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
