اثر قند زایلوز مغز باگاس بر سینتیک رشد مخمر در تولید محصولات زیستی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی پالایش زیستی، پردیس 1 دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، سوادکوه، مازندران، ایران

2 استادیار گروه مهندسی پالایش زیستی، پردیس 1 دانشگاه شهید بهشتی، زیراب، سوادکوه، مازندران، ایران

چکیده

به منظور استخراج زایلان، مغز‌باگاس، پس از پیش‌تیمار قلیایی و رنگبری با کلریت‌سدیم، با درصدهای مختلف سود تیمارگردید و پس از محاسبه درصد استخراج، مورد طیف سنجی FT-IR قرار گرفت. زایلان تولید‌شده با استفاده از هیدرولیز اسیدی رقیق به قند زایلوز تبدیل شده و پس از تیمار با کربن‌فعال و اولتراسونیک، میزان قندها بوسیله دستگاه HPLC اندازه‌گیری شد. سپس زایلوز تولیدشده به محیط کشت مخمرهای Kluyveromyces Marxianus و Pichia Stipites اضافه شد تا اثر آن بر سینتیک‌رشد آنها مشخص شود. نتایج نشان داد که در مرحله استخراج، با افزایش مصرف سود از 8 به 14 درصد، مقدار استخراج زایلان افزایش می‌یابد. همچنین، فرایند هیدرولیز به‌تنهایی و بدون استفاده از کربن فعال و اولتراسونیک می‌تواند میزان‌قند بیشتری را تولید نماید. ارزیابی سینتیک رشد مخمرها نشان می‌دهد که سرعت رشد مخمر در محیط حاوی زایلوز بیشتر از گلوگز بوده و لذا کارایی این مخمر‌ها برای قندهای 5 کربنه بیشتر می باشد بطوریکه از آنها می‌توان برای تولید محصولات زیستی استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


 

[1] Chandel, A. K., da Silva, S. S., Carvalhoa, W. and Singh, O. V., 2012. Sugarcane bagasse and leaves: foreseeable biomass of biofuel and bio-products.Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 87: 11–20.

[2] Rafiei, A. and Jonoobi, M., 2006. Sugar cane; industrial plant. Monthly Journal of Wood and Paper, 21: 24-27. (In Persian).

[3]Lois-Correa, J. A., 2012. Depithers for efficient preparation of sugar cane bagasse fibers in pulp and paper industry. Ingeniería Investigación y Tecnología, 13(4): 417-424.

[4] Jain, R. K., 2011. Bioethanol from bagasse pith a lignocellulosic waste biomass from paper/suger industry. Indian Pulp & Paper Technical Association journal, 23(1): 169-173.

[5] Sanjuan, R., Anzaldo, J., Vargas, J., Turrado, J. and Patt, R., 2001. Morphological and chemical composition of pith and fibres from mexican sugarcane bagasse. Holzals Roh-und Werkstoff, 59: 447–450.

[6] Djafari Petroudy, S. R., Ghasemian, A., Resalati, H., Syverud, K. and Chinga-Carrasco, G., 2015. The effect of xylan on the fibrillation efficiency of DED bleached soda bagasse pulp and on nanopaper characteristics. Cellulose, 22: 385-395.

[7] Dadi, A., Varanasi, S. and Schall, C., 2006. Enhancement of Cellulose Saccharification Kinetics Using an Ionic Liquid Pretreatment Step. Biotechnology andBioengineering, 95: 904-910.

[8] Fakour Jannati, S., Fanaee shekholeslami, M. and Maskooki A., 2010. Production of bio-ethanol from lignicellulosic waste: optimization of pre-treatment stage by concentrated acid, 1st conference of separation science and engineering, Shahid Bahonar University,May 19-21, Kerman, Iran, p. 1-8. (In Persian).

[9]Nikolic, S., Mojovic, L., Rakin, M., Pejin, D. and Pejin, J., 2011. Utilization of microwave and ultrasound pretreatments in the production of bioethanol from corn, Clean Technologies and Environmental Policy, 13: 587–594 .

[10]Toma, M., Bandow, H., Vinatoru, M. and Maeda, Y., 2006. Ultrasonically Assisted Conversion of Lignocellulosic Biomass to Ethanol, In: Proceedings of AIChE Annual Meeting Conference, Nov. 12-17, San Francisco, United States, 701a: l-7.

[11] Stabnikova, O., Wang, J-Y. and Ivanov, V., 2010. Value-Added Biotechnological Products from Organic Wastes. Handbook of Environmental Engineering, Volume 10: Environmental Biotechnology, Springer Science + Business Media, p. 343-394.

[12] Harner, N. K., Bajwa, P. K., Habash, M. B., Trevors, J. T., Austin, G. D. and Lee, H., 2014. Mutants of the pentose-fermenting yeast Pachysolen tannophilus tolerant to hardwood spent sulfite liquor and acetic acid. Antonie van Leeuwenhoek, 105(1): 29–43

[13] Bajwa, P. K., Shireen, T., D'Aoust, F., Pinel, D., Martin, V. J. J., Trevors, J. T. and Lee, H., 2009. Mutants of the pentose-fermenting yeast Pichia stipitis with improved tolerance to inhibitors in hardwood spent sulfite liquor. Biotechnology and Bioengineering, 104(5): 892–900

[14] Sixta, H., 2006. Handbook of Pulp. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany, 1101p.

[15] McMillan, J. D., 1993.Xylose Fermentation to Ethanol: A Reveiw, National Renewable Energy Laboratory, USA, 45 p.

[16] Hamidimotlagh R., Nahvi I., Emtiazi G. and Ghezelbash, Gh., 2009. Isolation and Identification of Ethanol Producer Yeasts from D-Xylose. Iranian Journal of Biology, 22(1): 46-52. (In Persian).

[17] Bianfang, L., Zh. S., Wang, G., Chen, Y., Ren, Zh., Xu, Q. and Yan, Y., 2013. Acid pretreatment of bagasse pith at low temperature with steam-assisted heating. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 5(4): 1-9

[18] Dasgupta, D., Suman, S. K., Pandey, D., Ghosh, D., Khan, R., Agrawal, D., Jain R. K., Vadde, V. T. and Adhikari D. K., 2013. Design and optimization of ethanol production from bagasse pith hydrolyzate by a thermotolerant yeast Kluyveromyces sp. IIPE453 using response surface methodology, Springer Plus, 2:159

[19]Najafi, G., Ghobadian, B., Tavakoli, T. and Yusaf, T., 2009. Potential of bioethanol production from agricultural wastes in Iran. Renewable and Sustainable Energy, 13(6/7): 1418-1427.

[20] Wise, L. E., Murphy, M., D’Addieco, A. A., Pap. and Trade J., 1946. Chlorite holocellulose, its fractionation and bearing on summative wood analysis and studies on the hemicelluloses. Paper Trade Journal, 122(2): 35-43.

[21] Converti, A., Dominguez, J. M., Perego, P., Da Silva, S. S. and Zilli, M., 2000. Wood hydrolysis and hydrolyzate detoxification for subsequent xylitol production. Chemical Engineering and Technology, 23(11): 1013-1020.

[22] Sene, L., Vitolo, M., Felipe, M. G. A. and Silva, S. S., 2000. Effects of Environmental Conditions On xylose Reductase and Xylitol Dehydrogenase Production by Candida guilermondii, Application of Biochemical Bioengineering, 84-86: 371-380.

[23] Caputir A. and Ueda M., 1968 Spectrophotometric determination of ethanol in wine. American Journal of Enology and Viticulture, 19 (3): 160-165.

[24] Sun, R. C.and Tomkinson, J., 2002. Characterization of hemicelluloses obtained by classical and ultrasonically assisted extractions from wheat straw. Carbohydrate Polymers, 50: 263–271.

[25] Wang, B., Wang, X. and Feng, H., 2010. Deconstructing recalcitrant miscanthus with alkaline peroxide and electrolyzed water. Bioresource Technology, 101: 752–760.

[26] Egues, I., Sanchez, C., Mondragon, I. and Labidi, J., 2012. Effect of alkaline and autohydrolysis processes on the purity of obtained hemicelluloses from corn stalks. Bioresource Technology, 103: 239-248.

[27] Sun, R. C. and Tomkinson, J., 2002. Characterization of hemicelluloses obtained by classical and ultrasonically assisted extractions from wheat straw. Carbohydrate Polymers, 50: 263–271.

[28] Oh, S. Y., Yoo, D. I., Shin, Y., Kim, H. C., Kim, H. C., Chung, Y. S., Park, W. H. and Youk, J. H., 2005. Crystalline structure analysis of cellulose treated sodium hydroxide and carbon dioxide by mean of X-ray diffraction and FTIR spectroscopy. Carbohydrate Research, 340: 2376–2391.