جداسازی سیلیس از کاه برنج به منظور بهبود تولید اتانول از آن با استفاده از قارچ موکور همیلیس

کاه برنج یکی از مواد لیگنوسلولزی فراوان، ارزان و در دسترس است که می توان از آن برای تولید بیواتانول استفاده نمود. این ماده نسبت به دیگر مواد لیگنوسلولزی سیلیس بیشتری دارد. وجود سیلیس در دیواره ی بیرونی گیاه، مقاومت کاه برنج را در برابر انجام فرآیند بر آن بالا می برد؛ به این ترتیب سیلیس یک ترکیب مزاحم در هیدرولیز آنزیمی و تولید اتانول ازکاه برنج محسوب می شود. در این پژوهش جداسازی سیلیس از کاه برنج توسط پیش فرآوری با تعدادی از مواد شیمیایی در شرایط مختلف بررسی شده است. بهترین نتیجه مربوط به پیش فرآوری با کربنات سدیم در دمای 100 درجه سانتیگراد بود که منجر به حذف 91 درصد از سیلیس موجود در کاه برنج شد. افزایش دما باعث جداسازی بهتر سیلیس از کاه برنج شد. کاه برنج پیش فرآوری شده با کربنات سدیم 1 مولار در دمای صفر، 25 و 100 درجه سانتیگراد به همراه کاه پیش فرآوری نشده تحت هیدرولیز آنزیمی در دمای 45 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت با استفاده از fpu30 آنزیم سلولاز و iu60 آنزیم بتاگلوکوسیداز به ازای هر گرم سوبسترا قرار گرفتند. نتایج نشان داد که پیش فرآوری با کربنات سدیم در دمای بالا باعث بهبود قابل ملاحظه ای در تولید گلوکز در فرآیند هیدرولیز آنزیمی شده است؛ در حالی که پیش فرآوری در دماهای پایین تأثیر چندانی بر بهبود هیدرولیز نداشت. به منظور بهینه سازی شرایط پیش فرآوری جهت تولید اتانول بیشتر، از محلول کربنات سدیم در دمای 100 درجه سانتیگراد با غلظت های 5/0 و 1 مولار، در مدت زمان های 1، 3 و7 ساعت و نسبت محلول به جامد 10، 15 و 20 استفاده شد و تأثیر شرایط مختلف پیش فرآوری بر تولید گلوکز در فرآیند هیدرولیز آنزیمی و تولید اتانول در هیدرولیز و تخمیر همزمان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از هیدرولیز آنزیمی نشان داد که بهترین نتیجه در پیش فرآوری با کربنات سدیم 5/0 مولار در دمای 100 درجه سانتیگراد، به مدت 3 ساعت و با نسبت محلول به جامد 20 به دست آمد. در این حالت بازده تولید گلوکز از سلولز موجود در نمونه از 35 درصد مربوط به کاه پیش فرآوری نشده به 100 درصد افزایش یافت. هم چنین فرآیند هیدرولیز و تخمیر هم زمان نمونه های پیش فرآوری شده و پیش فرآوری نشده توسط قارچ موکور همیلیس در دمای 37 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت برای تولید بیواتانول انجام شد. بازده تولید اتانول برای نمونه پیش فرآوری نشده 8/39 درصد بود که در شرایط بهینه ی پیش فرآوری به 2/83 درصد رسید. جهت بررسی عملکرد قارچ موکور همیلیس در تخمیر و هیدرولیز هم زمان، مقایسه ای بین این قارچ و مخمر ساکارومایسیس سرویسیه انجام گرفت. نتایج حاصل از هیدرولیز و تخمیر هم زمان نشان داد که قارچ موکور همیلیس در تولید اتانول در این فرآیند بهتر از مخمر عمل کرده است.