Şeker ve Nişasta
Hammaddelerinden Etanol
Üretimi
Saccharomyces cerevisiae
Nişasta ve şeker hammaddelerinden etanol yakıtı olarak kullanılan evrensel mikroorganizma bu mayadır.
Glukoz, fruktoz, mannoz, galaktoz,
sukroz, maltoz ve maltotrioz bu mayanın
metabolize ettiği şekerlerdir.
S. cerevisiae tarafından etanol üretimi glikolitik yol ile olur.
En basit haliyle glukozdan etanol üretimi:
C6H12O6+2Pi+2ADP 2C2H5OH+2CO2+2ATP+2H2O
Glukoz 2 etanol + 2 karbon dioksit +
enerji
Endüstriyel uygulamalarda ortamda çok çeşitli şekerler bulunur. Fakat maya öncelikle glukoz ve sukrozu tüketir.
Bu iki şekerin ortamda bulunması diğer
şekerlerin alınmasını ve metabolize
edilmesini represe eder.
Mayanın gelişmesi ve etanol fermentasyonu için Ca, Mg, Mn, Co, Fe, Cu, K, Na, Zn gibi minerallere de ihtiyacı vardır.
Etanol üretimini iyileştiren organik
besinler ve diğer maddeler, endüstriyel
hammaddelerde zaten bulunmaktadır.
S. cerevisiae kendi ürünü olan etanolden inhibe olmaktadır. Etanol artışı hücre zarının akıcılığını ve geçirgenliğini bozar.
Bu sebeple, iyon ve küçük metabolitlerin kaybına sebep olur.
Etanol inhibisyonu Ca kullanılarak
önlenebilir. Fakat Ca eklenirken çok
dikkatli olunmalıdır. Çünkü yüksek Ca: Mg
oranı antogonizme sebep olarak
gelişmeyi ve etanol üretimini negatif
yönde etkiler.
Zymomonas mobilis
Günümüzde ticari olarak kullanılmasa da bu bakteri de etanol üretiminde oldukça önemlidir.
S. cerevisiae mayasından daha hızlı etanol
ürtebilmektedir.
Z. mobilis’ in diğer avantajları
Yüksek miktarda şeker alımı ve etanol üretim verimi
Yüksek etanol toleransı
Optimum etanol üretimi için havalandırmaya
gerek olmaması
Z. mobilis kullanımının dezavantajları Yan ürünlerin oluşumu
asetik asit:laktik asit=16:1, (by pH değeri 4.5) Z.
mobilis
asetik asit:laktik asit=8:1, (by pH değeri 3) S.
cerevisiae
Kontaminasyon problemi olmaz, endüstriyel üretimde
önemli!!!!!
Pichia stipitis
Ksilozdan etanol üretimini oldukça az sayıda maya türü gerçekleştirebilir
Laboratuvarda test edilen 200 maya türünden
sadece 6 tanesinin 1 g/L den fazla etanol ürettiği gözlemlenmiştir. Bunlar;
Pichia stipitis, P. segobiensis, Candida shehatae, C.
tenuis, Brettanomyces naardenensis, Pachysolen tannophilus .
Bu mayalar arasında da ksilanaz aktivitesine sadece
Pichia stipitis ve Candida shehatae sahiptir.
3C5H10O5 5CO2 + 5C2H5OH
Denkleme bakıldığında 1 mol ksilozdan 1.67 mol etanol oluşuyor.
Teorik olarak maksimum etanol verimi bir gram
ksiloz başına 0.51 etanol.
Lignoselülozik Hammaddeden Etanol Üretimi
Lignoselülozik hammadde üç ana bileşenden oluşur: selüloz, hemiselüloz, lignin
Selüloz ve hemiselüloz etanole dönüştürülecek olan fermente edilebilir şekerlere
dönüştürülmelidir.
Fermente edilebilir bu şekerler glukoz, ksiloz, arabinoz, galaktoz ve mannozdur.
