بهينه سازي منبع ازت و ميزان اكسيژن محلول براي توليد همزمان اتانول و زايليتول در كشت همزمان دو مخمر Saccharomyces cerevisiaeوCandida tropicalis

Application of biorefinery approach in which in addition to bioethanol, simultaneously one or more other biological products are produced, has attracted attention as a new and hopeful strategy to econ

يكي از راهكارهاي جديد و اميد بخش براي اقتصادي سازي توليد بيواتانول از پسماندهاي ليگنوسلولزي ، توليد همزمان يك يا چند ماده با ارزش ديگر در كنار اتانول از پسماند مد نظر (تصفيه زيستي) مي باشد. هدف از اجراي تحقيق حاضر بهينه سازي توليد همزمان اتانول و زايليتول در كشت همزمان دو مخمر Saccharomyces cerevisiae و Candida tropicalis در محيط كشت طراحي شده در سطح فرمانتور غير پيوسته بود. به منظور تعيين بهترين منبع ازت براي دو سويه، ابتدا دو سويه در 8 منبع ازت آلي و معدني مختلف (6 گرم در ليتر) در قالب طرح يك فاكتور در يك زمان به صورت همزمان كشت داده شدند. نتايج به دست آمده نشانگر اختلاف معني دار منابع مختلف از نظر كارآيي بود و عصاره مخمر بالاترين ميزان اتانول(41/24 گرم در ليتر)، زايليتول (7/22 گرم در ليتر) و زيست توده (24/13 گرم در ليتر) را نشان داد. در ادامه تاثير غلظتهاي مختلف اكسيژن محلول شامل 5، 10، 20 و 30 درصد بر كارآيي توليد دو محصول در سطح فرمانتور غير پيوسته مورد بررسي قرار گرفت. بيشترين ميزان اتانول توليدي(38 گرم در ليتر) با بازدهي 47/0 (گرم اتانول توليدي بر گرم گلوكز مصرف شده) در اكسيژن محلول 5 درصد مشاهده شد، در حالي كه بيشترين ميزان زايليتول توليدي به ميزان 6/21 گرم در ليتر با بازدهي 54/0 (گرم زايليتول توليدي نسبت به گرم زايلوز مصرف شده) در اكسيژن محلول 10 درصد به دست آمد. همچنين بيشترين ميزان بيومس توليدي با ميزان 2/25 در بالاترين ميزان اكسيژن مورد آزمايش يعني 30 درصد به دست آمد. با توجه به نتايج به دست آمده براي توليد همزمان اتانول و زايليتول در كشت همزمان دو مخمر مورد مطالعه، بهترين منبع ازت عصاره مخمر و بهترين غلظت اكسيژن محلول براي اين منظور 10-5 درصد مي باشد.

Application of biorefinery approach in which in addition to bioethanol, simultaneously one or more other biological products are produced, has attracted attention as a new and hopeful strategy to economize ethanol production from lignocellulosic biomass. So, objective of the present study was to optimize co-production of ethanol and xylitol in a co-culture system of two Saccharomyces cerevisiae and Candida tropicalisstrains in a batch fermentor. To determine the best nitrogen source, two strains were co-cultured on the medium containing one of 8 different organic and mineral nitrogen sources (6 g/l). The results showed that different nitrogen sources showed significantly different biorefinery efficiency, and the maximum ethanol (24.41 g/l), xylitol (22.7 g/l) and biomass (13.24 g/l) production was observed when yeast extract was used. At the next step, effect of different dissolved oxygen concentrations, 5, 10, 20 and 30%, was evaluated on the efficiency of ethanol and xylitol production at batch fermentor level. The maximum ethanol production (38 g/l) and yield efficiency (Yp/s= 0.47 gram ethanol per gram used glucose) was achieved when dissolved oxygen concentration was 5%, whereas the maximum xylitol production (21.6 g/l) and yield efficiency (Yp/s= 0.54 gram produced xylitol per gram used xylose) was achieved when dissolved oxygen concentration was 10%. Also, the maximum biomass (25.7 g/l) was achieved at 30% dissolved oxygen concentration. Finally, it could be concluded that the yeast extract and 5-10 % oxygen concentrations were selected as the best nitrogen source and oxygen concentrations, respectively, for co-production of xyltitol and ethanol by co-culture of the studied yeasts.