2.4. Ethanol production using CS hy

2.4. Ethanol production using CS hydrolysate

Enzymatic hydrolysate was withdrawn and autoclaved at 121 °C for 15 min. Autoclaved supernatants (20 mL from each sam- ple) were inoculated with Saccharomyces cerevisiae at a solid load- ing of 5 g/100 mL for ethanol fermentation. The initial pH was 4.8, and ammonium sulfate was supplemented as a nitrogen source at a concentration of 1% (w/v). Incubation was carried out in anaero- bic stoppered flasks for 48 h at 30 °C. After fermentation, a 5 mL sample was withdrawn and centrifuged at 12,000 rpm for 15 min. The supernatant was then used for ethanol determination by an ultraviolet spectrometer (UV-1200 Spectrophotometer, Beckman Coulter, USA.).
The ethanol yields were calculated on the basis of the theoret- ical maximum ethanol yield that could be obtained from glucose released during enzymatic hydrolysis using the following equation:
Ethanol yield% ¼ ½ðc × V Þ=ðm × 0:511Þ] × 100%
where c is the concentration (mg/mL) of ethanol, as calculated by standard curve method, V is the total volume (mL) of the fermenta- tion broth, and m is the initial dry weight (mg) of glucose at the beginning of fermentation. 0.511 (92/180) is the conversion factor for glucose to ethanol in the biochemical conversion of the sugar.

2.5. Composition analysis

The cellulose and lignin contents of samples were determined by the HNO3–ethanol method and 72% (w/w) H2SO4 method according to Liu [20]. The weight loss ratio of pretreated samples was estimated by weighing the dried materials before and after pretreatments.

2.6. Scanning electron microscopy (SEM) analysis

The surface morphology and characteristics of the substrate were studied using SEM. The untreated and pretreated CS samples were analyzed according to the procedures of Du et al. [5] using SEM (JSM-6360LV, Japan Electronics Co., Ltd.).

2.7. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) analysis

FT-IR analysis was carried out according to the method intro- duced by Binod et al. [7] with slight modifications. Approximately
1.0 mg of native and pretreated CS samples was dispersed in 100 mg of spectroscopic grade KBr and subsequently pressed into disks at 10 MPa for 3 min. FT-IR spectra were obtained within the spectral range of 400–4000 cm—1 using a Vetex70 type Fourier Spectrometer (Bruker Optics, Ettlingen, Germany) with a detector at 4 cm—1 resolution and 25 s scan per sample.

2.8. X-ray diffraction (XRD) analysis

The influence of the pretreatment methods on the cellulose crystalline structure of CS was analyzed by XRD using a Rigaku Ultima-IV diffractometer (Japan) X-pert Pro diffractometer oper- ated at 40 kV and 30 mA with Cu/Ka radiation. Samples were scanned from 2h = 4° to 65° with a step size of 0.02° at a scanning speed of 1°/min.

2.9. Statistical analysis

The composition data analysis was carried out by one-way anal- ysis of variance (ANOVA), followed by the Duncan’s tests multiple comparison using SPSS Statistics 18.0, and statistical significance was determined at the 0.05 level (P < 0.05).


3. Results and discussion

3.1. Composition analysis

Native CS used in the study contained 39.85% ± 0.42% cellulose and 23.92% ± 0.30% lignin (Table 1). Haykir et al. [21] also showed a similar result, in which CS collected from Turkey contained 40.9% ± 0.7% cellulose, 22.7% ± 0.6% acid insoluble lignin, and 2.5% ± 0.5% of acid-soluble lignin. Ververis et al. [22] reported that CS from Greece contained 40% cellulose and 17% lignin. The detailed composition of CS has been reported in a previous paper
[16]. The main chemical composition of CS varies depending on the growth location, season, and harvesting and processing meth- ods [23].
The composition change and weight loss of CS are important indices for pretreatment effectiveness (Table 1). Differences in the cellulose content, lignin content and weight loss rate among various pretreated samples were significant (P < 0.05). Various pre- treatments have been shown to lead to significant changes in the composition of CS [7,16,21]. The cellulose contents after pretreat- ments ranged from 50.50% ± 0.47% (DSAP sample) to 64.20% ± 0.50% (HPAP sample). Evidently, the cellulose contents of all pretreated CS were significantly higher than that of native CS (P < 0.05). The findings suggested that amorphous components (lignin, hemicellulose, or other ash components) were effectively removed after pretreatments, which increased the percentage level of cellulose. Compared with the lignin content of native CS, HPAP CS exhibited a significant reduction in lignin content (20.98% ± 0.50%). However, the lignin content was observed to increase in the DSAP sample compared with the untreated sample, which was consistent with the report of Silverstein et al. [16]. In their work, the content of acid insoluble lignin of untreated CS was 27.9%, while the co

Kết quả (Việt) 1:

2.4. ethanol sản xuất bằng cách sử dụng CS hydrolysateEnzym hydrolysate đã bị thu hồi và autoclaved 121 ° c tối thiểu 15 Autoclaved supernatants (cách 20 mL từ mỗi sam-ple) đã được tiêm chủng với Saccharomyces cerevisiae tại một tải-ing rắn 5 g/100 mL cho quá trình lên men cồn. Vn đầu tiên là 4.8, và amoni sulfat được bổ sung nguồn nitơ ở nồng độ 1% (w/v). Ủ được thực hiện trong anaero-bic stoppered bình cho 48 h 30 ° C. Sau quá trình lên men, một mẫu 5 mL đã rút và ly tại 12.000 vòng/phút trong 15 phút. Supernatant sau đó được sử dụng cho ethanol xác định bởi một quang phổ tia cực tím (UV-1200 phối, Beckman Coulter, USA).Sản lượng cồn được tính trên cơ sở theoret ical ethanol tối đa năng suất mà có thể được lấy từ glucose phát hành trong các enzym thủy phân bằng cách sử dụng phương trình sau:Ethanol sản lượng % ¼ ½ðc × V Þ = ðm × 0:511Þ] × 100%mà c là nồng độ (mg/mL) ethanol, theo tính toán của phương pháp tiêu chuẩn đường cong, V là tổng khối lượng mỏ (mL) nước luộc fermenta-tion, và m là ban đầu trọng lượng khô (mg) của glucose ở đầu của quá trình lên men. 0.511 (92/180) là yếu tố chuyển đổi glucose để ethanol trong chuyển đổi sinh hóa của đường.2.5. thành phần phân tíchNội dung lignin và cellulose của mẫu đã được xác định bằng phương pháp HNO3-ethanol và 72% (w/w) H2SO4 phương pháp theo lưu [20]. Tỷ lệ mất mát trọng lượng pretreated mẫu được ước tính bằng cân các nguyên liệu khô trước và sau khi pretreatments.2.6. quét kính hiển vi điện tử (SEM) phân tíchBề mặt hình Thái và đặc điểm của bề mặt đã được nghiên cứu sử dụng SEM Không được điều trị và pretreated CS mẫu được phân tích theo các thủ tục của Du et al. [5] bằng cách sử dụng SEM (JSM-6360LV, Nhật bản Electronics Co., Ltd.).2.7. Fourier transform phân tích phổ hồng ngoại (FT IR)FT-IR phân tích được thực hiện theo các phương pháp giới thiệu-duced bởi Binod et al. [7] với một chút sửa đổi. Xấp xỉ1.0 mg của Thổ dân và pretreated CS mẫu được phân tán trong 100 mg của quang phổ cấp KBr và sau đó ép vào đĩa tại 10 MPa cho 3 min. FT-IR spectra đã thu được trong phạm vi quang phổ của 400-4000 cm-1 bằng cách sử dụng một Vetex70 loại Fourier Spectrometer (Bruker quang, Ettlingen, Đức) với một máy dò lúc 4 cm-1 độ phân giải và 25 s quét mỗi mẫu.2.8. nhiễu xạ tia x (XRD) phân tíchẢnh hưởng của các phương pháp tiền xử lý trên cấu trúc tinh thể cellulose của CS được phân tích bởi XRD bằng cách sử dụng một Rigaku Ultima-IV diffractometer (Nhật bản) X pert Pro diffractometer oper-ated tại 40 kV và 30 mA với Cu/Ka bức xạ. Mẫu đã được quét từ 2 h = 4 ° đến 65° với kích thước bước 0,02 ° ở tốc độ quét 1°/min.2.9. thống kê phân tíchThành phần phân tích dữ liệu thực hiện bởi một chiều hậu môn ysis phương sai (ANOVA), tiếp theo thử nghiệm của Duncan nhiều so sánh bằng cách sử dụng SPSS thống kê 18.0, và ý nghĩa thống kê đã được xác định ở cấp độ 0,05 (P < 0,05). 3. kết quả và thảo luận3.1. thành phần phân tíchBản xứ CS được sử dụng trong nghiên cứu bao gồm 39.85% ± 0,42% cellulose và 23,92% ± 0,30% lignin (bảng 1). Haykir et al. [21] cũng cho thấy một kết quả tương tự, trong đó CS thu thập từ Thổ Nhĩ Kỳ chứa 40,9% ± 0,7% cellulose, 22,7% ± 0,6% axit không hòa tan lignin và 2,5% ± 0,5% của hòa tan trong axit lignin. Ververis et al. [22] thông báo rằng CS từ Hy Lạp chứa lignin cellulose và 17% 40%. Các thành phần chi tiết của CS đã được báo cáo trong một bài báo trước đây [16]. thành phần hóa học chính của CS thay đổi tùy theo vị trí tăng trưởng, mùa thu hoạch và chế biến meth - ods [23].Các thành phần thay đổi và trọng lượng mất mát của CS là các chỉ số quan trọng đối với tiền xử lý hiệu quả (bảng 1). Sự khác biệt trong cellulose nội dung, lignin nội dung và trọng lượng giảm giá trong số nhiều pretreated mẫu đã được đáng kể (P < 0,05). Phương pháp điều trị khác nhau trước khi có được hiển thị để dẫn đến những thay đổi đáng kể trong các thành phần của CS [7,16,21]. Nội dung cellulose sau pretreat-ments ranged 50,50% ± 0,47% (DSAP mẫu) để 64,20% ± 0,50% (HPAP mẫu). Rõ ràng, nội dung cellulose của tất cả pretreated CS đã cao hơn đáng kể so với bản xứ CS (P < 0,05). Các phát hiện này gợi ý rằng thành phần vô định hình (lignin, hemicellulose hoặc các thành phần khác của ash) có hiệu quả đã được gỡ bỏ sau khi pretreatments, tăng mức tỷ lệ phần trăm của cellulose. So với lignin nội dung của bản xứ CS, HPAP CS trưng bày một sự giảm đáng kể trong nội dung lignin (20.98 ± 0,50%). Tuy nhiên, nội dung lignin được quan sát thấy để tăng trong mẫu DSAP so với các mẫu không được điều trị, đó là phù hợp với các báo cáo của Silverstein et al. [16]. Trong công việc, nội dung của axit lignin không hòa tan của CS không được điều trị là 27,9%, trong khi co

Kết quả (Việt) 2:

2.4. Sản xuất ethanol sử dụng CS thủy phân

thủy phân enzym đã được thu hồi và hấp ở 121 ° C trong 15 phút. Nước nổi hấp khử trùng (20 ml từ mỗi sam- ple) được tiêm Saccharomyces cerevisiae tại một ing tải- rắn 5 g / 100 ml cho quá trình lên men ethanol. Độ pH ban đầu là 4,8, và ammonium sulfate được bổ sung như là một nguồn nitơ ở nồng độ 1% (w / v). Ủ bệnh được thực hiện tại anaero- bic nút đậy bình trong 48 giờ ở 30 ° C. Sau khi lên men, một mL mẫu 5 đã được thu hồi và ly tâm ở 12.000 rpm trong 15 phút. Các dịch nổi sau đó được sử dụng để xác định ethanol bởi một quang phổ tia cực tím (UV-1200 Máy đo quang phổ, Beckman Coulter, USA.).
Sản lượng ethanol được tính toán trên cơ sở các theoret- ical sản lượng ethanol tối đa có thể được lấy từ glucose được phát hành trong enzyme thủy phân bằng cách sử dụng phương trình sau:
sản lượng ethanol% ¼ ½ðc × V Þ = DM × 0: 511Þ] × 100%
trong đó c là nồng độ (mg / ml) của ethanol, theo tính toán theo phương pháp đường cong chuẩn, V là tổng thể tích ( mL) của nước dùng sự fermenta-, và m là khối lượng ban đầu khô (mg) của glucose vào đầu của quá trình lên men. 0,511 (92/180) là hệ số chuyển đổi glucose thành ethanol trong việc chuyển đổi sinh hóa của đường.

2.5. Phân tích thành phần

của cellulose và lignin nội dung của mẫu được xác định theo phương pháp HNO3-ethanol và 72% (w / w) phương pháp H2SO4 theo Liu [20]. Tỷ lệ giảm cân của mẫu xử lý sơ bộ được ước tính bằng trọng lượng vật liệu khô trước và sau khi pretreatments.

2.6. Quét hiển vi điện tử (SEM) phân tích

các hình thái bề mặt và đặc điểm của chất nền đã được nghiên cứu sử dụng SEM. Các mẫu CS không được điều trị và điều trị trước đó được phân tích theo các thủ tục của Du et al. [5] sử dụng SEM (JSM-6360LV, Nhật Bản Electronics Co, Ltd).

2.7. Fourier transform quang phổ hồng ngoại (FT-IR) phân tích

phân tích FT-IR được thực hiện theo phương pháp intro- sản xuất bởi Binod et al. [7] với những thay đổi nhẹ. Khoảng
1,0 mg mẫu CS bản địa và xử lý sơ bộ đã được phân tán trong 100 mg lớp phổ KBr và sau đó nhấn vào đĩa lúc 10 MPa trong 3 phút. Phổ FT-IR đã thu được trong phạm vi quang phổ của 400-4000 cm-1 sử dụng một loại Vetex70 Fourier quang phổ (Bruker Optics, Ettlingen, Đức) với một máy dò tại 4 cm-1 độ phân giải và 25 s quét cho mỗi mẫu.

2.8. Nhiễu xạ tia X (XRD) phân tích

ảnh hưởng của các phương pháp xử lý sơ bộ về cấu trúc cellulose tinh thể của CS đã được phân tích bằng cách sử dụng một XRD nhiễu xạ Rigaku Ultima IV (Nhật Bản) X-pert Pro nhiễu xạ oper- ated tại 40 kV và 30 mA với Cu / Ka bức xạ. Các mẫu được quét từ 2h = 4 ° đến 65 ° với một kích thước bước 0,02 ° với tốc độ quét của 1 ° / phút.

2.9. Phân tích thống kê

phân tích dữ liệu thành phần được thực hiện bởi một chiều ysis phương sai (ANOVA), tiếp theo là thử nghiệm của Duncan nhiều so sử dụng SPSS thống kê 18.0, và ý nghĩa thống kê được xác định ở mức 0,05 (P <0,05).


3 . Kết quả và thảo luận

3.1. Phân tích thành phần

Native CS được sử dụng trong nghiên cứu này chứa 39,85% ± 0,42% cellulose và 23,92% ± 0,30% lignin (Bảng 1). Haykir et al. [21] cũng cho thấy một kết quả tương tự, trong đó CS thu thập từ Thổ Nhĩ Kỳ chứa 40,9% ± 0,7% cellulose, 22,7% ± 0,6% axit lignin không hòa tan, và 2,5% ± 0,5% của lignin acid hòa tan. Ververis et al. [22] đã báo cáo rằng CS từ Hy Lạp chứa 40% cellulose và 17% lignin. Các thành phần chi tiết của CS đã được báo cáo trong một bài báo trước đó
[16]. Thành phần hóa học chính của CS thay đổi tùy theo vị trí tăng trưởng, mùa, thu hoạch và chế biến ods meth- [23].
Sự thay đổi thành phần và giảm cân của CS là chỉ số quan trọng đối với hiệu quả xử lý trước (Bảng 1). Sự khác biệt về tỷ lệ nội dung cellulose, hàm lượng lignin và giảm cân giữa các mẫu xử lý sơ bộ khác nhau có ý nghĩa (P <0,05). Phương pháp điều trị khác nhau trước đã được chứng minh để dẫn đến những thay đổi đáng kể trong thành phần của [7,16,21] CS. Nội dung cellulose sau ments pretreat- dao động từ 50,50% ± 0,47% (mẫu DSAP) đến 64,20% ± 0,50% (mẫu HPAP giúp đỡ). Rõ ràng, các nội dung cellulose của tất cả các xử lý sơ bộ CS cao hơn so với các bản CS (P <0,05) đáng kể. Những phát hiện này cho thấy rằng các thành phần vô định hình (lignin, hemicellulose, hoặc các thành phần tro khác) được loại bỏ một cách hiệu quả sau khi pretreatments, nâng mức tỷ lệ phần trăm của cellulose. So với hàm lượng lignin của CS bản địa, HPAP giúp đỡ CS trưng bày một giảm đáng kể hàm lượng lignin (20,98% ± 0,50%). Tuy nhiên, hàm lượng lignin đã được quan sát thấy tăng trong những mẫu DSAP so với các mẫu không được điều trị, đó là phù hợp với báo cáo của Silverstein et al. [16]. Trong công việc của mình, nội dung của lignin không hòa tan axit không được điều trị CS là 27,9%, trong khi các đồng