تولید اتانول زیستی از ضایعات نان با هیدرولیز آنزیمی و تخمیر با مخمر ساکارومایسس سرویزیه

ضایعات نان از ضایعات مواد غذایی رایج در جهان است. هدف از این تحقیق، بررسی اثر متغیرهای زمان قندسازی و نسبت ضایعات نان به آب (غلظت سوبسترا) بر میزان گلوگز ضایعات نان و تولید اتانول زیستی از گلوگز حاصل از هیدرولیزشدن آن است. ضایعات نان ابتدا به قطعات کوچک تقسیم و پس از آن با نسبت 1510 (w/v%) با آّب مخلوط شدند. از آنزیم های آلفاآمیلاز برای مایع سازی و گلوکوآمیلاز برای قندسازی استفاده شد. برای بررسی اثر متغیرهای زمان قندسازی و غلظت سوبسترا بر مقدار گلوگز، از روش سطح پاسخ (طرح مرکب مرکزی) با نرم‌افزار دیزاین اکسپرت استفاده گردید. قند حاصل از هیدرولیز به روش کیت گلوکز اندازه گیری شد. میزان آفلاتوکسین ضایعات نان (به عنوان شاهد) و نمونۀ بهینۀ حاصل از فرآیند هیدرولیز (نمونه با بیشترین میزان گلوگز) اندازه گیری شد. از مخمر ساکارومایسیس سرویزیه برای فرآیند تخمیر استفاده شد. نتایج تحقیق نشان داد که بیشترین غلظت گلوگز در هیدرولیز، مربوط به غلظت سوبسترای 150 گرم بر لیتر و زمان قندسازی 48 ساعت به میزان 100.21 گرم بر لیتر است. هیدرولیز در غلظت های بیشتر و زمان های طولانی تر، به علت ایجاد ویسکوزیته و چسبندگی بالا، میزان غلظت گلوکز را کاهش می دهد در نتیجه اثر مطلوبی روی هیدرولیز ندارد.معلوم شد فرآیند هیدرولیزشدن آفلاتوکسین b1 و b2 را به ترتیب به میزان 76 درصد و 16 درصد کاهش می دهد. بیشترین مقدار اتانول زیستی در فاز تخمیر، 45.35 گرم بر لیتر با بازده 88.7 درصد در زمان 36 ساعت به دست آمد که می تواند به دلیل مصرف گلوکز تولید شده در مرحلۀ هیدرولیز شدن به واسطۀ رشد مناسب تودۀ سلولی در تخمیر در این مدت زمان باشد؛ زمان مناسب برای فرآیند تخمیر 36 ساعت است.

Bioethanol Production from Bread Waste with Enzymatic Hydrolysis and Fermentation by Saccharomyces Cerevisiae

Bread waste is the common part of food biomass in the world. The aim of this study was to investigate the effects of saccharification time and also substrate concentration on the amount of glucose as well as bioethanol obtained from bread wastes folowing hydrolysis processing. The bread wastes were crushed to small parts and then mixed with water at ratio of 1015 (w/v%). Alphaamylase and glucoamylase enzymes were used for liquefaction and saccharification, respectively. The effects of saccharification time and substrate loading parameters on the amount of glucose were investigated by using response surface methodology (central composite design) with Design Expert software. The glucosederived from hydrolysis processing was measured by glucose kit. Aflatoxin contents of the bread wastes (as control sample) and optimum sample obtained from the hydrolysis processing (sample with the maximum glucose) were measured. Fermentation processing was carried out by using Saccharomyces cerevisiae yeast. The results showed that the highest amount of glucose (100.21 g/l) in enzymatic hydrolysis was obtained at the saccharification time of 48 h and substrate loading of 150 g/l. The hydrolysis processing at the higher concentrations and longer duration, due to high viscosity and adhesion, reduced the concentration of glucose, so high concentration did not have any favorable effect on the hydrolysis processing. The hydrolysis processing reduced Aflatoxin B1 and B2 at a ratio of 76% and 16%, respectively. The greatest amount of bioethanol in the fermentation phase (45.35 g/l) was obtained at 36 hours with efficiency of 88.7%. It could be related to the consumption of glucose produced in the hydrolysis phase due to proper growth of the cell mass during fermentation phase in this duration. The recommended time for the fermentation processing is 36 hours.