Optimization of fermentation conditions for efficient ethanol production by Mucor hiemalis

Mucor hiemalis’de etkili etanol üretimi için fermantasyon koşullarının optimizasyonu

Abstract

Background: Mucor hiemalis is a dimorphic fungusthat efficiently produces ethanol from different sugars;however, the yield of ethanol production highly dependson the fermentation conditions.Objective: The conditions for obtaining a high ethanolproduction yield were optimized in this study.Materials and methods: A response surface methodologywas used to optimize pH, temperature, and time of ethanolicfermentation by M. hiemalis. Additionally, wheatflour was enzymatically hydrolyzed and the hydrolysatesolution with high glucose concentration was fermentedby the fungus.Results: The optimum pH, temperature, and time were5.5, 30°C, and 36 h, respectively. Maximum ethanol andglycerol yields were 0.48 and 0.06 g/g, respectively. Thebiomass yield was between 0.01 and 0.16 g/g of consumedglucose. The results showed that the fungus was ableto produce ethanol in a medium containing 5.5% (v/v)ethanol, while higher ethanol concentration preventedfurther production of ethanol.Conclusion: At the optimized conditions, the fungus wasable to consume glucose with the concentration of 140 g/Land produce ethanol with a yield of 0.45 g/g, which wascomparable to that by Saccharomyces cerevisiae.

Özet

Giriş: Mucor hiemalis, farklı şekerlerden etkili bir şekilde etanol üreten dimorfik bir mantardır; etanol üretiminin verimi fermantasyon koşullarına bağlıdır. Amaç: Bu çalışmada yüksek etanol üretim verimliliği elde etmek için gerekli olan fermentasyon koşulları optimize edilmiştir. Yöntem: M. hiemalis’de etanolik fermantasyonun optimizasyonu için yüzey tasarım metodolojisi kullanılarak pH, sıcaklık ve zaman optimizasyonu yapıldı. Buna ek olarak, buğday unu enzimatik olarak hidrolize edildi ve yüksek glikoz konsantrasyonlu hidrolizat çözeltisi, mantar tarafından fermente edildi. Bulgular: Optimum pH, sıcaklık ve zaman sırasıyla 5,5, 30°C ve 36 saat olarak tespit edildi. Maksimum etanol ve gliserol verimleri sırasıyla 0,48 ve 0,06 g/g olarak bulundu. Biyokütle verimi tüketilen glikozun her bir gramı için 0,01 ila 0,16 g arasındaydı. Sonuçlar, mantarın % 5,5 (v/v) etanol içeren bir ortamda etonol üretebildiğini, ancak daha yüksek etanol konsantrasyonlarında etanol üretimini engellediğini gösterdi. Sonuç: Optimize edilmiş koşullarda, mantar glikozu 140 g/L konsantrasyonda tüketmeyi başardı ve Saccharomyces cerevisiae’ye benzer şekilde 0,45 g/g’lık bir verimle etanol üretti.