石油および環境バイオテクノロジージャーナル

概要

応答曲面法を用いたトウモロコシからエタノールへのバイオ変換のための発酵パラメータの最適化

Navpreet Kaur Walia*、Kamaljeet Kaur Sekhon、Swaranjit Singh Cameotra、Dharam Paul Chaudhary、Pallavi Srivastava、Anil Dutta

世界は石油危機の問題に直面しており、早急な解決策を必要としています。持続可能な開発は、社会の環境、社会、経済の目標を統合する手段としての認識が大きく発展し、将来の世代の能力を損なうことなく現在のシステムで人間の幸福を最大化します。持続可能でない開発は、必然的に社会的、経済的、環境的な悪影響をもたらします (OECD 2001)。エネルギーは人類にとって極めて重要なニーズであり、さらに自然が提供する貴重な贈り物でもあります。化石燃料の使用が継続的に増加し、石油備蓄が消滅していることから、二酸化炭素 (CO2) の排出も削減する再生可能エネルギー源の使用について再考するようになりました。エタノールなどのバイオ燃料は、大気中に放出された CO2 が次の成長サイクルで成長する作物によって回収されるため、一般的に再生可能と見なされています。炭水化物をエタノールに変換することに関連する最も重要な問題は、コストと基質の入手可能性です。したがって、安価な基質を使用してエタノールを連続的に変換できる経済的なプロセスを開発する価値があります。したがって、効果的で経済的で効率的な変換プロセスに関する最先端の研究がまだ必要です。本研究は、トウモロコシ (Zea mays) のエタノール生産の可能性を最適化するために実施されました。最大のエタノール生産を達成するために、デザインエキスパートソフトウェア (バージョン 8. 0.7.1 Stat-Ease Inc; USA) の応答曲面法 (RSM) を使用してさまざまな条件で最適化された 3 つの発酵変数、つまり pH、温度、基質濃度を最適化することで実験を実施しました。パラメータは、2 つの変数の組み合わせの影響を観察し、エタノール生産に対する 1 つの変数を一定に保つ中心複合設計によって最適化されました。実験中、最大エタノール生産は、pH 5.8、温度 31°C、基質濃度 160 g/L の条件で 74.6 g/L でした。RSM は、従来の方法よりも労力が少なく正確であるため、パラメータの最適化に適した方法です。これにより、発酵バッチの数が減少します。決定係数が (0.9923) (0.9735) (0.9662) であったため、すべてのモデルの妥当性は 99% で有意であることがわかりました。