Microbial Cellulase Saccharification of Oil Palm Empty Fruit Bunch and Its Acid Hydrolysis Residue for Ethanol Production

Nurkaya, Hamka (2013) Microbial Cellulase Saccharification of Oil Palm Empty Fruit Bunch and Its Acid Hydrolysis Residue for Ethanol Production. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Dua belas sampel tanah dan bahan tanaman untuk isolasi mikroorganisme dikumpulkan di lokasi yang terkait dengan industri kelapa sawit. Lima puluh delapan isolat mikroorganisme yang dapat diisolasi dan diidentifikasi terdiri dari 49 isolat bakteri dan 9 isolat jamur. Dari 49 isolat isolat bakteri, 10 isolat adalah kelompok actinomycetes. Aktivitas selulase dari semua mikroorganisme yang terisolasi ditentukan pada agar karboksimetillulosa (CMC) dan menunjukkan aktivitas enzim dengan pewarnaan agar merah dengan Kongo. Produksi selulase dihitung dari rasio zona yang tidak ternoda di sekitar koloni dengan diameter koloni. Actinomycetes, isolat 5.1.a, 11.2.a dan 12.3.A memiliki produksi selulase tertinggi. Produksi selulase dan mengurangi gula dari menengah CMC dari tiga isolat diselidiki dan dibandingkan. Isolat 11.2.A dan 12.3.A dipilih untuk merendahkan tandan buah kosong kelapa sawit (OPEFB) dan residu hidrolisis asamnya. isolat 12.3.a menghasilkan selulase yang lebih tinggi dan mengurangi gula dari kedua substrat daripada isolat 11.2.a. Kondisi optimal untuk selulase dan mengurangi produksi gula dari OPEFB dari isolat 12.3.A adalah pH 7, suhu pada 30 ° C, dan konsentrasi OPEFB sebesar 1% dengan aktivitas selulase tertinggi pada 0,71 u / ml dan mengurangi gula pada 3,83 ml. Untuk residu terhidrolisis asam dari OPEFB, kondisi serupa diamati, tetapi selulase dan mengurangi produksi gula hanya pada 0,56 u / ml dan 3,04 mg / ml. Sumber nitrogen yang cocok untuk media kultur yang terbuat dari OPEFB dan residunya juga diverifikasi. Ammonium sulfat adalah sumber nitrogen yang tepat untuk OPEFB, sementara Peptone adalah untuk residu. Analisis gen 16-rRNA dari isolat 12.3.a adalah 99% kesamaan dengan streptomyces hirsutus strain NRRL B-2713. Oleh karena itu, isolat 12.3.A adalah pendahuluan ditunjuk untuk menjadi streptomyces hirsutus. Pemurnian parsial selulase sebesar 60% amonium sulfat presipitasi dan selanjutnya dialisis telah menaikkan aktivitas spesifik 57% (aktivitas spesifik pada 7,38 u / mg). Uji zymogram dengan poliakrilamida diubah dengan CMC menunjukkan bahwa isolat 12.3.A menghasilkan 2 cmcase (endo β-glukana). Kondisi optimal untuk aktivitas selulase pada pH 6,5 dan 45 ° C. Produk saccharified dari isolat 12.3.a selulase n yang difermentasi dalam budidaya batch oleh saccharomyces cerevisiae. Dengan nilai awal mengurangi gula pada 1,77 g / l dan 1,01 g / L, S. cerevisiae menghasilkan etanol maksimum pada 0,76 g / l dan 0,41 g / l masing-masing untuk OPEFB dan residu, dalam 72 jam. Hal ini diindikasikan bahwa S. cerevisiae dapat memfermentasi gula dari OPEEF dan residu dan N mengubah gula menjadi etanol.

English Abstract

Twelve samples of soil and plant materials for isolation of microorganisms were collected at locations associated with palm oil industry. fifty eight isolates of microorganisms that could be isolated and identified were consisted of 49 isolates of bacteria and 9 isolates of fungi. From 49 isolates of bacterial isolates, 10 isolates were actinomycetes group. Cellulase activity of all isolated microorganisms was determined on carboxymethylcellulose (CMC) agar and demonstrated enzyme activity by staining agar with Congo red. cellulase production was calculated from ratio of unstained zone surrounding colony to colony diameter. Actinomycetes, isolate 5.1.A, 11.2.A and 12.3.A had highest cellulase production. production of cellulase and reducing sugar from CMC medium of three isolates were investigated and compared. isolate 11.2.A and 12.3.A were selected for degrading of oil palm empty fruit bunch (OPEFB) and its acid hydrolyzed residue. isolate 12.3.A produced higher cellulase and reducing sugar from both substrates than isolate 11.2.A. optimal conditions for cellulase and reducing sugar production from OPEFB of isolate 12.3.A were pH 7, temperature at 30°C, and OPEFB concentration at 1% with highest cellulase activity at 0.71 U/mL and reducing sugar at 3.83 mg/mL. For acid hydrolyzed residue of OPEFB, similar conditions were observed, but cellulase and reducing sugar production were only at 0.56 U/mL and 3.04 mg/mL, respectively. suitable nitrogen sources for culture medium made of OPEFB and its residue were also verified. Ammonium sulfate was a proper nitrogen source for OPEFB, while peptone was for residue. 16S-rRNA gene analysis of isolate 12.3.A was 99% similarity with Streptomyces hirsutus strain NRRL B-2713. refore, isolate 12.3.A was preliminary appointed to be Streptomyces hirsutus . A partial purification of cellulase by 60% ammonium sulfate precipitation and subsequently dialysis had raised specific activity 57% (specific activity at 7.38 U/mg). zymogram assay with polyacrylamide amended with CMC demonstrated that isolate 12.3.A produced 2 CMCases (endo β-glucanases). optimal conditions for cellulase activity were at pH 6.5 and 45°C. saccharified products of isolate 12.3.A cellulase were n fermented in batch cultivation by Saccharomyces cerevisiae . With initial value of reducing sugar at 1.77 g/L and 1.01 g/L, S. cerevisiae produced maximum ethanol at 0.76 g/L and 0.41 g/L for OPEFB and residue, respectively, in 72 hours. This is indicated that S. cerevisiae could ferment sugar from OPEFB and residue and n convert sugar to ethanol.

Item Type: Thesis (Magister)
Identification Number: TES/633.851/NUR/m/041305532
Subjects: 600 Technology (Applied sciences) > 633 Field and plantation crops > 633.8 Other crops grown for industrial processing
Divisions: S2/S3 > Magister Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian
Depositing User: Endro Setyobudi
Date Deposited: 16 Jan 2014 09:53
Last Modified: 16 Jan 2014 09:53
URI: http://repository.ub.ac.id/id/eprint/158946
Full text not available from this repository.

Actions (login required)

View Item View Item