การผลิตลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอลจากสารละลายที่ได้จากการย่อย ลำต้นมันสำปะหลังด้วยวิธีการ หมักแบบกะด้วยยีสต์ Saccharomyces cerevisiae TISTR 5048

Abstract

บทคัดย่อ

            ลำต้นสำปะหลัง (Manihot esculenta) เป็นวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรที่มีปริมาณมากในประเทศไทย สามารถนำมาใช้เป็นวัตถุดิบทางเลือกสำหรับการผลิตลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอลได้ เนื่องจากลำต้นมันสำปะหลังประกอบด้วยเซลลูโลสในปริมาณสูง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงศึกษาการผลิตลิกโนเซลลูโลสิกเอทานอลจากลำต้นมันสำปะหลังด้วยการย่อยด้วยกรดซัลฟูริกเจือจาง แล้วทำการหมักแบบกะด้วยยีสต์ Saccharomyces cerevisiae TISTR 5048 นอกจากนี้ยังได้ศึกษาผลกระทบของการปรับสภาพตัวอย่างโดยใช้สารละลายโซเดียม ไฮดรอกไซด์ด้วยวิธีการต่างๆ จากผลของการศึกษาปริมาณของน้ำตาลทั้งหมดที่ได้จากการย่อยตัวอย่างลำต้นมันสำปะหลังและตัวอย่างโฮโลเซลลูโลสด้วยกรดซัลฟูริกเจือจางโดยใช้เทคนิคสเปกโทรโฟโตเมทรี เท่ากับ 0.24  0.03 และ 0.26   0.02 กรัมต่อกรัมตัวอย่างแห้ง ตามลำดับ และจากการวิเคราะห์ชนิดและปริมาณของน้ำตาลที่เกิดขึ้นด้วยเทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟี พบว่ามีกลูโคสและไซโลสเป็นองค์ประกอบหลัก โดยผลผลิตของน้ำตาลกลูโคสที่ได้จากการย่อยตัวอย่างลำต้นมันสำปะหลังและตัวอย่างโฮโลเซลลูโลส เท่ากับ 0.19 0.01 และ 0.20 0.01 กรัมต่อกรัมตัวอย่างแห้ง และไซโลส เท่ากับ 0.02 0.01 และ 0.04 0.01 กรัมต่อกรัมตัวอย่างแห้ง ตามลำดับ ส่วนการหมักแบบกะของสารละลายที่ได้จากการย่อยตัวอย่างลำต้นมันสำปะหลังและตัวอย่างโฮโลเซลลูโลส ให้ผลผลิตเป็นเอทานอล เท่ากับ 0.063 และ 0.070 กรัมต่อกรัมตัวอย่างแห้ง ตามลำดับ ซึ่งคิดเป็นผลผลิตเอทานอลเมื่อเทียบกับค่าในทางทฤษฎี เท่ากับร้อยละ 68.0 และ 74.3 ตามลำดับ 

Abstract

            Cassava (Manihot esculenta) stems can be used as an alternative raw material for lignocellulosic ethanol production and they have a large volume left as agricultural biomass wastes in Thailand. In addition, they also contain high cellulose. Therefore, this project studied the use of cassava stems the lignocellulosic ethanol production by an acid hydrolysis process with dilute sulfuric acid. Subsequently, the hydrolysated solution was fermented via batch fermentation with Saccharomyces cerevisiae TISTR 5048. The effect of pretreatment was examined by using sodium hydroxide at various pretreatment methods. As a result, the quantitative analyses of total sugar derived from raw cassava stems and holocellulose by spectrophotometric techniques were 0.24±0.03 and 0.26±0.02 g/g of dried sample, respectively. Qualitative and quantitative analysis of reducing sugars by gas chromatographic techniques were measured and the results showed that they contained glucose and xylose as major components. The yields of these sugars derived from raw cassava stems and holocellulose were 0.19 0.01 and 0.20 0.01 g/g of dried sample for glucose and were 0.02 0.01 and 0.04 0.01 g/g of dried sample for xylose, respectively. The batch fermentation resulted in an ethanol yield of 0.063 and 0.070 g/g of dried sample, corresponding to 68.0 and 74.3% when compared to theoretical ethanol yields for hydrolysated solution of raw cassava stems and holocellulose, respectively.