| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 2,846 |
| تعداد مقالات | 32,300 |
| تعداد مشاهده مقاله | 41,387,077 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 18,562,164 |
تولید اتانول زیستی از ضایعات نان با هیدرولیز آنزیمی و تخمیر با مخمر ساکارومایسس سرویزیه | ||
| تحقیقات سامانه‌ها و مکانیزاسیون کشاورزی | ||
| مقاله 5، دوره 21، شماره 75، آذر 1399، صفحه 47-64 اصل مقاله (1.71 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/erams.2020.126350.1311 | ||
| نویسندگان | ||
| سمانه ترابی1؛ سیدرضا حسن بیگی* 2؛ بهزاد ستاری3؛ برات قبادیان4 | ||
| 1دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 2استاد گروه مهندسی فنی کشاورزی؛ پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 3استادیار گروه مهندسی فناوری صنایع غذایی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 4استاد گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| ضایعات نان از ضایعات مواد غذایی رایج در جهان است. هدف از این تحقیق، بررسی اثر متغیرهای زمان قندسازی و نسبت ضایعات نان به آب (غلظت سوبسترا) بر میزان گلوگز ضایعات نان و تولید اتانولزیستی از گلوگز حاصل از هیدرولیزشدن آن است. ضایعات نان ابتدا به قطعات کوچک تقسیم و پس از آن با نسبت 15-10 (w/v%) با آّب مخلوط شدند. از آنزیمهای آلفاآمیلاز برای مایعسازی و گلوکوآمیلاز برای قندسازی استفاده شد. برای بررسی اثر متغیرهای زمان قندسازی و غلظت سوبسترا بر مقدار گلوگز، از روش سطح پاسخ (طرح مرکب مرکزی) با نرم‌افزار دیزایناکسپرت استفاده گردید. قند حاصل از هیدرولیز به روش کیت گلوکز اندازهگیری شد. میزان آفلاتوکسین ضایعات نان (به عنوان شاهد) و نمونۀ بهینۀ حاصل از فرآیند هیدرولیز (نمونه با بیشترین میزان گلوگز) اندازهگیری شد. از مخمر ساکارومایسیس سرویزیه برای فرآیند تخمیر استفاده شد. نتایج تحقیق نشان داد که بیشترین غلظت گلوگز در هیدرولیز، مربوط به غلظت سوبسترای 150 گرم بر لیتر و زمان قندسازی 48 ساعت به میزان 21/100 گرم بر لیتر است. هیدرولیز در غلظتهای بیشتر و زمانهای طولانیتر، به علت ایجاد ویسکوزیته و چسبندگی بالا، میزان غلظت گلوکز را کاهش میدهد در نتیجه اثر مطلوبی روی هیدرولیز ندارد.معلوم شد فرآیند هیدرولیزشدن آفلاتوکسین B1 و B2 را به ترتیب به میزان 76 درصد و 16 درصد کاهش میدهد. بیشترین مقدار اتانولزیستی در فاز تخمیر، 35/45 گرم بر لیتر با بازده 7/88 درصد در زمان 36 ساعت به دست آمد که میتواند به دلیل مصرف گلوکز تولید شده در مرحلۀ هیدرولیز شدن به واسطۀ رشد مناسب تودۀ سلولی در تخمیر در این مدت زمان باشد؛ زمان مناسب برای فرآیند تخمیر 36 ساعت است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آفلاتوکسین؛ زیست توده؛ گلوکز | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Bioethanol Production from Bread Waste with Enzymatic Hydrolysis and Fermentation by Saccharomyces Cerevisiae | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Samane Torabi1؛ S. R. Hasanbeigi2؛ Behzad Sattari3؛ Barat Ghobadian4 | ||
| 1Dept. Agro-technology, College of Abouraihan, University of Tehran, Tehran, Iran. | ||
| 2Professor, Department of Agrotechnology, Abouraihan College, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 3Assistant professor, Dept. Food Industry, College of Aburaihan, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 4Dept. of Bio-system Engineering, College of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Bread waste is the common part of food biomass in the world. The aim of this study was to investigate the effects of saccharification time and also substrate concentration on the amount of glucose as well as bioethanol obtained from bread wastes folowing hydrolysis processing. The bread wastes were crushed to small parts and then mixed with water at ratio of 10-15 (w/v%). Alpha-amylase and glucoamylase enzymes were used for liquefaction and saccharification, respectively. The effects of saccharification time and substrate loading parameters on the amount of glucose were investigated by using response surface methodology (central composite design) with Design Expert software. The glucose-derived from hydrolysis processing was measured by glucose kit. Aflatoxin contents of the bread wastes (as control sample) and optimum sample obtained from the hydrolysis processing (sample with the maximum glucose) were measured. Fermentation processing was carried out by using Saccharomyces cerevisiae yeast. The results showed that the highest amount of glucose (100.21 g/l) in enzymatic hydrolysis was obtained at the saccharification time of 48 h and substrate loading of 150 g/l. The hydrolysis processing at the higher concentrations and longer duration, due to high viscosity and adhesion, reduced the concentration of glucose, so high concentration did not have any favorable effect on the hydrolysis processing. The hydrolysis processing reduced Aflatoxin B1 and B2 at a ratio of 76% and 16%, respectively. The greatest amount of bio-ethanol in the fermentation phase (45.35 g/l) was obtained at 36 hours with efficiency of 88.7%. It could be related to the consumption of glucose produced in the hydrolysis phase due to proper growth of the cell mass during fermentation phase in this duration. The recommended time for the fermentation processing is 36 hours. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Aflatoxin, Biomass, Fermentation, Glucose | ||
| مراجع | ||
|
Abedi, M. (2012). Bioethanol production from potato waste (M. Sc. Thesis), University of Tehran. Tehran. Iran. (in Persian)
Acanski, M., Pastor, K., Razmovski, R., Vucurovic, V., & Psodorov, D. (2014). Bioethanol production from waste bread samples made from mixtures of wheat and buckwheat flours. Journal on Processing and Energy in Agriculture, 18(1), 40-43.
Anon. (2011). Food and feed stuffs - determination of aflatoxins B&G by HPLC method using immunoaffinity column clean up-Test method. ISIRI, 6872. Institute of Standards and Industrial Research of Iran, Tehran, Iran (in Persian)
Anon. (2017). Glucose Assay Kit. Ziestchem Diagnostics, Tehran, Iran. (in Persian)
Caputi, A., Ueda, M., & Brown, Th. (1968). Spectrophotometric determination of ethanol in wine. American Journal of Enology and Viticulture, 19(3), 160-165.
Duku, M. H., Gu, S., & Hagan, E. B. (2011). A comprehensive review of biomass resources and biofuels potential in Ghana. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(1), 404-415.
Ebrahimi, F., Khanahmadi, M., Roodpeyma, Sh., & Taherzadeh, M. (2008). Ethanol production from bread residues. Biomass and Bioenergy, 32(4), 333-337.
Han, W., Hu, Y., Li, Sh., Huang, J., Nie, Q., Zhao, H., & Tang, J. (2017). Simultaneous dark fermentative hydrogen and ethanol production from waste bread in a mixed packed tank reactor. Journal of Cleaner Production, 141, 608-611.
Hashem, M., Asseri, T. Y. A., Alamri, S. A., & Alrumman, S. A. (2018). Feasibility and sustainability of bioethanol production from starchy restaurants bio-wastes by new yeast strains. Waste and Biomass Valorization, 10(6), 1617-1626.
Hudečková, H., Šupinová, P., & Babák, L. (2017). Optimization of enzymatic hydrolysis of waste bread before fermentation. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 65(1), 35-40.
Ismail, A., Riaz, M., Akhtar, S., Yoo, S. H., Park, S., Abid, M., & Ahmad, Z. (2017). Seasonal variation of aflatoxin B1 content in dairy feed. Journal of Animal and Feed Sciences, 26(1), 33–37.
Izad-Panah, N., Mohammadi, V., & Aghayar-Makui, N. (2018). A review of bread wastes (The need to reduce bread wastes to increase productivity). Applied Studies in Management and Development Sciences, 11(2), 47-58. (in Persian)
Kawa-Rygielska, J., Pietrzak, W., & Czubaszek. A. (2012). Characterization of fermentation of waste wheat-rye bread mashes with the addition of complex enzymatic preparations. Biomass and Bioenergy, 44, 17-22.
Kim, Y. S., Jang, J. Y., Park, S. J., & Um. B. H. (2018). Dilute sulfuric acid fractionation of Korean food waste for ethanol and lactic acid production by yeast. Waste Management, 74, 231-240.
Kitagaki, H., Araki, Y., Funato, K., & Shimoi, H. (2007). Ethanol‐induced death in yeast exhibits features of apoptosis mediated by mitochondrial fission pathway. FEBS Letters. 581(16), 2935-2942.
Limayem, A., & Ricke, S. C. (2012). Lignocellulosic biomass for bioethanol production: Current perspectives, potential issues and future prospects. Progress in Energy and Combustion Science, 38(4), 449-467.
Moraise, R. R., Pascoal, A. M., Pereira-Júnior, M. A., Batista, K. A., Rodriguez, A. G., & Fernandes, K. F. (2019). Bioethanol production from Solanum lycocarpum starch: A sustainable non-food energy source for biofuels. Renewable Energy, 140, 361-366.
Pietrzak, W., & kawa-Riejilska, J. (2014). Ethanol fermentation of waste bread using granular starch hydrolyzing enzyme: Effect of raw material pretreatment. Fuel, 134(15), 250-256.
Pietrzak, W., & kawa-Riejilska, J. (2015). Simultaneous scarification and ethanol fermentation of waste wheat–rye bread at very high solids loading: Effect of enzymatic liquefaction conditions. Fuel, 147(1), 236-242.
Shahnoushi, N., Firoozzare, A., Jalerajabi, M., Daneshvar, M., & Dehghanian, S. (2011). The use of the order logit model in an investigation of the effective factors on bread waste. Journal of Economic Research, 46(3), 111-132. (in Persian)
Sugiura, K., Yamatani, S., Watahara, M., & Onodera, T. (2009). Ecofeed, animal feed produced from recycled food waste. Veterinaria Italiana, 45(3), 397-404.
Svanes, E., Oestergaard, S., & Hanssen, O. J. (2019). Effects of packaging and food waste prevention by consumers on the environmental impact of production and consumption of bread in Norway. Sustainability, 11(1), 43. doi:10.3390/su11010043.
Rushing, B. R., & Selim, M. I. (2019). Aflatoxin B1: A review on metabolism, toxicity, occurrence in food, occupational exposure, and detoxification methods. Food and Chemical Toxicology, 124, 81-100.
Udomkun, P., Wiredu, A. N., Nagle, M., Müller, J., Vanlauwe, B., & Bandyopadhyay, R. (2017). Innovative technologies to manage aflatoxins in foods and feeds and the profitability of application -A review. Food Control, 76, 127-138.
Vanhoutte, L., Audenaert, K., & De Gelder, L. (2016). Biodegradation of mycotoxins: Tales from known and unexplored worlds. Frontiers in Microbiology, 7, 561. doi: 10.3389/fmicb.2016.00561.
Van Maris, A. J. A., Abbott, D. A., Bellissimi, E., van den Brink, J., Kuyper, M., Luttik, M. A., Wisselink, H. W., Scheffers, W. A., van Dijken, J. P., & Pronk, J. T. (2006). Alcoholic fermentation of carbon sources in biomass hydrolysates by Saccharomyces cerevisiae: current status. Antonie van Leeuwenhoek, 90(4), 391-418. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,410 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 523 |
||