Phân lập và đánh giá vi khuẩn chịu nhiệt lên men ethanol từ nguyên liệu nông nghiệp
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Nghiên cứu được thực hiện nhằm tuyển chọn vi khuẩn chịu nhiệt có khả năng lên men ethanol. Trong nghiên cứu này, tổng cộng có 27 dòng vi khuẩn được phân lập từ các nguồn nguyên liệu nông nghiệp như trái cây chín, mùn cưa, bã mía, rỉ đường, hoa cây ăn quả và mật ong. Kết quả khảo sát khả năng lên men cho thấy 11 dòng vi khuẩn biểu hiện khả năng lên men nhanh. Kết quả khảo sát sự phát triển của khuẩn lạc sau 72 giờ ủ ở các mức nhiệt độ 30, 35, 40, 45 và 50oC cho thấy có 7 dòng vi khuẩn (MC3, BM2, BM3, RD, HM1, HM2 và MO) có thể phát triển ở nhiệt độ 50oC. Năm dòng vi khuẩn (MC3, BM2, HM1, HM2 và MO) biểu hiện có thể lên men được từ 6 loại đường thử nghiệm (glucose, sucrose, galactose, lactose, arabinose và xylose); trong khi hai dòng vi khuẩn BM3 và RD biểu hiện không lên men arabinose nhưng có khả năng lên men từ 5 loại đường còn lại. Dựa vào đặc điểm hình thái, đặc tính sinh lý, sinh hóa và giải trình tự DNA, dòng vi khuẩn MO được tuyển chọn định danh, với kết quả là Bacillus subtilis.
Chi tiết bài viết
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Từ khóa
Ethanol sinh học, lên men ethanol, phụ phẩm nông nghiệp, Vi khuẩn chịu nhiệt
Tài liệu tham khảo
Aditiya, H. B., Chong, W. T., Mahlia, T. M. I., Sebayang, A. H., Berawi, M. A., & Nur, H. (2016). Second generation bioethanol potential from selected Malaysia’s biodiversity biomasses: A review. Waste Management, 47, 46-61.
Abdel-Banat, B. M., Hoshida, H., Ano, A., Nonklang, S., & Akada, R. (2010). High-temperature fermentation: how can processes for ethanol production at high temperatures become superior to the traditional process using mesophilic yeast?. Applied microbiology and biotechnology, 85, 861-867.
Benson, H.J. (1994). Microbiological application, laboratory manual in general microbiology. W.M.C. Brown Publishers, Dubuque, U.S.A.
Choonut, A., Saejong, m., & Sangkharak, K. (2014). The production of ethanol and hydrogen from pineapple peel by Saccharomyces cerevisiae and Enterobacter aerogenes. Energy Procedia, 52, 242-249.
Collins, C.H. & Lyne, P.M. (1995). Collins and Lyne’s microbiological methods. Butterworth-Heinemann Ltd, Oxford.
Htet, N. N. W., Hlaing, T. S., Yu, S. Z., & Yu, S. S. (2018). Isolation and characterization of xyloseutilizing yeasts for ethanol production. J. Bacteriol. Mycol. Open Access, 6(2), 109-114.
Huynh, X. P., Klanrit, P., Dung, N. T. P., Thanonkeo, S., Yamada, M., & Thanonkeo, P. (2022). High-temperature ethanol fermentation from pineapple waste hydrolysate and gene expression analysis of thermotolerant yeast Saccharomyces cerevisiae. Scientific Reports, 12(1), 13965.
Kuan-Fu, L., Chiu-Hsia, C., Ya-Li, S., Winton, C. & Chun-Hung, L. (2010). Effects of the probitotic, Bacillus subtilis E20, on the survival, development, stress tolerance, and immune status of white shrimp, Litopenaeus vannamei larvae. Fish and shellfish immunology, 28(5-6), 837-844.
Miah, R., Siddiqa, A., Chakraborty, U., Tuli, J. F., Barman, N. K., Uddin, A., Aziz, T., Sharif, N. , Dey, S. K., Yamada, M., & Talukder, A. A. (2022). Development of high temperature simultaneous saccharification and fiIermentation by thermosensitive Saccharomyces cerevisiae and Bacillus amyloliquefaciens. Nature portfolio, 12, 3630.
Ndubuisi, I.A., Qin, Q., Liao, G., Wang, B., Moneke, A.N., Ogbonna, J.C., Jin, C. and Fang, W. (2020). Effects of various inhibitory substances and immobilization on ethanol production efficiency of a thermotolerant Pichia kudriavzevii. Biotechnol Biofuels, 13(91), 1-12.
Obire, O. (2005). Activity of Zymomonas species in palm-sap obtained from three areas in Edo State, Nigeria. J. Appl. Sci. Environ. Mgt, 9(1), 25-30.
Onsoy, T., Thanonkeo, P., Thanonkeo, S., & Yamada, M. (2007). Ethanol production from jerusalem artichoke by Zymomonas mobilis in batch fermentation. KMITL Science and Technology Journal, 7 (S1), 55-60.
Ostergaard, S., Olsson, L., & Nielsen, J. (2000). Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae. Microbiology and molecular biology reviews, 64(1), 34-50.
Ozojiofor, U. (2023). Isolation and identification of non-saccharomyces ethanol and thermo-tolerant yeasts strains from fermented carbohydrate wastes. Journal of Current Biomedical Research, 3(3, May-June), 984-992.
Pattanakittivorakul, S., Lertwattanasakul, N., Yamada, M., & Limtong, S. (2019). Selection of thermotolerant Saccharomyces cerevisia e for high temperature ethanol production from molasses and increasing ethanol production by strain improvement. Antonie Van Leeuwenhoek, 112, 975-990.
Pelezar, M.J., Chan, E.C.S., & Krieg, N.R. (1986). Microbiology: concepts and applications. McGraw Hill, Inc., New York, U.S.A.
Rodrussamee, N., Lertwattanasakul, N., Hirata, K., Suprayogi, Limtong, S., Kosaka, T., & Yamada, M. (2011). Growth and ethanol fermentation ability on hexose and pentose sugars and glucose effect under various conditions in thermotolerant yeast Kluyveromyces marxianus. Applied microbiology and biotechnology, 90, 1573-1586.
Sanchez, O. J., & Cardona, C. A. (2008). Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. Bioresource technology, 99(13), 5270-5295.
Soleimani, S. S., Adiguzel, A., & Nadaroglu, H. (2017). Production of bioethanol by facultative anaerobic bacteria. Journal of the Institute of Brewing, 123(3), 402-406.
Stulke, J., & Hillen, W. (2000). Regulation of carbon catabolism in Bacillus species. Annual Review of Microbiology, 54, 849-880.
Romero, S., Merino, E., Bolívar, F., Gosset, G., & Martinez, A. (2007). Metabolic engineering of Bacillus subtilis for ethanol production: lactate dehydrogenase plays a key role in fermentative metabolism. Applied and environmental microbiology, 73(16), 5190-5198.
Talukder, A. A., Adnan, N., Siddiqa, A., Miah, R., Tuli, J. F., Khan, S. T., Deya, S. K., Lertwattanasakulc, N., & Yamada, M. (2019). Fuel ethanol production using xylose assimilating and high ethanol producing thermosensitive Saccharomyces cerevisiae isolated from date palm juice in Bangladesh. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 18, 1-7.
Talukder, A. A., Easmin, F., Mahmud, S. A., & Yamada, M. (2016). Thermotolerant yeasts capable of producing bioethanol: isolation from natural fermented sources, identification and characterization. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 30(6), 1106-1114.
Tesfaw, A., & Assefa, F. (2014). Current trends in bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae: Substrate, inhibitor reduction, growth variables, coculture, and immobilization. International Scholarly Research Notices, 1-11.
Warren, P., & Shadomy, L. (1991). Yeast fermentation broth base with carbohydrate and Durham tube. Manual of Clinical Microbiology, 5, 34-39.
Abdel-Banat, B. M., Hoshida, H., Ano, A., Nonklang, S., & Akada, R. (2010). High-temperature fermentation: how can processes for ethanol production at high temperatures become superior to the traditional process using mesophilic yeast?. Applied microbiology and biotechnology, 85, 861-867.
Benson, H.J. (1994). Microbiological application, laboratory manual in general microbiology. W.M.C. Brown Publishers, Dubuque, U.S.A.
Choonut, A., Saejong, m., & Sangkharak, K. (2014). The production of ethanol and hydrogen from pineapple peel by Saccharomyces cerevisiae and Enterobacter aerogenes. Energy Procedia, 52, 242-249.
Collins, C.H. & Lyne, P.M. (1995). Collins and Lyne’s microbiological methods. Butterworth-Heinemann Ltd, Oxford.
Htet, N. N. W., Hlaing, T. S., Yu, S. Z., & Yu, S. S. (2018). Isolation and characterization of xyloseutilizing yeasts for ethanol production. J. Bacteriol. Mycol. Open Access, 6(2), 109-114.
Huynh, X. P., Klanrit, P., Dung, N. T. P., Thanonkeo, S., Yamada, M., & Thanonkeo, P. (2022). High-temperature ethanol fermentation from pineapple waste hydrolysate and gene expression analysis of thermotolerant yeast Saccharomyces cerevisiae. Scientific Reports, 12(1), 13965.
Kuan-Fu, L., Chiu-Hsia, C., Ya-Li, S., Winton, C. & Chun-Hung, L. (2010). Effects of the probitotic, Bacillus subtilis E20, on the survival, development, stress tolerance, and immune status of white shrimp, Litopenaeus vannamei larvae. Fish and shellfish immunology, 28(5-6), 837-844.
Miah, R., Siddiqa, A., Chakraborty, U., Tuli, J. F., Barman, N. K., Uddin, A., Aziz, T., Sharif, N. , Dey, S. K., Yamada, M., & Talukder, A. A. (2022). Development of high temperature simultaneous saccharification and fiIermentation by thermosensitive Saccharomyces cerevisiae and Bacillus amyloliquefaciens. Nature portfolio, 12, 3630.
Ndubuisi, I.A., Qin, Q., Liao, G., Wang, B., Moneke, A.N., Ogbonna, J.C., Jin, C. and Fang, W. (2020). Effects of various inhibitory substances and immobilization on ethanol production efficiency of a thermotolerant Pichia kudriavzevii. Biotechnol Biofuels, 13(91), 1-12.
Obire, O. (2005). Activity of Zymomonas species in palm-sap obtained from three areas in Edo State, Nigeria. J. Appl. Sci. Environ. Mgt, 9(1), 25-30.
Onsoy, T., Thanonkeo, P., Thanonkeo, S., & Yamada, M. (2007). Ethanol production from jerusalem artichoke by Zymomonas mobilis in batch fermentation. KMITL Science and Technology Journal, 7 (S1), 55-60.
Ostergaard, S., Olsson, L., & Nielsen, J. (2000). Metabolic engineering of Saccharomyces cerevisiae. Microbiology and molecular biology reviews, 64(1), 34-50.
Ozojiofor, U. (2023). Isolation and identification of non-saccharomyces ethanol and thermo-tolerant yeasts strains from fermented carbohydrate wastes. Journal of Current Biomedical Research, 3(3, May-June), 984-992.
Pattanakittivorakul, S., Lertwattanasakul, N., Yamada, M., & Limtong, S. (2019). Selection of thermotolerant Saccharomyces cerevisia e for high temperature ethanol production from molasses and increasing ethanol production by strain improvement. Antonie Van Leeuwenhoek, 112, 975-990.
Pelezar, M.J., Chan, E.C.S., & Krieg, N.R. (1986). Microbiology: concepts and applications. McGraw Hill, Inc., New York, U.S.A.
Rodrussamee, N., Lertwattanasakul, N., Hirata, K., Suprayogi, Limtong, S., Kosaka, T., & Yamada, M. (2011). Growth and ethanol fermentation ability on hexose and pentose sugars and glucose effect under various conditions in thermotolerant yeast Kluyveromyces marxianus. Applied microbiology and biotechnology, 90, 1573-1586.
Sanchez, O. J., & Cardona, C. A. (2008). Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. Bioresource technology, 99(13), 5270-5295.
Soleimani, S. S., Adiguzel, A., & Nadaroglu, H. (2017). Production of bioethanol by facultative anaerobic bacteria. Journal of the Institute of Brewing, 123(3), 402-406.
Stulke, J., & Hillen, W. (2000). Regulation of carbon catabolism in Bacillus species. Annual Review of Microbiology, 54, 849-880.
Romero, S., Merino, E., Bolívar, F., Gosset, G., & Martinez, A. (2007). Metabolic engineering of Bacillus subtilis for ethanol production: lactate dehydrogenase plays a key role in fermentative metabolism. Applied and environmental microbiology, 73(16), 5190-5198.
Talukder, A. A., Adnan, N., Siddiqa, A., Miah, R., Tuli, J. F., Khan, S. T., Deya, S. K., Lertwattanasakulc, N., & Yamada, M. (2019). Fuel ethanol production using xylose assimilating and high ethanol producing thermosensitive Saccharomyces cerevisiae isolated from date palm juice in Bangladesh. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 18, 1-7.
Talukder, A. A., Easmin, F., Mahmud, S. A., & Yamada, M. (2016). Thermotolerant yeasts capable of producing bioethanol: isolation from natural fermented sources, identification and characterization. Biotechnology & Biotechnological Equipment, 30(6), 1106-1114.
Tesfaw, A., & Assefa, F. (2014). Current trends in bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae: Substrate, inhibitor reduction, growth variables, coculture, and immobilization. International Scholarly Research Notices, 1-11.
Warren, P., & Shadomy, L. (1991). Yeast fermentation broth base with carbohydrate and Durham tube. Manual of Clinical Microbiology, 5, 34-39.
Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả
- Võ Duy Hoàng, Hà Huỳnh Hồng Vũ, Nguyễn Thị Pha Ly, Nguyễn Thị Ngọc Lành, Đánh giá khả năng đối kháng của một số chủng xạ khuẩn đối với nấm Fusarium moniliforme trong điều kiện nhà lưới , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 13 Số 2 (2024): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Việt)
- Trần Thị Cẩm Tú, Hà Huỳnh Hồng Vũ, Võ Duy Hoàng, Khảo sát sự sinh trưởng và phát triển của mắt ghép hoa Giấy Thái (Bougainvillea spp.) các màu đỏ, cam, hồng lên gốc ghép giấy thường , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 13 Số 2 (2024): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Việt)