Enzymatic hydrolysis of potato pulp

• Autorzy: Lesiecki M. , Bialas W. , Lewandowicz G.

Warianty tytułu

PL

Hydroliza enzymatyczna wycierki ziemniaczanej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Background. Potato pulp constitutes a complicated system of four types of polysaccharides: cellulose, hemicellulose, pectin and starch. Its composition makes it a potential and attractive raw material for the production of the second generation bioethanol. The aim of this research project was to assess the usefulness of commer- cial enzymatic preparations for the hydrolysis of potato pulp and to evaluate the effectiveness of hydrolysates obtained in this way as raw materials for ethanol fermentation. Material and methods. Sterilised potato pulp was subjected to hydrolysis with commercial enzymatic preparations. The effectiveness of the preparations declared as active towards only one fraction of potato pulp (separate amylase, pectinase and cellulase activity) and mixtures of these preparations was analysed. The monomers content in hydrolysates was determined using HPLC method. Results. The application of amylolytic enzymes for potato pulp hydrolysis resulted in the release of only 18% of raw material with glucose as the dominant (77%) constituent of the formed product. In addition, 16% galactose was also determined in it. The hydrolysis of the cellulose fraction yielded up to 35% raw material and the main constituents of the obtained hydrolysate were glucose (46%) and arabinose (40%). Simultaneous application of amylolytic, cellulolytic and pectinolytic enzymes tumed out to be the most effective way of carrying out the process as its efficiency in this case reached 90%. The obtained hydrolysate contained 63% glucose, 25% arabinose and 12% other simple substances. Conclusion. The application of commercial enzymatic preparations made it possible to perform potato pulp hydrolysis with 90% effectiveness. This was achieved by the application of a complex of amylolytic, cellulolytic and pectinolytic enzymes and the hydrolysate obtained in this way contained, primarily, glucose making it a viable substrate for ethanol fermentation.

PL

Wstęp. Wycierka ziemniaczana jest skomplikowanym układem czterech typów polisacharydów: celulozy, hemicelulozy, pektyny i skrobi. Skład czyni ją surowcem potencjalnie atrakcyjnym do produkcji bioetanolu II generacji, czyli takiego, który na przykład jest pozyskiwany z surowców odpadowych. Warunkiem opłacalności każdego procesu technologicznego jest wykorzystanie wszystkich składników surowca bez generowania produktów ubocznych lub przynajmniej ich minimalizacji. Celem pracy była ocena efektywności obróbki enzymatycznej wycierki ziemniaczanej, będącej pierwszym etapem w procesie produkcji bioetanolu II generacji. Materiał i metody. Wysterylizowaną wycierkę ziemniaczaną poddawano hydrolizie z zastosowaniem komercyjnych preparatów enzymatycznych. Badano efektywność preparatów w założeniu aktywnych tylko w stosunku do jednej frakcji wycierki ziemniaczanej (osobno działanie amylaz, pektynazy i celulazy), jak również działanie różnych mieszanin preparatów enzymatycznych. Zawartość monomerów w hydrolizatach oznaczano metodą HPLC. Wyniki. Zastosowanie enzymów amylolitycznych do hydrolizy wycierki powodowało uwolnienie jedynie 18% surowca. W powstałym produkcie stwierdzono zawartość 77% glukozy i około 16% galaktozy. Hydroliza frakcji celulozowej skutkowała uwolnieniem do 35% surowca, a w hydrolizacie była zawarta głównie glukoza (46%) i arabinoza (40%). Najbardziej korzystnym sposobem prowadzenia procesu było jednoczesne wykorzystanie enzymów amylolitycznych, celulolitycznych i pektynolitycznych, w którym to wariancie osiągnięto wydajność 90-procentową. Otrzymany hydrolizat zawierał 63% glukozy, 25% arabinozy oraz 12% innych substancji prostych. Wnioski. Zastosowanie komercyjnych preparatów enzymatycznych umożliwia przeprowadzenie hydrolizy wycierki ziemniaczanej z wydajnością 90-procentową. Osiąga się to z użyciem kompleksu enzymów amylolitycznych, celulolitycznych oraz pektynolitycznych. Tak otrzymany hydrolizat w przeważającej części zawiera glukozę, co czyni go substratem przydatnym do fermentacji etanolowej.

Słowa kluczowe

EN

enzymatic hydrolysis; potato pulp; cellulose; starch; pectin; polysaccharide; raw material; ethanol fermentation; amylolytic enzyme; enzymatic preparation; commercial preparation

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Technologia Alimentaria
• Rocznik: 2012
• Tom: 11
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.53-59,fig.,ref

Twórcy

autor

Lesiecki M.

• Department of Biotechnology and Food Microbiology, Poznan University of Life Sciences, Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznan, Poland

autor

Bialas W.

autor

Lewandowicz G.

Bibliografia

• Carpita N.C., Gibeaut D.M., 1993. Structural models of primary celi walls in flowering plants-consistency of molecular structure with the physical properties of the walls during growth. Plant J. 3, 1-30.
• Gumul D., Ziobro R., Noga M., Sabat R., 2011. Characterisation of five potato cultivars according to their nutritional and pro-health components. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 10(1), 73-81.
• Kuhls K., Lieckfeldt E., 1996. Molecular evidence that the asexual industrial fungus Trichoderma reesei is a clonal derivative of the ascomycete Hypocrea jecorina. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 93, 7755-7760.
• Kumar R., Singh S., Singh O.V., 2008. Bioconversion of lignocellulosic biomass: biochemical and molecular perspectives. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 35, 377-391.
• Malherbe S., Cloete T.E., 2002. Lignocellulose biodegradation: Fundamentals and applications. Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 1, 105-114.
• Micard V., Renard C.M., Thibault J.F., 1996. Enzymatic saccharification of sugar beet pulp. Enzyme Microb. Tech. 19, 162-170.
• Mosier N., Wyman C., Dale B., Elander R., Lee Y.Y., Holtzapple M., 2005. Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass. Bioresour. Technol. 96 (6), 673-686.
• Sadeghi A., Shahidi F., Seyed A. Mortazavi, Mahdi N. Mahalati, 2008. Evaluation of different parameters effect on maltodextrin production by a-amylase Termamyl 120L. World Appl. Sci. J. 3 (1), 34-39.
• Spagnuolo M., Crecchio C., Pizzigallo M.D.R., Ruggiero P., 1997. Synergistic effects of cellulolytic and pectinolytic enzymes in degrading sugar beet pulp. Bioresour. Technol. 60,215-222.
• Sun Y., Cheng J., 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresour. Technol. 83, 1-11.
• Sun R., Flughes S., 1998, Fractional extraction and physi- co-chemical characterization of hemicelluloses and cellulose from sugar beet pulp, Carbohydr. Polym. 36, 293-299.