توليد بيو اتانول توسط ساكارومايسس سرويزيه بومي تثبيت شده در حامل تركيبي آلژينات-كيتوزان در شرايط تنش فورفورال

Bio-ethanol production by an autochthonous Saccharomyces cerevisiae immobilized in alginate-chitosan complex carrier under furfural tension

سابقه و هدف: يكي از مشكلات مهم در توليد بيواتانول، تشكيل تركيبات سمي مانند فورفورال و هيدروكسي متيل فورفورال از آبكافت اسيدي مواد ليگنوسلولزي است. تثبيت سلولي، يكي از روش هاي مناسب استفاده مجدد و حفاظت ميكروارگانيسم ها در شرايط تنش هاي فيزيكي-شيميايي محيطي مي باشد. در اين مطالعه اثر حامل تركيبي آلژينات-كيتوزان با هدف تثبيت مخمر ساكارومايسس سرويزيه براي افزايش بازده توليد اتانول در حضور فورفورال مورد ارزيابي قرار گرفت. مواد و روش ها: در اين پژوهش سلول هاي مخمر ساكارومايسس سرويزيه AT-1350 در حامل تركيبي آلژينات-كيتوزان تثبيت شد. سپس فورفورال به ميزان 3 گرم بر ليتر به عنوان عامل تنش زا به محيط كشت تخمير اضافه گرديد. ميزان قند مصرفي به وسيله كيت سنجش گلوكز و ميزان اتانول توليد شده با استفاده از دستگاه كروماتوگرافي مايع با كارايي بالا (HPLC) اندازه گيري شد. يافته ها: نتايج نشان داد كه بازده توليد اتانول توسط مخمر بومي تثبيت نشده در محيط كشت حاوي 3 گرم بر ليتر فورفورال نسبت به محيط فاقد فورفورال (شاهد)، به ميزان 21 درصد كاهش داشته است. از سويي ديگر استفاده از مخمر تثبيت شده در آلژينات-كيتوزان در حضور فورفورال موجب افزايش راندمان توليد به ميزان 6.9 درصد و 14.4 درصد به ترتيب در مقايسه با مخمر تثبيت شده در آلژينات و مخمر آزاد مي گردد. نتيجه گيري: حامل تركيبي آلژينات-كيتوزان مي تواند به عنوان يك حامل مناسب به منظور تثبيت و حفاظت سلول مخمر در برابر تنش هاي موجود در محيط و در نتيجه افزايش بازده توليد اتانول از ضايعات ليگنوسلولزي مورد استفاده قرار گيرد.

Background & Objectives: One of the major problems in bio-ethanol production is formation of toxic compounds such as furfural and hydroxymethyl furfural from acidic hydrolysis of lignocellulosic materials. Cells immobilization is a useful method for protecting microorganisms against direct physicochemical tensions and reusing them. This study was conducted to assess the effect of alginate-chitosan complex carrier on immobilizing Saccharomyces cerevisiae in order to enhance the yield of ethanol production in the presence of furfural. Methods & Materials: In this study، S. cerevisiae AT-1350 were immobilized in alginate-chitosan complex carrier. Then، 3 g/L of furfural was added to the fermentation medium as the stressor. Glucose consumption was determined using glucose sensing kit. High performance liquid chromatography was used to measure the amount of ethanol production. Results: The results showed that the ethanol yield was decreased 21% by non-immobilized autochthonous yeast، in the medium containing 3 g/L furfural as compared to the control (furfural-free medium). On the other hand، in the presence of furfural، using yeast immobilized in alginate-chitosan complex increased the ethanol yield 6.9% and 14.4% in comparison with yeasts immobilized in alginate and non-immobilized yeasts، respectively. Conclusion: The alginate-chitosan complex can be used as a suitable carrier to immobilize and protect yeast cells against tensions and thusto enhance the ethanol yield obtained from lignocellulosic wastes.