Mostrar el registro sencillo del ítem

Bioethanol Production from Yam (Dioscorea Rotundata) Using Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF)

Producción de bioetanol a partir de ñame (Dioscorea rotundata) empleando un proceso de sacarificación y fermentación simultánea

dc.creatorVilladiego-del Villar, Alfredo Enrique
dc.creatorSarmiento-Zea, Nicolás
dc.creatorLeón-Pulido, Jeffrey
dc.creatorRojas-Pérez, Lilia Carolina
dc.date2021-01-30
dc.identifierhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/1724
dc.identifier10.22430/22565337.1724
dc.descriptionYam is a starchy tuber mainly used in food preparation but with high potential applications in other fields such as pharmaceutical and bioplastic production. Colombia is among the top twelve yam producing countries worldwide and ranked first in terms of yield of tons per hectare planted. Yam production has specifically been concentrated in the Caribbean region, which is why this tuber is very little known in the inland regions. In this study, we evaluated Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) for bioethanol production from yam (Dioscorea rotundata) using Saccharomyces bayanus. Ethanol production technologies involve the fermentation and hydrolysis of consumable raw materials (i.e., sugar cane and corn) which are quite mature around the world. For this reason, the process under analysis combined three phases: 60 min of gelatinization, enzymatic hydrolysis (divided into 40 min of liquefaction with α-amylase and 20 min of saccharification with glucoamylase), and 27 h of fermentation with no enzyme recovery. We used different yam concentrations (10, 12.5, 15, and 18 % w/w) in a wet basis. SSF was monitored along time, and total reducing sugars and ethanol concentration were quantified. The hydrolysis yield, was calculated based on the theoretical starch available in the tuber, was 90 % of starch mass for samples with a yam concentration of 10 and 15 % w/w. Regarding ethanol, the best result (a productivity of 0.19 g/Lh-1) was obtained with the sample with a yam concentration of 10 % w/w. Therefore, yam is a starchy material suitable to produce bioethanol via SSF.en-US
dc.descriptionEl ñame es un tubérculo de almidón utilizado principalmente en alimentos, pero con un alto potencial de aplicaciones en otros campos, como la farmacéutica y la producción de bioplásticos. Colombia se encuentra entre los 12 países con la mayor producción mundial de ñame, ocupando el primer lugar en rendimiento de toneladas por hectárea plantada. La producción de ñame se ha ubicado explícitamente en la región del Caribe, y es muy poco conocida en el interior del país. Este estudio evaluó el proceso simultáneo de sacarificación y fermentación (SSF) para la producción de bioetanol a partir de ñame (Dioscorea rotundata) como materia prima utilizando la cepa de levadura Saccharomyces bayanus. Las tecnologías de producción de etanol hacen referencia a procesos de fermentación e hidrólisis de materias primas comestibles (caña de azúcar y maíz), las cuales, a nivel mundial, están bastante maduras. Por esta razón, el proceso evaluado implicó la combinación de tres pasos: 60 min de gelatinización, hidrólisis enzimática (dividida en 40 min de licuefacción con α-amilasa y 20 min de sacarificación con glucoamilasa) y 27 h de fermentación sin recuperar las enzimas añadidas. Se usaron concentraciones de 10 %, 12.5 %, 15 % y 18 % p/p de ñame en base húmeda y el monitoreo de la SSF se realizó a lo largo del tiempo de fermentación, cuantificando la concentración de azúcares reductores totales y etanol. El rendimiento de hidrólisis fue del 90 % de la masa de almidón para las concentraciones de solidos de 10 % y 15 % p/p, basado en el almidón teórico disponible en el tubérculo. Para el etanol, el mejor resultado fue de 0.19 g/Lh-1 de productividad para el ensayo de 10 % p/p de concentración de sólidos. Por lo tanto, el ñame es un material amiláceo adecuado para producir bioetanol mediante un proceso de SSF.es-ES
dc.formatapplication/pdf
dc.formattext/xml
dc.formattext/html
dc.formatapplication/zip
dc.languagespa
dc.languageeng
dc.publisherInstituto Tecnológico Metropolitano (ITM)en-US
dc.relationhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/1724/1838
dc.relationhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/1724/1852
dc.relationhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/1724/1896
dc.relationhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/1724/1927
dc.relation/*ref*/S. Anenberg; J. Miller; D. Henze; R. Minjares, “A global snapshot of the air pollution-related health impacts of transportation sector emissions in 2010 and 2015,” The international council on clean transportation, USA, Tech. Rep., 2019. https://theicct.org/sites/default/files/publications/Global_health_impacts_transport_emissions_2010-2015_20190226.pdf
dc.relation/*ref*/O. O. Odubanjo; A. A. Olufayo; P. G. Oguntunde, “Water Use, Growth, and Yield of Drip Irrigated Cassava in a Humid Tropical Environment,” Soil & Water Res., vol. 6, no. 1, pp. 10-20, 2011. https://doi.org/10.17221/45/2009-SWR
dc.relation/*ref*/A. N. Acevedo Mercado; I. S. Sandoval Assia; J. G. Salcedo Mendoza, “Productive development in yam (Dioscorea trifida and Dioscorea esculenta) under different hydric conditions,” Acta agron., vol. 64, no. 1, pp. 30-35, Jan. 2015. http://dx.doi.org/10.15446/acag.v64n1.43917
dc.relation/*ref*/K. Djaman et al.,“Crop Evapotranspiration, Irrigation Water Requirement and Water Productivity of Maize from Meteorological Data under Semiarid Climate,” Water, vol. 10, no. 4, pp. 405-422, Mar. 2018. https://doi.org/10.3390/w10040405
dc.relation/*ref*/D. Polycarp; E. O. Afoakwa; A. S. Budu; E. Otoo, “Characterization of chemical composition and anti-nutritional factors in seven species within the Ghanaian yam (Dioscorea) germplasm,” Int. Food Res. J., vol. 19, no. 3, pp. 985-992, 2012. https://theicct.org/sites/default/files/publications/Global_health_impacts_transport_emissions_2010-2015_20190226.pdf
dc.relation/*ref*/S. Pradyawong; A. Juneja; M. Bilal Sadiq; A. Noomhorm; V. Singh, “Comparison of cassava starch with corn as a feedstock for bioethanol production,” Energies, vol. 11, no. 12, pp. 3476-3487, Dec. 2018. https://doi.org/10.3390/en11123476
dc.relation/*ref*/M. I. Montoya; J. A. Quintero; O. J. Sánchez; C. A. Cardona, “Economic evaluation of the process of obtaining fuel alcohol from sugar cane and corn,” Rev. Univ. EAFIT. vol. 41, no. 139, pp. 76-87, Jun. 2005. https://publicaciones.eafit.edu.co/index.php/revista-universidad-eafit/article/view/832
dc.relation/*ref*/H. I. Castaño; C. E. Mejía, “Ethanol production from cassava starch using the process strategy Simultaneous Saccharification-Fermentation,” Vitae, vol. 15, no. 2, pp. 251-258, 2008. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0121-40042008000200007&lng=en&nrm=iso
dc.relation/*ref*/I. I. Mera; J. Carrera, “Obtaining glucose from yuca (manihot sculenta) starch,” Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial: BSAA, vol. 3, no. 1, pp. 54-63, Mar. 2005. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=6117970
dc.relation/*ref*/H. Castaño-Pelaez; M. Cardona Betancur; C. Mejía- Gómez; A. Acosta-Cárdenas, “Ethanol production from cassava flour in simultaneous enzymatic hydrolysis and fermentation system,” DYNA, vol. 78, no. 169, pp. 158-166, Oct. 2011. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0012-73532011000500018&lng=en&nrm=iso
dc.relation/*ref*/FAO, "FAOSTAT," http://www.fao.org/faostat/en/#rankings/countries_by_commodity
dc.relation/*ref*/Y. C. Reina, “El cultivo de ñame en el Caribe colombiano,” Documentos de Trabajo Sobre Economía Regional Banco de la Republica, Colombia, Reporte Tecnico., Reporte no. 168, 2012. https://www.banrep.gov.co/sites/default/files/publicaciones/archivos/dtser_168.pdf
dc.relation/*ref*/J. C. Udemezue; E. L. Nnabuife, “Challenges of Yam (Dioscorea sop.) Production by Farmers in Awka North Local Government Area of Anambra State, Nigeria,” Br. J. Res., vol.4, no. 2, pp. 11-14, May. 2017. https://doi.org/10.21767/2394-3718.100011
dc.relation/*ref*/S. Papraneecharoen; N. Singphan, “Chemical properties and ethanol fermentation from Dioscorea sp,” PRRJ, vol.14, no. 1, pp. 105-116, Jan. 2019. https://li01.tci-thaijo.org/index.php/PRRJ_Scitech/article/view/146863
dc.relation/*ref*/A. P. Moshi; J. P. Nyandele; H. P. Ndossi; S. M. Eva; K. M. Hosea, “Feasibility of bioethanol production from tubers of Dioscorea sansibarensis and Pyrenacantha kaurabassana,” Bioresource Technology, vol. 196, pp. 613-620, Nov. 2015. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.08.028
dc.relation/*ref*/R. C. Agu; J. W. Walker; B. N. Okolo; A. N. Moneke; O. C. Amadi; C. N. Eze, “Bio-ethanol production from Dioscorea Bulbifera tuber (local name: “Aduegbe”)-A renewable non-cultivated, non-food, waste material in Nigeria,” J. Solid Waste Technol. Manag., vol. 40, no. 2, pp. 152-159, May. 2014. https://doi.org/10.5276/JSWTM.2014.152
dc.relation/*ref*/C. M. Osuji; E. C. Nwanekezi; E. M Amadi; C. A. Osuji, “Yield of ethanol from enzyme-hydrolyzed yam (Dioscorea rotundata) and cocoyam (Xanthosoma sagittifolium) flours,” Niger. Food J., vol. 28, no. 2, Dec. 2010. https://doi.org/10.4314/nifoj.v28i2.62644
dc.relation/*ref*/J. D. Murgas; M. A. Vásquez, “Evaluación de la obtención de bioetanol a partir del almidón de ñame (dioscorea rotundata, dioscorea alata y dioscorea trífida) mediante la hidrólisis enzimática y posterior fermentación,” (Tesis de Maestría), Dept. Chem. Eng., San Buenaventura Univ., Cartagena, 2012. http://bibliotecadigital.usbcali.edu.co/bitstream/10819/1142/1/EVALUACI%C3%93N%20DE%20LA%20OBTENCI%C3%93N%20DE%20BIOETANOL%20A%20PARTIR%20%20DEL%20ALMID%C3%93N%20DE%20%C3%91AME%20%28DIOSCOREA%20ROTUNDATA%2C%20DIOSC_JOS%C3%89%20MURGAS_USBCTG_2012.pdf
dc.relation/*ref*/G. L. Miller, “Use of Dinitrosalicilic acid reagent for determination of reducing sugar,” Anal. Chem., vol. 31, no. 3, pp. 426-428, Mar. 1959. https://doi.org/10.1021/ac60147a030
dc.relation/*ref*/T. Siriwong et al., “Cold hydrolysis of cassava pulp and its use in simultaneous saccharification and fermentation (SSF) process for ethanol fermentation,” J. Biotechnol., vol. 292, pp. 57-63, Feb. 2019. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2019.01.003
dc.relation/*ref*/L. C. Rojas-Pérez; L. A. Caicedo-Mesa; J. L. Aguilar-Arias; L. R. Martínez-Ramírez, “Evaluación de la sacarificación de yuca mediante el proceso convencional y el proceso low-energy, para su posterior determinación de la cinética de reacción” Tecnológicas., no. 21, pp. 81-98, Dec. 2008. https://doi.org/10.22430/22565337.253
dc.relation/*ref*/E. Strak-Graczyk; M. Balcerek, “Effect of pre-hydrolysis on simultaneous saccharification and fermentation of native rye starch,” Food bioprocess tech., vol. 13, pp. 923-936, Apr. 2020. https://doi.org/10.1007/s11947-020-02434-9
dc.relation/*ref*/F. A. Larrea et al., “Comparison of bioethanol production of starches from different andean tubers,” Chem. Eng. Trans., vol. 80, pp. 259-264, Apr. 2020. https://doi.org/10.3303/CET2080044
dc.relation/*ref*/G. Ye; D. Zeng; S. Zhang; M. Fan; H. Zhang; J, Xie “Ethanol production from mixtures of sugarcane bagasse and Dioscorea composita extracted residue with high solid loading,” Bioresour technol., vol. 257, pp. 23-29, Feb. 2018. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.02.008
dc.relation/*ref*/V. Puškaš; U. Miljić; J. Djuran; V. Vučurović, “The aptitude of commercial yeast strains for lowering the ethanol content of wine,” Food Sci. Nutr., vol. 8, no. 3, pp. 1489-1498, Jun. 2020. https://doi.org/10.1002/fsn3.1433
dc.relation/*ref*/P. R. Mohan; B. Ramesh; O. V. Reddy, “Production and optimization of ethanol from pretreated sugarcane bagasse using Saccharomyces bayanus in Simultaneous Saccharification and Fermentation,” Microbiology Journal, vol. 2, no. 2, pp. 52-63, Jun. 2012. https://doi.org/10.3923/mj.2012.52.63
dc.rightsCopyright (c) 2020 TecnoLógicasen-US
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0en-US
dc.sourceTecnoLógicas; Vol. 24 No. 50 (2021); e1724en-US
dc.sourceTecnoLógicas; Vol. 24 Núm. 50 (2021); e1724es-ES
dc.source2256-5337
dc.source0123-7799
dc.subjectYamen-US
dc.subjectStarchen-US
dc.subjectEnzymatic hydrolysisen-US
dc.subjectSimultaneous saccharification and fermentationen-US
dc.subjectBioethanolen-US
dc.subjectÑamees-ES
dc.subjectalmidónes-ES
dc.subjecthidrólisis enzimáticaes-ES
dc.subjectsacarificación y fermentación simultáneaes-ES
dc.subjectbioetanoles-ES
dc.titleBioethanol Production from Yam (Dioscorea Rotundata) Using Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF)en-US
dc.titleProducción de bioetanol a partir de ñame (Dioscorea rotundata) empleando un proceso de sacarificación y fermentación simultáneaes-ES
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/article
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.typeResearch Papersen-US
dc.typeArtículos de investigaciónes-ES


Ficheros en el ítem

FicherosTamañoFormatoVer

No hay ficheros asociados a este ítem.

Este ítem aparece en la(s) siguiente(s) colección(ones)

Mostrar el registro sencillo del ítem