Fermentācijas apstākļu optimizācija inulīna konversijai bioetanolā, izmantojot raugu Kluyveromyces marxianus

Abstract

Darba mērķis bija apskatīt dažādu fermentācijas apstākļu ietekmi uz inulīna konversiju bioetanolā ar raugu Kluyveromyces marxianus. Pētījumā tika salīdzināti divi K.marxianus celmi DSM 5418 un DSM 5422. Celms K. marxianus DSM 5422 uzrādīja labākus augšanas un etanola produktivitātes rādītājus inulīnu saturošās barotnēs. Tika veikti daudzfaktoru eksperimenti, kuros aplūkota fermentācijas temperatūras, substrāta koncentrācijas un aerācijas ietekme uz etanola un biomasas biosintēzes rādītājiem inulīna barotnēs. Novērtēta minēto faktoru savstarpējā iedarbība. Konstatēts, ka visoptimālākie apstākļi etanola producēšanai no inulīna ar K.marxianus DSM 5422 ir pie 30°C temperatūras, 0,2 l•l-1•min-1 aerācijas un inulīna barotnes koncentrācijas 150 g/l. Šī darba veikšanai tika apgūtas sekojošas eksperimentālās metodes: kopējo cukuru noteikšana, glikozes un fruktozes noteikšana enzimātiski, K.marxianus kultivēšana, fermentācija un paraugu sagatavošana etanola noteikšanai ar HPLC. Pētījumi tika veikti LU Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūtā, Ogļhidrātu biokonversijas laboratorijā, laika posmā no 2014.gada septembra līdz 2015.gada februārim.

The task of this work was to observe influence of different fermentation parameters on inulin conversion to bioethanol by yeast Kluyveromyces marxianus. Two K. marxianus strains DSM 5418 and DSM 5422 were investigated. Best growth and ethanol production parameters were obtained by K. marxianus DSM 5422. Fermentation temperature’s, substrate concentration’s and aeration’s influence on ethanol and biomass production parameters on inulin substrates using multifactorial experiments were observed. Mantioned factors interection was estimated. It was observed that most optimal fermentation temperature for K. marxianus DSM 5422 is 30̊ C, aeration rate is 0.2 l•l-1•min-1 and inulin concentration in medium is 150 g/l. During the work, the folowing experimental methods were mastered: total sugar determination, glucose and fructose enzymatic determination, K.marxianus cultivation, fermentation and sample preparation for ethanol determination with HPLC. Researches were done in the University of Latvia, Institute of Microbiology and Biotechnology, Carbohydrate bioconversion laboratory, in period of time from September 2014 to February 2015.