Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Analysis of Microbial Consortia with High Cellulolytic Activities for Cassava Pulp Degradation
Creators
- 1. Srinakharinwirot University
- 2. King Mongkut's University of Technology North Bangkok
- 3. University of New England
Description
Biogas production is one of the means to manage the cassava pulp waste obtained from the cassava processing plants. The success of the process is determined by the hydrolysis in an anaerobic digester. When the digester failure is found, the new microbial consortium inoculum is introduced to the system with the long period of set up time. This research aimed to construct the endemic microbial consortium by re-cultivating the cellulolytic microbial consortia obtained from cassava pulp and digester wastewater with the expected shorter set up time. Modifications of enrichment and re-cultivation methods by varying the nutrients, pH and temperature improved the enzymatic hydrolysis yields, as reducing sugars, of CMC, rice straw and cassava pulp substrates approximately 9, 3, and 13 times, respectively. To analyze the enzymatic activities of the selected microbial consortia, the cellulase enzyme was extracted, partially purified and analyzed on CMC-zymogram. The ~130 kDa-sized cellulase enzyme was identified with endocellulase activity, and it was considered as a relatively large molecular size molecule compared to most bacterial endocellulases. The selected microbial consortia were tested for their biomass degradation capacities, and the optimal operational condition was obtained at pH 7.0 and 30 °C. This optimal condition showed the proof of the concept that this re-cultivated consortium could be applied in on-site digester with high efficiency.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد إنتاج الغاز الحيوي أحد وسائل إدارة نفايات لب الكسافا التي يتم الحصول عليها من مصانع معالجة الكسافا. يتم تحديد نجاح العملية عن طريق التحلل المائي في جهاز الهضم اللاهوائي. عندما يتم العثور على فشل الهضم، يتم إدخال لقاح الكونسورتيوم الميكروبي الجديد إلى النظام مع فترة طويلة من وقت الإعداد. يهدف هذا البحث إلى بناء الكونسورتيوم الميكروبي المتوطن من خلال إعادة زراعة الكونسورتيوم الميكروبي السليوليتي الذي تم الحصول عليه من لب الكسافا وهضم مياه الصرف الصحي مع وقت الإعداد الأقصر المتوقع. أدت تعديلات طرق التخصيب وإعادة الزراعة عن طريق تغيير العناصر الغذائية ودرجة الحموضة ودرجة الحرارة إلى تحسين نتائج التحلل المائي الأنزيمي، مثل تقليل السكريات، من CMC وقش الأرز وركائز لب الكسافا حوالي 9 و 3 و 13 مرة على التوالي. لتحليل الأنشطة الأنزيمية للكونسورتيومات الميكروبية المختارة، تم استخراج إنزيم السليولاز وتنقيته جزئيًا وتحليله على CMC - zymogram. تم تحديد إنزيم السليلوز بحجم ~130 كيلو دالتون مع نشاط إندوسلولاز، وكان يعتبر جزيءًا بحجم جزيئي كبير نسبيًا مقارنة بمعظم إندوسلولاز البكتيرية. تم اختبار الاتحادات الميكروبية المختارة لقدراتها على تحلل الكتلة الحيوية، وتم الحصول على الحالة التشغيلية المثلى عند درجة الحموضة 7.0 و 30 درجة مئوية. أظهر هذا الشرط الأمثل دليلًا على المفهوم القائل بأن هذا الكونسورتيوم المعاد زراعته يمكن تطبيقه في جهاز الهضم في الموقع بكفاءة عالية.Translated Description (French)
La production de biogaz est l'un des moyens de gérer les déchets de pâte de manioc provenant des usines de transformation du manioc. Le succès du procédé est déterminé par l'hydrolyse dans un digesteur anaérobie. Lorsque la défaillance du digesteur est trouvée, le nouvel inoculum du consortium microbien est introduit dans le système avec la longue période de temps de mise en place. Cette recherche visait à construire le consortium microbien endémique en re-cultivant les consortiums microbiens cellulolytiques obtenus à partir des eaux usées de la pulpe de manioc et du digesteur avec le temps de mise en place plus court attendu. Les modifications des méthodes d'enrichissement et de reculture par variation des nutriments, du pH et de la température ont amélioré les rendements d'hydrolyse enzymatique, en tant que sucres réducteurs, des substrats de CMC, de paille de riz et de pulpe de manioc environ 9, 3 et 13 fois, respectivement. Pour analyser les activités enzymatiques des consortiums microbiens sélectionnés, l'enzyme cellulase a été extraite, partiellement purifiée et analysée sur CMC-zymogramme. L'enzyme cellulase de taille ~130 kDa a été identifiée avec une activité endocellulase, et elle a été considérée comme une molécule de taille moléculaire relativement grande par rapport à la plupart des endocellulases bactériennes. Les consortiums microbiens sélectionnés ont été testés pour leurs capacités de dégradation de la biomasse, et les conditions opérationnelles optimales ont été obtenues à pH 7,0 et 30 °C. Cette condition optimale a montré la preuve du concept que ce consortium re-cultivé pouvait être appliqué dans un digesteur sur site avec une grande efficacité.Translated Description (Spanish)
La producción de biogás es uno de los medios para gestionar los residuos de pulpa de yuca obtenidos de las plantas de procesamiento de yuca. El éxito del proceso está determinado por la hidrólisis en un digestor anaeróbico. Cuando se encuentra la falla del digestor, el nuevo inóculo del consorcio microbiano se introduce en el sistema con el largo período de tiempo de configuración. Esta investigación tuvo como objetivo construir el consorcio microbiano endémico mediante el recultivo de los consorcios microbianos celulolíticos obtenidos de la pulpa de yuca y las aguas residuales del digestor con el tiempo de configuración esperado más corto. Las modificaciones de los métodos de enriquecimiento y recultivo al variar los nutrientes, el pH y la temperatura mejoraron los rendimientos de hidrólisis enzimática, como azúcares reductores, de los sustratos de CMC, paja de arroz y pulpa de yuca aproximadamente 9, 3 y 13 veces, respectivamente. Para analizar las actividades enzimáticas de los consorcios microbianos seleccionados, se extrajo la enzima celulasa, se purificó parcialmente y se analizó en CMC-zimograma. La enzima celulasa de tamaño ~130 kDa se identificó con actividad endocelulasa, y se consideró como una molécula de tamaño molecular relativamente grande en comparación con la mayoría de las endocelulasas bacterianas. Los consorcios microbianos seleccionados se probaron para sus capacidades de degradación de biomasa, y la condición operativa óptima se obtuvo a pH 7.0 y 30 ° C. Esta condición óptima mostró la prueba del concepto de que este consorcio re-cultivado podría aplicarse en el digestor in situ con alta eficiencia.Files
e3sconf_ri2c2019_03005.pdf.pdf
Files
(24 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:7624dcbc096921e31a1da610e19a546e
|
24 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل الاتحادات الميكروبية ذات الأنشطة عالية التحلل لتحلل لب الكسافا
- Translated title (French)
- Analyse de consortiums microbiens à haute activité cellulolytique pour la dégradation de la pulpe de manioc
- Translated title (Spanish)
- Análisis de consorcios microbianos con altas actividades celulolíticas para la degradación de la pulpa de yuca
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2999805023
- DOI
- 10.1051/e3sconf/202014103005
References
- https://openalex.org/W1973272926
- https://openalex.org/W1984092388
- https://openalex.org/W1996294818
- https://openalex.org/W2008545113
- https://openalex.org/W2013179776
- https://openalex.org/W2129668830
- https://openalex.org/W2145496919
- https://openalex.org/W2316323751
- https://openalex.org/W2342905053
- https://openalex.org/W2554168965
- https://openalex.org/W2764328358
- https://openalex.org/W2775417901
- https://openalex.org/W2776573545
- https://openalex.org/W2781011619
- https://openalex.org/W2923095658
- https://openalex.org/W2975665206
- https://openalex.org/W3002834518
- https://openalex.org/W4254569443