ФЕРМЕНТУВАННЯ СОРГОЦУКРОВОГО СОКУ SACCHAROMYCES CEREVISIAE ДЛЯ ОТРИМАННЯ ТА АНАЛІЗУВАННЯ ЛЕТКИХ БІОПАЛИВНИХ КОМПОНЕНТІВ
Анотація
Сучасні світові тенденції в енергетиці в розвинених країнах світу спрямовані на всебічне використання поновлюваних джерел енергії через негативний екологічний вплив промисловості та транспорту, що використовують викопні джерела енергії. Україна, маючи один з найбільших потенціалів в Європі в аграрній сфері, не використовує в повній мірі поновлювальні джерела енергії з фітомаси. Одним з найрентабельніших та простих методів отримання екологічно чистого рідинного пального є виробництво біоетанолу.
Для його виробництва цукрове сорго може доповнити традиційну сировину для України – бурякоцукрову мелясу, запаси якої є обмежені.
Робота спрямована на впровадження біотехнологій переробляння цукрів сорго в етанол шляхом пристосування технологій зброджування меляси до соргоцукрових соків та сиропів. Зокрема, в роботі проведено ферментування в умовах діючого заводу соргоцукрового соку, отриманого в Сумській обл., з метою встановлення кінетичних параметрів ферментації, та аналізування отриманих летких речовин, з метою їх використання як компонентів суміші з бензином.
В роботі наведено хімічний склад отриманого соргоцукрового соку сорту "Мамонт". Зокрема сік містить гетерогенний склад цукрів: сахароза 68% та інвертний цукор 32%, що може впливати на кінетику зброджування.
Проведено анаеробне ферментування нативного соку цукрового сорго з використанням промислового штаму Saccharomyces cerevisiae M5. За допомогою методу газової хроматографії повного випаровування досліджена динаміка змін концентрації етанолу у сферментованій культуральній рідині, що набуває максимального значення (5 % об.) через 15-16 годин після внесення інокуляту, продуктивність за етанолом становить
2,63 г×л-1 ×год -1.
Методом парофазної газової хроматографії проаналізовано вміст летких метаболітів у культуральній рідині до і після відгнання. Встановлено, що такі компоненти сферментованої культуральної рідини як оцтовий альдегід, ацетон, ізобутанол та 1-пропанол відганяються лише на 40–60 %.
Результати роботи демонструють можливість зброджування цукрів сорго штамом S. cerevisiae M5 з високою продуктивністю за етанолом.
Посилання
Sa´nchez, O. J. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks / O. J Sa´nchez, C. A. Cardona // Bioresource Technology. – 2008. –
Vol. 99, Issue 13. – P. 5270–5295.
Giovanni, D. N. Advances in the Development of Bioethanol: A Review /
D. N. Giovanni, E. Santecchia, S. Giulio, P. Fabio //Biofuel's Engineering Process Technology InTech. 2011. – P. 611 – 638. Режим доступу: http://www.intechopen. com/books/biofuel-s-engineering-process-technology/advances-in-the-development-of-bioethanol-a-review.
Блюм, Я. Б. Біологічні ресурси і технології виробництва біопалива /
[Я. Б. Блюм, Г. Г. Гелетуха, І. П. Григорюк та ін.]. – К.: Аграр Медіа Груп, 2010. – 408 с.
Герасименко, Л. А. Оптимізація елементів технології вирощування сорго цукрового для виробництва біопалива в умовах Лісостепу України : автореф. дис. ... канд. с.-г. наук : 06.01.09 / Л. А. Герасименко ; НАН України, Ін-т біоенерг. культур і цукр. буряків. – К., 2013. – 20 c.
Гунчак, Т. І. Особливості вирощування сорго цукрового в якості сировини для виробництва біопалива в умовах південно-західного Лісостепу України / Т. І. Гунчак // Наукові праці Інституту біоенергетичних культур і цукрових буряків. – 2014. – Вип. 21. – С. 244. Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/znpicb_2014_ 21_46.
Левандовський, Л. В. Використання соку цукрового сорго для біосинтезу спирту / Л. В. Левандовський, С. Т. Олійнічук, Л. В. Ткаченко, А. Ф. Ткаченко // Вісник аграрної науки. – 2004. – № 7. – С. 63–65.
Laopaiboon, L. L. Ethanol production from sweet sorghum juice in batch and fed-batch fermentations by Saccharomyces cerevisiae / L. L. Laopaiboon, P. Thanonkeo, P. Jaisil, P. Laopaiboon // World Journal of Microbiology and Biotechnology. – 2007. – Vol. 23, Issue 10. – Р. 1497–1500.
Nurnasari, E. Factors Affecting Bioethanol Fermentation From Sugar Cane Molasses Using Flocculant Saccharomyces cerevisiae NCYC-1195 / E. Nurnasari,
A. K. Wardani, A. Sutrisno // Basic and Applied Sciences. – 2015. – Vol. 9, Issue 31. – P. 6–17.
Kundiyana, D. K. Influence of temperature, pH and yeast on in-field production of ethanol from unsterilized sweet sorghum juice / D. K. Kundiyana, D. D. Bellmer,
R. L. Huhnke, M. R. Wilkins, P.L. Claypool // Biomass and bioenergy. – 2010. –
Vol. 34, Issue 10. – P. 1481–1486.
Dutra, D. Ethanol Production from the Stem Juice of Different Sweet Sorghum Cultivars in the State of Pernambuco, Northeast of Brazil / D. Dutra, B.G. Neto,
S. R. Barros, M. A. Morais J. M., N.J. Tabosa, R.S. Cezar Menezes // Sugar Tech. – 2013. – Vol. 15, Issue 3. – Р. 316–321.
Tahmina, I. Fermentation kinetics and ethanol production from different sweet sorghum varieties / I. Tahmina, S. Capareda // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. – 2011. – Vol. 4, Issue 3. – P. 33–40.
Yuvraj, R. K. Chemical Composition of Sweet Sorghum Juice and its Comparative Potential of Different Fermentation Processes for Enhanced Ethanol Production / R. K. Yuvraj, S. K. Uppal, P. Sharma, H. S. Oberoi // Sugar Tech. – 2013 – Vol. 15, Issue 3. – Р. 305–310.
Bulawayo, B. Ethanol production by fermentation of sweet-stem sorghum juice using various yeast strains / B. Bulawayo, J. M. Bvochora, M. I. Muzondo, R. Zvauya // Microbiology and Biotechnology. – 1996. – Vol. 12, Issue 4. – P. 357–360.
Shah, Y. R. Bioalcohol as green energy – A Review / Y. R. Shah, D. J. Sen // International Journal of Current Scientific Research. – 2011. – Vol. 1, Issue 2. –
P. 57–62.
Горшунов, Ю. В. Біотехнологія спиртового зброджування глюкозо-фруктозних сиропів : автореф. дис. канд. техн. наук : 03.00.20 / Ю. В. Горшунов ; Нац. техн. ун-т України "Київ. політехн. ін-т". – К., 2012. – 20 c.
EN 15376: 2011, Avtomotive fuels – Ethanol as a blending component for petrol – Requirements and test methods.
Володько, О. І. Вирощування Saccharomyces cerevisiae М5 на основі соку цукрового сорго в умовах діючого підприємства з виробництва біоетанолу /
О. І. Володько, С. П. Циганков // Наукові доповіді НУБіП України: – [Електронний ресурс] – 2015. – № 8, Вип. 57. – Режим доступу: http://nd.nubip.edu.ua/ 2015_8/33.pdf.
?нструкция по технохимическому и микробиологическому контролю спиртового производства. – М.: Агропромиздат, 1986. – 398 с.
ISO 5377:1981. Starch hydrolysis products – Determination of reducing power and dextrose equivalent – Lane and Eynon constant titre method.
Фертман, Г. ?. Химико-технологический контроль спиртового и ликёро-водочного производства / Г. ?. Фертман, М. ?. Шойхет. – М.: Пищ. пром. –1975. – 440 с.
Цитович, ?. К. Химия с сельскохозяйственным анализом / ?. К. Цытович. – М.: Колос. – 1974. – 527 с.
Gonchar, M. V. A new oxidase-peroxidase kit for ethanol Assay / M. V. Gonchar, M. M. Maidan, H. M. Pavlishko, A. A. Sibirny // Food Technology and Biotechnology. – 2001. – Vol. 39, Issue 1. – P. 37–42.
Hormitz (Ed.) W. Official Methods of Analysis of the Association of official Analytical Chemists / Hormitz (Ed.) W. // Washington, DC. – 1980, 12th ed.
Zanon, J. P. Colorimetric assay of ethanol using Alcohol dehydrogenase from dry baker's yeast / J. P. Zanon, M. F Peres., E. A. Cattas // Enzyme and Microbial Technology. – 2007. – Vol. 40, Issue 3. – P. 466–470.
Lefebvre, D. Faucher Simultaneous HPLC Determination of Sugars, Organic Acids and Ethanol in Sourdough Process / D. Lefebvre, V. Gabriel, Y. Vayssier,
C. Fontagne // Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie. – 2002. – Vol. 35,
Issue 5. – P. 407–414.
Buckee, G. K. Determination of ethanol in beer by gas chromatography (direct injection)- collaborative trial / G. K. Buckee, A. P. Mundy // Journal of the Institute of Brewing. – 1993. – Vol. 99, Issue 5. – P. 381–384.
Kolb, B. Static Headspace-Gas Chromatography Theory and Practice / B. Kolb, L.S. Ettre // Wiley-VCH, New York, USA. – 1997.
Teja, A. S. Henry's constants of methanol in aqueous systems containig salts /
A. S. Teja, A. K. Gupta, K. R. Bullock, X.-S. Chai, J. Y. Zhu // Fluid Phase Equilibria. – 2001. – Vol. 185, Issues 1–2. – P. 265–274.
Chai, X. S. Analysis of Volatile Organic Sulphur Compounds in Kraft Liquors by Full Evaporation Headspace Gas Chromatography / X. S. Chai, P. H. Liu, J. Y. Zhu // Journal of pulp and paper science. – 2000. – Vol. 26, Issue 5. – P. 167–172.
Guigoua, M. Bioethanol production from sweet sorghum: Evaluation of post-harvest treatments on sugar extraction and fermentation / M. Guigoua, C. Lareo,
L. V. Pérez, M. E. Lluberas, D. Vázquez, M. D. Ferrari // Biomass and Bioenergy. –2011. – Vol. 35, Issue 7. – P. 3058–3062.
Laopaiboon, L. Ethanol production from sweet sorghum juice using very high gravity technology: Effects of carbon and nitrogen supplementations / L. Laopaiboon, S. Nuanpeng, P. Srinophakun, P. Klanrit, P. Laopaiboon // Bioresource Technology. – 2009. – Vol. 100, Issue 18. – Р. 4176–4182.
Jasman, J. Selection of Yeast Strains for Ethanol Fermentation of Glucose-Fructose-Sucrose Mixture / J. Jasman, I. D. Prijambada, C. Hidayat, D. Widianto // Indonesian Journal of Biotechnology. – 2012. – Vol. 17, Issue 2. – Р. 114–120.
Razmovski, R. Ethanol production from sugar beet molasses by S. cerevisiae entrapped in an alginate-maize stem ground tissue matrix / R. Razmovski,
V. Vučurović // Enzyme and Microbial Technology. – 2011. – Vol. 48, Issue (4–5, 7). – P. 378–385.
Ngwenya, T. T. An industrial perspective of factors affecting molasses fermentation by Saccharomyces cerevisiae / T. T. Ngwenya, P. Shukla, N. Baboolal, K. Permaul, S. Singh // Brewing and Distilling. – 2012. – Vol. 3, Issue 2. – P. 23–28.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
