ้าไหมไฟโบรอิน
การสนับสนุน [13]
ผ้าไหมดิบที่ผลิตในหลายภูมิภาคทั่วประเทศไทย
แต่ดักแด้มีการเจริญเติบโตมากที่สุดในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
ตามรายงานจาก สิ่งอำนวยความสะดวก EU-Thailand โครงการขนาดเล็ก
ในปี 2007 การผลิตทั่วโลกของผ้าไหมดิบประมาณ 135,000
ตันในปี 2004 ประเทศไทยที่ใหญ่ที่สุดที่หกไหมดิบผลิต
ประเทศที่มีการผลิตประมาณ 1,550 ตันต่อปี ในประเทศไทย
จำนวนไม่กี่ TSCs ถูกใช้เป็นงานฝีมือการทำวัตถุดิบที่
เป็นวัสดุสำหรับการบรรจุปลอกหมอนหรือเป็นรังไหมขัดผิวแบบดั้งเดิมสำหรับ
การรักษา ที่เหลือถูกนำมาใช้เป็นอาหารปลาและปุ๋ย เนื่องจาก
ปริมาณสำคัญที่มีราคาต่ำและคุณสมบัติที่ได้เปรียบก็
มีศักยภาพที่จะนำมาใช้เป็นวัสดุตรึงเอทานอล
อุตสาหกรรม ดังนั้นในการศึกษาครั้งนี้บางเปลือกรังไหมถูก
ใช้สำหรับการตรึงตามธรรมชาติของเซลล์ยีสต์เอทานอล
ที่ผลิตในชุดซ้ำและอย่างต่อเนื่องของกระบวนการหมัก
กากน้ำตาล ที่ดีที่สุดของความรู้ของเรานี้เป็นครั้งแรกที่
รายงานการใช้งานของรังไหมผ้าไหมสำหรับการตรึงเซลล์ยีสต์
การแปล กรุณารอสักครู่..
![](//thimg.ilovetranslation.com/pic/loading_3.gif?v=b9814dd30c1d7c59_8619)
1 . บทนำ
เพราะงานทรัพยากรน้ำมันดิบและเพิ่มเชื้อเพลิง
ค่าใช้จ่ายในปีล่าสุด , เอทานอลได้อีกครั้งกลายเป็นทางเลือก
ปิโตรเคมีใช้เชื้อเพลิงเหลว เอทานอลเป็นพลังงานทดแทนที่สะอาดและการใช้ชีวมวลเป็นเชื้อเพลิง
ผลิตวัตถุดิบ มันคือโดยไกลที่สุดใช้กันอย่างแพร่หลายเชื้อเพลิงชีวภาพ
การขนส่งทั่วโลก [ 1 ] ใน
ประเทศไทยgasohols PCC7942 มอเตอร์ ( ที่มีส่วนผสมของเอทานอล 10% และ 20%
ตามลำดับในเบนซิน ) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะ และการอยู่
มีความพยายามที่จะส่งเสริมการใช้ E85 ใน
ยานพาหนะในอนาคต ตามรายงานบนสุทธิทดแทน
วิเคราะห์พลังงานในประเทศไทย บวกพลังงานสุทธิของ 5.95 MJ / ลิตร
ได้จากกากน้ำตาลที่ใช้ระบบเอท
[ 2 ]อุตสาหกรรมเอทานอลแบบดั้งเดิมการผลิตเอทานอล โดยชุดหรือ Fed Batch
กระบวนการ การตรึงเซลล์
การหมักแบบต่อเนื่องได้รับการเสนอเป็นวิธีมีประสิทธิภาพในการเพิ่มอัตราการผลิตเอทานอล
. การตรึงเซลล์จะทำให้ความเข้มข้นของชีวมวลที่สูงและเพิ่มความมั่นคงทางชีวภาพ
. การคุ้มครอง
การตรึงเซลล์กับพิษที่ได้รับการรายงานก่อนหน้านี้
[ 3 , 4 ]เกือบทุกเซลล์ตรึงรูปวิธีการอยู่บนพื้นฐานของการดูดซับ
หรือกับดัก วิธีการการเจลมักจะเกี่ยวข้องกับปัญหาของการย่อยสลาย
เจลและข้อจำกัดของออกซิเจน สารอาหาร
การถ่ายเทมวลและอุณหภูมิ . ในทางตรงกันข้าม การดูดซับธรรมชาติโดยทั่วไปที่ง่ายและราคาไม่แพงวิธีการ
เซลล์ตรึงรูปโดยไม่มีข้อจำกัดการถ่ายโอนมวลภายใน นอกจากนี้ ในตอนท้าย
ของหมักดอง พาหะของยีสต์เซลล์ดูดซับบน
ผลพลอยได้ทางการเกษตรที่สามารถปรับเปลี่ยนเป็นอาหารสัตว์ co ผลิตภัณฑ์ .
วัสดุชีวภาพต่างๆที่ได้รับการตรวจสอบเป็นวัสดุสนับสนุนสำหรับการตรึงเซลล์ยีสต์
รวมทั้งบล็อกไม้ [ 5 ] ,
พรุนเซลลูโลส [ 6 , 7 ] , แอปเปิ้ลเขียว [ 8 ] , [ 9,10 loofah ฟองน้ำและข้าวฟ่าง ] ,
กาก
[ 3 ]ในงานนี้เราพยายามที่จะพัฒนาวิธีการใหม่และมีประสิทธิภาพในการตรึง
สูงเพื่อการผลิตเอทานอล บางเปลือกรังไหม
( TSC ) ที่เหลือจากอุตสาหกรรมผ้าไหม ถูกใช้เป็นวัสดุธรรมชาติ
สนับสนุนเพราะข้อดีของมัน ซึ่งมีการรวมตัวกัน ของตัวเพียง
น้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง ต้นทุนต่ํา เคมีเสถียรภาพ
พรุนสูงและมีพื้นที่ผิวสูง TSC เป็นเปลือกรัง
หลังจากลบเลเยอร์ผ้าชั้นนอก มันได้รับรายงานว่ามีโครงสร้างพิเศษ
, ความแข็งแรงเชิงกลที่ดีเมื่อเปียก , ต้านทาน
เพื่อความแตกแยกเอนไซม์และออกซิเจนซึมผ่านสูง [ 11 ] .
ผ้าเส้นใยยึดติดรูปแบบรังหอย เส้นใยเป็น
ประกอบด้วยสองโปรตีน : โปรตีนไฟโบรอิน และ . ไฟโบรอินมีสูง
เนื้อหาของกรดอะมิโนไกลซีนและอะลานีน . โปรตีนเป็นลักษณะ
โดยมีเนื้อหาสูงของเซรีนและ 18 กรดอะมิโน รวมทั้ง
กรดอะมิโน [ 12 ] มีรายงานเกี่ยวกับการปรับปรุงกิจกรรมและความเสถียรของเอนไซม์ตรึงรูป
ใช้ไฟโบรอินไหม เป็นต้น [ 13 ] .
ผ้าไหมดิบที่ผลิตในภูมิภาคต่างๆ ทั่วประเทศ
อย่างไรก็ตาม หนอนไหมจะโตเป็นหลักในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ
ตามรายงานของสหภาพยุโรป ไทยขนาดเล็ก สิ่งอำนวยความสะดวกโครงการ
ในปี 2007 โลกการผลิตผ้าไหมดิบประมาณ 135 , 000
ตันในปี 2004 ประเทศไทยเป็นประเทศที่ใหญ่ที่สุดที่หกผ้าไหมดิบผลิต
กับการผลิตประมาณ 550 ตันต่อปี ในไทย ,
กี่จํานวน tscs ใช้เป็นหัตถกรรมการทำวัตถุดิบ
เป็นวัสดุสำหรับบรรจุปลอกหมอนหรือรังไหมขัดสำหรับดั้งเดิม
แก้ไข ของเหลือใช้เป็นอาหารปลาและปุ๋ย เนื่องจาก
สําคัญของปริมาณ ราคาและคุณสมบัติที่มีประโยชน์ มัน
มีศักยภาพในการใช้เป็นวัสดุตรึงสำหรับอุตสาหกรรมเอทานอล
ดังนั้นในการศึกษานี้ เปลือกบาง ๆเป็นผ้าไหมรังไหมธรรมชาติ
ใช้สำหรับการตรึงเซลล์ยีสต์สำหรับการผลิตเอทานอล
ในชุด fermentations ซ้ำและต่อเนื่องของ
blackstrap น้ําเชื่อมข้น . เพื่อที่ดีที่สุดของความรู้ของเรานี้เป็นรายงานแรก
ของใช้ผ้าไหมรังไหมสำหรับการตรึงเซลล์ยีสต์
การแปล กรุณารอสักครู่..
![](//thimg.ilovetranslation.com/pic/loading_3.gif?v=b9814dd30c1d7c59_8619)