Enzyme production for subsequent biological pretreatment of clover grass press cake
Forfatter
Beatriz, Chambel Soares Vieira
Semester
4. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2020
Afleveret
2020-06-04
Antal sider
82
Resumé
Denne masteropgave undersøger, hvordan kløvergræs-pressekage fra et grønt bioraffinaderi kan udnyttes bedre ved at producere enzymer direkte på materialet og bruge dem til en efterfølgende biologisk forbehandling. Målet er at nedbryde cellulose og dele af hemicellulose til monosakkariderne glukose og xylose, som kan indgå i videre produktion, fx mælkesyre. Enzymer blev fremstillet ved faststof-fermentering med forskellige trådlignende svampe, og Trichoderma reesei præsterede bedst med aktiviteter på 17,73 U/ml (FPaser), 17,98 U/ml (xylanaser), 17,13 U/ml (β‑glucosidaser) og 1,33 U/ml (β‑xylosidaser) efter 10 dage ved 23°C på pressekage uden tilsat vand eller næringsstoffer. De producerede enzymer fra T. reesei og Aspergillus saccharoliticus blev herefter afprøvet i enzymatisk hydrolyse af pressekage og sammenlignet med kommercielle enzymer (Cellic Ctec og Cellic Htec). Den bedste hydrolyse blev opnået ved 5% tørstof i reaktionen og en enzymlast på 7% af opløsningens tørstof: T. reesei‑cocktailen gav 61,5% sukkerfrigivelsesudbytte, A. saccharoliticus 17,94%, Cellic Ctec 66,37% og Cellic Htec 69,23%. En kombination af T. reesei‑enzymer med Cellic Htec gav det højeste udbytte på 75,17%. Resultaterne peger på, at lokal enzymproduktion kan være et værdifuldt produkt i et grønt bioraffinaderi og en lovende, mild forbehandling af lignocellulosisk pressekage for at øge udnyttelsen af biomassen.
This thesis explores how clover grass press cake from a green biorefinery can be better valorized by producing enzymes directly on the material and using them for subsequent biological pretreatment. The aim is to depolymerize cellulose and parts of hemicellulose into the monomer sugars glucose and xylose for downstream products such as lactic acid. Enzymes were produced by solid‑state fermentation with filamentous fungi; Trichoderma reesei performed best, reaching activities of 17.73 U/ml (FPases), 17.98 U/ml (xylanases), 17.13 U/ml (β‑glucosidases), and 1.33 U/ml (β‑xylosidases) after 10 days at 23°C on press cake without added water or nutrients. Enzyme cocktails from T. reesei and Aspergillus saccharoliticus were then evaluated in enzymatic hydrolysis of press cake and benchmarked against commercial preparations (Cellic Ctec and Cellic Htec). The highest sugar‑release yields were obtained at 5% dry matter and 7% enzyme loading (per solution dry matter): the T. reesei cocktail yielded 61.5%, A. saccharoliticus 17.94%, Cellic Ctec 66.37%, and Cellic Htec 69.23%. Combining T. reesei enzymes with Cellic Htec gave the best yield at 75.17%. Overall, the study indicates that on‑site enzyme production can be an added‑value stream in green biorefineries and a promising mild pretreatment for lignocellulosic press cake to improve biomass utilization.
[Dette resumé er genereret med hjælp fra AI direkte fra projektet fuldtekst]