การใช้ยูเรียและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในการผลิตเอทานอลด้วยกระบวนการย่อยเป็นน้ำตาลและหมักพร้อมกันแบบเบ็ดเสร็จ

Utilization of urea and hydrogen peroxide for ethanol pruduction by batch simultaneous saccharification and fementation process

Name: นพวรรณ ด่านบำรุงตระกูล

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ -- วิทยานิพนธ์. วท.ม. (เทคโนโลยีชีวภาพ) 2560.

Classification :.LCCS: TP593

ThaSH: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. -- สาขาเทคโนโลยีชีวภาพ -- วิทยานิพนธ์

ThaSH: เอทานอล -- การผลิต

ThaSH: ยูเรีย -- การใช้ประโยชน์

ThaSH: ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ -- การใช้ประโยชน์

ThaSH: ปาล์มน้ำมัน -- การใช้ประโยชน์

Abstract: งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้ยูเรียและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในการผลิตเอทานอลด้วยกระบวนการย่อยเป็นน้ำตาลและหมักพร้อมกัน (simultaneous saccharification and fermentation, SSF) แบบเบ็ดเสร็จจากเยื่อลำต้นปาล์มน้ำมัน ยูเรียถูกใช้เป็นแหล่งไนโตรเจนราคาถูกแทนที่ยีสต์สกัดและเพปโทนสำหรับการผลิตเอทานอลโดยีสต์ Saccharomyces cerevisiaeSc90 โดยแปรผันความเข้มข้นยูเรียที่ 1 2 4 และ7 กรัมต่อลิตรเปรียบเทียบกับสูตรอาหารดัดแปลง YPD ซึ่งเป็นชุดควบคุม ซึ่งมีความเข้มข้นกลูโคสเริ่มต้น 220 กรัมต่อลิตรความเข้มข้นยูเรียที่เหมาะสมในการผลิตเอทานอล คือ1กรัมต่อลิตร ให้ความเข้มข้นเอทานอลสูงสุด เท่ากับ70.54±5.81 กรัมต่อลิตร จากนั้นเปรียบเทียบการใช้ยูเรียและยีสต์สกัดและเพปโทนในกระบวนการหมักแบบ SSF ด้วยเยื่อลำต้นปาล์มน้ำมัน 10 เปอร์เซ็นต์ (น้ำหนักต่อปริมาตร) ในสารละลายซิเตรตบัฟเฟอร์ที่ค่าความเป็นกรดด่าง เท่ากับ 4.8 โดยเติมเอนไซม์ Celluclast 1.5L (15 FPU ต่อกรัมซับสเตรต) และ Novozym 188 (15 IU ต่อกรัมซับสเตรต) ถึงแม้ว่าความเข้มข้นของเอทานอลจากการใช้ยีสต์สกัดและเพปโทนมีค่าสูงกว่าการใช้ยูเรีย แต่ความเข้มข้นเอทานอลจากยูเรียให้ค่าสูงสุดถึง 37.41±0.19 กรัมต่อลิตร นอกจากนี้ได้ศึกษาการทำไร้เชื้อในอาหารเพาะเลี้ยงเชื้อโดยแปรผันความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (0 0.1 0.5 และ1 กรัมต่อลิตร) เปรียบเทียบกบการทำไร้เชั้อโดยการใช้หม้อนึ่งไอ้น้ำร้อนแรงดันสูง (อุณหภูมิ121 องศาเซลเซียส 15 นาที) ซึ่งเป็นชุดควบคุม ความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ 0.5 กรัมต่อลิตร มีความเหมาะสมในการควบคุมเชื้อแบคทีเรียปนเปื้อน อย่างไรก็ตาม ปริมาณไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เหลืออยู่ในอาหารเพาะเลี้ยงเชื้ออาจส่งผลยับยั้งยีสต์ S. cerevisiae Sc90 ดังนั้น จึงแปรผันระยะเวลาในการทำไร้เชื้อที่ 0 4 8 12 และ 24 ชัวโมง เพื่อศึกษาการควบคุมเชื้อปนเปื้อน และผลการยับยั้งยีสต๎ S. cerevisiaeSc90 โดยเปรียบเทียบกับการทำไร้เชื้อโดยใช้หม้อนึ่งไอ้น้ำร้อนแรงดันสูง (ชุดควบคุม)ในการผลิตเอทานอลด้วยกระบวนการ SSF พบว่าระยะเวลาในการทำไร้เชื้อด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ 12 ชั่วโมง เป็นระยะเวลาที่เหมาะสมในการทำไร้เชื้อ โดยมีเชื้อปนเปื้อนและผลยับยั้งเซลล์ยีสต์น้อยที่สุด ให้ค่าความเข้มข้นเอทานอลสูงสุด อัตราการผลิตผลิตภัณฑ์ ผลได้ผลิตภัณฑ์จากซับสเตรต และเปอร์เซ็นต์ผลได้ผลิตภัณฑ์ทางทฤษฎี เท่ากับ 33.64 ± 0.07 กรัมต่อลิตร 0.37 ± 0.03 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง 0.47 ± 0.02 กรัมต่อกรัม และ74.23 ± 2.66 เปอร์เซ็นต์ตามลำดับ ดังนั้นการใช้ยูเรียเป็นแหล่งไนโตรเจน และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารทำไร้เชื้อแทนที่ยีสต์สกัดและเพปโทนและหม้อนึ่งไอนํ้าร้อนแรงดันสูง ตามลำดับ แสดงศักยภาพในการลดต้นทุนการผลิตเอทานอลด้วยกระบวนการหมักแบบ SSF The utilization of urea and hydrogen peroxide for ethanol production by batch simultaneous saccharification and fermentation (SSF) process with pretreated oil palm trunk fibers was studied in this research. Urea as low cost nitrogen source was used to replace yeast extract and peptone for ethanol production using Saccharomyces cerevisiaeSc90. Various urea concentrations at 1, 2, 4 and 7 g L-1 were compared with modified yeast extract peptone dextrose (YPD) medium as controlat 220 g L-1 initial glucose concentration. The optimum urea concentration for ethanol production was 1 g L-1 , yielding the maximum ethanol concentration at70.54±5.81 g L-1 . Urea and yeast extract and peptone were compared in SSF with 10% (w/v) substrate loading in citrate buffer pH 4.8 solution added with Celluclast 1.5L (15 FPU/g substrate) and Novozym 188 (15 IU/g substrate). Although the ethanol concentration from yeast extract and peptone medium was higher, the maximum ethanol concentration from urea medium wasnoticeably at 37.41±0.19 g L-1 . For medium sterilization, various concentration of hydrogen peroxide (0, 0.1, 0.5 and 1 g L-1 ) as sterilizing agents were compared with energy intensive steam sterilization (121 °C, 15 min). The optimum hydrogen peroxide concentration was 0.5 g L- 1 due to control of bacterial contamination. However, the results showed that residual hydrogen peroxide in the culture medium, mightcausethe growth inhibition to S. cerevisiaeSc90. Therefore, various exposed time of 0,4,8,12 and 24 hours including steam sterilization (as control) were investigated to control contamination and minimized growth inhibition activity of S. cerevisiaeSc90 for the ethanol production by SSF fermentation. At 12 hours exposed time, the results indicated that the maximum ethanol concentration, the productivity, yield and theoretical yield of ethanol were 33.64±0.08 g L-1 , 0.37±0.03 g L-1 h -1 , 0.47±0.02 g g -1 and 74.23±2.66% respectively. The use of urea as nitrogen source and hydrogen peroxide as sterilizing agent instead of yeast extract and peptone and steam sterilization respectively showed the potential to reduce cost of ethanol production by SSF process.

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. สำนักหอสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: tdckulib@ku.ac.th

Name: ประมุข ภระกูลสุขสถิตย์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์หลัก

Name: สาโรจน์ ศิริศันสนียกุล

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Name: นิคม แหลมสัก

Role: อาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ร่วม

Created: 2560

Modified: 2566-05-30

Issued: 2566-05-30

CallNumber: TP593.น16

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีชีวภาพ

Grantor: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

©copyrights

ใช้เวลา

0.020075 วินาที