بهینه سازی منبع ازت و میزان اکسیژن محلول برای تولید همزمان اتانول و زایلیتول در کشت همزمان دو مخمر saccharomyces cerevisiae و candida tropicalis

یکی از راهکارهای جدید و امید بخش برای اقتصادی سازی تولید بیواتانول از پسماندهای لیگنوسلولزی ، تولید همزمان یک یا چند ماده با ارزش دیگر در کنار اتانول از پسماند مد نظر (تصفیه زیستی) می باشد. هدف از اجرای تحقیق حاضر بهینه سازی تولید همزمان اتانول و زایلیتول در کشت همزمان دو مخمر saccharomyces cerevisiae و candida tropicalis در محیط کشت طراحی شده در سطح فرمانتور غیر پیوسته بود. بمنظور تعیین بهترین منبع ازت برای دو سویه، ابتدا دو سویه در 8 منبع ازت آلی و معدنی مختلف (6 گرم در لیتر) در قالب طرح یک فاکتور در یک زمان بصورت همزمان کشت داده شدند. نتایج بدست آمده نشانگر اختلاف معنی دار منابع مختلف از نظر کارایی بود و عصاره مخمر بالاترین میزان اتانول (41/24 گرم در لیتر)، زایلیتول (7/22 گرم در لیتر) و زیست توده (24/13 گرم در لیتر) را نشان داد. در ادامه تاثیر غلظت های مختلف اکسیژن محلول شامل 5%، 10%، 20% و 30% بر کارایی تولید دو محصول در سطح فرمانتور غیر پیوسته مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین میزان اتانول تولیدی(38 گرم در لیتر) با با بازدهی 47/0 (گرم اتانول تولیدی بر گرم گلوکز مصرف شده) در اکسیژن محلول 5% مشاهده شد، در حالی که بیشترین میزان زایلیتول تولیدی به میزان 6/21 گرم در لیتر با بازدهی 54/0 (گرم زایلیتول تولیدی نسبت به گرم زایلوز مصرف شده) در اکسیژن محلول 10% به دست آمد. همچنین بیشترین میزان بیومس تولیدی با میزان 2/25 در بالاترین میزان اکسیژن مورد آزمایش یعنی 30% بدست آمد.

Optimization of nitrogen source and dissolved oxygen concentration to enhance coproduction of ethanol and xylitol in a coculture system of two Saccharomyces cerevisiae and Candida tropicalis strains

Application of biorefinery approach in which in addition to bioethanol, simultaneously one or more other biological products are produced, has attracted attention as a new and hopeful strategy to economize ethanol production from lignocellulosic biomass. So, objective of the present study was to optimize coproduction of ethanol and xylitol in a coculture system of two Saccharomyces cerevisiae and Candida tropicalis strains in a batch fermentor. To determine the best nitrogen source, two strains were cocultured on the medium containing one of 8 different organic and mineral nitrogen sources (6 g/l). The results showed that different nitrogen sources showed significantly different biorefinery efficiency, and the maximum ethanol (24.41 g/l), xylitol (22.7 g/l) and biomass (13.24 g/l) production was observed when yeast extract was used. At the next step, effect of different dissolved oxygen concentrations, 5, 10, 20 and 30%, was evaluated on the efficiency of ethanol and xylitol production at batch fermentor level. The maximum ethanol production (38 g/l) and yield efficiency (Yp/s= 0.47 gram ethanol per gram used glucose) was achieved when dissolved oxygen concentration was 5%, whereas the maximum xylitol production (21.6 g/l) and yield efficiency (Yp/s= 0.54 gram produced xylitol per gram used xylose) was achieved when dissolved oxygen concentration was 10%. Also, the maximum biomass (25.7 g/l) was achieved at 30% dissolved oxygen concentration.