تولید اتانول از سبوس برنج توسط قارچ موکور همالیس و جداسازی کیتوزان از بیومس تولیدی

اهمیت تولید اتانول به عنوان سوختی مناسب، تجدیدپذیر و پاک به علت محدود بودن منابع سوخت های فسیلی و تولید گازهای گلخانه ای حاصل از آن ها، در سال های اخیر افزایش یافته است. مواد لیگنوسلولزی، قندی ونشاسته ای از منابع تجدیدپذیر برای تولید اتانول محسوب می شوند که به وفور در دسترس می باشند. سبوس برنج از جمله مواد لیگنوسلولزی فراوان و ارزان قیمتی است که می توان از آن برای تولید اتانول استفاده نمود. در این تحقیق سبوس برنج به عنوان ماده اولیه برای تولید اتانول مورد استفاده قرار گرفت. ترکیبات اصلی موجود در سبوس برنج به کار برده شده در این پژوهش شامل: 2/36 درصد گلوکان، 15 درصد زایلان، 8/19 درصد لیگنین و 6/18 درصد خاکستر بود. به منظور بهبود بازده ی هیدرولیز آنزیمی و اتانول از پیش فرآوری قلیایی برای اصلاح ساختار این ماده استفاده شد. در ابتدا، پیش فرآوری قلیایی با هیدروکسید سدیم و کربنات سدیم در غلظت های 1 و 2 مولار، زمان های 30 و105 دقیقه و دماهای 50 و100 درجه سانتیگراد انجام شد. سپس برای بررسی تأثیر پیش فرآوری های انجام شده، فرآیند هیدرولیز آنزیمی بر روی نمونه های پیش فرآوری شده و پیش فرآوری نشده، در دمای 45 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت با استفاده از 30 fpu آنزیم سلولاز و60 iu آنزیم بتاگلوکوسیدازانجام شد. بهترین نتیجه حاصل از عملیات پیش فرآوری مربوط به پیش فرآوری با هیدروکسید سدیم با بازده هیدرولیز 9/49 درصد بود. همچنین فرآیند تولید اتانول بر روی این نمونه ها به روش قندسازی و تخمیر همزمان توسط قارچ موکور همالیس در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت انجام و اتانول تولیدی در این شرایط از 1/15 درصد برای سبوس برنج پیش فرآوری نشده به 72 درصد افزایش یافت. در مرحله بعد برای بهینه سازی شرایط پیش فرآوری جهت دستیابی به میزان اتانول بیشتر، از طراحی آزمایش به روش طراحی سطح پاسخ استفاده شدو تأثیر متقابل زمان (30 تا 180 دقیقه)، دما (0 تا 100درجه سانتیگراد) و غلظت محلول پیش فرآوری (1تا3 مولار) مورد بررسی قرارگرفت. بعد از انجام آزمایش ها شرایط بهینه جهت پیش فرآوری ودستیابی به میزان اتانول بالا بدست آمد که عبارت بود از: زمان 150دقیقه، دمای 67درجه سانتیگراد و غلظت 6/2 مولار هیدروکسید سدیم. با انجام عملیات هیدرولیز آنزیمی و تخمیر بر روی نمونه پیش فرآوری شده در شرایط بهینه راندمان اتانول تولیدی برابر با 7/86 درصد بدست آمد. جهت بررسی عملکرد قارچ موکور همالیس در فرآیند تخمیر و هیدرولیز همزمان، مقایسه ای بین این قارچ و مخمر ساکارومایسیس سرویسیه نیز انجام گرفت. نتایج حاصل نشان دهنده عملکرد بهترقارچ موکور همالیس و تولید میزان اتانول بیشتری نسبت به مخمر مذکور بود. همچنین میزان فسفات، گلوکزآمین، نرمال استیل گلوکزآمین، پروتئین و اسید چرب موجود در زیست توده اندازه گیری شد. میزان پروتئین موجود در زیست توده قارچ در این تحقیق برابر با 37/0 گرم بر گرم زیست توده خشک گزارش شد، همچنین دیواره سلولی آن شامل 21/0 گرم فسفات، 41/0 گرم گلوکزآمین و 05/0 گرم نرمال استیل گلوکز آمین به ازای هر گرم از aim خشک بود. میزان اسید چرب موجود در زیست توده تولیدی، با استفاده از استخراج توسط حلال های آلی متانول، هگزان و تولوئن اندازه گیری شد. بیشترین میزان استخراج اسید چرب با استفاده از نسبت حجمی 1 به 1 متانول و تولوئن برابر با 2/16 درصد بود.