Biotransformation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) by Scheffersomyces stipitis during ethanol fermentation of hydrolysate of the seaweed Gelidium amansii

Hun, Chae; Jeong, Gwi‐Taek; Shin, Myung Kyo; Kim, Sung-Koo

doi:10.1016/j.biortech.2013.04.122

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“…Limayem and Ricke (2012) reported that, during the degradation of sugars in the acidic pretreatment, the inhibitors furfural, derived mainly from the dehydration of pentoses, and hydroxymethylfurfural (HMF), from the dehydration of hexoses, were formed, coupled to phenolic and acetic acid. In the degradation process, furfural is converted into furfuryl alcohol, and due to the similar structure of HMF and furfural, the conversion of HMF into 2.5-bis-hydroxymethylfuran may also occur (Ra, Jeong, Shin, & Kim, 2013). The compounds furfural, HMF and acetates, derived from acid hydrolysis of lignocellulosic biomass, damage the microorganism, reducing the biological and enzymatic activities by breaking and inhibiting the DNA synthesis of RNA and protein (Ra et al, 2013).…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

“…In the degradation process, furfural is converted into furfuryl alcohol, and due to the similar structure of HMF and furfural, the conversion of HMF into 2.5-bis-hydroxymethylfuran may also occur (Ra, Jeong, Shin, & Kim, 2013). The compounds furfural, HMF and acetates, derived from acid hydrolysis of lignocellulosic biomass, damage the microorganism, reducing the biological and enzymatic activities by breaking and inhibiting the DNA synthesis of RNA and protein (Ra et al, 2013). Bellido et al (2011) report that xylose consumption was inhibited by 0.5 g L -1…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

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Effect of inhibitors on ethanol production by Pichia stipitis in a complex culture media

2017

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ABSTRACT. Biomass from lignocellulosic material constitutes a promising energy alternative and without competing with food production. However, pretreatments are required for conversion into sugars which release hexoses, pentoses and other sugars, coupled to inhibitors. Current analysis focuses on ethanol production with the three major inhibitors of lignocellulosic biomass pretreatment, namely, acetic acid, furfural and 5-hydroxymetilfurfural (HMF), and investigates the influence of a mixture of these inhibitors on fermentation by Pichia stipits, using commercial xylose as the only carbon source, through a full factorial 2 3 + 3 design of experiments (DOE). Fermentations were conducted in a laboratory scale, at 150 rpm and 72h, in a complex culture media with xylose and different inhibitor concentrations, based on the experimental analysis of sugarcane bagasse and 2.10 .

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Effect of inhibitors on ethanol production by Pichia stipitis in a complex culture media

2017

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“…A maior inibição causada pelo furfural à fermentação com xilose está em consonância com a literatura, onde Limayem e Ricke (2012) citam que, durante a degradação dos açúcares nos pré-tratamentos ácidos, há a formação de inibidores como o furfural, oriundo, principalmente, da desidratação das pentoses, e hidroximetilfurfural (HMF), a partir da desidratação das hexoses, além de compostos fenólicos e ácido acético. Estes compostos causam danos ao microrganismo, reduzindo as atividades biológica e enzimática, quebrando o DNA e inibindo a síntese de RNA e proteína (Ra et al, 2013).…”

Section: Resultsunclassified

“…A literatura considera estabelecido o mecanismo de conversão do furfural em álcool furfurílico e indica que, pela estrutura semelhante do HMF e do furfural, pode haver a conversão do HMF em um composto denominado 2,5-bis-hidroximetilfurano, identificado em espectro UV/Vis a 222 nm (Ra et al, 2013). Assim, há a necessidade de estudos mais detalhados quanto a esta fermentação, seja no que diz respeito à viabilidade celular, utilização da fonte de carbono, realizando estudos com meio sintético, determinação da concentração de HMF e de etanol.…”

Section: δX (G/l) δS (G/l) δP (G/l) Y X/s (G/g) Y P/s (G/g) μ Max (H unclassified

Influência De Inibidores Na Fermentação Etanólica De Xilose Por Pichia Stipitis

Silva¹,

Oliveira²,

Abud³

2015

Anais Do XX Congresso Brasileiro De Engenharia Química

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RESUMO -A biomassa agroindustrial é uma promissora alternativa energética. Contudo, para sua conversão em açúcares, necessita de pré-tratamentos, os quais liberam não apenas hexoses, mas também pentoses e outros açúcares, além de inibidores. O efeito dos inibidores ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural na cinética de produção de etanol pela levedura Pichia stipitis, tendo como substrato xilose comercial, é avaliado neste trabalho. As fermentações ocorreram em frascos Erlenmeyer de 250 mL, à temperatura ambiente, 150 rpm, durante 72 h e sem controle de pH, tendo a concentração inicial de 2.10 7 cél/mL. A mistura dos inibidores influenciou negativamente o processo, não se observando crescimento celular, apesar de consumo de 30% da xilose, enquanto que a adição de 0,4 g/L de hidroximetilfurfural se mostrou benéfica ao processo fermentativo, com conversão quase que completa da xilose à etanol e produtividade em etanol de 0,19 g/L h. Apesar de crescimento semelhante ao processo sem adição de inibidores, a adição de furfural e de ácido acético gerou, após 48 h, menor taxa de conversão de xilose em células e em etanol, com menor produtividade e taxa de crescimento celular, respectivamente. INTRODUÇÃOO Brasil produziu 23,54 milhões de m³ de etanol em 2012 (ANP, 2013) com base na conversão da sacarose da cana-de-açúcar, o chamado etanol de primeira geração. Neste processo, a cana-deaçúcar é esmagada e o caldo extraído, rico em sacarose, é convertido em etanol pela fermentação alcoólica. Apesar da grande produção, a demanda brasileira e mundial por combustíveis renováveis tem aumentado consideravelmente nos últimos anos, tanto por razões econômicas (alto preço dos combustíveis fósseis) quanto por questões socioambientais, devido ao fato de o etanol combustível produzido por fermentação não contribuir para o aumento líquido de dióxido de carbono (CO 2 ) para a atmosfera, pois é produzido por matérias-primas renováveis, as quais seqüestram o CO 2 da mesma (Demirbas, 2005 citado por Cabral et al., 2009).Para suprir a demanda de etanol, grandes esforços têm sido feitos para o desenvolvimento de processos de produção a partir de biomassas alternativas, incluindo biomassa lignocelulósica, a qual engloba resíduos agroindustriais, lixo urbano, resíduos florestais, etc, que participam em aproximadamente 50% da biomassa terrestre e somam, somente no Brasil, 350 milhões de toneladas destes resíduos por ano (Ballesteros, 2001;Pereira Jr, 2007).

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“…where E PS is the efficiency of pretreatment and saccharification (%), DS PS is the increase in monosaccharide content (g/L) during pretreatment and saccharification, and TC is the total carbohydrate (g/L) in G. amansii, G. verrucosa, K. alvarezii or E. denticulatum [11].…”

Section: Thermal Acid Hydrolysis and Enzymatic Saccharificationmentioning

confidence: 99%

Evaluation of ethanol production and bioadsorption of heavy metals by various red seaweeds

Sunwoo

Hun

Jeong

et al. 2016

Bioprocess Biosyst Eng

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The objective of this study was to evaluate ethanol production and bioadsorption with four red seaweeds, Gelidium amansii, Gracilaria verrucosa, Kappaphycus alvarezii and Eucheuma denticulatum. To produce ethanol, thermal acid hydrolysis, enzymatic saccharification and fermentation was carried out. After pretreatment, 38.5, 39.9, 31.0 and 27.5 g/L of monosaccharides were obtained from G. amansii, G. verrucosa, K. alvarezii and E. denticulatum, respectively. Ethanol fermentation was performed with Saccharomyces cerevisiae KCCM 1129 adapted to 80 g/L galactose. The ethanol productions by G. amansii, G. verrucosa, K. alvarezii and E. denticulatum were 18.8 g/L with Y EtOH = 0.49, 19.1 g/L with Y EtOH = 0.48, 14.5 g/L with Y EtOH = 0.47 and 13.0 g/L with Y EtOH = 0.47, respectively. The waste seaweed slurries after the ethanol fermentation were reused to adsorb Cd(II), Pb(II) and Cu(II). Using langmuir isotherm model, Cu(II) had the highest affinity for waste seaweeds with the highest q max and electronegativity values among three heavy metals.

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Biotransformation of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) by Scheffersomyces stipitis during ethanol fermentation of hydrolysate of the seaweed Gelidium amansii

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<b>Effect of inhibitors on ethanol production by <i>Pichia stipitis</i> in a complex culture media

<b>Effect of inhibitors on ethanol production by <i>Pichia stipitis</i> in a complex culture media

Influência De Inibidores Na Fermentação Etanólica De Xilose Por Pichia Stipitis

Evaluation of ethanol production and bioadsorption of heavy metals by various red seaweeds

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