Luận án tiến sĩ: Phát triển consortium vi sinh học xử lý lignocellulose - Vu Ngoc Ha Vi

Luận án tiến sĩ phát triển consortium vi sinh học hiệu quả cho xử lý sinh học vật liệu lignocellulose. Nghiên cứu tối ưu hóa các chủng vi khuẩn, nấm men và tổ hợp của chúng để tiền xử lý nguyên liệu, nâng cao hiệu suất saccharification và fermentation.

Trường ĐH

Hungarian University of Agriculture and Life Sciences (MATE)

Chuyên ngành

Food Science

Tác giả

Luan An

Thể loại

Luận án PhD

Năm xuất bản

Số trang

118

Thời gian đọc

18 phút

Lượt xem

1

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tóm tắt nội dung

I. Vi sinh vật phân giải lignocellulose hiệu quả

Lignocellulose là thành phần chính trong phế phẩm nông nghiệp. Cấu trúc phức tạp gồm cellulose, hemicellulose và lignin tạo nên rào cản sinh học. Vi sinh vật phân giải lignocellulose đóng vai trò then chốt trong xử lý sinh học. Các chủng vi khuẩn cellulose và nấm mục trắng sản xuất enzyme đặc hiệu. Enzyme cellulase phân cắt liên kết beta-1,4-glycosidic trong cellulose. Enzyme lignin peroxidase tấn công cấu trúc phức tạp của lignin. Enzyme xylanase thủy phân hemicellulose thành đường đơn. Nghiên cứu tập trung phát triển consortium vi sinh học tối ưu. Mục tiêu giảm chi phí xử lý sinh khối lignocellulose. Ứng dụng thực tế cho sản xuất bioethanol và sản phẩm sinh học.

1.1. Vi khuẩn cellulose phân giải cellulose

Vi khuẩn cellulose tiết enzyme cellulase mạnh. Các chủng Bacillus và Pseudomonas thể hiện hoạt tính cao. Enzyme cellulase gồm endoglucanase, exoglucanase và beta-glucosidase. Hệ enzyme phối hợp phân cắt cellulose thành glucose. Điều kiện pH 6-7 và nhiệt độ 40-50°C tối ưu. Vi khuẩn phát triển nhanh trong môi trường giàu dinh dưỡng.

1.2. Nấm mục trắng sản xuất enzyme lignin peroxidase

Nấm mục trắng chuyên phân giải lignin hiệu quả. Các loài Phanerochaete và Trametes sản xuất enzyme mạnh. Enzyme lignin peroxidase oxy hóa cấu trúc thơm của lignin. Manganese peroxidase và laccase hỗ trợ quá trình phân giải. Nấm mục trắng cần thời gian nuôi cấy dài hơn vi khuẩn. Điều kiện hiếu khí và độ ẩm cao thúc đẩy sinh trưởng.

1.3. Enzyme xylanase thủy phân hemicellulose

Enzyme xylanase phân cắt xương sống xylan trong hemicellulose. Vi sinh vật sản xuất xylanase đa dạng. Enzyme tạo xylose và oligosaccharide từ hemicellulose. Hoạt tính enzyme xylanase cao ở pH 5-6. Nhiệt độ 50-60°C tối ưu cho phản ứng thủy phân. Xylanase phối hợp với cellulase tăng hiệu quả xử lý.

II. Xử lý sinh học sinh khối lignocellulose

Xử lý sinh học sinh khối lignocellulose là bước tiền xử lý quan trọng. Phương pháp sinh học sử dụng vi sinh vật và enzyme. Ưu điểm chi phí thấp, thân thiện môi trường. Không tạo chất ức chế lên men như phương pháp hóa học. Rơm rạ và phế phẩm nông nghiệp là nguyên liệu phong phú. Xử lý sinh học làm tăng diện tích bề mặt cellulose. Lignin bị phân giải mở cấu trúc lignocellulose. Hiệu quả đường hóa tăng đáng kể sau xử lý. Thời gian xử lý từ 7-21 ngày tùy điều kiện. Consortium vi sinh học cho kết quả tốt hơn đơn chủng.

2.1. Phương pháp xử lý sinh học rơm rạ

Rơm rạ chứa 35-40% cellulose, 25-30% hemicellulose và 15-20% lignin. Xử lý sinh học rơm rạ bằng nấm mục trắng hiệu quả. Thời gian ủ 14-21 ngày ở nhiệt độ phòng. Độ ẩm duy trì 60-70% trong quá trình xử lý. Vi khuẩn cellulose bổ sung tăng tốc độ phân giải. Tỷ lệ rắn:lỏng 1:10 phù hợp cho xử lý. Kết quả lignin giảm 30-50% sau xử lý.

2.2. Ứng dụng phế phẩm nông nghiệp

Phế phẩm nông nghiệp là nguồn nguyên liệu tái tạo. Cám gạo, bã mía, vỏ trấu có tiềm năng lớn. Xử lý sinh học chuyển hóa phế phẩm thành sản phẩm giá trị. Giảm ô nhiễm môi trường từ đốt phế phẩm. Tạo thu nhập bổ sung cho nông dân. Công nghệ xử lý sinh học đơn giản, dễ áp dụng.

2.3. Tối ưu hóa điều kiện xử lý sinh học

Điều kiện pH ảnh hưởng hoạt tính enzyme. pH 5-7 phù hợp cho đa số vi sinh vật. Nhiệt độ 30-40°C tối ưu cho vi khuẩn. Nấm phát triển tốt ở 25-30°C. Thông khí đủ cung cấp oxy cho quá trình hiếu khí. Tỷ lệ C/N 20-30:1 thúc đẩy sinh trưởng vi sinh vật.

III. Phát triển consortium vi sinh học tối ưu

Consortium vi sinh học kết hợp nhiều chủng bổ trợ. Hiệu quả xử lý cao hơn so với nuôi cấy đơn chủng. Vi khuẩn cellulose và nấm mục trắng phối hợp hiệp đồng. Vi khuẩn phân giải cellulose và hemicellulose nhanh. Nấm tấn công lignin mở cấu trúc lignocellulose. Tương tác cộng sinh tăng hoạt tính enzyme tổng thể. Thiết kế consortium dựa trên đặc tính từng chủng. Tỷ lệ phối trộn các chủng cần tối ưu hóa. Thử nghiệm nhiều tổ hợp xác định công thức hiệu quả. Consortium ổn định duy trì hoạt tính qua nhiều chu kỳ. Ứng dụng quy mô pilot và công nghiệp khả thi.

3.1. Lựa chọn chủng vi sinh vật phù hợp

Sàng lọc chủng từ nguồn tự nhiên phong phú. Đánh giá hoạt tính enzyme cellulase, xylanase, lignin peroxidase. Chủng có hoạt tính cao được tuyển chọn. Kiểm tra khả năng tương thích giữa các chủng. Loại bỏ chủng có tác động đối kháng. Xác định tỷ lệ phối trộn tối ưu qua thí nghiệm.

3.2. Thiết kế công thức consortium hiệu quả

Công thức consortium gồm 3-5 chủng vi sinh vật. Kết hợp vi khuẩn cellulose và nấm mục trắng. Bổ sung nấm mục nâu nếu cần thiết. Tỷ lệ giữa vi khuẩn và nấm 1:1 hoặc 2:1. Mật độ tế bào ban đầu 10^6-10^8 CFU/ml. Môi trường nuôi cấy bổ sung chất dinh dưỡng cần thiết.

3.3. Đánh giá hiệu quả consortium vi sinh học

Theo dõi tốc độ phân giải lignocellulose theo thời gian. Đo hoạt tính enzyme trong quá trình xử lý. Xác định hàm lượng đường khử sau đường hóa. Phân tích thành phần cellulose, hemicellulose, lignin còn lại. So sánh hiệu quả với xử lý đơn chủng. Đánh giá tính ổn định và khả năng tái sử dụng consortium.

IV. Đường hóa sinh khối sau xử lý sinh học

Đường hóa chuyển cellulose thành glucose lên men được. Enzyme cellulase thương mại hoặc tự sản xuất sử dụng. Sinh khối sau xử lý sinh học dễ đường hóa hơn. Lignin đã loại bỏ tăng khả năng tiếp cận cellulose. Tải lượng enzyme giảm tiết kiệm chi phí. Hiệu suất đường hóa đạt 70-90% cellulose lý thuyết. Thời gian đường hóa 48-72 giờ ở 50°C, pH 4.8. Nồng độ chất rắn 10-20% phù hợp. Đường khử thu được dùng lên men ethanol. Quy trình tích hợp đường hóa và lên men đồng thời tiết kiệm. Sản phẩm cuối bioethanol và phụ phẩm giá trị.

4.1. Tối ưu hóa quá trình đường hóa enzyme

Tải lượng enzyme 10-30 FPU/g cellulose tối ưu. pH 4.8-5.0 phù hợp cho cellulase thương mại. Nhiệt độ 45-50°C tạo hoạt tính enzyme cao. Khuấy trộn nhẹ tăng tiếp xúc enzyme-chất nền. Bổ sung beta-glucosidase ngăn ức chế sản phẩm. Thời gian đường hóa 48-72 giờ đạt hiệu suất cao.

4.2. Lên men đường thành bioethanol

Nấm men Saccharomyces cerevisiae lên men glucose hiệu quả. Nồng độ đường 100-150 g/l phù hợp. Nhiệt độ lên men 30-35°C tối ưu. pH 4.5-5.5 duy trì trong quá trình lên men. Thời gian lên men 48-96 giờ tùy điều kiện. Hiệu suất ethanol đạt 85-95% lý thuyết.

4.3. Quy trình đường hóa và lên men đồng thời

Quy trình SSF tích hợp đường hóa và lên men. Giảm ức chế sản phẩm từ glucose tích lũy. Nhiệt độ 35-37°C thỏa hiệp cho enzyme và nấm men. Thời gian quy trình rút ngắn 20-30%. Chi phí thiết bị giảm do dùng chung bể phản ứng. Hiệu suất ethanol tương đương quy trình tách biệt.

V. Ứng dụng công nghiệp xử lý lignocellulose

Công nghệ xử lý sinh học lignocellulose có tiềm năng thương mại. Quy mô pilot đã chứng minh tính khả thi. Chi phí sản xuất cạnh tranh với xăng hóa thạch. Nguồn nguyên liệu phế phẩm nông nghiệp dồi dào. Công nghệ giảm phát thải khí nhà kính. Tạo việc làm cho khu vực nông thôn. Sản phẩm bioethanol thay thế nhiên liệu hóa thạch. Lignin phụ phẩm ứng dụng làm vật liệu composite. Mở rộng sang sản xuất hóa chất sinh học khác. Chính sách hỗ trợ năng lượng tái tạo thúc đẩy phát triển. Đầu tư nghiên cứu cải tiến công nghệ liên tục.

5.1. Mô hình nhà máy bioethanol từ lignocellulose

Nhà máy công suất 10-50 triệu lít/năm khả thi. Công đoạn tiền xử lý sinh học 14-21 ngày. Hệ thống lên men liên tục tăng năng suất. Chưng cất thu hồi ethanol 95-99% độ tinh khiết. Xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường. Tận dụng phụ phẩm tạo giá trị gia tăng.

5.2. Phân tích kinh tế quy trình sản xuất

Chi phí nguyên liệu phế phẩm thấp hoặc miễn phí. Chi phí enzyme và vi sinh vật chiếm 30-40% tổng chi phí. Đầu tư thiết bị ban đầu cao cần hỗ trợ. Giá bán bioethanol phụ thuộc chính sách thuế. Thời gian hoàn vốn 7-10 năm với quy mô vừa. Lợi nhuận tăng khi mở rộng quy mô sản xuất.

5.3. Tác động môi trường và xã hội

Giảm 50-80% phát thải CO2 so với xăng hóa thạch. Giảm ô nhiễm không khí từ đốt phế phẩm nông nghiệp. Tạo 50-100 việc làm cho nhà máy quy mô vừa. Tăng thu nhập nông dân từ bán phế phẩm. Phát triển kinh tế tuần hoàn bền vững. Nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường cộng đồng.

VI. Triển vọng nghiên cứu vi sinh học lignocellulose

Nghiên cứu vi sinh học lignocellulose phát triển mạnh. Công nghệ gene tạo chủng vi sinh vật cải tiến. Enzyme tái tổ hợp có hoạt tính cao hơn enzyme tự nhiên. Metagenomics khám phá enzyme mới từ môi trường. Tối ưu hóa consortium bằng trí tuệ nhân tạo. Công nghệ sinh học tổng hợp thiết kế vi sinh vật đặc biệt. Quy trình tích hợp biorefinery tạo nhiều sản phẩm. Nghiên cứu cơ chế tương tác vi sinh vật-lignocellulose. Phát triển công nghệ xử lý liên tục quy mô lớn. Hợp tác quốc tế chia sẻ kiến thức và công nghệ. Tương lai xử lý sinh học là xu hướng chủ đạo.

6.1. Công nghệ gene cải tiến vi sinh vật

Chỉnh sửa gene CRISPR tạo chủng sản xuất enzyme cao. Biểu hiện enzyme ngoại lai trong vi khuẩn E. coli. Tối ưu hóa codon tăng mức độ biểu hiện protein. Loại bỏ gene ức chế cải thiện năng suất enzyme. Vi sinh vật biến đổi gene chịu nhiệt tốt hơn. An toàn sinh học cần đánh giá kỹ trước ứng dụng.

6.2. Metagenomics khám phá enzyme mới

Giải trình tự metagenome từ mẫu môi trường đa dạng. Phát hiện gene mã hóa enzyme lignocellulose mới. Enzyme từ vi sinh vật cực đoan có tính chất đặc biệt. Biểu hiện và đặc trưng hóa enzyme ứng viên. Thư viện enzyme mở rộng lựa chọn cho ứng dụng. Công nghệ giảm thời gian phát triển enzyme mới.

6.3. Biorefinery tích hợp đa sản phẩm

Biorefinery chuyển hóa lignocellulose thành nhiều sản phẩm. Ethanol, butanol, acid hữu cơ từ đường lên men. Lignin sản xuất vật liệu polymer và hóa chất. Protein vi sinh vật làm thức ăn chăn nuôi. Tận dụng tối đa giá trị sinh khối lignocellulose. Mô hình kinh tế tuần hoàn bền vững dài lâu.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: Development of microbial consortium for biological pretreatment of lignocellulosic raw materials

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (118 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

I⁄I/^NIE HUNGARIAN UNIVERSITY OF AGRICULTURE AND LIFE SCIENCES Development of microbial consortium for biological pretreatment of lignocellulosic raw materials PhD. Thesis Vu Ngoc Ha Vi Budapest 2023 Doctoral School Name: Doctoral School of Food Science Field: Food Science Head: Prof. Livia Simon-Sarkadi D. Department of Nutrition Science Institution of Food Science and Technology Hungarian University of Agriculture and Life Sciences (MATE), Hungary Supervisor: Prof.

Department of Bioengineering and Alcoholic Drink Technology Institution of Food Science and Technology Hungarian University of Agriculture and Life Sciences (MATE), Hungary Prof. Vijai Kumar Gupta Ph. Biorefining and Advanced Materials Research Centre Scotland’s Rural College (SRUC), UK The applicant met the requirement of the regulations of the Hungarian University of Agriculture and Life Sciences and the thesis is accepted for the defense process. Signature of Head of Doctoral School Signature of Supervisors il TABLE OF CONTENT 1.

AND OUTLLIN Eivssicssnaissicsnnuneienisnsinenannsoaanbait tiviwnetowwsnsnadasoubsnnnaisetunaransswsatisn 1 lui: SU ole (CE (Cl) 1 L2. - TCSs ccaisoiczasoziaseinenn onnibivenscininrsinsiiuresaissnneivesiew tensa unnn tis leanne vanrdn ain lvaleidvaieaenansionlewiv 3 LITERATURE RIB VIEW sangtsstooititoagsies4LSSG. 4 Pilele TCE1TUlÖ§ TkzussoanotindoibitiDGEIGHHOIAGGEUOHROEHUSSNEIDSIGBDHIGNIOHRGIAGEAINGMRASESSAHERRiiNM 5 2:12: Hemice lulose ccavssscmemcemmensmanseaten See RIE UE ER 2) DAB. LAGI sznusioiiitpttineilEDiEIDESDSIEBIHEIBEERGEIIERHIEIRHEIREXEPSNSIEABEGEERIIEHSTHEIERGHĐSMESGPBiABBMM 6 2.

Pretreatment of lignocellulosic b1OImasSS.- ---- + 25232 *++E* + £*EEsereereerserrserree 7 22Qle PHYSICA Prewrea tiie t oc cececeemcerennersentnennrnee cermin tener 8 50; Chemica ppnetne altri en basics stesasssiiessnsisscisummntisnanssuision cmwciivansnnsiie tieduoacutinentlenbataaiiatmealanaets 9 22.3» -PHYsiOCheniical Preheat tit sccorcess seeeoeenrerreneayenvevenaennensncemmennnesmmusermmerrenveneneres 11 2.GÉbloetHanolpf6dl6HOi:sssssseeasenriniiesbitaodiiieibitigsbiBEEHUHOR-ISEEL469)023380368 21 SACCHATT EH CATION.-nnninenerssermnnnrannnnnernactinerpinscmnnns sienttaninsaiinwofsspnatoiesnensdnenneieauriirauinanidnrantigeneaneinannee see 21 AlCOHONIC fSFEIfIGIIEOTH ssssssessnerren cues 23958 8R4 140008356156 2Sh3ESE1EĐESGGAESSSS-EELRDHSAIRNGEESRORG-G14E4856051 22 MATERIALS AND METHOIDS. --- --- +21 2S S1 2x TH HT TH TH ng Hư 23 3.1, Lipnocellilose subSHáảÍEssesssssoeoasssrotrdoilstidbilioiigtsltKOREERSEHGEIHIRUĐBIESgSeSufe 23 3/2: - ,MIIGTGBTENHISHHBsswswpueeoiboeiiegoitdgioilotabeSAdS90LRQĐADiGBQOIAriSSLGAigaHgASGERJWANidtaibpszsrjNiOqesy 23 3. Effect of bacteria, yeast and their consortia on the pretreatment of lignocellulose. Fungal biolopical pretreatiientcc css cannnsmnmnsiasienuniovanmantnsievenseitnwsnctneevendsnnawdns 24 3,5, Optimization of microbial pretredtnent ccsmsccmepnasmancmmncmmancmemearmenemn 25 3.

Effect of culture medium and plH.2, Elector iqitid SOG TANG sssc-vesssenscssmsienan menmenretaseamuamreeearenesem recur 25 3. Effect of cultivation method. ‘(Constivction of complex Microbial CONSOLE ssccsseesssonnernennsasnnsnasonnrenrennenxesanevaneavounnans 26 3. Effect of quality of lignocellulosic bioimasses.

Saccharification and fermentation of pretreated biomass: cases study. 26 39, Analytical 116 thodSersccucmmnnmesusscanmupmaa are EERE 27 3.1, Détermination of deoradation tate avvccsccasnnammmnnmnnaraninemanunrmanenns 27 3. Determination of reducing SU Bai iis: cscccvenecetersurnascteeneneesonsvrsesrtannestatavin spassenieerearens 20. EnzZymalicactivity AŠŠ4WŠ‹ssoandotnnasoobDaDDOEEHCEGEDDIHESQGĐIAIGBĐSSSEENGEGINIHHMSSSSAISSEEESXSRHESS 27 3.

Determination of total phenolic €OTIf€TI{. Determination of amino acid COTIẨ€TIE. Determination of bioconversion TAÍ€. - -- -- LG 22222222 221111111 1 1 125225111111 ng xxg 29 3:10.

Statistical analysis sscsensssassensassssssnassanssnsevsnsssaves staavnssannssaseassnnsanp sae oe sensnsenamapeaaceeasssseeats 29 RESULT AND DISCUSSION ses.cnseumscrmnep arama ne aE RT 31 4. Bacterial pretreatment of wheat bran.l„ Cellulolytie Bach cree oscencanaventememmenduacmcnc mime arma: 31 41. Ligninolytic bacteria :sscssssssscsscssmsseruesssenes nares emaecmnmasmeasmeanen naa 43 4. Construction of the mixed cultures of cellulolytic and ligninolytic strains.

_ Fungal pretreatment of lignocellulosic biO1maSsS. Utilization of yeast as supplement hố. Optimization of operating parameters. Effect of culture medium and plH.

Effect of the liquid:solid raf1O. Effect of cultivation methOS. --- 6 + k1 12k TH ngàn HT TH HH 67 4. Development of the effective microbial COTSOTẨ1A.1, PrONnusiiS ap pProde hl yowcrere apie ecssiernanecrernimeennet isi aa 69 4.

Construction of complex microbial COTRSOTẨHA. Performance of newly developed microbial conSOTẨ1a. Application of newly developed microbial €OTSOTẨA. Optimization saccharification process.

Saccharification of pretreated wheat bran using mono- and co-cultures. Ethanol fermentation of biologically pretreated wheat bran. 90 Tu 1521 El IGS SNC © E2 ky sang DtoicsfifeslnrstsftrrsnssatlibreibviesloostoisosbUtonbdi noobsso=biisliiostilvoistttogdtsir 94 il Abbreviations ANOVA Analysis of Variance CFU Colony Forming Units DP Degree of depolymerization of carbohydrates FPU Filter paper unit (Cellulase enzyme activity) GDS Gram per dried substrate HPLC High-Performance Liquid Chromatography Ils Ionic liquids pretreatment OD Optical Density Organosolv pretreatment PC Principal component PCA Principal Component Analysis Refractive index SHF Separate hydrolysis and fermentation SPSS Statistical Analysis Software SSF Simultaneous saccharification and fermentation YEPD Yeast extract peptone dextrose ili List of figures Figure 2.1 Hierarchy of structures of lignocellulosic b1OfSS.-- -- 55s ss + ++x+seeesssss 4 Figure 2.2 Cellulose structure (Terzopoulou et al.3 Hemicellulose structure (Terzopoulou et al.4 Three monomer types in lignin (Duval and Lawoko, 2014).- -----+ss<csxssxsse2 6 Figure 2.6 Different lignocellulose pretreatment approaches (Abraham et al.7 Overview of biological pretreatment and its applications (Narayanaswamy et al.5 Ethanol conversion process from lignocellulosic biomass.1 Dried weight loss of wheat bran after 7-day of cultivation of Bacillus strains .2 Reducing sugar accumulation ratio of Bacillus strains after 24, 48 and 72 hours of cultivation. Capital letters (A, B, C) indicate the difference by treatment time and lower-case letters (a, b, c, d, e) demonstrate difference by SÍTA1TS.-- - - + + 2321123 9 1 1 1 1 1x ng re 32 Figure 4.3 Correlation of pH and reducing sugar yield produced in pretreatment by individual Bacillus strains B.B, coasulans BOVI39 (HĨ sncassscossaaauvenscneracmnvmennmnenemmenze meas 33 Figure 4.4 Total cellulase activity (A), endo glucanase activity (B), B-glucosidase activity (C) and xylanase activity (D) of Bacillus strains at 72 hrs of enzyme harvest .5 Cluster analysis and its characteristic using Ward’s minimum variance, based on hydrolytic enzyme and reducing sugar in pretreatment by Bacillus strains.6 Dried weight loss of wheat bran after 7-day of cultivation of Bacillus consortia .7 Reducing sugar accumulation ratio of Bacillus co-cultures after 24, 48 and 72 hours of cultivation.

Capital letters (A, B, C) indicate the difference by treatment time and lower-case letters (a; b; Gd, €) đeni6iisfFa(6:đ1ITofefice BY SA HÍẾ ocr ceccnmanenvensonaneeeeenremensacannmenmenemermnenaenonaan 40 Figure 4.8 Principal component analysis (PCA) plot (A: component plot in rotated space; B: plot of regression factor on the first and second axes from PCA of 11 Bacillus consortia) .9 Dried weight loss of wheat bran after 7-day of cultivation of ligninolytic strains .10 Comparison of enzyme production capacity of 8 lignin-degrading strains at 48 hrs of HICDĐIIGT Reeeee entre tetas ten errr ee ern rece er ert ent ere 46 Figure 4.11 The correlation between degrading enzyme activities and sugar yield.12 Total phenolic content generated by ligninolytic cOnnSOTfa.13 The sugar conversion of pretreated lignocellulosic biomass using ligninolytic strains ((A and their cosculltures: (B) ssieacocsssmexseancenantasennsauiusinesanaumsasvernaadton onasiaucasemeesnawuceltne teatien Nee 50 Figure 4.14 Cluster analysis and its characteristic using Ward’s minimum variance, based on various parameters in pretreatment by bacterial COMSOTEHIA 0.15 Enzymatic properties of three clusters I (A), cluster II (B) and cluster II (C).16 The sugar conversion of pretreated lignocellulosic biomass by bacterial consortia in three clusters (cluster I (A), cluster IT (B), cluster IIT (C)) .17 Weight loss of wheat bran by the pretreatment of fungi strains and their consortia .18 Reducing sugar vs. time of pretreatment by Ẩung1.- ---- 55 525 +22 *+2+2sc£z£zsxss 58 Figure 4.19 The sugar conversion of pretreated biomass by fungi and their consortia .20 Reducing sugar accumulation ratio of yeast strains and their consortium after 24, 48 Aid 72 HS OPCW V AOR iccsmssversnseessccareosanneermennenemenenaacen emma REED 61 Figure 4.21 The sugar conversion of pretreated lignocellulosic biomass using yeast and their co- GUNHEỂlinssekuandsissmdlsnbinanernarliseceeslidlEesaosligttdgestplielpsoiclskcbsrosiilldiposSialkaEieliusEboritialobsgsfllidigdlisitaesoollisssaiostoslEindindise 63 Figure 4.22 Degradation efficiency in biological pretreatment by fungi using different culture medium and pH values: weight loss (A), reducing sugar yield (B).- ----5+++s<+<ss++s+ss+ 64 1V Figure 4.23 Degradation efficiency by bacterial co-cultures using different culture medium (A: Weisht loss, B: reducing stpar Viel d) nrscsnscusssnasn scanner Meo 64 Figure 4.24 Comparison of enzymatic characteristics under cultivation of bacteria and fungi in submerged pretreatment (A: FPase, B:CMCase, C: xylanase and D:laccase).25 Effect of moisture in degradation efficiencies in biological pretreatment using bacteria (A) and fungi (B) oo.26 Effect of two cultivation methods on degradation efficiency in biological pretreatment of lignocellulosic biomass: Suspended (A) and submerged (B) pretreatment.27 Effect of two cultivation methods on enzymatic production in biological pretreament of lignocellulosic biomass (A suspended and B submerged pretreatment) .28 Cluster analysis of degrading criteria and their characteristics in the pretreatment by the complex consortia using Ward’s metÏod.29 The correlation between weight loss and reducing sugars from pretreated wheat ee i aca a re 74 Figure 4.30 Enzyme production by microbes at 72 hrs of pretreatimenf.31 The sugar conversion of pretreated lignocellulosic biomass.32 Weight loss of lignocelluloses using microbial consortia BFY4 (A), BFY5 (B).33 Enzyme activities after 72 hrs of lignocellulose pretreatment by microbial consortia BFY4 (A) and BFY5 0.34 Sugar conversion of different mixtures of substrate under cultivation of BFY4 (A) and BEY 5 (8) ssssenmnsacassmsancmcncnunncmmanar cm 80 9930321T83149501094498G801001143G133504E0400/5041530S549380055 80 Figure 4.35 Comparison of the reducing sugar accumulation ratio in hydrolysates after 72 hrs pretreatment then after 4 hrs hydrolysis of lignocellulosic biomass.36 Saccharification and ethanol production using mono-cultures and co-cultures (maximum 3 members) pretreated wheat bran hydrolysates. --- eeeeee tee teeteeteeenee 85 Figure 4.37 Saccharification and ethanol production using complex consortia (from 4 members and above) pretreated wheat bran hydrolysates .- -- 1 SH nh ng HH He 86 Figure 4.38 Bioconversion rate with microbial consortia using pretreated wheat bran hydrolysates eee eee re 87 List of tables Table 3.1 List of microorganisms used in this Study. ccc eceeceseceeseeeeesseceeeeeeeeseceseeeneeseeeeenees 23 Table 3.2 Description of the fungal consortia.

All synthetic microbial communities were at least 3 TC CALS cscs caeraerarrrewesereawranaie cscs as RES US WS WER Na EAD TET HETOS WN SIOE SSS HE STEN SANT SAVES ESES ISA ODEO 24 Table 3.3 Experimental design for evaluation the effect of cultivation method.4 Preparation various mixtures of lignocellulosic bioimass.1 Description of the cellulolytic COTISOTẨHA.-- 55 22+ 322332 **2E+vE+vEererrerrrrrrrrrrrrer 38 Table 4.2 Enzymatic production of various enzymes by monoculture and co-culture in the pretreatment hydrolysate at 72 hours of €uÏ(IVaf{IOTI.3 Total phenolic content (mg/ml) accumulation ratio of ligninolytic strains after 7 day WUD) oe 45 Table 4.4 Enzymatic production by monoculture and co-culture of lignin-degrading strain in the pretreatment hydrolysate at 72 hours of CuÏ{TVAfIOII.5 Degradation efficiency of co-cultures of cellulolytic and ligninolytic strains .6 Enzyme production by fungi species and their conSOTfIUI.-- -5- 55 <+ss++ss>++ 59 Table 4.7 Degradation profiles by €aSÍ. - ác t1 TH HT TH nh HH HH 62 Table 4.8 Degradation parameters (weight loss, reducing sugar accumulation, pH) of wheat bran substrate in the cultivation of mono and mixed culture in the pretreatmenf.9 Reducing sugar accumulation ratio under pretreatment of various lignocellulosic Elö†ftaS5iušlfiE Microbial CONSOTAUI res cmcamssansemerennanmamaaramarmmae aR 78 Table 4.10 Effect of substrate loadings in saccharification efficacy of pretreated biomass .11 Effect of enzyme dosages 1n saccharification efficacy of pretreated biomass.12 List of microbial consortia used in the pretreatment of lignocellulosic biomass. INTRODUCTION AND OUTLINE 1. Introduction It has been predicted that the world's population may reach 9.7 billion in 2050 and 10.9 billion in the next 50 years (Roser, 2013).

As a result of the increasing population and economic growth, by 2050, global energy consumption and energy-related carbon dioxide emissions will increase nearly 50% compared with 2020 (Energy Information Administration, 2021). Fossil fuel, natural gas, coal and nuclear energy cannot satisfy human beings' demands. The reliance on oil and gas makes the world economy dependent on the limited number of exporting countries and escalates gasoline prices. Moreover, CO2 emissions as the result of burning fossil energy from the industrial zone or means of transport vehicles have been claimed as the main reasons for serious environmental issues such as global warming, and climate change which could damage the natural ecosystem.

Thus, many governments are stimulating the utilization of renewable energies and resources to aim toward the three dimensions (three Ps) of sustainability, namely Profitability (affordable energy), Planet (climate change) and People (social stability). The renewable source will be a promising and sustainable source of energy alternatives to address the future environmental problem and energy scarcity. Different types of renewable energy are currently being extensively researched, namely solar, wind, geothermal, hydrothermal and biofuels. Among renewable energy sources, bioenergy (energy from bio-based sources) is the largest renewable energy present in the form of liquid fuels such as biofuel, diesel, or gasoline.

In 2017, bioenergy accounted for 70% of renewable energy consumption (World Bioenergy Association, 2019). Biomass can be obtained from many sources such as forestry or agriculture waste streams. There are three classifications of biofuel listed first-, second-, and third-generation biofuels.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "Phát triển consortium vi sinh học xử lý sinh học vật liệu lignocellulose" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ phát triển consortium vi sinh học hiệu quả cho xử lý sinh học vật liệu lignocellulose. Nghiên cứu tối ưu hóa các chủng vi khuẩn, nấm men và tổ hợp của chúng để tiền xử lý nguyên liệu, nâng cao hiệu suất saccharification và fermentation.

Luận án "Phát triển consortium vi sinh học xử lý sinh học vật liệu lignocellulose" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Hungarian University of Agriculture and Life Sciences (MATE). Năm bảo vệ: 2023.

Luận án "Phát triển consortium vi sinh học xử lý sinh học vật liệu lignocellulose" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Phát triển consortium vi sinh học xử lý sinh học vật liệu lignocellulose" thuộc chuyên ngành Food Science. Danh mục: Công Nghệ Sinh Học.

Luận án "Phát triển consortium vi sinh học xử lý sinh học vật liệu lignocellulose" có bao nhiêu trang?

Luận án "Phát triển consortium vi sinh học xử lý sinh học vật liệu lignocellulose" có 118 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Phát triển consortium vi sinh học xử lý sinh học vật liệu lignocellulose" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter