Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผลิตกรดแอล(+)- แลกติกจากสารละลายที่ได้จากการย่อยกากมันสำปะหลังโดย rhizopus oryzae ที่ถูกตรึงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดสถิต

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Production of L(+)-lactic acid from cassava pulp hydrolysate by immobilized rhizopus oryzae in a static bed bioreactor

Year (A.D.)

2011

Document Type

Thesis

First Advisor

ณัฏฐา ทองจุล

Second Advisor

ศรินทิพ สุกใส

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เทคโนโลยีชีวภาพ

DOI

10.58837/CHULA.THE.2011.943

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาการนำกากมันสำปะหลังมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตกรดแอล-แลกติกโดย Rhizopus oryzae NRRL 395 ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดสถิต โดยก่อนเข้าสู่กระบวนการหมัก จะต้องนำกากมันไปปรับสภาพและย่อยเพื่อให้ได้เป็นสารละลายซึ่งจะนำไปเป็นแหล่งคาร์บอนในอาหารเลี้ยงเชื้อ โดยเทคนิคทางเคมีกายภาพ กากถูกนำไปปรับสภาพภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง เพื่อทำลายโครงสร้างลิกนินและเฮมิเซลลูโลส ทำให้สามารถย่อยเซลลูโลสและแป้งที่ติดอยู่ได้ง่ายขึ้น ในการปรับสภาพจะศึกษาผลของเวลาที่ใช้ (15-60 นาที) ความเข้มข้นของกากมัน (อัตราส่วนของกากมันแห้งต่อสารละลาย 5-20 เปอร์เซ็นต์) และความเข้มข้นของโซเดียมไฮดรอกไซด์ (0.1-1.0 นอร์มอล) โดยภาวะที่เหมาะสม คือ ใช้กากมัน 20 เปอร์เซ็นต์ นำไปปรับสภาพที่ 121 องศาเซลเซียส ภายใต้ความดัน 15 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว นาน 15 นาที จากนั้นนำกากมันที่ปรับสภาพไปย่อยต่อด้วยเซลลูเลสและอัลฟาอะไมเลสตามลำดับ โดยปัจจัยที่ศึกษา ได้แก่ ปริมาณเอนไซม์ที่ใช้ (เซลลูเลส: 5.61 และ 33.15 ยูนิตต่อกรัมกากมันแห้งที่ปรับสภาพแล้ว และอัลฟาอะไมเลส: 16.8 และ 33.6 ยูนิตต่อกรัมกากมันแห้งที่ปรับสภาพแล้ว) และเวลาที่ใช้ในการย่อย (เซลลูเลส: 1 และ 6 ชั่วโมง และอัลฟาอะไมเลส: 15 และ 30 นาที) โดยภาวะการย่อยที่เหมาะสมที่สุดใช้เซลลูเลส 33.15 ยูนิตต่อกรัมกากมันแห้งที่ปรับสภาพแล้ว ย่อยนาน 6 ชั่วโมง ต่อด้วยอัลฟาอะไมเลส 16.8 ยูนิตต่อกรัมกากมันแห้งที่ปรับสภาพแล้ว นาน 15 นาที โดยได้น้ำตาลออกมาสูงสุดที่ 0.6 กรัมต่อกรัมกากมันแห้ง คิดเป็นปริมาณน้ำตาลที่ได้ทั้งหมด เท่ากับ 0.541 กรัมต่อกรัมกากแห้ง หลังจากนั้นสารละลายที่ได้ถูกนำไปใช้เป็นแหล่งคาร์บอนในการหมักกรดแอล-แลกติกด้วย R.oryzae ที่ถูกตรึงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเบดสถิต โดยได้ความเข้มข้นของกรดแอล-แลกติกสูงสุดที่ 25.41 กรัมต่อลิตร คิดเป็นค่าปริมาณผลผลิตกรดแอล-แลกติก เท่ากับ 48.95% และค่าอัตราการผลิตกรดแอล-แลกติกเท่ากับ 1.12 กรัมต่อลิตรต่อชั่วโมง เมื่อเทียบกับการหมักภาวะอื่นๆ จากผลการทดลองแสดงการใช้แหล่งคาร์บอนที่แตกต่างกัน มีผลต่อการผลิตกรดแลกติกของ R.oryzae

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This study investigated L-lactic acid production from cassava pulp feedstocks by Rhizopus oryzae NRRL 395 in the static bed bioreactor. Prior to fermentation, cassava pulp was pretreated and hydrolyzed to obtain the hydrolysate to be used as the carbon source in the fermentation medium. By physicochemical pretreatment, cassava pulp was pretreated under high temperature and pressure to eliminate lignin and hemicellulose contents; thus, facilitating cellulose and starch hydrolysis later. The effects of pretreatment time (15-60 min), pulp concentration (ratio of dry pulp to solution: 5-20%), and NaOH concentration (0.1-1.0 N) were observed during pretreatment. The optimal pretreatment condition was at 20% w/v pulp concentration, 121℃, and 15 psig for 15 min. After that cellulose and starch in the pretreated pulp were digested by cellulase and α-amylase respectively. During hydrolysis, the effects of enzyme load (cellulase: 5.61 and 33.15 U/g dry pretreated pulp and α-amylase: 16.8 and 33.6 U/g dry pretreated pulp) and digestion time (cellulase: 1 and 6 h and α-amylase: 15 and 30 min) on fermentable sugar recovery were observed. The optimal enzyme hydrolysis condition was at cellulase digestion for 6 h (33.15 U/g dry pretreated pulp) followed by α-amylase digestion (16.8 U/g dry pretreated pulp) for 15 min. The highest fermentable sugar yield of 0.6 g/g dry pulp and sugar recovery yeild of 0.541 g/g dry pulp were achieved under the conditions mentioned above. The hydrolysates obtained were tested as the carbon source during L-lactic acid fermentation. The final lactate concentration of 25.41 g/L, corresponding to the yield of 48.95% and the production rate of 1.12 g/Lh was achieved. Comparison of the other fermentation condition, this result indicated that using of various carbon sources effect to lactic acid production by R.oryzae

Link to Full Text

Share

COinS