Селекція штамів дріжджів для виробництва етанолу на основі зернових субстратів
Автор: Войтецька Марія Юріївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія
Інститут: Інститут хімії та хімічних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Войтецька М. Ю.; Хом’як С. В. (керівник). «Селекція штамів дріжджів для виробництва біоетанолу на основі зернових субстратів» Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка». Львів, 2024. Розширений реферат Об’єкт дослідження: штами дріжджів роду Saccharomyces cerevisiae. Сфера дослідження: селекція штамів дріжджів та оптимізація умов ферментації. Мета дослідження: Виділити та ідентифікувати дріжджовий штам із природних джерел, здатний ефективно ферментувати зернові субстрати для виробництва біоетанолу, тим самим сприяючи попиту країни на біоетанольне пальне. Ця магістерська робота присвячена дослідженню та відбору штамів дріжджів для ефективного виробництва біоетанолу зі зернових субстратів, яке спрямоване на розробку сталого рішення для біопалива, щоб задовільнити попит екологічні паливні джерела. В дослідженні запропоновано технологічний процес, котрий включає: гідроліз зернових субстратів та його ферментація клітинами дріжджів Saccharomyces cerevisiae, з подальшою ректифікацією для очищення кінцевого продукту. Отримані результати мають практичне значення для проектування виробництва біоетанолу з використанням аграрних відходів, що може допомогти задовольнити енергетичні потреби, зменшуючи екологічні та економічні проблеми. Основна увага в цьому дослідженні приділяється оптимізації штамів дріжджів, спеціально адаптованих для ферментації зернових субстратів, з метою отримання максимального виходу біоетанолу. У роботі використали інноваційні підходи, включаючи тестування як природних, так і комерційних штамів дріжджів та їхню подальшу оцінку ефективності при різних температурних режимах і умовах ферментації. Особлива увага приділяється попередній обробці субстрату як критичному фактору для оптимізації процесу. У експериментальній частині дослідження відібрані штами дріжджів оцінювалися на основі їхньої швидкості ферментації кукурудзяних субстратів протягом 11 днів, а також визначався вихід етанолу для кожного штаму. Для аналізу проб етанолу використовували ІЧ-спектрофотометрію для оцінити вмісту води та етанолу і з цих даних обирали найефективніші штами. Ферментація проводилася при температурі від 30°C до 37°C, це дозволило відібрати найефективніший штам – RС, який продемонстрував найвищу активність і збродив найбільшу кількість бражки. Хоча штам DС показав найвищий вихід спирту при температурі 30°C, далі він поступився штаму RС на інших досліджуваних температурах. У роботі також запропоновано і розроблено принципову технологічну схему виробництва біоетанолу, яка надає практичні рекомендації для промислового застосування. Висновки, сформульовані в цій роботі, узгоджуються з існуючою літературою та ґрунтуються на експериментальних даних, отриманих із використанням сучасних фізико-хімічних та мікробіологічних методів дослідження, включаючи ІЧ-спектрофотометрію та методи селекції. Ключові слова: Виробництво біоетанолу, селекція дріжджових штамів, кукурудза, Saccharomyces cerevisiae, зернові субстрати, ферментація, гідроліз, біопаливо, ІЧ-спектрофотометрія, відновлювана енергія. Перелік використаних літературних джерел: 1. Bhaskar T, Bhavya B, Singh R, Naik DV, Kumar A, Goyal HB. Thermochemical conversion of biomass to biofuels. In: Pandey A, Larroche C, Ricke SC, Dussap CG, Gnansounou E, editors. Biofuels – Alternative feedstocks an conversion processes. Oxford, UK: Academic Press; 2011. pp. 51–77 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385099-7.00003-6. 2. Lange J. Lignocellulose conversion: An introduction to chemistry, process and economics. Biofuels Bioprod Biorefin. 2007;1(1):39-48, https://doi.org/10.1002/bbb.7 3. Mussatto S, Dragone G, Guimaraes P, Silva J, Carneiro L, Roberto I. Technological trends, global market, and challenges of bio-ethanol production. Biotechnol Adv. 2010;28(6):817-30, https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2010.07.001. 4. Jobling S. Improving starch for food and industrial applications. Curr Opin Plant Biol. 2004;7(2):210-8, https://doi.org/10.1016/j.pbi.2003.12.001. 5. Shigechi H, Koh J, Fujita Y, Matsumoto T, Bito Y, Ueda M. Direct production of ethanol from raw corn starch via fermentation by use of a novel surface-engineered yeast strain codisplaying glucoamylase and ?-amylase. Appl Environ Microbiol. 2004;70(8):5037-40, https://doi.org/10.1128/AEM.70.8.5037-5040.2004