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Enzymatic Hydrolysis of Bitter Sorghum for Bioethanol Production

MBAA TQ doi:10.1094/TQ-47-3-0726-01  |  VIEW ARTICLE

E. D. Deenanath (1), S. E. Iyuke (1), and D. Lindsay (2). 1. School of Chemical and Metallurgical Engineering, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa. 2. Fonterra Research Centre (FRC), Fitzherbert Science Centres, Palmerston North, New Zealand.

Abstract
The production of bioethanol derived from biomass and fermentation is becoming increasingly popular due to its application in the motor-fuel industries. The aim of the current work was to determine the amount of bioethanol that can be produced in a microbrewery from bitter sorghum grain using added commercial exogenous enzymes. A temperature-programmed mashing regime was carried out using a dual-enzyme combination (Cerezyme sorghum and Fungamyl 800L) for the hydrolysis of sorghum starch. For the fermentation procedure, ethanol production was evaluated by pitching the hydrolysate with either Saccharomyces cerevisiae strain NRRL Y2084 or Issatchenkia orientalis. Carbohydrates were analyzed by HPLC. Microbiological procedures such as plate counts and PCR were performed at the postmashing and postfermentation stages. HPLC analyses showed the presence of fructose, glucose, and maltose, indicating that bitter sorghum grain can be converted to fermentable sugars using the dual-enzyme combination. Maximum ethanol yield was 7% (v/v). Maximum ethanol was obtained on day 5 by S. cerevisiae and day 12 by I. orientalis. Both yeast species were capable of fermenting the available sugars.

Keywords: bioethanol, HPLC, hydrolysate, sorghum, yeasts 

Síntesis
La producción de “bioetanol” derivado de la fermentación de biomasa se está poniendo de moda debido a su aplicación en las industrias de combustibles de motor. El objetivo de este trabajo fue determinar cuanto bioetanol se podría producir en una cervecería artesanal usando granos amargos de sorgo adicionado de enzimas comerciales exógenas. Se utilizó un régimen de maceración programado para los tiempos deseados, usando una combinación de enzimas (Cerezyme sorghum y Fungamyl 800L) para la hidrólisis del almidón de sorgo. La producción de etanol fue evaluado usando Saccharomyces cerevisiae cepa NRRL Y2084 o Issatchenkia orientalis. Los carbohidratos se analizaron con HPLC. Se aplicaron procedimientos microbiológicos, como contaje de platos Petri y PCR, en las etapas posmaceración y posfermentación. El análisis por HPLC mostró la presencia de fructosa, glucosa, y maltosa, indicando que los granos amargos de sorgo pueden ser convertidos a azucares fermentables usando esta combinación de enzimas. El nivel máximo de etanol alcanzado fue de 7% (v/v), alcanzado en el quinto día por S. cerevisiae y en el día 12 por I. orientalis. Ambas especies de levadura fueron capaces de fermentar los azucares disponibles.

Palabras claves: bioetanol, hidrolizado, HPLC, levaduras, sorgo

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