The process for ethanol production requires lignocellulosic biomass to be hydrolyzed to generate monomeric sugars for the fermentation. During hydrolysis step, a monomeric sugars and a broad range of inhibitory compounds (furan derivatives, weak acids, phenolics) are formed and released. In this study, we investigated the effects of inhibitory compounds on the fermentative performance of Saccharomyces cerevisiae K35 and Pichia stipitis KCCM 12009 in ethanol production, two yeast strains were fermented in the synthetic medium including six inhibitory compounds such as 5-hydroxymethylfurfura (5-HMF), furfural, acetic acid, syringaldehyde, vanillic acid and syringic acid. Ethanol of over 40 g/L was produced by two yeast strains in the absence of inhibitory compounds, respectively. Most inhibitory compounds except acetic acid had a little effect on the ethanol production, but acetic acid showed high inhibition effect on the cell growth and ethanol production.
Dae-Hwan Kim;Hyo-Jin Choi;Yu Rim Lee;Soo-Jung Kim;Sangmin Lee;Won-Heong Lee
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
제32권11호
/
pp.1485-1495
/
2022
The development of a yeast strain capable of fermenting mixed sugars efficiently is crucial for producing biofuels and value-added materials from cellulosic biomass. Previously, a mutant Pichia stipitis YN14 strain capable of co-fermenting xylose and cellobiose was developed through evolutionary engineering of the wild-type P. stipitis CBS6054 strain, which was incapable of co-fermenting xylose and cellobiose. In this study, through genomic and transcriptomic analyses, we sought to investigate the reasons for the improved sugar metabolic performance of the mutant YN14 strain in comparison with the parental CBS6054 strain. Unfortunately, comparative whole-genome sequencing (WGS) showed no mutation in any of the genes involved in the cellobiose metabolism between the two strains. However, comparative RNA sequencing (RNA-seq) revealed that the YN14 strain had 101.2 times and 5.9 times higher expression levels of HXT2.3 and BGL2 genes involved in cellobiose metabolism, and 6.9 times and 75.9 times lower expression levels of COX17 and SOD2.2 genes involved in respiration, respectively, compared with the CBS6054 strain. This may explain how the YN14 strain enhanced cellobiose metabolic performance and shifted the direction of cellobiose metabolic flux from respiration to fermentation in the presence of cellobiose compared with the CBS6054 strain.
The use of renewable energy sources is becoming increasingly necessary to minimize the problems derived from the global warming impacts caused by the utilization of fossil fuels as well as their limited supply and reservoir. Also, localized heavy rain has occurred in many areas. As a result, suspended wood waste is being inflow into the dam and the problem of waste disposal has occurred. It is a unique renewable and alternative source for the production of energy. The experiment using wood waste (dry weight 25.0g) was conducted for extraction sugars such as xylose, lactose and glucose. For the sugar extraction from wood waste, hydrolysis experiment using wood waste was conducted by two steps. First step was reacted with 72% sulfuric acid (24.0N and 37.5 ml) for 1hr at $30^{\circ}C$ and second step was reacted at $105^{\circ}C$ for one hour after adding 2.45times of hot water. Extracted sugar was used in the experiment of sugar consumption to estimate feasibility of ethanol production using yeast(P. Stipitis and S cerevisiae). As a result, sugar extracted from wood waste was effective consumed by yeast(P. Stipitis and S cerevisiae). The consumption rate by yeast was S. cerevisiae was faster than that of P. stipitis. It can be confirmed that resource as ethanol production using wood waste was available.
Low cost fermentation substrates frequently contain a mixture of carbon sources including hexoses, pentoses and disaccharides. Fermentation of such mixtures requires an understanding of how each of these substrates is utilized. During batch culture of Pichia stipitis CBS 5776 on sugar mixtures, glucose causes catabolite repression of xylose and cellobiose utilization. Also, glucose causes a permanent repression of xylose utilization as evidenced by reduced growth rates during the xylose phase of glucose/xylose fermentation. The growth model for multiple substrates is developed based on a cyclic AMP mediated catabolite repression mechanism and this model adequately described the growth and ethanol production from sugar mixtures.
In this study, we investigated the features of bioethanol fermentation of corncob biomass after oxalic acid pretreatment as well as enzymatic hydrolysis. The enzymatic hydrolysis was performed with Accellerase 1000 and the highest yield of monomeric sugars ($64.8g/{\ell}$) was obtained at $50^{\circ}C$ and pH 4.5 for 96 hrs hydrolysis period. For the ethanol fermentation the monomeric sugars obtained from pretreated corncob were subjected to the biological treatment using Pichia stipitis CBS 6054. It was turned out that ethanol production from oxalic acid pretreated corncob was the most feasible at 10~14% of biomass loading as well as 15 FPU enzyme amount. Under these fermentation condition, the ethanol yield was approached to 0.47 after 24 hrs fermentation period, which was corresponded to 92.2% of conversion rate.
Fermentation characteristics of recombinant Saccharomyces cerevisiae containing the xylose reductase gene from Pichia stipitis were analyzed in an attempt to convert xylose to xylitol, a natural five-carbon sugar alcohol used as a sweetener. Xylitol was produced with a maximum yield of 0.95 (g xylitol/g xylose consumed) in the presence of glucose that is used as a cosubstrate for cofactor regeneration. However addition of glucose caused inhibition of xylose transport and accumulation of ethanol. Such problems were solved by adopting glucose-limlted fed-batch fermentation. This process done with S, cerevisiae EHl3.15:pY2XR at$30\;^{\circ}C$ resulted in 105.2g/L xylitol concentration with maximum productivity of 1.69 g $L^{-1}$$hr^{-1}$.
Three recombinant Saccharomyces cerevisiae strains showing different levels of xylose reductase activity were constructed to investigate the effects of xylose reductase activity and glucose feed rate on xylitol production. Conversion of xylose to xylitol is catalyzed by xylose reductase of Pichia stipitis with cofactor NAD(P)H. A two-substrate fermentation strategy has been employed where glucose is used as an energy source for NADPH regeneration and xylose as substrate for xylitol production. All recombinant S. cerevisiae strains Yielded similar specific xylitol productivity, indicating that xylitol production in the recombinant S. cerevisiae was more profoundly affected by the glucose supply and concomitant It generation of cofactor than the xylose reductase activity itself. It was confirmed in a continuous culture that the elevation of the glucose feeding level in the xylose-conversion period enhanced the xylitol productivity in the recombinant S. cerevisiae.
The chemical characteristics, enzymatic saccharification, and ethanol fermentation of autohydrolyzed lignocellulosic material that was exposed to steam explosion were investigated using bagasse as the sample. The effects of the steam explosion on the change in pH, organic acids production, degrees of polymerization and crystallinity of the cellulose component, and the amount of extractive components in the autohydrolyzated bagasse were examined. The steam explosion decreased the degree of polymerzation up to about 700 but increased the degree of crystallinity and the micelle width of the cellulose component in the bagasse. The steam explosion, at a pressure of 2.55 MPa for 3 mins, was the most effective for the delignification of bagasse. 40 g/L of glucose and 20 g/L of xylose were produced from 100 g/L of the autohydrolyzed bagasse by the enzymatic saccharification using mixed cellulases, acucelase and meicelase. The maximum ethanol concentration, 20 g/L, was obtained from the enzymatic hydrolyzate of 100 g/L of the autohydrolyzed bagasse by the ethanol fermentation using Pichia stipitis CBS 5773; the ethanol yield from sugars was 0.33 g/g sugars.
Kim, Min-Ji;Kim, Jung-Soo;Ra, Chae Hun;Kim, Sung-Koo
KSBB Journal
/
제28권5호
/
pp.315-318
/
2013
Ethanol fermentations were performed using separate hydrolysis and fermentation (SHF) processes with monosaccharides from pretreated seaweed, Eucheuma spinosum as the biomass. The pretreatment was carried out with 11% (w/v) seaweed slurry and 150 mM $H_2SO_4$ at $121^{\circ}C$ for 40 min. Enzyme hydrolysis after $H_2SO_4$ pretreatment was performed with Celluclast 1.5 L at $45^{\circ}C$ for 24 h. Five % active charcoal were added to hydrolysate to removed 5-hydroxy methylfurfural. Ethanol fermentation with 11% (w/v) seaweed hydrolysate was performed for 72~96 h using Kluyvermyces marxianus, Pichia stipits, Saccharomyces cervisiae and Candida tropicalis. Ethanol concentration was reached to 18 g/L by K. marxianus, 16 g/L by P. stipitis, 15 g/L by S. cerevisiae and 10 g/L by C. tropicalis, respectively. The ethanol yield from total monosugar was obtained 0.50 and ethanol productivity was obtained 0.38 g/L/h by K. marxianus.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.