Saldūdens dūņu mikroorganismu populāciju dinamika jēlglicerīna fermentācijas laikā

Abstract

Anaerobās fermentācijas ceļā var lietderīgi izmantot jēlglicerīnu, biodīzeļa ražošanas blakusproduktu, iegūstot produktus ar pievienotu vērtību, kas ļauj padarīt biodīzeļa ražošanu ekonomiski izdevīgāku. Šajā darbā tika pētīta mikroorganismu populāciju dinamika jēlglicerīna anaerobās fermentācijas laikā, izmantojot saldūdens dūņas kā inokulātu. Fermentāciju veica 20°C un 37°C temperatūrā 4 un 8 dienas. Noteica izdalītās gāzes tilpumu, kā arī barotņu organisko vielu daudzumu un sastāvu, nosakot ķīmiskā skābekļa patēriņu un veicot šķidruma hromatogrāfiju. Pētīja mikroorganismu populāciju dinamiku, veicot qPCR ar dažādiem baktēriju taksoniem specifiskiem 16S rDNS praimeru pāriem, kā arī veicot kultivējamo mikroorganismu daudzuma noteikšanu un identifikāciju. Pēc 4 dienu fermentācijas tika konstatēta pilnīga barotnēs esošā glicerīna utilizācija, saražojot gāzes, organiskās skābes un spirtus. Lielākais gāzes tilpums tika iegūts pie 37°C temperatūras. Tika aprēķināts etanola iznākums 0,23 g/g glicerīna. Jēlglicerīna fermentācijā tika novērots izteikts Firmicutes tipa baktēriju pieaugums, dominējot Clostridia un Bacilli klasēm.

Anaerobic fermentation can be a practical way of utilizing crude glycerol, a byproduct of biodiesel production, by producing value-added products and making biodiesel production more economically viable. This work studied microbial population dynamics of anaerobic crude glycerol fermentation with freshwater sludge used as an inoculum. Fermentation was carried out at 20°C and 37°C for 4 and 8 days. The volume of produced gasses was determined as well as the quantity and content of organic compounds in growth media by evaluating the chemical oxygen demand and performing liquid chromatography. Microbial population dynamics was studied by performing qPCR using taxon specific 16S rDNA primer pairs as well as by determining the amount of cultivable microorganisms and identifying them. After 4 days of fermentation almost full utilization of glycerol in the growth media was determined with production of gasses, organic acids and alcohols. The highest volume of produced gas was found at 37°C. Ethanol yield of 0.23 g/g glycerol was calculated. During fermentation of crude glycerol a huge increase of Firmicutes phylum bacteria was observed with dominance of Clostridia and Bacilli classes.