Produkce hodnotných metabolitů s využitím řepkových výlisků

Production of valuable metabolites using rapeseed cake residue

abstrakt

čeština

Česká republika patří mezi 12 největších producentů řepky na světě s výrobou 1532 milionů t v 2014. Během zpracování řepky je produkováno velké množství řepkových výliskú, odpadu. V současnosti jsou vyvýjeny biotechnologické metody na využití tohot odpadu pro tvorbu produktú s vysokou přidanou hodnotou. Řepkové výlisky jsou bohaté na polysacharidy, jako je celulóza a hemicelulózy. Tyto mohou být převedeny na monomery glukózy, které jsou zdrojem energie pro růst mikroorganismů a také pro výrobu různých metabolitů. Tyhle výlisky se skládájí hlavně z celulózy 17,35%, 31,26% hemicelulózy a ligninu 1,13%. Polysacharidy, celulóza a hemicelulózy jsou vhodným zdrojem monomerů glukózy, po kyselé nebo enzymatické hydrolýze, které mohou být pak fermentovany za vzniku ethanolu. Za tímto účelem, byli testovány dva kmeny kvasinek Saccharomyces cerevisiae a S. bayanus, s vysokou produktivitou ethanolu. Jako hlavní problém při fermentaci kysele hydrolyzovaných výlisků se ukázala tvorba inhibitorů. I proto byla pro lepší produkci ethanolu dále použivaná metoda simultánní sacharifikace a fermentace. V tomto případě byl použit enzymový koktejl vznikající při pěstování specifické plísně na kávové sedlině. Pro lepší výsledky bylo použito i odstranění antinutrentů a to směsí aceton: methanol: voda (25:25:50). Produkce ethanolu se zastavila na 13. 44 g / l po 48 hodinách kultivace pomocí Saccharomyces cerevisiae. Z karotenogenních kmenů kvasinek byl nejlepším producentem Cystofilobasidium capitatum. Produkce biomasy dosáhl u všech kultivací asi 8-10 g / l a na řepkovém médiu (3:1) byla produkce pigmentú 1,4 x větší než u kontrolní kultivace s glukozou. Tento kmen byl taky schopný utilizovat zbytkový olej s výlisků.

Czech Republic belongs to 12 top rapeseed producers in the world with production of 1.532 million tonnes in 2014. During rapeseed processing huge amounts of rapeseed cake are accumulated. Recently, some biotechnologies focused on use of this waste for high value-added products are developed. The rapeseed press cake is rich in polysaccharides such as cellulose and hemicelluloses. Those can be turn into sugar monomers which are a source of energy for the growth of microorganisms and also their production of various metabolites. Rapeseed press cake is mainly composed of cellulose 17.35 %, hemicelluloses 31.26 % and lignin 1.13 %. After either acid hydrolysis or enzymatic hydrolysis fermentable sugars are released. For the purpose of metabolites production using these sugars, various ethanol producing and carotenogenic yeast strains were tested. All metabolites were detected and evaluated by HPLC/RI method and the biomass was determined gravimetrically. For the ethanol production the SSF method resulted as the best. The hydrolysis of the substrate was provided by an enzyme cocktail obtained after a specific mould cultivation on spent coffee grounds. For better results also the antinutrients were extracted using acetone:methanol:water (25:25:50) mixture. Ethanol production stopped at 13,44 g/l after 48 h of cultivation using Saccharomyces cerevisiae. From the carotenogenic yeast strains the Cystofilobasidium capitatum resulted as the best. The production of biomass reached in all cultivations about 8-10 g/l and pigment production was approx. 1.4-x higher on glucose:rapeseed medium (3:1) than in control, glucose medium. In this strain also influence of content of rest oil in rapeseed substrate was observed. In conclusion rapeseed cake, can be used for cultivation of red yeast as well as bioethanol production. Production of cereal biomass enriched by some provitamins and fatty acids for feed purposes and also production of value-added lipid-soluble metabolites can be considered too.

bioethanol, karotenoidy, řepkové výlisky

bioethanol, carotenoids, pressed press cake

HLAVÁČEK, V.; HÁRONIKOVÁ, A.; PETRIK, S.; MÁROVÁ, I.

4. 12. 2014

978-80-214-5077-6

Chemie je život Sborník abstraktů

1

61

61

106