การผลิตไบโอเอทานอลจากแป้งมันสำปะหลังโดยใช้จุลินทรีย์ผสมระหว่าง Bacillus sp.ที่ย่อยแป้ง และ Saccharomyces cerevisiae SKP-01

Bioethanol production from cassava starch by mixed culture of amylolytic Bacillus sp. and Saccharomy cescerevisiae SKP-01

Name: ศิริวรรณ พูนศรี

ThaSH: เอทานอล

ThaSH: แป้งมันสำปะหลัง

ThaSH: บาซิลลัส

Abstract: การผลิตไบโอเอทานอลจากแป้งมันสำปะหลังโดยใช้ B. amyloliquefaciens IFO14141 และ S. cerevisiae SKP-01 พบว่าภาวะที่เหมาะสมต่อการเจริญและการย่อยแป้งของ B. amyloliquefaciens IFO14141 คือ เพาะกล้าเชื้อที่มีอายุ 7 ชั่วโมง ลงในอาหารเลี้ยงเชื้อ MSM ที่มีแป้งมันสำปะหลังความเข้มข้นเท่ากับ 15 กรัมต่อลิตร แอมโมเนียมซัลเฟตความเข้มข้นเท่ากับ 3 กรัมต่อลิตร ค่า pH เริ่มต้นเท่ากับ 7.0 เลี้ยงบนเครื่องเขย่าควบคุมอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 ชั่วโมง ค่าผลได้เซลล์ต่อสับสเตรทที่ได้มีค่าเท่ากับ 0.1774 กรัมเซลล์ต่อกรัมน้ำตาลรวม ภาวะที่เหมาะสมต่อการเลี้ยงกล้าเชื้อ S. cerevisiae SKP-01 คือ เลี้ยงในอาหารเลี้ยงกล้าเชื้อ YPD ที่มีกลูโคสความเข้มข้น 50 กรัมต่อลิตร ค่า pH เริ่มต้นเท่ากับ 5.0 เลี้ยงบนเครื่องเขย่าควบคุมอุณหภูมิเท่ากับ 35 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 12 ชั่วโมง ได้อัตราการเจริญจำเพาะสูงสุดเท่ากับ 0.1537 ต่อชั่วโมง และน้ำหนักเซลล์แห้งที่ได้เท่ากับ 8.23 กรัมต่อลิตร การผลิตเอทานอลจากแป้งมันสำปะหลังความเข้มข้น 15 กรัมต่อลิตร โดยเพาะกล้าเชื้อยีสต์ลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ได้จากการย่อยแป้งด้วยแบคทีเรียที่ผ่านการฆ่าเชื้อ แล้วย่อยต่อด้วยกลูโคอะมิเลส เป็นเวลา 48 ชั่วโมง พบว่าได้ผลผลิตเอทานอลสูงสุดเท่ากับ 6.03 กรัมต่อลิตร เพื่อเพิ่มผลผลิตเอทานอลจึงเพิ่มความเข้มข้นของแป้งมันสำปะหลังเป็น 150 กรัมต่อลิตร พบว่าเมื่อเพาะกล้าเชื้อยีสต์ลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีน้ำตาลรวมซึ่งได้จากการย่อยแป้งด้วยแบคทีเรียเท่ากับ 95.30 กรัมต่อลิตร ได้ปริมาณเอทานอลสูงสุดเท่ากับ 21.78 กรัมต่อลิตร ในชั่วโมงที่ 16 ของการเลี้ยงเชื้อ คิดเป็นผลได้ต่อผลิตภัณฑ์ต่อสับสเตรทเท่ากับ 0.45 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลรวม ประสิทธิ ภาพการหมักเท่ากับ 88.24 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับค่าทางทฤษฎี และอัตราการผลิตเอทานอลเท่ากับ1.36 กรัมเอทานอลต่อลิตรต่อชั่วโมง สามารถเพิ่มผลผลิตเอทานอลให้สูงขึ้นได้อีก โดยเพาะกล้าเชื้อยีสต์พร้อมกับเติมกลูโคอะมิเลส ลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ได้จากการย่อยแป้งด้วยแบคทีเรีย พบว่าได้จำนวนเซลล์ที่มีชีวิตของแบคทีเรียสูงสุดในชั่วโมงที่ 22 เท่ากับ 9.09 (log(CFU/ml)) และยีสต์สูงสุดในชั่วโมงที่ 28 เท่ากับ 8.21 (log(CFU/ml)) การผลิตเอทานอลโดยวิธีนี้ให้ผลใกล้เคียงกับการเพาะกล้าเชื้อยีสต์ลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ได้จากการย่อยแป้งด้วยแบคทีเรียที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้ว และเติมกลูโคอะมิเลส โดยได้เอทานอลเท่ากับ 63.24 กรัมต่อลิตร (ที่เวลา 22 ชั่วโมง ของการเลี้ยงเชื้อ) และ 63.79 กรัมต่อลิตร (ที่เวลา 70 ชั่วโมง) ผลได้ผลิตภัณฑ์ต่อสับสเตรทสูงสุดเท่ากับ 0.48 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลรวม (ที่เวลา 16 ของการเลี้ยงเชื้อ) และ 0.49 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลรวม (ที่เวลา 64 ชั่วโมงของการเลี้ยงเชื้อ) คิดเป็นประสิทธิภาพการหมักเอทานอลเท่ากับ 94.12 และ 96.08 เปอร์เซ็นต์เทียบกับค่าทางทฤษฎี เทียบเป็นอัตราการผลิตเท่ากับ 2.87 และ 0.91 กรัมเอทานอลต่อลิตรต่อชั่วโมง ตามลำดับ สำหรับการผลิตเอทานอลโดยการเพาะกล้าเชื้อยีสต์พร้อมกับกลูโคอะมิเลสลงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ได้จากการย่อยแป้งโดยแบคทีเรียที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้ว ได้เอทานอลเพิ่มขึ้นเป็น 66.19 กรัมต่อลิตร ที่เวลา 46 ชั่วโมง คิดเป็นผลได้ผลิตภัณฑ์ต่อสับสเตรทเท่ากับ 0.48 กรัมเอทานอลต่อกรัมน้ำตาลรวม ประสิทธิภาพการหมักเท่ากับ 94.25 เปอร์เซ็นต์ของค่าทางทฤษฎี และอัตราการผลิตเท่ากับ 1.44 กรัมเอทานอลต่อลิตรต่อชั่วโมง

Abstract: Bioethanol production from cassava starch by B. amyloliquefaciens IFO14141 and S. cerevisiae SKP-01 has been studied. The suitable conditions for growth and starch hydrolysis of B. amyloliquefaciens IFO14141 were as follows; inoculating 7 h - bacterial culture into MSM medium containing 15 g/l of cassava starch and 3 g/l of (NH4)2SO4 at pH 7.0 , incubated on a shaker at 37 oC for 4 h. Yx/s was 0.1774 g cell/g total sugar. The optimal growth condition for seed culture of S. cerevisiae SKP-01 were YPD medium containing 50 g/l glucose , pH 5.0 with shaking at 35oC for 12 h. The maximum specific growth rate was 0.1537 h-1 with 8.23 g/l cell weight. Ethanol production from 15 g/l cassava starch was investigated by inoculating seed culture of yeast into culture medium containing hydrolysed starch after sterilization, followed by glucoamylase hydrolysis for 48 h., resulting in maximum ethanol concentration of 6.03 g/l. In order to increase ethanol yield, 150 g/l of cassava starch was used. The result revealed that maximum ethanol concentration of 21.78 g/l was produced from 95.30 g/l total sugar at 16 h. of cultivation, Yp/s 0.45 g ethanol/g total sugar, equivalent to 88.24 % of theoretical value and productivity 1.36 g ethanol/l.h. Ethanol yield could be increased by inoculating yeast seed culture and glucoamylase into medium containing bacterial hydrolysed starch. The highest viable cell number of bacteria was 9.09 (log CFU/ml) at 22 h and the highest cell number of yeast was 8.21 (log CFU/ml) at 28 h. Ethanol yield obtained by this process was nearly equal to that of the process of inoculating yeast seed culture into medium after sterilization and then adding glucoamylase i.e, the highest ethanol concentration 63.24 g/l (at 22 h. of cultivation) and 63.79 g/l (at 70 h. of cultivation),, the maximum Yx/s 0.48 g ethanol/ g total sugar (at 16 h) and 0.49 g ethanol/ g total sugar (at 64 h of cultivation) equivalent to fermentation efficiency 94.12 and 96.08 % of theoretical values, productivity 2.87 and 0.91 g ethanol/l.h respectively. Bioethanol production by inoculating yeast seed culture and glucoamylase into medium containing bacterial hydrolysed starch after sterilization resulted in increasing ethanol to 66.19 g/l at 46 h, Yx/s 0.48 g ethanol/g total sugar, fermentation efficiency 94.25 % of theoretical value and productivity 1.44 g ethanol/l.h.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ส่งศรี กุลปรีชา

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2549

Modified: 2565-12-24

Issued: 2565-12-24

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/78017

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: จุลชีววิทยาทางอุตสาหกรรม

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4772500023[1].pdf	1.73 MB	1	2024-12-26 20:08:33

ใช้เวลา

0.031115 วินาที