การแยกองค์ประกอบหลักทางเคมี (เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน) ในทลายปาล์มน้ำมันโดยเชื้อราเส้นใยสีขาวก่อนการนำไปใช้ประโยชน์เพื่อการผลิตเอธานอล

Titleการแยกองค์ประกอบหลักทางเคมี (เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนิน) ในทลายปาล์มน้ำมันโดยเชื้อราเส้นใยสีขาวก่อนการนำไปใช้ประโยชน์เพื่อการผลิตเอธานอล
Publication TypeReport
Year of Publication2012
Authorsไวถนอมสัตย์, พิลาณี
Series Title-
Date Published2012
Institutionมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
Typeโครงการวิจัย
Report NumberRSA5280005
ISBN NumberRSA5280005
KeywordsCellulose, Ethanol, fractionation, hemicellulose, lignin, oil palm empty fruit bunch, white rot fungi
Abstract

ปัจจุบัน การเพิ่มมูลค่าลิกโนเซลลูโลสโดยการใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงานเอธานอลกำลังได้รับความนิยมอย่างสูง โดยทั่วไป กระบวนการดังกล่าวประกอบด้วยขั้นตอนหลัก 3 ขั้นตอน ได้แก่ (1) การเตรียมวัตถุดิบเพื่อย่อยสลายลิกนินและเปิดโครงสร้างเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลส (2) การไฮโดรไลซ์เซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสด้วยเอนไซม์ให้ได้กลูโคสและไซโลส และ (3) การหมักกลูโคสและไซโลสให้ได้เอธานอล กระบวนการเตรียมวัตถุดิบเป็นขั้นตอนที่มีความสำคัญมากเพื่อเพิ่มความสามารถในการเข้าถึงเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสของเอนไซม์ วิธีการเตรียมวัตถุดิบที่เป็นที่รู้จักแล้วต้องการพลังงานสูงและถังปฏิกรณ์ที่มีความทนทานต่อความดันสูง เนื่องจากสภาวะที่ใช้ในการเตรียมเป็นการดำเนินการที่สภาวะรุนแรง เช่น การระเบิดด้วยไอน้ำ การใช้สารละลายกรดหรือด่างความเข้มข้นสูง หรือการออกซิเดชัน นอกจากนี้ กระบวนการดังกล่าวยังมีผลเสียต่อเอนไซม์และจุลินทรีย์ที่ใช้ในขั้นตอนการไฮโดรไลซ์และการหมักต่อไปด้วย ในการทดลองนี้ ได้คัดเลือกราเส้นใยสีขาวที่สามารถผลิตเอนไซม์ย่อยสลายลิกนินได้สูงในสภาวะที่มีทะลายปาล์มน้ำมัน ได้แก่ Lentinus strigosus ทำการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตเอนไซม์ย่อยสลายลิกนินให้สูงขึ้นโดยการหาสูตรอาหารที่เหมาะสม ซึ่งประกอบด้วยเซลโลไบโอส 15 กรัม/ลิตร peptone 0.3125 กรัม/ลิตร L-asparagine 0.9375 กรัม/ลิตร และ CuSO4 0.002 กรัม/ลิตร โดยมีค่ากิจกรรมเอนไซม์แลคเคสเท่ากับ 33,955.83 ยูนิต/ลิตร จากนั้น เปรียบเทียบวิธีการเตรียมทะลายปาล์มน้ำมันโดยใช้ราและการระเบิดด้วยไอน้ำก่อนการนำไปหมักเอธานอลโดยยีสต์ S. cerevisiae TISTR5339 พบว่าทะลายปาล์มน้ำมันที่เตรียมโดยวิธีราสามารถผลิตเอธานอลได้เพียง 2.31 กรัม/ลิตร คิดเป็น 11.68% เมื่อเทียบกับค่าทางทฤษฎีที่ควรจะเป็นเท่านั้น ในขณะที่ทะลายปาล์มน้ำมันที่เตรียมโดยวิธีระเบิดด้วยไอน้ำให้ผลผลิตเอธานอลในปริมาณที่ค่อนข้างสูงถึง 12.39 กรัมต่อลิตร คิดเป็น 62.57% เมื่อเทียบกับค่าทางทฤษฎีที่ควรจะเป็น

The conversion of lignocellulosic biomass into valuable products such as ethanol is recently interested and has been widely researched. The process usually employs 3 major steps including (1) pretreatment to breakdown lignin and open cellulose and hemicellulose structures, (2) hydrolysis with a combination of enzymes to reduce cellulose to glucose and hemicellulose to xylose and (3) microbial fermentation of glucose and xylose to ethanol. The pretreatment of raw material is a very important step to increase the accessibility of cellulose or hemicellulose for subsequent hydrolysis and fermentation. Existing pretreatment methods require high-energy and high-pressure corrosive-resistant reactors due to their basis of physicochemical technologies such as steam explosion, concentrated acid or alkali and oxidation. These physicochemical pretreatment can also be detrimental to a subsequent enzymatic hydrolysis and microbial fermentation. In this research, the lignin-degrading white-rot fungus was selected under the condition with oil palm empty fruit bunch. The media composition for lignin-degrading enzymes production was optimized in order to increase the enzymes activity. The optimized media contained 15 g/L cellobiose, 0.3125 g/L peptone, 0.9375 g/L L-asparagine and 0.002 g/L CuSO4 to reach maximum Lac activity at 33,955.83 U/L. Furthermore, the preparation of oil palm empty fruit bunch by white-rot fungi and steam explosion prior to ethanol fermentation by yeast S. cerevisiae TISTR 5339 was compared. The results show higher ethanol yield from steam-exploded oil palm empty fruit bunch (12.39 g/L = 62.57% theorethical ethanol) than that from L. strigosus treated oil palm empty fruit bunch (2.31 g/L ethanol = 11.68% theorethical ethanol).

URLhttp://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=RSA5280005
Alternate TitleSeparation of major chemical compositions (cellulose, hemicellulose and lignin) in oil palm trunk using fungal pretreatment prior to ethanol fermentation