Comparison of bacterial and yeast ethanol fermentation yield from Jerusalem artichoke [Helianthus tuberosus L.] tuberus pulp and juices

• Autorzy: Szambelan K , Nowak J. , Chrapkowska K.J.

Warianty tytułu

PL

Porównanie wydajności etanolu z bulw i soków z bulw topinamburu (Helianthus tuberosus L.) po zastosowaniu bakterii i drożdży

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The fermentation of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers and juices using various microorganisms: the bacterium Zymomonas mobilis, a distillery yeast Saccharomyces cerevisiae and a yeast with inulinase activity was investigated. Jerusalem artichoke carbohydrates in mashed tubers and juices were acid and enzymatic hydrolysed before fermentation by the bacterium and a distillery yeast. Although enzymatic hydrolysis with an inulinase gave less reducing sugars it was significantly more efficient in fermentation process. The ethanol yield after enzymatic hydrolysis (expressed as % theoretical yield) was 78.3-90.0% and 72.4-84.2% for the bacterium and yeasts respectively in tubers as well as 78.3-88.1% and 74.4-82.2% for the bacterium and yeasts in juices. The yield was 2.0-9.2% higher than after acid hydrolysis. The yeast with an active inulinase yielded better when juices were used for fermentation than on mashed tubers.

PL

Bulwy oraz soki z bulw topinamburu (H. tuberosus L.) poddawane były klasycznej fermentacji okresowej z użyciem bakterii Zymomonas mobilis, drożdży go- rzelniczych Saccharomyces cerevisiae oraz drożdży z aktywną inulinazą (Kluyveromyces fragilis i Kluyveromyces marxianus). Fermentacje z wykorzystaniem bakterii i drożdży gorzelniczych prowadzone były po wstępnej hydrolizie kwasowej lub enzymatycznej inuliny i inulidów bulw topinamburu. Pomimo że hydroliza enzymatyczna powodowała uzyskiwanie mniejszych ilości cukrów fermentujących w trakcie 1 godzinnego procesu, była bardziej efektywna z punktu widzenia wydajności procesu fermentacji alkoholowej. Wydajność etanolu, dla bakterii i drożdży gorzelniczych, po hydrolizie enzymatycznej (wyrażona jako % wydajności teoretycznej) wynosiła 78,3-90,0% i 72,4-84,15% dla bulw oraz 78,3-88,1% i 74,4-82,2% dla soków. Wydajność ta była o 2,0-9,2% wyższa w porównaniu z fermentacją hydrolizowanych kwasowo podłoży. Drożdże zawierające aktywną inulinazą produkowały etanol wydajniej z soków niż z rozdrobnionych bulw.

Słowa kluczowe

EN

yeast; ethanol; pulp; juice; Helianthus tuberosus; bacteria; distillery industry; fermentation yield; tuber; Jerusalem artichoke

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Technologia Alimentaria
• Rocznik: 2004
• Tom: 03
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.45-53,fig.,ref.

Twórcy

autor

Szambelan K

• Agricultural University of Poznan, Poznan, Poland

autor

Nowak J.

autor

Chrapkowska K.J.

Bibliografia

• Azis B.H., Chin B., Daecon M.P., 1999. Size and shape of inulin in dimethyl sulphoxide solution. Carbohyd. Polym. 38, 231-234.
• Chabbert N., Guiraud J.P., Arnoux M., Galzy P., 1985. Productivity and fermentability of different Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus) cultivars. Biomass 6, 271-284.
• Duvnjak Z., Kosaric N., Kliza S., 1982. Production of alcohol from Jerusalem artichoke by yeast. Biotechnol. Bioeng. 24, 2297-2308.
• Kosaric N., Cosetino G.P., Wieczorek A., Duvnjak Z., 1984. The Jerusalem artichoke as an agricultural crop. Biomass 5, 1-36.
• Margaritis A., Bajpai P., 1982. Ethanol production from Jerusalem artichoke tubers (Helianthus tuberosus) using Kluyveromyces marxianus and Saccharomyces rosei. Biotechnol. Bioeng. 24,941-953.
• Margaritis A., Bajpai P., Canned E., 1981. Optimization studies for bioconversion of Jerusalem artichoke tubers to ethanol and microbial biomass. Biotechnol. Lett. 3 (10), 395-399.
• Miller G.L., 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 31,426-428.
• Nakamura T., Ogata Y., Hamada S., Ohta K., 1996. Ethanol production from Jerusalem artichoke tubers by Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae. J. Ferment. Bioeng. 81 (6), 564-566.
• Niness K.R., 1999. Inulin and oligofructose: what are they? J. Nutr. 129 (07), 1402S-1406S.
• Nowak J., 2001. Comparison of Polish industrial distillery yeast with ethanol producing bacteria Zymomonas mobilis. EJPAU Food Sei. Technol. 4, 1-10.
• Pekic B., Slavica B., Lepojevic Z., Petrovic S.M., 1985. Effect of pH on the hydrolysis of Jerusalem artichoke inulin. Food Chem. 17, 169-173.
• Rosa M.F., Viera A.M., Bartolomen M.L., 1986. Production of high concentration of ethanol from mash, juice and pulp of Jerusalem artichoke tubers by Kluyveromyces fragilis. Enzyme Microb. Technol. 8, 673-676.
• Sachs R.M., Viera A.M., Bartolomen M.L., 1981. Fuel alcohol from Jerusalem artichoke. Calif. Agric. 29, 4-6.
• Swanton C.J., Cavers P.B., Clements D.R., Moore M.J., 1992. The biology of Canadian weeds: 101 Helianthus tuberosus L. Can. J. Plant Sei. 72, 1367-1382.
• Toran-Diaz I., Jain V.K., Allais J.J., Baratti J., 1985. Effect of acid or enzymatic hydrolysis on ethanol production by Zymomonas mobilis growing on Jerusalem artichoke juice. Biotechnol. Lett. 7, 527-530.