Wpływ warunków degradacji polisacharydów słomy rzepakowej na efektywność pozyskiwania cukrów fermentujących

• Autorzy: Swiatek M. , Lewandowska M. , Swiatek K. , Bednarski W.

Warianty tytułu

PL

The influence of degradation conditions of rape straw polysaccharides on fermentable sugars efficiency

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono badania, których celem było określenie wpływu alkalicznej obróbki wstępnej słomy rzepakowej na skuteczność hydrolizy enzymatycznej polisacharydów. Doświadczenia zaplanowano przy wykorzystaniu programu Statistica – plan Box-Behnkena. Wielkości wejściowe stanowiły następujące zmienne: temperatura obróbki 60–80ºC, czas 2–8 h, dodatek alkaliów (NaOH lub Ca(OH)2) w proporcji: 0,05–0,2 g ⋅ g-1 s.s. substratu. Wielkość wyjściową, na podstawie której określano efektywność obróbki badanego substratu, stanowiło stężenie cukrów redukujących uwalnianych podczas sekwencyjnie prowadzonej 48-godzinnej hydrolizy enzymatycznej. Optymalizacja przeprowadzona na podstawie wartości wyjściowych wskazała następujące parametry obróbki wstępnej: stężenie NaOH – 0,15 g ⋅ g-1 s.s. materiału, temperatura – 72ºC, czas – 6,6 h oraz stężenie Ca(OH)2 –0,141 g ⋅ g-1 s.s. materiału, temperatura – 74ºC, czas – 3,2 h, których zastosowanie pozwoliło na uzyskanie stężenia cukrów w hydrolizatach odpowiednio: 30,4 oraz 27,7 g ⋅ dm-3.

EN

Research evaluating the impact of alkali pretreatment of rape straw on the effectiveness of enzymatic hydrolysis of polysaccharides was carried out. The experiments were planned using Statistica program – a Box-Behnken design. The pretreatment conditions tested were: temperature 60–80ºC, reaction time 2–8 h and alkali (NaOH or Ca(OH)2) proportion 0,05–0,2 g ⋅ g-1 d.m. of substrate. The effectiveness of the used methods was evaluated on the basis of the amount of reducing sugars released during subsequent 48-hour enzymatic hydrolysis. The optimization conducted based on reducing sugars concentration indicated the following pretreatment conditions: NaOH in the proportion 0,15 g ⋅ g-1 d.m. of substrate, temperature 72ºC, time 6,6 h and Ca(OH)2 in the proportion 0,141 g ⋅ g-1 d.m. of substrate, temperature 74oC, time 3,2 h, which allowed to obtain reducing sugars concentration in hydrolysates 30,4 and 27,7 g ⋅ dm-3, respectively.

Słowa kluczowe

PL

sloma rzepakowa; polisacharydy; lignoceluloza; obrobka wstepna; hydroliza enzymatyczna; bioetanol

EN

rape straw; polysaccharide; lignocellulose; pretreatment; enzymatic hydrolysis; bioethanol

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Biotechnologia
• Rocznik: 2011
• Tom: 10
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.5-15,rys.,tab.,wykr.,bibliogr.

Twórcy

autor

Swiatek M.

• Katedra Biotechnologii Żywności, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, ul.Heweliusza 1, 10-718 Olsztyn

autor

Lewandowska M.

autor

Swiatek K.

autor

Bednarski W.

Bibliografia

• Alvira P., Tomás-Pejó E., Ballesteros M., Negro M.J., 2010, Pretreatment technologies for an effi­cient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresour. Technol., 101, 4851-4861.
• AOAC Official Method 2002.04 - Amylase-Treated Neutral Detergent Fiber.
• Bak J.S., Ko J.K., Han Y.H., Lee B.C., Choi I.G., Kim K.H., 2009. Improved enzymatic hydroly­sis yield of rice straw using electron beam irradiation pretreatment. Bioresour. Technol., 100, 1285-1290.
• Chen M., Zhao J., Xia L., 2009. Comparison of four different chemical pretreatments of corn stover for enhancing enzymatic digestibility. Biomass Bioenergy, 33, 1381-1385.
• da Costa Sousa L., Chundawat S.P.S., Balan V., Dale B.E., 2009. 'Cradle-to-grave' assessment of existing lignocellulose pretreatment technologies. Environmental Biotechnology 20, 339-347.
• Hendriks A.T.W.M., Zeeman G., 2009. Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass. Bioresour. Technol., 100, 10-18.
• http//:www.ekoenergia.pl
• Ledakowicz S., Krzystek L., 2005. Wykorzystanie fermentacji metanowej w utylizacji odpadów przemysłu rolno-spożywczego. Biotechnologia, 3 (70), 165-183.
• Mcintosh S., Vancov T., 2010. Enhanced enzyme saccharification of Sorghum bicolor straw using dilute alkali pretreatment. Bioresour. Technol., 101, 6718-6727.
• Miller G.L., 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem., 31 (3), 426-428.
• Nlewem K.C., Thrash Jr., M.E., 2010. Comparison of different pretreatment methods based on residual lignin effect on the enzymatic hydrolysis of switchgrass. Bioresour. Technol., 101, 5426-5430.
• Pérez J.A., Ballesteros I., Ballesteros M., Sáez F., Negro M.J., Manzanares P., 2008. Optimizing Liquid Hot Water pretreatment conditions to enhance sugar recovery from wheat straw for fuel- ethanol production. Fuel, 87, 3640-3647.
• PN-EN ISO 13906 - Pasze - Oznaczanie zawartości włókna kwaśnodetergentowego (ADF) i ligniny kwaśnodetergentowej (ADL).
• Podkówka W., 2004. Biopaliwo-Gliceryna-Pasza z rzepaku. Bydgoszcz, 37-41, 194-206.
• Saha B.C., Cotta M.A., 2007. Enzymatic hydrolysis and fermentation of lime pretreated wheat straw to ethanol. J. Chem. Technol. Biotechnol., 82, 913-919.
• Sánchez Ó.J., Cardona C.A., 2008. Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. Bioresour. Technol., 99, 5270-5295.
• Sims R.E.H., Mabee W., Saddler J.N., Taylor M., 2010. An overview of second generation biofuel technologies. Bioresour. Technol., 101, 1570-1580.
• Taherzadeh M.J., Karimi K., 2008. Pretreatment of Lignocellulosic Wastes to Improve Ethanol and Biogas Production: A Review. Int. J. Mol. Sci., 9, 1621-1651.
• Xu J., Cheng J.J., Sharma-Shivappa R.R., Burns J.C., 2010. Lime pretreatment of switchgrass at mild temperatures for ethanol production. Bioresour. Technol., 101, 2900-2903.
• Zhang Y.-H.P., 2008. Reviving the carbohydrate economy via multi-product lignocellulose biore-fineries. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 35, 367-375.