is Íslenska en English

Grein

Landbúnaðarháskóli Íslands > Rafræn tímarit > Búvísindi = Icelandic agricultural sciences >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/19925

Titill: 
  • Titill er á ensku Hydrogen production from sugars and complex biomass by Clostridium species, AK14 , isolated from Icelandic hot spring
  • Framleiðsla á vetni úr sykrum og flóknum lífmassa með Clostridium tegund, AK14 , einangraðri úr íslenskum hver
Efnisorð: 
Útgáfa: 
  • 2010
Útdráttur: 
  • Útdráttur er á ensku

    The hydrogen production ability of strain AK14 a moderate thermophilic bacterium was studied. According to 16S rRNA gene sequence analysis the strain belongs to genus Clostridium but is most closely related to Anaerobacter polyendosporus (95.1% similarity). Growth of strain AK14 was observed at temperatures between 42 and 52°C with optimal growth at 50°C. Optimum pH for growth was at pH 6.5 but growth was observed from pH 4.5 to 7.5. Fermentation of glucose resulted in the production of acetate and butyrate (major) and ethanol (minor) as well as hydrogen and carbon dioxide. Effect of increased substrate (glucose) concentration was investigated and good correlation was observed between increased substrate loadings and end product formation up to 50 mM. At ≥ 50 mM glucose concentrations, end product formation levelled off and the substrate was not completely degraded. Also the pH at the end of fermentation dropped from 7.0 (control without glucose) to 5.3 (at ≥ 50 mM glucose). The ability to utilize various carbon substrates was tested, with positive growth observed on xylose, glucose, fructose, mannose, galactose, starch and xylan. The end products in all cases were the same as for glucose. By varying the liquid to gas phase during glucose fermentation under batch conditions a clear correlation was found between increased acetate, butyrate and hydrogen production at low gas-to-liquid conditions and less ethanol. Amount and identification of the end product formation from hydrolysates made of lignocellulosic (5.0 g L-1 [dw]) biomass cellulose (from Whatman paper), newspaper, grass (Phleum pratense), barley straw (Hordeum vulgare), and hemp (stem and leaves of Cannabis sativa), was investigated. The biomass was pretreated with either a weak acid (HCl) or a weak base (NaOH) as well as enzymes (Celluclast® and Novozyme 188). The strain produced the most hydrogen (8.5 mol H2 g-1 VS) from cellulose hydrolysate but less from paper and lignocellulosic biomasses (between 0.26 to 3.60 mol H2 g-1 VS). The hydrogen production from lignocellulosic biomass was however enhanced significantly by acid and base pretreatment with the highest production from grass (6.23 mol H2 g-1 VS). Other end products were acetate, butyrate and ethanol.

  • Vetnisframleiðsluhæfileiki bakteríustofnsins AK14 sem er hitakær baktería einangruð úr íslenskum hver var rannsökuð. Skyldleikarannsókn með 16S rRNA greiningu leiddi í ljós að stofninn tilheyrir ættkvísl Clostridium en var skyldust Anaerobacter polyendosporus (95.1% skyldleiki). Stofninn vex við hitastig á milli 42 til 52°C en hámarksvöxtur var við 50°C. Kjörsýrustig var við pH 6.5 en mælanlegur vöxtur var við sýrustig á milli pH 4.5 og 7.5. Niðurbrot á glúkósa leiddi aðallega til framleiðslu á ediksýru og smjörsýru auk vetnis en einnig var smávægileg framleiðsla af etanóli. Áhrif mismunandi upphafsstyrks af glúkósa á móti framleiðslu lokaafurða var rannsakaður hjá bakteríunni. Við lágan upphafsstyrk glúkósa voru bein tengsl á milli aukins styrks hvarfefnis og myndefna, þ.e. aukning á glúkósa leiddi til línulegrar aukningar á lokaafurðum. Hins vegar þegar styrkur glúkósa náði 50 mM kom í ljós greinleg hindrun og glúkósinn var ekki brotinn fullkomlega niður. Sýrustigið í lok gerjunar lækkaði einnig með auknum styrk glúkósa en það var 7.0 án glúkósa og fór niður í 5.3 við 50 mM upphafsstyrk glúkósa en lækkaði ekki frekar við hærri glúkósastyrk. Hæfileiki stofnsins til að brjóta niður mismunandi kolefnisgjafa leiddi í ljós að hann brýtur niður xýlósa, glúkósa, frúktósa, mannósa, galaktósa, sterkju og xýlan. Lokaafurðir við niðurbrot þessara hvarfefna var í öllum tilfellum ediksýra, smjörsýra, etanól, vetni og koltvísýringur. Með því að nota mismunandi hlutfall á milli gas og vökvafasa við niðurbrot á glúkósa kom í ljós að styrkur ediksýru, smjörsýru og vetnis var mestur þegar gasfasinn var hlutfallslega stór miðað við vökvaræktina en minna var framleitt af etanóli. Vöxtur var einnig athugaður í 0.5% (wv-1) „hýdrólýsötum“ sem gerð voru úr sellulósa (Whatman pappír), dagblaðapappír, vallarfoxgrasi (Phleum pratense), hálmi úr byggi (Hordeum vulgare), og hampi (stilkar og laufblöð Cannabis sativa). Lífmassinn var formeðhöndlaður með veikri sýru (HCl) eða veikum basa (NaOH) sem og ensímum. Mest vetni framleiddi stofninn úr sellulósa (8.5 mól H2 g -1 VS) en mun minna úr öðrum lífmassa (0.26 to 3.60 mol H2 g-1 VS). Hins vegar var hægt að auka þessa framleiðslu til muna með því að formeðhöndla lífmassann og hæsta gildið fékkst úr vallarfoxgrasi eða 6.23 mol H2 g-1 VS. Aðrar lokaafurðir voru þær sömu og áður, þ.e. ediksýra, smjörsýra og etanól.

Birtist í: 
  • Icelandic agricultural sciences 23, 61-71
ISSN: 
  • 1670-567x
Tengd vefslóð: 
  • http://www.ias.is/landbunadur/wgsamvef.nsf/Attachment/IAS10_Arnhei%C3%B0urAlmarsdottiretal/$file/IAS10_Arnhei%C3%B0urAlmarsdottiretal.pdf
Samþykkt: 
  • 16.10.2014
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/19925


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
IAS10_ArnheiðurAlmarsdottiretal.pdf522.85 kBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna