پديد آورنده :
ستاري، بهزاد
عنوان :
پيش فرآوري تركيبات ليگنوسلولزي و تخمير توسط قارچ هاي زيگومايست
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
[نه]، 92ص.: مصور
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
استاد مشاور :
محمدجعفر طاهرزاده
توصيفگر ها :
اتانول , پكتين , جذب آنزيم , دوريختي , قارچ رايزوپوس اورايزه , قارچ موكوراينديكوس , بلورينگي , كيتوزان , هيدروليز آنزيمي
استاد داور :
حميد زيلويي، مهدي كديور،مرتضي خان احمدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/02/07
كد ايرانداك :
ID875 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده موكوراينديكوس يك قارچ دوريختي است كه توانايي توليد اتانول از مواد ليگنوسلولز با مزايا زياد نسبت به ساكرومايسـس سـرويزيه را دارد ـ ـ به علاوه بيومس ايـن قـارچ حـاو تركيبـات ارزشـمند ماننـد ليپيـد ـ ـ ـ ـ ـ پروتئين و كيتوزان است توليد اين مواد باارزش مـيتوانـد بـه بهبـود ـ ـ ـ ـ اقتصاد توليد اتانول سلولز كمك كند هدف اين رساله توليد اتانول و بيومس باارزش قارچ از تركيبات ليگنوسلولز مختلف بود برا آزاد شدن موثر قندها موجود در تركيبات ليگنوسلولز با استفاده از آنزيم هـا ـ سلولاز يك مرحله پيشفـرآور قبـل از هيـدروليز آنزيمـي ضـرور اسـت ـ ـ ـ ـ ـ ـ پيشفرآور توسط حلال ها سـلولز فسـفريك اسـيد و NMMO بـر رو چـوب ـ ـ ـ ـ ـ كاج نارون و كاه برنج و يك پيشفرآور نوين همزمان با استخراج پكتين بر رو ضايعات مركبـات صـورت گرفـت قنـدها آزاد موجـود در ضـايعات ـ ـ ـ ـ ـ ـ مركبات نيز استخراج و به عنوان منبع غني از كربن و مواد مغـذ بـرا ـ ـ رشد قارچ استفاده شد پيشفرآور فسـفريك اسـيد باعـث افـزايش بـازده ـ ـ ـ ـ ـ هيدروليز آنزيمي و مخصوص نرخ اوليه هيدروليز شد تـاثير مورفولـوژ ـ ـ ا قارچ بر رو متابوليتها مختلف مانند اتانول اسيدها چرب و كيتوزان مخمر بازده اتـانول ـ مورد مطالعه قرار گرفت قارچ با مورفولوژ كاملا درصد و نرخ توليد ۴۶ ۴ گرم بر ليتـر بـر سـاعت را توليـد ـ ـ ـ ـ كرد اين در حالي است كه مورفولوژ كاملا رشته ا بازده اتانول ۶۶ ۴ درصد با نرخ توليد ۴ گرم بر ليتر بر ساعت را به دست داد علاوه بر اتانول بيومس قارچ مقدار زياد كيتين كيتـوزان ۶ ۶ درصـد AIM ـ ـ در مورفولوژ رشتها و ۵۴ ۴ درصد در مورفولوژ مخمر را توليد كرد به علاوه سلولها مخمر شكل مقادير بالاتر از اسيدها چـرب را نسـبت ـ ـ به سلولها رشتها توليد كردند به ترتيب و درصد لينولئيك اسيد اسيد چرب غالب در بيومس قـارچ بـود تفـاوت در مقـدار محصـولات ـ ـ ـ ـ ـ تخمير به دست آمده وابسته به مورفولوژ قـارچ و غيروابسـته بـه نـوع ـ ـ ـ ـ ماده ليگنوسلولز بودند قارچ با مورفولوژ مخمر كـارايي بهتـر در ـ ـ توليد اتانول و ليپيد و قارچ با مورفولوژ رشتها راندمان بهتـر در ـ توليد كيتوزان از خود نشـان دادنـد پيشفـرآور بـا NMMO نيـز باعـث ـ ـ ـ ـ ـ ـ بهبود در قابليت جذب آنزيم و قـدرت جـذب در مـواد ليگنوسـلولز شـد ـ ـ ـ ـ ـ همچنين ضريب بلورينگي پس از پيشفرآور برا كليه مـواد ليگنوسـلولز ـ ـ كاهش يافت بيشترين كاهش در ضريب بلـورينگي و افـزايش در قـدرت جـذب ـ ـ ـ ـ مربوط به كاه برنج بود كه ضريب بلورينگي از بـه درصـد كـاهش و ـ ـ ـ قدرت جذب آنزيم سلولاز از ۵۶ به ميليگـرم آنـزيم بـر گـرم سوبسـترا ـ ـ ـ ـ ـ افزايش يافت درصد گلوگان در كليه نمونهها دستخوش تغيير چنداني نشد همچنين تصاوير SEM نشان داد كه تخلخل نمونهها پس از پيشفـرآور افـزايش ـ ـ يافته است تخمير قارچ بر رو تركيبات قابل اسـتخراج بـا آب ضـايعات ـ ـ ـ مركبات در يك بيوراكتور هوابالابر با نرخ هوادهي ۵ استاندارد ليتـر ـ بر دقيقه منجر به مصرف تقريبا كليه قنـدها موجـود در محـيط در عـدم ـ ـ ـ ـ حضور مواد مغذ و توليد به ترتيب ۶ ۴ و ۴ گـرم بـر ليتـر بيـومس ـ ـ ـ ـ ق ـارچ ب ـا ۴ و ۵ درص ـد پ ـروتئين ب ـرا موكوراين ـديكوس و رايزوپ ـوس ـ ـ ـ ـ ـ ـ ـ اورايزه شد علاوه بر پروتئين بيومس قارچ به دست آمده از بيوراكتـور ـ به ترتيب برا موكوراينـديكوس و رايزوپـوس اورايـزه حـاو و ۴ ۴ ـ ـ ـ ـ درصد روغن است به علاوه ديواره سلولي قارچها منبعي غني از كيتـوزان ـ ـواره ـلول ـرا بـ سـ ـب ۶ و ۶ ـرم ـر ـرم ديـ بـ گـ گـ ـه ترتيـ ـت بـ اسـ موكوراينديكوس و رايزوپوس اورايزه اگر چه موكوراينديكوس بـه صـورت ـ ـ رشتها پراكنده در بيوراكتور رشد كرد رايزوپـوس اورايـزه بـه صـورت ـ ـ ـ ـ گويچهها كرو رشد كرد كه اين مورفولوژ ميتوانـد كاربردهـا صـنعتي ـ ـ ـ اين قارچ را بهبود بخشد در ادامه يك فرآيند همزمان استخراج پكتـين ـ و پيشفرآور بر رو ضايعات مركبات با يك طراحي آزمايش با سه پارامتر دما pH و زمان انجام شد بيشينه بازده پكتين برابر با ۵ ۵۴ درصد بـر ـ مبنا ضايعات بدون مواد قابل استخراج در pH برابر زمـان سـاعت ـ ـ و دما درجه سلسيوس بدست آمد بازده گلوكز بدست آمده از هيدروليز آنزيمي مواد فرآور شـده نيـز بـرا آزمايشهـا كـه در pH برابـر ـ ـ ـ ـ ـ ـ
چكيده انگليسي :
Pretreatment of lignocellulosic materials and fermentation by zygomycetes fungi Behzad Satari b satari@ce iut ac ir Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree PhD language FarsiDr Keikhosro Karimi karimi@cc iut ac irAbstractMucor indicus is a dimorphic fungus capable of producing ethanol from lignocellulosic materials withnumerous advantages compared to Saccharomyces cerevisiae Moreover the biomass of this funguscontains valuable chemicals i e lipid protein and chitosan Production of these valuable chemicals canimprove the economy of cellulosic ethanol The present study is aiming at the production of ethanol as wellas fungal biomass from different lignocelluloses In order to effectively release the monomeric sugars fromlignocelluloses by cellulases a pretreatment process is required before enzymatic hydrolysis Pretreatmentwith cellulose solvent phosphoric acid and NMMO on pinewood elmwood and rice straw and asimultaneous pectin extraction and pretreatment on citrus waste were performed The citrus wasteextractable sugars CWES were also extracted and used as a carbon and nutrients rich medium for fungalcultivation Phosphoric acid pretreatment enhanced the enzymatic hydrolysis yield and especially the initialhydrolysis rate Effects of the fungal morphology on the major metabolites i e ethanol and biomassingredients fatty acids and chitosan were investigated Purely yeast like form resulted in 78 92 of themaximum theoretical ethanol yield with 0 43 0 64 gL 1h 1 productivity whereas fermentation by purelyfilamentous form resulted in the yield and productivity of 48 66 and 0 3 0 4 gL 1h 1 respectively Besideethanol the fungus produced a large amount of chitin chitosan 62 67 of the fungal alkali insolublematerials in filamentous form while the value was 41 45 for yeast like form Furthermore yeast likecells produced nutritionally valuable fatty acids at a rate higher than that by filamentous form 3 7 and2 7 respectively Linoleic acid a polyunsaturated omega 6 was the dominant fatty acid available in thebiomass for both morphologies The fermentation products were significantly dependent on the fungusmorphology but not on the lignocellulose type Yeast like cells exhibited better performance in ethanol andoil production whereas the filamentous cells produced higher amounts of chitosan NMMO pretreatmentenhanced the maximum cellulase adsorption capacity and strength of binding of the lignocelluloses Besides crystalinity index CI reduced after the pretreatment for all the lignocelluloses The highestdecrease in CI and increase in the adsorption capacity were observed for rice straw in which CI reducedfrom 73 to 21 and cellulase adsorption capacity increased from 65 to 99 mg cellulase per gram substrate Glucan content was not considerably changed after pretreatment Furthermore SEM images showedincrease in the porosity or enzyme accessibility of the biomass cell wall for all the samples afterpretreatment Cultivation of M indicus and R oryzae on CWES in a 4 L airlift bioreactor resulted inconsumption of almost all the sugars and production of 250 and 280 g fungal biomass per kg of consumedsugar respectively These biomasses correspondingly contained 40 and 51 protein and 9 8 and 4 4 oil Furthermore the cell walls of the fungi were rich in chitin and chitosan 0 61 and 0 69 g g cell wall for M indicus and Rhizopus oryzae respectively Moreover M indicus grew as clump mycelia in the airliftbioreactor while R oryzae formed spherical suspended pellets during the course of cultivation which is apromising feature towards industrialization of the process A process for simultaneous pectin extraction andpretreatment of the lignocellulose citrus wastes with a factorial design for three variables temperature pH and extraction time was performed The maximum pectin yield of 45 5 on extractive free CW obtained atpH 1 8 time 2 h and temperature 80 C Glucose yields in enzymatic hydrolysis of pectin free CW w
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي
استاد مشاور :
محمدجعفر طاهرزاده
استاد داور :
حميد زيلويي، مهدي كديور،مرتضي خان احمدي
