nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịch đường từ lõi bắp

8/18/2019 Nghiên cứu quy trình sản xuất Bioethanol sử dụng dịch đường từ lõi bắp

http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-quy-trinh-san-xuat-bioethanol-su-dung-dich-duong 1/95

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ ------ ------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨ U QUY TRÌNH SẢN XUẤT

BIOETHANOL SỬ DỤNG DỊCH ĐƯỜ NG TỪ LÕI BẮP

CÁN BỘ HƯỚ NG DẪN SINH VIÊN THỰ C HIỆN TS. Hồ Quốc Phong Lê Quang Hậu

MSSV: 2102342Ngành: Công Nghệ Hoá học- Khoá 36

Tháng 12/2014

W.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUYNHON



TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘ NG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ Độc lậ p- Tự do- Hạnh phúc

Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2014

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CHO SINH VIÊN

NĂM HỌC: 2014-2015

1. Họ và tên cán bộ hướ ng dẫn: TS. Hồ Quốc Phong2. Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất ethanol sử dụng dịch đườ ng từ lõi ngô.3. Địa điểm thực hiện:Phòng thí nghiệm Công Nghệ Hoá học, Khoa Công nghệ, Đại học Cần Thơ.

Phòng thí nghiệm Viện Công nghệ Sinh học, Đại học Cần Thơ.

4. Sinh viên thực hiện: Lê Quang Hậu MSSV: 21023425. Mục tiêu đề tài:

Khảo sát khả năng sử dụng lõi ngô trong quá trình lên men nhờ vàoSaccharomyces cerevisiae để sản xuất bioethanol.

6. Nội dung chínhPhần I: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân như nồng độ acid,tỉ lệ cơ chất, nhiệt độ, thờ i gian.Phần II: Nuôi cấy nấm menSaccharomyces cerevisiae phục vụ cho quá trình lênmen như pH, thờ i gian lên men.

7. Các yêu cầu hỗ tr ợ : kinh phí, hoá chất, phương tiện và dụng cụ thí nghiệm.8. Kinh phí dự trù thực hiện đề tài: khoảng 1.000.000 đồng.

DUYỆT CỦA BỘ MÔN CÁN BỘ RA ĐỀ TÀI

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI VÀ XÉT TỐT NGHIỆP







NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚ NG DẪN1. Cán bộ hướ ng dẫn: TS. Hồ Quốc Phong2. Đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịch đườ ng từ lõi

ngô.3. Sinh viên thực hiện: Lê Quang Hậu4. Lớ p: Công nghệ Hoá học K365. Nội dung nhận xét:

a. Nhận xét hình thức:.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

b. Nhận xét về nội dung của luận văn (Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ)*. Các nội dung và công việc đã đạt đượ c so với đề cương luận văn:

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

*. Những vấn đề còn hạn chế:

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................




.......................................................................................................................

c. Nhận xét vớ i từng sinh viên thực hiện đề tài.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

d. K ết luận và đề nghị:.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

Điểm đánh giá:


Cán bộ hướ ng dẫn

TS. HỒ QUỐC PHONG







NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

1. Cán bộ phản biện:2. Đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịch đườ ng từ lõi

ngô.3. Sinh viên thực hiện: Lê Quang Hậu4. Lớ p: Công nghệ Hoá học K365. Nội dung nhận xét:

a.Nhận xét hình thức:

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

b.Nhận xét về nội dung của luận văn (Đề nghị ghi chi tiết và đầy đủ)

*. Các nội dung và công việc đã đạt đượ c so với đề cương luận văn:

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

*. Những vấn đề còn hạn chế:

.......................................................................................................................




.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

c. Nhận xét vớ i từng sinh viên thực hiện đề tài

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................

d.K ết luận và đề nghị:

.......................................................................................................................

.......................................................................................................................Điểm đánh giá:


Cán bộ phản biện




LỜ I CẢM ƠN --------₪-₪--------

Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệ p, có vô số khó khăn tôi vấ p phải. Nhưng

vớ i sự hướ ng dẫn, giúp đỡ quý báu của quý thầy cô, gia đình, bạn bè cùng vớ i sự nổ lựcvươn lên của chính bản thân, tôi đã hoàn thành đề tài luận văn của mình.

Tôi xin gửi lờ i tri ân sâu sắc tớ i TS. Hồ Quốc Phong, Phó Trưở ng Bộ môn Công Nghệ Hoá học, Khoa Công Nghệ, Đại học Cần Thơ. Thầy là ngườ i tận tình chỉ bảo,truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn. Tôiđã đượ c học hỏi những điều bổ ích, không những là kiến thức chuyên môn mà còn cả

những kinh nghiệm quý báu, phong tác làm việc chuyên nghiệ p từ thầy.Xin chân thành cảm ơn TS. Huỳnh Liên Hương, Trưở ng PTN Công Nghệ Hoá học,

Bộ môn Công nghệ Hoá học đã nhiệt tình giúp đỡ cả kiến thức chuyên môn và lẫn thiết bị thực nghiệm trong suốt thờ i gian nghiên cứu.

Xin chân thành cảm ơn ThS. Trần Thị Xuân Mai, Trưở ng PTN Công Nghệ Gen Thựcvật và ThS. Nguyễn Ngọc Thạnh, Viện Công nghệ Sinh học, đã tận tình giúp đỡ , hỗ tr ợ

thiết bị và nấm men để hoàn thành luận văn này.

Bên cạnh đó, tôi xin chân thành cảm ơn đến tất cả các bạn trong PTN Công nghệ Hoáhọc: Nguyễn Thị Bích Thuyền, Nguyễn Bá Thành, Trương Thị Bé Trinh… hỗ tr ợ tôitrong thờ i gian làm luận văn. Chân thành cảmơn Nguyễn Lam Minh, Khoa Công Nghệ Sinh học Tiên tiến đã giúp đỡ tôi nhiệt tình. Qua đó, tôi thấy đượ c sự gắn bó, thông cảmchia sẻ lẫn nhau.




Một lần nữa, tôi xin cảm ơn bằng cả tấm lòng thành đến gia đình, thầy cô, bạn bènhững người đã giúp đỡ quan tâm và động viên tôi trong suốt thời gian qua để tôi hoànthành luận văn này.

Xin chân thành cảm ơn!

Cần Thơ, ngày….tháng….năm 2014

SV. Lê Quang Hậu




TÓM TẮT

Trong nghiên cứu này, nhằm khảo sát khả năng sử dụng phụ phẩm lõi ngô làm nguồncarbon thay thế cho các nguồn nguyên liệu truyền thống trong qui trình sản xuất bioethanol từ nấm menSaccharomyces cerevisiae. Qua quá trình xử lí sơ bộ, lõi ngôđượ c chuyển hoá thành đườ ng bằng phương pháp thuỷ phân vớ i acid H2SO4 loãngở nồng độ (1-5%, w/w), tỉ lệ cơ chất lõi ngô/dung dịch acid (1/5-1/30, g/mL), nhiệt độ (40-100 °C) và thờ i gian (1-8 giờ ). Qua quá trình khảo sát xác định được điều kiện tốiưu cho quá trình thuỷ phân lõi ngô là H2SO4 3%ở 90°C trong vòng 4 giờ vớ i tỉ lệ lõi

ngô/dung dịch acid là 1/10 g/mL.

Qua quá trình nuôi cấy nấm menS.cerevisiae, quá trình lên men đượ c khảo sátở khoảng pH (4.5-5) và thờ i gian lên men (72-120 giờ). Điều kiện lên men tối ưu đượ cxác định là nấm men tạo ra hàm lượ ng ethanol cao nhất trong điều kiện pH = 5 và thờ igian lên men 96 giờ , ở nhiệt độ 30°C.

K ết quả phân tích cho thấy, hàm lượ ng ethanol tạo ra khoảng 12.5 g/L vớ i hiệu suất

quá trình lên men là 34%. Chính vì thế, lõi ngô có thể là nguồn nguyên liệulignocellulose tiềm năng cho quá trình sản xuất bioethanol trong tương lai.




MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................. v

TÓM TẮT .....................................................................................................................

MỤC LỤC .....................................................................................................................

CHƯƠNG 1...................................................................................................................

GIỚI THIỆU CHUNG ..................................................................................................

1.1 Đặt vấn đề.............................................................................................................

1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu ............................................................................ 2

CHƯƠNG 2...................................................................................................................

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................................................

2.1 Cây ngô và phế phụ phẩm từngô........................................................................... 4

2.2 Lignocellulose .....................................................................................................2.3 Thuỷ phân lignocellulose thành đườ ng cho quá trình lên men ........................... 10

2.3.1 Thuỷ phân bằng acid đậm đặc ....................................................................... 10

2.3.2 Thuỷ phân bằng acid loãng ............................................................................ 1

2.3.3 Thuỷ phân bằng enzyme ................................................................................ 1

2.4 Chất ức chế sinh ra trong quá trình thuỷ phân ..................................................... 13

2.5 Phương pháp khử độc........................................................................................... 1

2.6 Chủng nấm menSaccharomyces cerevisiae ........................................................ 17

2.7 Lên men Bioethanol ...........................................................................................

2.7.1 Cơ chế quá trình lên men ............................................................................... 2

2.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ................................................ 21




Mục Lục

CHƯƠNG 3...................................................................................................................

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U .............................................. 23

3.1 Phương tiện nghiên cứu ....................................................................................... 23.1.1 Hoá chất ......................................................................................................... 2

3.1.2 Dụng cụ.......................................................................................................... 2

3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu ................................................................. 24

3.2.1 Nguyên liệu thô và xử lí sơ bộ....................................................................... 25

3.2.2 Quá trình thuỷ phân bằng acid H2SO4 loãng ................................................. 26

3.2.3 Quá trình khử độc tính của sản phẩm sau khi thuỷ phân ............................... 26

3.2.4 Nuôi cấy sơ bộ nấm menSaccharomyces cerevisiae .................................... 27

3.2.5 Quá trình lên men của S.cerevisiae ................................................................ 28

3.3 Phương pháp phân tích......................................................................................... 2

3.3.1 Xác định hàm lượng đườ ng tổng ................................................................... 29

3.3.2 Phương pháp chưng cất ................................................................................. 303.3.3 Phương pháp xử lí số liệu .............................................................................. 30

CHƯƠNG 4...................................................................................................................

K ẾT QUẢ THỰ C NGHIỆM VÀ K ẾT LUẬ N ............................................................. 31

PHẦ N I: THUỶ PHÂN LÕI NGÔ ............................................................................... 3

4.1Ảnh hưở ng của nồng độ acid đến nồng độ đườ ng tổng ....................................... 31

4.2Ảnh hưở ng của tỉ lệ cơ chất lõi ngô/dung dịch acid đến nồng độ đườ ng tổng .... 32

4.3Ảnh hưở ng của nhiệt độ đến nồng độ đườ ng tổng ............................................... 34

4.4Ảnh hưở ng thờ i gian thuỷ phân đến nồng độ đườ ng tổng ................................... 35

4.5Ảnh hưở ng của quá trình khử độc đến nồng độ đườ ng tổng ............................... 37

PHẦ N II: QUÁ TRÌNH LÊN MEN .............................................................................




Mục Lục

4.6Ảnh hưở ng của pH đến hàm lượ ng ethanol từ quá trình lên men ........................ 40

4.7Ảnh hưở ng của thời gian lên men đến hàm lượ ng ethanol .................................. 41

CHƯƠNG 5...................................................................................................................K ẾT LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ ....................................................................................... 4

5.1 K ết luận ................................................................................................................ 4

5.2 Kiến nghị ..............................................................................................................

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 4




Mục Lục

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2-1Thành phần hoá học của nguyên liệu lõi ngô..................................................6

Bảng 2-2Hàm lượ ng chất ức chế có trong một số loại vật liệu lignocellulose ............14 Bảng 2-3Tóm tắt các phương pháp khử độc sau khi thuỷ phân bằng nhiều phương

pháp. ...........................................................................................................15

Bảng 2-4Các chủng nấm men trongSaccharomyces ...................................................17

Bảng 4-1 Ảnh hưở ng của pH đến quá trình lên men...................................................40

Bảng 4-2K ết quả khảo sát thờ i gian lên men...............................................................42




Mục Lục

DANH MỤC HÌNHẢNH

Hình 2-1Cây ngô .........................................................................................................3

Hình 2-2 Cấu trúc lignocellulose...................................................................................7

Hình 2-3 Cấu trúc hemicellulose....................................................................................8

Hình 2-4 Cấu trúc phân tử cellulose...............................................................................9

Hình 2-5 Cấu trúc phân tử lignin ...................................................................................9

Hình 2-6 Sự tương tác của enzyme trên cấu trúc cellulose ..........................................12

Hình 2-7 Các chất ức chế quá trình lên men từ lignocellulose.....................................14

Hình 2-8 Tế bào nấm menS. cerevisiae dướ i kính hiển vi điện tử (độ phóngđại: A:500x, B: 1000x, C: 2000x)..........................................................................18

Hình 3-1 Nguyên liệu lõi ngô trướ c và sau khi nghiền. ...............................................26

Hình 3-2 Phương trình phảnứng tạo màu giữa đườ ng khử và DNS acid ....................29

Hình 4-1 Mẫu sản phẩm lõi ngô sau khi thuỷ phân vớ i các nồng độ acid khác nhau ..31

Hình 4-2 Ảnh hưở ng của nồng độ acid đến nồng độ đườ ng tổng. ...............................32 Hình 4-3 Ảnh hưở ng của tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid, g/mL đến nồng độ đườ ng tổng.

...................................................................................................................33

Hình 4-4 Ảnh hưở ng của tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid đến độ chuyển hoá. ..................33

Hình 4-5 Ảnh hưở ng của tỉ lệ đến nồng độ đườ ng tổng và độ chuyển hoá của chúng.34

Hình 4-6 Ảnh hưở ng của nhiệt độ đến nồng độ đườ ng tổng........................................35

Hình 4-7 Các sản phẩm thuỷ phân vớ i các thờ i gian khác nhau...................................36

Hình 4-8 Ảnh hưở ng thời gian đến nồng độ đườ ng tổng. ............................................37

Hình 4-9 Sản phẩm thuỷ phân trướ c và sau khi khử độc bằng Ca(OH)2. .....................38

Hình 4-10 Phảnứng tạo phức giữa đườ ng khử vớ i Ca2+ ..............................................39

Hình 4-11 Ảnh hưở ng của quá trình khử độc đến nồng độ đườ ng tổng.......................39




Mục Lục

Hình 4-12 Ảnh hưở ng của pH đến hàm lượ ng ethanol.................................................41

Hình 4-13 Ảnh hưở ng thời gian lên men đến hàm lượng ethanol và độ cồn. ..............42

Sơ đồ 3-1 Tóm tắt quá trình sản xuất ethanol từ lõi ngô...............................................25 Sơ đồ 3-2 Quá trình khử độc của sản phẩm thuỷ phân lõi ngô.....................................27




Mục Lục

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

FGB .............................. First Generation Bioethanol

SGB .............................. Seconds Generation Bioethanol

SHF .............................. Separate Hydrolysis and Fermentatio

SSF ............................... Simultaneous Saccharificatio and Fermentation

S.cerevisiae .................. Saccharomyces cerevisiae

YPD.............................. Yeast Peptone Dextrose

YPDA ........................... Yeast Peptone Dextrose Agar

DNS.............................. 3.5-dinitrosalicylic acid

HFM ............................. Hydroxymethyl furfural

UV-Vis ......................... Ultraviolet-Visible




Chương 1: Giớ i Thiệu Chung

CHƯƠNG 1

GIỚ I THIỆU CHUNG1.1 Đặt vấn đề

Tình hình tiêu thụ năng lượ ng trên toàn thế giới, đặc biệt là nhiên liệu hoá thạchđã tăng đáng kể trong vài thậ p k ỷ qua dẫn đến ngày càng cạn kiệt nguồn nguyên liệunày và gây ra vấn đề môi trườ ng bao gồm cả ô nhiễm không khí và sự nóng lên toàncầu. Điều này dẫn đến sự phát triển của nhiên liệu tái tạo, đặc biệt là nhiên liệu sinh học,ngày càng đượ c quan tâm mạnh mẽ (Saxena et al., 2009).

Mặc dù nhiều nguồn năng lượ ng tái tạo khác nhau được đề xuất nhưng áp dụng phổ biến nhất và thân thiện môi trườ ng là nguồn năng lượ ng tái tạo ethanol sinh học,hay còn đượ c gọi là bioethanol. Bioethanol đượ c sản xuất từ các nguồn nguyên liệu táitạo khác nhau đượ c coi là nguồn nguyên liệu sạch và có thể tái tạo. Thông thườ ng,ethanol sinh học đượ c sản xuất từ quá trình lên men nguyên liệu tinh bột hoặc các nguyênliệu có chứa đường như ngô và mía. Sản lượ ng ethanol sinh học từ ngô và mía đạt khácao, tuy nhiên công nghệ này làm tăng nguy cơ tình trạng thiếu lương thực toàn cầu và

giá thành cao (Chen et al., 2010).Bioethanol đượ c lên men từ nguồn nguyên liệu này đượ c gọi là thế hệ đầu tiên

(FGB-First generation bioethanol) cùng vớ i sự bất lợ i trên thì bioethanol thế hệ thứ 2 rađờ i (SGB-Second generation bioethanol), là bioethanol đượ c lên men từ nguồn từ sinhkhối lignocellulose và ngày càng đượ c quan tâm nghiên cứu (Sun and Cheng, 2002).

Nguồn nguyên liệu lignocellulose có ngồn gốc chủ yếu từ phế thải nông nghiệ p và

lâm nghiệ p. Chúng là sinh khối dồi dào nhất hiện có trên trái đất, bao gồm chủ yếu làcellulose và hemicellulose có thể thuỷ phân thành đường lên men như glucose và xylosử dụng cho quá trình lên men (Lebeau et al., 1997).

Lõi ngô là một phế phụ phẩm nông nghiệ p chứa nhiều lignocellulose phổ biếnhầu khắ p hết cácnướ c trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Năm 2007, trên thế giớ i, diệntích ngô đã vượt qua lúa nướ c vớ i sản lượ ng 766.2 triệu tấn so với lúa nướ c 626.7 triệutấn và lúa mì là 603.6 triệu tấn (FAOSTAT, USDA 2008). Bên cạnh đó, năng suất ngô




Chương 1: Giớ i Thiệu Chung

nước ta tăngnhanh liên tục vớ i tốc độ cao hơn trung bình thế giới. Năm 2010 diện tíchtr ồng ngôở nước ta là 1126.9 nhìn ha, năng suất 40.9 tạ/ha, sản lượng đạt trên 4.6 triệutấn. Tuy nhiên trong thời gian qua, lõi ngô chưa đượ c sử dụng triệt để, chỉ dừngở việc

dùng làm nhiên liệu đốt lò, chất độn phụ gia trong bê tông, bã bột giấy v.v… Trong khiđó, lõi ngô có hàm lượ ng lignocellulose cao, là nguyên liệu tiềm năng cho quá trình sảnxuất ethanol sinh học, có hàm lượ ng carbonhydrate cao, chất ức chế quá trình lên menthấ p và là phế phụ phẩm nông nghiệp và các nhà máy ngũ cốc. Vì vậy, đề tài “Nghiêncứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịch đườ ng từ lõi ngô” đượ c thực hiện.

1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứ u

Mục tiêu đề tài khảo sát khả năng sử dụng sản phẩm thuỷ phân lõi ngô để sản xuấtethanol từ nấm menSaccharomyces cerevisiae thân thiện môi trường, qua đó đề xuấtnguyên liệu phù hợ p cho quá trình sản xuất ethanol quy mô công nghiệ p. Nội dung đề tài nghiên cứu đượ c chia ra làm hai phần: (i) Khảo sát các yếu tố ảnh

hưởng đến quá trình thuỷ phân lõi ngô bằng H2SO4 loãng nhằm tìm ra điều kiện phảnứng tối ưu để thu đượ c dung dich sau khi thuỷ phân có hàm lượng đườ ng cao nhất, (ii)Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men dung dịch sau thuỷ phân bằng nấmmenSaccharomyces cerevisiae và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy.Trong quá trình thuỷ phân lõi ngô các yếu tố quan tr ọngảnh hưởng đến quá trình đượckhảo sát như sau:

Nồng độ acid (1-5%)

Tỉ lệ giữa lõi ngô và dung dịch acid (1/5-1/30 g/ml)

Thờ i gian (1-8 giờ )

Nhiệt độ (40-100 ºC) Ảnh hưở ng của quá trình khử độc đến sản phẩm thuỷ phân.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy đến sự sinh trưởng cũng như độ chuyểnhoá tạo ethanol của nấm men đượ c khảo sát như sau:

Ảnh hưở ng thờ i gian nuôi cấy

Ảnh hưở ng của môi trườ ng nuôi cấy.




Chương 2: Lượ c Khảo Tài Liệu

CHƯƠNG 2

LƯỢ C KHẢO TÀI LIỆU2.1 Cây ngô và phế phụ phẩm từ ngô

Ngô là một trong ba cây ngũ cốc đượ c tr ồng nhiều nhất trên thế giớ i, cùng vớ i lúa vàlúa mì. Ngô đượ c thuần hoá đầu tiênở Tehuacan Mexico và Trung Mỹ cách 7000 nămtrước đây. Năm 2010, tổng sản lượng thương mại toàn cầu ngô thô 844.400.000 tấn, thuhoạch từ 161.900.000 ha. Cho thấy các phể phụ phẩm từ cây ngô là r ất lớ n, một nguồnnguyên liệu lignocellulose tiềm năng cho quá trình giải quyết nhu cầu năng lượ ng trong

tương lai. Trong đó, lõi ngô là một phần trong phế phụ phẩm trong quá trình chế biếnlương thực, ngũ cốc, thức ăn gia súc.

Cây ngô, tên khoa học là Zea mays subsp. Mays. Do nhà thực vật học ngườ i Thuỵ Điển đặt tên theo hệ thống tên kép Hy Lạ p-La Mã. Cao trung bình 2.5 m (8 ft), một số giống có thể tăng trưở ng trên 12 m (40 ft).

Hình 2-1 Cây ngô(http://cropsdiversity.blogspot.com)

Ngô thuộc:


http://cropsdiversity.blogspot.com/

http://cropsdiversity.blogspot.com/




Họ hoà thảo (Granmineae ), lá mọc thành dãy, gân lá song song, mấu đốt đặc, bộ r ễ chum, hoa mọc thành bông nhỏ có mày.

Tộc maydeae : hoa đực và hoa cáiở những vị trí khác nhau trên cùng một cây,thân đặc.

Chi Zea : hạt mọc ở tr ục bông (lõi ngô), sau khi chín hạt to ra và mày nhỏ.

Loài Zea mays : nhánh mẹ phát triển vòi nhuỵ tương đối dài, nhiều, xế p song songtrên tr ục bông.

Cây ngô phân bố r ất r ộng trên thế giớ i, cho nên qua chọn lọc tự nhiên đã phân ly và

hình thành nhiều dạng khác nhau. Bên cạnh đó, chọn lọc nhân tạo cũng tạo ra nhiềudạng khác nhau về hình thái, màu sắc, tính chịu, sinh lý cũng như tuỳ theo mục đích sử dụng. Cây ngô đượ c đánh giá là cây trồng có vai trò hết sức quan tr ọng trong cơ cấu câytr ồng nước ta. Năm 2009, diện tích tr ồng ngô trên thế giới đạt hơn 159.5 triệu ha, năngsuất bình quân 51.3 tạ/ha, sản lượ ng 817.1 triệu tấn. Trong đó Mĩ, Trung Quốc, Braxinlà những nước đứng đầu về diện tích và sản lượ ng. Theo Cục Tr ồng tr ọt, năm 2014 cả nướ c ta có gần 1.2 triệu ha đất tr ồng ngô, vớ i sản lượ ng 4.45 triệu tấn, năng suất bìnhquân hơn 44.5 tạ/ha. Đăk Lăk hiện là một trong những tỉnh có diện tích, sản lượ ng ngôlai lớ n nhất nướ c ta vớ i tổng diện tích ngô hằng năm khoảng 120 nghìn ha và sản lượ ngđạt trên 520 nghìn tấn ngô hạt. Trong tương lai, tỉnh Đăk Lăk sẽ tăng diện tích ngô lênkhoảng 140.000 ha vớ i sản lượ ng khoảng 600.000 tấn và tr ở thành tỉnh có diện tích vàsản lượ ng ngô nhiều nhất nước ta, nên đây là nơi thải ra nhiều lõi ngô và các phế phẩmkhác. Chính vì thế, số lượ ng phế phụ phẩm sinh từ cây ngô sinh ra là r ất lớ n.

Tuy nhiên trong thờ i gian qua, cácứng dụng của lõi ngô chưa đượ c ứng dụng khaithác triệt để. Lượ ng lõi ngô thải ra không đượ c sử dụng đúng mức để có giá tr ị cao, saukhi thu hoạch ngườ i nông dân chỉ dừngở việc làm nhiên liệu đốt lò, bột giấy hoặc làmván ép dùng trong xây dựng, v.v…Việc đốt ngay trên đồng ruộng sẽ tạo ra những chấtđộc có hại như CO2, bụi, … gây ô nhiễm môi trườ ng r ất lớ n và lãng phí nguồn nguyênliệu tiềm năng này. Nên việc tận dụng lõi ngô trong sản xuất ethanol qua quá trình nuôi





cấy Saccharomyces cerevisiae mang ý nghĩa rất lớ n cho nhu cầu năng lượ ng trên thế giớ i, vừa tănggiá tr ị kinh tế, đồng thờ i giải quyết đượ c vấn đề ô nhiễm môi trườ ng.

Lõi ngô là phụ phẩm trong quá trình sản suất ngô có thành phần chính là 30-40%hemicellulose, 33-41% cellulose và lignin 14-18%. Tuỳ theo từng giống ngô khác nhaumà tỉ lệ các thành phần này có thể cao hoặc thấp hơn (Bảng 2.1). Lõi ngô chứa hàmlượng lignocellulose khá cao nên hàm lượng đường thu đượ c sau quá trình thủy phânhứa hứa hẹn sẽ cao vì thế lõi ngô có thể đượ c xem là nguồn nguyên liệu vô cùng tiềmnăng cho việc sản xuất bioethanol.

Bảng 2-1 Thành phần hoá học của nguyên liệu lõi ngô (Cristina Sáchez et al., 2011)

Thành phần % Nguồn tham khảo

(B.Rivas et al.,2004)

(G. Garrote et al.,2007)

(N.S Thompson etal., 1995)

% Hemicellulose 39.0 31.1 33.7-41.2

% Cellulose 34.3 34.3 30.0-41.7

% Lignin 14.4 18.8 4.5-15.9

2.2 LignocelluloseLignocellulose là vật liệu biomass phổ biến nhất trên trái đất, hầu hết có trong các

phế phẩm nông nghiệ p, các sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất công nghiệ p bột giấy,giấy, chất thải sinh hoạt. Chính vì thế, các phụ phẩm nông nghiệ p chứa lignocelluloselà nguồn nhiên liệu vô cùng tiềm tàng vì lignocellulose phân bố r ộng rãi trong tự nhiênvà là nguồn cung cấp đườ ng hexose và pentose r ất lớ n cho quá trình lên men. Lõi ngôlà một dạng vật liệu lignocellulose có chứa hàm lượ ng cellulose khá cao trong khi hàmlượ ng lignin thấ p. Việc sử dụng phế phụ phẩm chứa lignocellulose có thể đảm bảo đượ cnguồn cung cấ pổn định cho sự phát triển bền vững của quá trình sản xuất bioethanol.

Nguyên liệu lignocellulose có thể chia thành ba thành phần chính: cellulose (30-50%), hemicellulose (15-35%) và lignin (10-20%). Tỉ lệ tương đối này tuỳ thuộc vàotừng nguồn nguyên liệu khác nhau. Cellulose và hemicellulose chiếm khoảng 70% toàn





bộ sinh khối và đượ c liên k ết chặt chẽ vớ i thành phần lignin thông qua liên k ết hoá tr ị.Liên k ết hydro làm cho cấu trúc tr ở nên mạnh mẽ và vững chắc. Trong lignocellulose, bộ phận tạo khung chính là cellulose và đượ c bao bọc bở i những chất có chức năng tạo

thành một mạng lướ i vững chắc là hemicellulose và chất k ết dính là lignin.

Hình 2-2 Cấu trúc lignocellulose (Mussatto & Teixeira, 2010)

2.2.1 HemicelluloseHemicellulose là một polymer, có cấu trúc vô định hình, gồm nhiều loại polymer bao

gồm các nhóm hexose (D-glucose, D-galactose và D-mantose) cũng như là pentose (D-

xylose và L-arabinose) và có thể chứa acid đườ ng (uronic acid) cụ thể là D-glucuronic,D-galacturonic và methylgalacturonic acid. Chuỗi xương sống của nó chủ yếu bao gồm

xylan (1→ 4); liên k ết D-xylose (gần 90%) và L-arabinose (10%). Sự phân bố cácnhánh tuỳ thuộc vào bản chất và nguồn gốc của từng nguyên liệu. Hemicellulose của gỗ cứng thườ ng là những glucomannan trong khi gỗ cứng chứa nhiều hơn các hợ p chất củaxylan. Mặc dù là những thành phần phổ biến trong hemicellulose, thành phần xylan vẫn

khác nhau trong mỗi nguyên liệu.





Hình 2-3 Cấu trúc hemicellulose (Walford, 2008)

2.2.2 CelluloseCellulose có cấu trúc mạch thẳng trong thành tế bào thực vật, bao gồm những mạch

dài glucose monomer nối lại vớ i nhau bằng liên k ết (1→ 4) – glycosidic. Sự liên k ết

r ộng lớ n của các liên k ết hydro giữa các tinh thể dẫn đến cấu trúc tinh thể và ma tr ậnmạnh mẽ. Các cellulose mạch dài đượ c liên k ết vớ i nhau bở i liên k ết hydrogen và van

der Walls tạo thành những vi sợ i vớ i cấu trúc chính là k ết tinh và vô định hình. Trongvùng k ết tinh, các phân tử cellulose liên k ết vớ i nhau vô cùng chặc chẽ và khó bị tấncông bở i enzyme và hoá chất. Trong khi đó, vùng vô định hình, các phân tử celluloseliên k ết không chặc chẽ vớ i nhau nên dễ bị tấn công. Những liên k ết chéo của số lượ nglớ n nhóm hydroxyl cấu thành những vi sợi, điều đó làm cho những vi sợ i tr ở nên mạnhvà nhỏ gọn hơn. Cellulose là polymer hữu cơ phổ biến nhất và chiếm khoảng 30% trongthành phần của thực vật. Đại diện là cây bông, cây lanh và bột giấy chiếm khoảng 80-

95% và 60-80% tương ứng. Gỗ cứng và gỗ mềm chứa khoảng 45% cellulose.





Hình 2-4 Cấu trúc phân tử cellulose (Walford, 2008)

2.2.3 Lignin

Lignin là một polymer sinh học nhân thơm đượ c tạo thành từ các đơn vị phenylpropene liên k ết trong không gian ba chiều. Lignin bao gồm ba phenolicmonomer của phenyl propionic alcohol là coumaryl, coniferyl và sinapyl alcohol. Ligcó khả năng chống lại sự giảm cấ p bằng tác nhân hoá học hay enzyme do phân tử códạng không gian ba chiều.

Hình 2-5 Cấu trúc của lignin (Walford, 2008)





2.3 Thuỷ phân lignocellulose thành đườ ng cho quá trình lên menQuá trình chuyển hoá lignocellulose thành đường để có thể lên men là vô cùng

cần thiết trước khi đượ c sử dụng trong các quá trình hoá sinh khác. Sản phẩm thuỷ

phân của nguyên liệu lignocellulose phần lớ n bao gồm xylose, glucose và arabinose.Các loại đường này đều có khả năng lên men và là nguồn carbon lý trưở ng cho quátrình sản xuất ethanol từ vi sinh vật.

2.3.1 Thuỷ phân bằng acid đậm đặcAcid đậm đặc như H2SO4 và HCl đậm đặc đã đượ c sử dụng như là tác nhân mạnh

mẽ để xử lý nguyên liệu lignocellulose. Thuỷ phân bằng acid đậm đặc có thể tiến hành

ở nhiệt độ thấ p khoảng 40- 50°C mà vẫn có thể cho hiệu suất chuyển hoá đườ ng caohơn so vớ i acid loãng. Tuy nhiên vớ i quá trình gia nhiệt trong quá trình thuỷ phân sẽ làm cho các thiết bị phản ứng bị ăn mòn một một cách nhanh chống, tính độc hại củaacid đậm đặc cũng đượ c khuyến cáo trong sử dụng. Trong phương pháp này, nồng đ acid sử dụng trong quá trình thuỷ phân khoảng 30-70%. Khi đó, acid sau khi thuỷ phân phải đượ c tái sử dụng sauquá trình để đảm bảo tính khả thi kinh tế (Sivers và Zacchi,1995). Để khắc phục tất cả các nhược điểm trên, đòi hỏi thiết bị phải hiện đại và đượ c

chế tạo bằng vật liệu chống ăn mòn như gạch lót carbon hay ceramic. Khiến cho quátrình này không hiệu quả về mặt kinh tế do chi phí đầu tư và bảo trì cao (Taherzadeh vàKarimi, 2007).

2.3.2 Thuỷ phân bằng acid loãngThuỷ phân bằng cách sử dụng acid loãng là phương pháp đượ c sử dụng phổ biến và

hiệu quả nhất (Chandel et al., 20112). Các loại acid thường đượ c sử dụng phổ biến là

H2SO4 (Canilha et al., 2011), HCl (Chandel et al., 2007) và H3PO4 (Gámez et al., 2006).Tuỳ theo từng điều kiện, mà pha lỏng của quá trình thuỷ phân có thể gồm các loại đườ ng:xylose, glucose hay arabinose và các hợ p chất không mong muốn sinh ra từ sự phân huỷ hemicellulose (oligomer từ polymer, acid acetic) hoặc từ các monosaccharide (furfural,HMF) (Gámez et al., 2006).

Pha loãng acid H2SO4 để thuỷ phân có thể đạt đượ c tỷ lệ phản ứng cao hơn và cảithiện đáng kể quá trình thuỷ phân cellulose (Esteghlalian et al., 1997). Các yếu tố quan





tr ọng như nồng độ acid, nhiệt độ, thờ i gian và tỉ lệ giữa nguyên liệu/dung dịch acid đóngvai trò quan tr ọng trong việc thu được lượng đườ ng nhiều nhất và giảm sinh ra chất ứcchế tối thiểu, để tăng hiệu quả trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật. Những sự phát triển

về quá trình thuỷ phân bằng acid loãng sử dụng những điều kiện đơn giản và tăng sự chuyển hoá xylan thành xylose. Đạt đượ c sự chuyển hoá trên là một điều hết sức cầnthiết để đạt đượ c tính kinh tế. Bở i vì, số lượ ng xylan chiếm một phần ba trong tổnglượ ng carbonhydrate trong nhiều vật liệu lignocellulose (Himman et al., 1992). Mặtkhác, nồng độ acid quá cao sẽ gây phá vỡ cấu trúc lignocellulose, sinh ra các chất ứcchế và ăn mòn thiết bị. Để phù hợ p vớ i quy mô công nghiệ p, nhà máy, nồng độ acid làyếu tố đáng quan tâm cho các thiết bị phảnứng thuỷ phân. Nhiệt độ cũng gây ra các sản phẩm phụ không mong muốn do giảm cấ p. Sự thiết lậ p các thông số này là cơ sở quantr ọng để xác định điều kiện tối ưu cho quá trình thuỷ phân nhằm thu được đườ ng cao vàchất ức chế thấ p (Chandel et al., 2012; Neureiter et al., 2002: Tahrzadeh & Karim2007). Thuỷ phân bằng acid loãng đang được xem là phương pháp phù hợp để thuỷ phânvật liệu lignocellulose do có thể đạt tốc độ phản ứng, hiệu quả cao. Ít có sự giảm cấ pcủa các loại đườ ng pentose và hexose và quan tr ọng không gây ra các vấn đề về ăn mòn

thiết bị, an toàn con ngườ i.

2.3.3 Thuỷ phân bằng enzymeĐây là phương pháp mớ i so với phương pháp thuỷ phân bằng acid đặc hoặc acid

loãng. Thuỷ phân bằng enzyme là quá trình chuyển hoá cellulolose từ sinh khối thànhcác monosaccharide bở i các enzyme. Thuỷ phân bằng enzyme là một quá trình thânthiện với môi trườ ng, ít tiêu tốn năng lượ ng, không phát sinh chất thải. Đặc biệt, không

gây ra các chấtức chế, hay các vấn đề về ăn mòn thiết bị trong quá trình thuỷ phân. Bêncạnh đó, nhược điểm của phương pháp này là giá cả của enzyme vô cùng đắt đỏ và thờ igian phản ứng thuỷ phân kéo dài. Gây tr ở ngại trong áp dụng quy mô công nghiệ p hoáquá trình thuỷ phân cellulose bằng enzyme (Wu et al., 2012).

Cellulase là enzyme dùng để thuỷ phân cellulose hay gọi là các enzyme tham gia

phân cắt hợ p chất cellulose. Tất cả các enzyme đều có tác dụng phân cắt liên k ết -1,4giữa hai đơn vị glucose. Cellulase thườ ng là hỗn hợ p của một số loại enzyme:





1,4 -D-glucan cellobiohydrolase hay còn đượ c gọi là exoglucanases,cellobiohydrolase, cellobiosidase. Enzyme này cắt đầu cuối của chuỗicellulose để tạo thành cellobiose.

1,4 -D-glucan-4-glucanohydrolase, còn có tên khác như

endoglucanase, endo 1,4-D-glucanase, C-cellulase. Enzyme này

tham gia phân giải liên k ết -1,4-glucoside trong cellulose và-D-glucanase. Sản phẩm của quá trình phân giải là cellodextrin, cellobiosevà glucose.

-D-glucoside glucohydrolase hay cellobiase và-glucosidase. Chúngkhông có khả năng phân huỷ cellululose, enzyme này phân huỷ cellobiose tạo thành glucose.

Hình 2-6 Sự tương tác của enzyme trên cấu trúc cellulose (Mussatto & Teixeira, 2010)

Trướ c tiên endoglucanase tấn công vào những vùng có độ k ết tinh yếu hình thànhcác chuỗi tự do. Sau đó, exoglucanase giải phóng các chất trung gian có thể hoà tan khỏi

bề mặt cellulose. Cuối cùng là sự thuỷ phân các chất trung gian thành glucose bở i -glucosidase (Sun & Cheng, 2002).





Hơn nữa, enzyme sử dụng cho quá trình thuỷ phân sẽ bị giảm đáng kể do có sự hiệndiện của lignin như là chất hấ p thụ enzyme. Muốn áp dụng một cách có hiệu quả thi đòihỏi quá trình tiền xử lí sơ bộ để phá vỡ cấu trúc tinh thể bên trong cellulose và giảm hàm

lượ ng lignin (Taherzadeh & Karimi, 2007).

2.4 Chất ứ c chế sinh ra trong quá trình thuỷ phânQuá trình thuỷ phân vật liệu lignocellulose bằng acid loãng không những tạo ra

đườ ng mà còn hình thành các loại đườ ng phức tạ p và các chấtức chế vi sinh vật, cản tr ở quá trình sản xuất ethanol (Parawira & Tekere, 2011). Các sản phẩm này phụ thuộc vàonguồn nguyên liệu, phương pháp và điều kiện thuỷ phân (Alriksson, 2006). Các chất ức

chế có thể chia thành ba nhóm chính: các aid hữu cơ (acid acetic, acid formic và acidlevulinic), các dẫn xuất furan [furfural và 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF)] và cáhợ p chất phenolic (Chandel et al., 2010a; Chandel et al., 2007b; Mussatto and Robe2004; Palmqvist and Hahn-Hagerdal, 2000a)ảnh hưởng đến cơ tính thành tế bào cũngnhư giảm năng suất tạo ethanol ( Chandel et al., 2007a; Palmqvist and Hahn-Hagerd2000a).





Hình 2-7 Các chất ức chế quá trình lên men từ lignocellulose (Palmqvist & Hahn-Hagerdal, 2000b)

Bảng 2-2 Hàm lượ ng chất ứ c chế có trong một số loại vật liệu lignocellulose (Anuj K. Chandel et

al., 2011)Vật liệu

lignocelluloseChất ứ c chế (g/l) Tham khảo

Bã mía Furan, 1.89; phenolic,2.75; acid acetic, 5.45

Chandel et al.,2007a

Lúa mì Furfural, 0.15 ± 0.02;acid acetic, 2.7 ± 0.33

Nigam, 2001

Rơm rạ Acetate, 1.43; HMF,0.15; Furfural,

0.25

Baek & Kươn, 2007

Thân bắ p Acetic acid, 1.48;Furans, 0.56;

Phenolic, 0.08

Cao et al., 2009

Vân sam Phenolic, 0.44 ± 0.05;Furfural, 1.0

± 0.1; HMF,3.3 ± 0.2;Acetic acid,

5.0 ± 0.4; Levulinic

acid, 0.2 ± 0.1;Formic acid, 0.7 ± 0.1

Alriksson et al., 2010

Bạch đàn Furfural, 0.26; 5-HMF,0.07; Acetic

acid, 3.41; Phenolic,2.23

Villareal et al., 2006

Cây lau Furfural, 1.54 ± 0.04;Phenolic,

Chandel et al., 2011a





2.01 ± 0.08

Cây dương 2-furoic acid, 0.3microgram/g;

3,4-HBA, 2.5; Salicylicacid, 56;

Syringaldehyde, 6.0;Ferulic acid,

4.7

Balan et al., 2009

Gỗ mềm Acid acetic, 5.3;Furfural, 2.2

Qian et al., 2006

2.5 Phương pháp khử độcQuá trình thuỷ phân vật liệu lignocellulose bằng acid loãng có thể sinh ra một số

chất ức chế do sự giảm cấp đường và lignin như furfural, HFM, các hợ p chất phenolic,các acid yếu bên cạnh các sản phẩm mong muốn là đườ ng. Chúng là yếu tố chính yếutố hạn chế các quá trình chuyển hoá sinh học của các vi sinh vật. Việc lựa chọn biện pháp khử độc sản phẩm sau khi thuỷ phân là yếu tố quan tr ọng để cải thiện hiệu quả quá

trình lên men (Musatto & Roberto, 2004a).

Có một số phương pháp khử độc như vật lý (bốc hơi, màng giải độc qua trung gian),hoá học (trung hoà, vôi hoá, than hoạt tính, nhựa trao đổi ion, chiết vớ i acetate) và sinhhọc (enzyme trung gian sử dụng laccase, lignin peroxidase).

Bảng 2-3 Tóm tắt các phương pháp khử độc sau khi thuỷ phân bằng nhiều phương pháp (Musatto& Roberto, 2004; Palmqvist & Hahn-Hagerdal, 2000).

Vật liệulignocellulose

thuỷ phân

Phươngpháp khử

độc

Loại bỏ chất ứ cchế

Tham khảo

Cây lau Vôi hoá Loại bỏ furfural(41.75%), phenolic(33.21%),khôngảnh

hưởng đến acid

acetic. Giảm

Chandel et al.,2011a





đườ ng khử (7.16%)

Gỗ sồi Than hoạttính

Loại bỏ phenolic(95.4%)

Converti et al.,1999

Rơm lúa mì Nhựa traođổi ion-D311 + vôi

hoá

Loại bỏ furfural(90.36%), phenolic

(77.44%) vàacid acetic(96.29%)

Zhuang et al.,2009





Rơm lúa mì Ethyl acetate +vôi hoá

Loại bỏ furfural(59.76%), phenolic(48.23%) và

acid acetic(92.19%)

Zhuang et al.,2009

Cây hoàn diệ pliểu

Bốc hơi Loại bỏ acidacetic (54%),furfural (100%)và vanillin(29%)

Wilson et al.,1989

Gỗ vân sam Dithionite vàsulfite

Không có sự thay đổi lớ n.

Alriksson et al.,2010

Thân bắ p Màng lọc hữu cơ 60% acid aceticđượ c loại bỏ.

Grzenia et al.,2008

2.6 Chủng nấm men Sacchar omyces cerevisiae Nấm men đượ c phân thành ba nhóm: nấm men ascosporogenous , nấm men

basidiosporogenous , và nấm menimperfect . Nấm menSaccharomyces cerevisiae thuộc

loại nấm men ascosporogenous và là loại nấm men quen thuộc với con người. Đượ c phát hiện vào năm 1838 khi ông Meyen lên men bia và nó được định nghĩa lại bở i Reessvào năm 1970 từ những quan sát nảy sinh bào tử. Cái tên từ chữ Hy Lạ p sakcharon(đườ ng) và mykes (nấm). Hiện nay, người ta đã xế p chín loài thuộc Saccharomyces.

Bảng 2-4 Các chủng nấm men trongSaccharomyces (Carl A. Batt, 2014)

Loài Tham khảo

Saccharomyces arboricolus F.-Y.Bai and S.-A Wang (2008)

Saccharomyces bayanus Saccardo (1895)

Saccardo var. bayanus (2000)Saccardo var. uvarum Namov

(2000)





Saccharomyces cariocanus Naumov, James, Naumova, Louis,và Roberts (2000)

Saccharomyces cerevisiae Meyen ex E.C. Hasen (1883)

Saccharomyces eubayanus Libkinda et al., (2011)Saccharomyces kudriavzevii Naumov, James, Naumova, Louis,

và Roberts (2000)

Saccharomyces mikatae Naumov, James, Naumova, Louis,và Roberts (2000)

Saccharomyces paradoxus Bachinskaya(1914)

Saccharomyces pastorianus Hansen (1904)

Hình 2-8 Tế bào nấm menS. cerevisiae dướ i kính hiển vi điện tử (độ phóng đại: A:500x, B: 1000x, C: 2000x) (Rahaie et al., 2010).

Đa số các tế bào của loài này có hình ovan có kích thướ c (3-8) x (5-12) µm.Saccharomyces cerevisiae sinh raenzyme invertasa có khả năng khử đườ ng saccharosethành fructose và glucose. Thông thườ ng, ở giai đoạn cuối quá trình lên men,S.cerevisiae k ết lắng nhanh và dung dịch sau lên men thường trong hơn và các tế bàothườ ng bị già, không tiế p tục chuyển hoá đườ ng thành ethanolvà thườ ng bị chết r ấtnhanh. Đối với môi trường dinh dưỡ ng, nấm mem Saccharomyces thường đượ c nuôicấy trong môi trườ ng yeast extract-peptone-dextrose (glucose) (YPD)ở nhiệt độ 25-30°C.





S. cerevisiae có khả năng lên men đường hexose, như D-glucose, D-fructose, và D-mannose. Nhưng D-glucose thườ ng lên men hiệu quả nhất. Một số đườ ng khác có thể đượ c lên men bở i hầu hết các chủng của S.cerevisiae bao gồm sucrose, maltose,

maltotriose và D-galactose. Trong khi dextrin và tinh bột phải có chủng nấm menđặchiệu (Saccharomyces diastaticus ) và loài này không có khả năng lên men lactose. Đườ ngL-sugars và tất cả pentose có thể không đượ c lên men, mặc dù xylulose có thể lên men.





2.7 Lên men Bioethanol

2.7.1 Cơ chế quá trình lên men

Hình 2-9 Cơ chế quá trình lên men ethanol (Nguyễn Công Hà, 2000)





Để lên men, ta thường cho vào môi trườ ng một lượ ng lớ n tế bào nấm men nhất định.Tuỳ theo phương pháp mà lượ ng lên men khác nhau. Do diện tích bề mặt của tế bàonấm men khá lớ n nên khả năng hấ p thụ các chất dinh dưỡ ng r ất lớn. Đườ ng lên men và

các chất dinh dưỡng trong môi trường lên men trước tiên đượ c hấ p thụ trên bề mặt củanấm men và sau đó khuếch tán qua màng tế bào. Ethanol tạo thành sẽ khuếch tán ra bênngoài qua màng tế bào, ethanol hoà vô hạn trong nướ c nên tốc độ khuếch tán r ất nhanh.CO2 cũng sẽ hoà tan trong môi trường nhưng sẽ sớm đạt tr ạng thái bão hoà. Khi đó, CO2 bám xung quanh tế bào nấm men hình thành những bọt khí. Do tế bào nấm men thườ ngdính liền nhau, bọt khí sinh ra sẽ ngày càng nhiều, lớ n dần lên và đến lúc có sự chênhlệch về khối lượ ng riêng giữa môi trườ ng và tế bào nấm men sẽ nổi lên. Khi nổi lên, docó sự thay đổi về sức căng bề mặt nên chúng vỡ ra giải phóng CO2 ra bên ngoài. Khốilượ ng riêng của nấm men đủ lớn để chìm xuống. Quá trình này cứ diễn ra liên tục, giatăng khả năng tiế p xúc của tế bào nấm men với môi trường nên gia tăng tốc độ lên men(Bùi Thị Huỳnh Hoa, 2001).

2.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

2.7.2.1 Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình lên men và chất lượ ng của sản phẩm. Nấm men

S.cerevisiae phát triển trong khoảng nhiệt độ 25-35°C. Nếu dướ i 16°C thì quá trình lênmen diễn ra r ất chậm. Từ 30°C tr ở lên, các nấm men dại phát triển nhanh, trên 35°C,hoạt tính enzyme của nấm men có thể giảm, môi trườ ng dễ nhiễm tạ p chất và nấm mendại.Ở nhiệt độ cao hơn 40°C, nấm men có thể không tạp trung được năng lượ ng dự tr ữ và có thể bị chết.

2.7.2.2 Môi trườ ng pHMôi trườ ng H+ có thể ảnh hưở ng lớn đến các hoạt động sống của nấm men. Mỗi vi

sinh vật có thể hoạt động tốt ở tr ạng thái ion nhất định, tr ạng thái này tuỳ thuộc vào pHcủa môi trườ ng. pH tối ưu cho quá trình lên men của nấm menS.cerevisiae 4.5-6.5.

2.7.2.3 Nồng độ ethanolEthanol là sản phẩm chủ yếu trong quá trình lên men k ỵ khí. Ethanol sẽ ức chế hoạt

động của tế bào nấm men, mỗi loài nấm men khác nhau sẽ ảnh hưở ng khác nhau. Nồng





độ ethanol khi đạt 5% thể tích có thể ức chế khả năng sinh sản của nấm men. Từ 7-8%thể tích thì sự trao đổi chất trong nấm men ngừng lại.

2.7.2.4Ảnh hưở ng của oxyTrong môi trường có đủ oxy nấm men sẽ phân huỷ đườ ng thành nguồn năng lượng để

thực hiện quá trình sinh sản, tăng sinh khối. Trườ ng hợ p thiếu oxy hoặc không có oxy,nấm men sẽ chuyển từ hô hấ p sang lên men k ỵ khí. Sản phẩm chủ yếu là ethanol.

2.7.2.5 Thờ i gianThời gian cũng là một yếu tố quan tr ọngảnh hưởng đến quá trình lên men cũng nh

chất lượ ng sản phẩm. Thờ i gian lên men có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệtđộ, nồng độ đườ ng, chủng nấm men…Thời gian lên men đượ c tính bắt đầu từ khi cấychủng nấm men vào môi trườ ng lên men cụ thể tuỳ thuộc vào mục đích mà ta dừng lạiquá trình lên men.

2.7.2.6 Men giống Nấm men là nhân tố quan tr ọng tạo ra quá trình lên men, chuyển hoá đườ ng thành

ethanol và CO2. Mỗi loài nấm men sẽ cho khả năng lên men khác nhau. Điều kiện lên

men của mỗi loài lên men cũng sẽ khác nhau,ảnh hưở ng hiệu quả quá trình lên men.

2.7.2.7 Hàm lượ ng CO2 Nồng độ CO2 trong môi trường đượ c hình thành do quá trình lên men ethanol từ

đườ ng. Một phần sẽ có trong môi trườ ng, một phần sẽ tách trên bề mặt môi trườ ng, phầncòn lại sẽ hình thành một lớp ngăn cách giữa không khí và môi trường. Môi trườ ng cóhàm lượng đườ ng cao sẽ cản tr ở CO2 thoát ra ngoài, gâyức chế quá trình sinh sản của

nấm men và sự lên men có hiệu suất thấ p. CO2 nằm trong khoảng không bề mặt môitrườ ng và không khí có tác dụng kiềm chế sự phát triển của những vi sinh vật hiếu khígây hại. Do đó, các thùng lên men phải có nút đặc hiệu cho phép CO2 bay ra mà khôngcho không khí bay vào.

2.7.2.8 Thành phần các chất dinh dưỡng trong môi trườ ng lên menTránh các vi khuẩn ngoại lai nhiễm sử dụng môi trường dinh dưỡ ng lên men, ta có

thể sử dụng các chất oxi hoá, tiêu diệt hoặc kiềm hãm phát triển của vi sinh vật có hại.





Thông thường, người ta thườ ng sử dụng Na2SO3 ở nồng độ thấ pức chế các vi khuẩn cóhại. Đồng thờ i có thể cung cấ p nguồn vi lượ ng cho nấm men từ chất này.

Môi trườ ng nuôi cấy cần phải có đầy đủ các thành phần dinh dưỡ ng chủ yếu, glucoseở dạng monosaccharide và disaccharide, nitơ ở dạng acid amin và các muối vô cơ, trừ các muối nitrit, nitrat…




Chương 3: Phương Tiện Và Phương Pháp Nghiên Cứu

CHƯƠNG 3

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U

3.1Phương tiện nghiên cứ u

3.1.1 Hoá chấtH2SO4 98%, Trung Quốc

Ca(OH)2 , Trung Quốc

NaOH, Trung Quốc

Postassium Sodium tartrate tetrahydrate, Trung Quốc

D(+)-glucose anhydrous, Merck, Đức

3,5-dinitrosalicylic acid, Merck, Đức

Peptone, Trung Quốc

Yeast extract,Ấn Độ

Bacto Technical Agar, Becton Dickinson, Pháp

Glucose, Trung Quốc

3.1.2 Dụng cụ Bể điều nhiệt MPC controller (Huber)

Máy quang phổ UV/VIS Cary 50, Varian, Mĩ

Máy đo Ph Mettler Toledo S220, Mĩ

Máy rung iKA Vortex Genius 3

Tủ cấy vô trùng BIOBASE BSC-1300 II A2-X

Tủ ấm lắc JSSI-100C, Mĩ

Tủ sấy Memmert, Đức





Máy rây Retech, Mĩ

Cân sấyẩm Startorous

Cân 4 số StartoriousKhuấy từ iKaRH Basic Kik

Cồn k ế

Các dụng cụ thông dụng khác:ống nghiệm, erlen, pipet…

3.2 Nội dung và phương pháp nghiên cứ u

Nghiên cứu đượ c mô tả qua Sơ đồ 3-1, bột lõi bắ p sau khi xử lí sơ bộ đượ c thuỷ phân bằng acid H2SO4 loãng. Sản phẩm thuỷ phân sau đó đượ c lọc chân không để tách phần dung dịch đườ ng sau khi thuỷ phân và bã bột bắp. Sau đó, tiến hành khử độc bằngCa(OH)2 để khử độc môi trườ ng nuôi cấy, và trung hoà bằng H3PO4. Lọc phần sau khikhử độc, thu được môi trường dinh dưỡng đem nuôi cấy. Nấm men trong môi trườ ngYPDA trên đĩa petri sẽ đượ c nuôi cấy sơ bộ trong môi trường tân sinh YPD trướ c khiđem nuôi cấy trong môi trườ ng dung dịch đườ ng bột bắ p sau khi thuỷ phân. Sự sinh

trưởng cũng như hiệu suất chuyển đổi sẽ đượ c khảo sát qua nồng độ cồn.





Sơ đồ 3-1 Tóm tắt quá trình sản xuất ethanol từ lõi ngô.

3.2.1 Nguyên liệu thô và xử lí sơ bộ

Nguyên liệu lõi ngô đượ c sử dụng trong luận văn này là lõi ngô đượ c cung cấ p từ một xe bán bắp xào trên Đườ ng 3/2, Tp. Cần Thơ. Để nguyên liệu có tính đồng nhất, lõingô phải đượ c xử lí sơ bộ. Lõi ngô sau khi thu gom sẽ đượ c r ửa bằng nướ c sạch và sấyở 60°C trong khoảng 24 giờ . Sau khi sấy, lõi ngô sẽ đượ c xay nhỏ để đạt kích thướ cnhỏ. Bột lõi ngô được xác định độ ẩm thông qua cân sấyẩm, trung bình độ ẩm có đượ c5.45%. Lõi ngô đượ c xay nhỏ đạt kích thướ c trung bình 54.35%ở kích thướ c 0.25 mm;18.34%ở 0.355 mm; 16.74%ở 0.5 mm và 10.57%ở 0.71 mm và đượ c bảo quảnở nhiệt

độ 2°C để bảo quản và sử dụng (Phụ lục 2 & 3).

Lõi n ô

Bột bắ p

R ửa

Sấy

Nghiền

Thuỷ phânH2SO4

Bã r ắn

Dung dịch sau thuỷ phânKhử độc,

Ca(OH)2,HCl

Dung dịch đường đãkhử độc

uá trình lên Xác định điều kiện tối ưu

Nấm menS.recevisiaetrên đĩa petri

Nuôi cấy sơ bộ trongdịch tân sinh

Cấychuyển vàomôi trườ ng





Hình 3-1 Nguyên liệu lõi ngô trướ c và sau khi nghiền.

3.2.2 Quá trình thuỷ phân bằng acid H2SO4 loãngCác yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân đượ c tiến hành theo phương pháp thay

đổi một yếu tố và cố định các yếu tố còn lại. Nồng độ acid được thay đổi tương ứng từ 0- 5% (w/w) trong khi đó ta cố định các yếu tố còn lại như nhiệt độ, thờ i gian và tỷ lệ bột bắ p/ dung dịch acid. Tương tự, khảo sát các yếu tố còn lại. Nhiệt độ có khoảng khảosát từ 40- 100°C; thờ i gian khảo sát từ 1- 8 giờ . Ngoài ra, tỷ lệ gram bột bắ p/ mL acidcó khoảng khảo sát là 1/5- 1/30 g/mL. Sau khi k ết thúc quá trình thuỷ phân, phần chấtlỏng là sản phẩm thuỷ phân bột lõi ngô đượ c tách bằng phương pháp lọc chân không và bảo quảnở 4°C để thực hiện các khảo sát liên quan đến quá trình nuôi cấy.

3.2.3 Quá trình khử độc tính của sản phẩm sau khi thuỷ phânQuá trình khử độc đượ c thực hiện bằng cách thêm từ từ Ca(OH)2 vào dịch sau

khi thuỷ phân và khuấy đều cho đến khi pH đạt giá tr ị khoảng 10-11. Sản phẩm sẽ giữ giá tr ị pH này trong khoảng 30-45 phút và quá trình khuấy vẫn tiế p tục. Sau đó, lọc chânkhông lại để loại bỏ hoàn toàn k ết tủa CaSO4. Tiếp theo sau đó, hỗn hợp được điều chỉnhđến pH 5-5.5 bằng H3PO4, ta tiế p tục thực hiện quá trình lọc và giữ ở 4°C cho đến quátrình sử dụng. Giá tr ị pH được đo bằng máy đo pH Mettler Toledo S220.

Ca(OH)2 H3PO4





Sơ đồ 3-2 Quá trình khử độc của sản phẩm thuỷ phân lõi ngô.

3.2.4 Nuôi cấy sơ bộ nấm men Sacchar omyces cerevisiae

Chủng nấm menSaccharomyces cerevisiae đượ c cung cấ p bở i phòng thí nghiệmViện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học. Các tế bào nấm men đượ c nuôi cấytrong môi trường YPDA trên đĩa thạch petri đã khử trùng bao gồm: 20 g/L D-glucose,20 g/L peptone, 10 g/L yeast extract và 20 g/L agarở 4°C, bảo quản trong tủ lạnh. Sauđó, nấm men đượ c chuyển từ môi trườ ng YPDA sang nuôi cấy sơ bộ trong môi trườ ngtân sinh YPD gồm 20 g/L D-glucose, 20 g/L peptone và 10 g/L yeast extractở nhiệt độ 30°C, trong tủ ấm lắc vớ i tốc độ 120 vòng/phút, trong vòng 48 giờ . Tất cả các dụng cụ và môi trường YPDA, môi trường tân sinh YPD đều đượ c khử trùng trong thiết bị autoclaveở nhiệt độ 121°C, trong vòng 20 phút. Sau đó, môi trường trên đĩa thạch petrivà tân sinh sẽ đượ c chiếu UV trong thiết bị Tủ cấy vi sinh BIOBASE trong vòng 15 phút. Tránh chiếu tr ực tiế p tia UV lên bản thân nấm men, sẽ gây chết cho nấm men.





Hình 3-2 Chủng nấm menSaccharomyces cerevisiae.

3.2.5 Quá trình lên men của S.cerevisiae

Nấm men đã đượ c nuôi cấy sơ bộ tiế p tục đượ c nhân r ộng trong môi trườ ng dịch thuỷ phân sau khi khử độc vớ i tỉ lệ thể tích 1:99 mL, 1 mL dịch tân sinh sẽ cho vào 99 mLdịch sau thuỷ phân đã khử độc. Quá trình lên men đượ c tiến hành trong tủ lắc ấm, dịchlên men được đựng trong các bình tam giác 500 mL vớ i thể tích lên men là 60 mL và

được đậy bằng giấy nhôm,ở nhiệt độ 30°C và tôc độ lắc 120 vòng/phút.

Quá trình nuôi cấy nấm menS.cerevisiae có thể bị ảnh hưở ng bở i nhiều yếu tố khácnhau như nồng độ đườ ng và các chất ức chế trong môi trường… Một số sai sót trongthao tác nuôi cũng có thể làm cho nấm men bị nhiễm bệnh hoặc nhiễm các loại nấm menkhác gâyảnh hưởng đến quá trình lên men. Do đó, tất cả thiết bị, dụng cụ, hoá chất nuôicấy đều đượ c khử trùngở nhiệt độ 121°C trong vòng 20 phút.

Trong giớ i hạn nội dung và thờ i gian thực hiện nên đề tài chỉ khảo sát một số yếu tố quan tr ọngảnh hưởng đến sự sinh trưở ng và hiệu suất quá trình lên men như: khảo sát pH tối ưu cho quá trình lên men; khoả sát thờ i gian quá trình lên men và khảo sát hàmlượng đường đến quá trình lên men.





3.3 Phương pháp phân tích

3.3.1 Xác định hàm lượng đườ ng tổngSản phẩm bột lõi ngô sau khi thuỷ phân hình thành các loại đường khác nhau như

glucose, abrabinose và xylose… Dựa trên phương pháp DNS ta có thể xác định đượ ctổng nồng độ đườ ng hay nồng độ đườ ng tổng của sản phẩm sau khi thuỷ phân (Marsdenet al., 1982; Miller, 1959). Phương pháp này dựa trên phảnứng tạo phức màu giữa đườ ngkhử và thuốc thử acid dinitrosalicylic (DNS). Đườ ng khử là các loại đườ ng chứa nhómaldehyde (-CHO) hoặc ketone (-CO) như glucose, fructose, arabinose, maltose, lactostrong khi đó, saccharose, trehalose không phải là đườ ng khử. Cường độ màu của hỗn

hợ p phảnứng tỷ lệ thuận vớ i nồng độ đườ ng khử trong một phạm vi nhất định. So màuđượ c tiến hànhở bướ c sóng 575nm. Dựa theo đồ thị đườ ng chuẩn glucose tinh khiết vớ ithuốc thử DNS sẽ tính được hàm lượng đườ ng khử của sản phẩm sau khi thuỷ phân.

Hình 3-3 Phương trình phảnứng tạo màu giữa đườ ng khử và DNS acid (Marsden, 1982)Thuốc thử DNS: cân 10g DNS vào 400 mL nướ c cất vào cốc khuấy trên bế p từ, hoà

tanở 50°C. Sau đó hoà tan thêm 16g NaOH với 150 mL nướ c cất, thêm từ từ dung dịch

vừa pha vào dung dịch DNS. Tiếp, thêm 300g Potassium sodium tartrate. Định mứcthành một lít, sau đó trữ trong chai tối, tránh ánh sáng. 3 mL thuốc thử DNS đượ c thêmvào 1 mL mẫu dung dịch sau thuỷ phân đã pha loãng trong ống nghiệm đượ c bọc giấynhôm để tránh DNS bị phân huỷ bở i ánh sáng. Hỗn hợp được đun nóng ở nhiệt độ 90°Ctrong vòng 15 phút trong bể điều nhiệt. Sau đó làm lạnhở nhiệt độ phòng, Mật độ quangcủa mẫu đượ c ghi nhận bằng máy quang phổ UV-VISở bướ c sóng 575nm. Từ mật độ

Acid dinitrosalicylic 3-amino, 5-dinitrosalicylic acid





quang OD ta dựa trên phương trình đườ ng chuẩn tính nồng độ đườ ng tổng của sản phẩmsau khi thuỷ phân dựa trêncác điều kiện khác nhau.

3.3.2 Phương pháp chưng cấtSử dụng bộ chưng cất gián đoạn thu nhỏ. Bộ thiết bị bao gồm: Bình cầu có nhánh

hoặc bình cầu,ống gạn,ống sinh hàn, bếp điều nhiệt. Dung dịch sau quá trình lên mengồm có ethanol, nướ c, các tạ p chất…Sản phẩm đỉnh của quá trình chưng cất là ethnolcó nhiệt độ bay hơi thấ p so vớ i sản phẩm đáy là nướ c có nhiệt độ bay hơi cao hơn. Nhưng do ethanol tạo hỗn hợp đẳng phí với nướ c nên sản phẩm thu đượ c là hỗn hợ pethanol và nước. Sau quá trình chưng cất ta sẽ đo nồng độ ethanol bằng cồn k ế 0-30 để

xác định được độ cồn của từng quá trình khảo sát các yếu tố.

3.3.3 Phương pháp xử lí số liệuTất cả các thí nghiệm đượ c lậ p lại 3 lần và ghi nhận giá tr ị trung bình. Các số liệu

thực nghiệm đượ c xử lí bằng phần mềm SPSS 16.0 (Mĩ) để xác định giá tr ị trung bình,sai số ngẫu nhiên và giá tr ị xác xuất p (p-value) bằng phương pháp so sánh một yếu tố ANOVA: One way anova . Dựa vào giá tr ị xác xuất p ta quyết định lựa chọn các điều

kiện tối ưu trong các quá trình khảo sát và lý thuyết kiểm định thống kê.




Chương 4: Kết Quả Thực Nghiệm Và K ết Luận

CHƯƠNG 4

K ẾT QUẢ THỰ C NGHIỆM VÀ K ẾT LUẬN

PHẦN I: THUỶ PHÂN LÕI NGÔLõi ngô trong nghiên cứu này đã được xác định bằng máy rây Retech và cân sấyẩm

Startorious có kích thướ c trung bình khoảng 250 µm và độ ẩm 5.5 % (Phụ Lục 2 vàPhụ Lục 3).

4.1Ảnh hưở

ng củ

a nồng độ

acid đế

n nồng độ

đườ

ng tổ

ngĐể xác địnhảnh hưở ng của nồng độ acid đến quá trình thuỷ phân, lõi ngô sẽ đượ cđem thuỷ phân vớ i các nồng độ acid khác nhau. Nồng độ acid thay đổi từ 0-5%,ở nhiệtđộ 90°C trong vòng 4 giờ vớ i tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid là 1/10 g/mL. Sản phẩm thuỷ phân là hỗn hợ p gồm dung dịch đườ ng và bã r ắn. Dung dịch hỗn hợp này sau đó đượ clọc chân không để loại bỏ bã r ắn và thu phần chất lỏng. Dung dịch này đượ c gọi là dungdịch sau khi thuỷ phân.

Hình 4-1 Mẫu sản phẩm lõi ngô sau khi thuỷ phân vớ i các nồng độ acid khác nhau.

K ết quả khảo sátảnh hưở ng nồng độ acid đến nồng độ đườ ng tổng đượ c thể hiện quaHình 4-2. Ta có thể thấy, khi tăng nồng độ acid H2SO4 từ 0% cho đến 3% nồng độ đườ ng





tổng (NĐĐT) tăng từ 14.64 lên đến 68.84 g/L. Do nồng độ acid cao có thể phá vỡ cấutrúc polymer của cellulose và hemicellulose tốt hơn. Trái lại, việc sử dụng acid H2SO4 có nồng độ từ 4 và 5% có sự giảm nhẹ của nồng độ đườ ng tổng. Cụ thể làở việc sử dụng

acid H2SO4 ở nồng độ 4%, nồng độ đườ ng tổng là 63.8 g/L; nồng độ 5% giảm xuống61.5 g/L. Nguyên nhân có thể là do acid có nồng độ cao có thể dẫn đến sự giảm cấ p củacác loại đườ ng pentose và hexose thành 5-HFM và furfural, chủ yếu làở glucose vàxylose. 5-HFM và furfural là hai chất ức chế trong quá trình nuôi cấy nấm men. Từ k ếtquả ảnh hưở ng của nồng độ acid đến nồng độ đườ ng tổng và k ết quả phân tích thống kêở Phụ lục 4.1, ta có thể thấy r ằng nồng độ acid H2SO4 3% là hiệu quả nhất cho quá trìnhthuỷ phân lõi ngô và có hàm lượng đườ ng tổng cao nhất; tương ứng với NĐĐT là 68.84g/L. Qua k ết quả, ta có thể thấy nồng độ acid 3% H2SO4 cho nồng độ đườ ng tổng caonhất.

(chỉ có sự sai khác ý nghĩa thống kê p<0.05, n=3)

Hình 4-2 Ảnh hưở ng của nồng độ acid đến nồng độ đườ ng tổng.

4.2Ảnh hưở ng của tỉ lệ cơ chất lõi ngô/dung dịch acid đến nồng độ đườ ng tổngSản phẩm thuỷ phân lõi ngô vớ i các tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid (g/mL) từ 1/5,

1/10, 1/15, 1/20, 1/25 và 1/30 g/mL. Cố định các yếu tố như nhiệt độ 90°C, thờ i gianthuỷ phân 4 giờ và nồng độ acid H2SO4 3%. K ết quả khảo sát cho thấy r ằng nồng độ

0

20

40

60

80

0 1 2 3 4 5

N Đ Đ T , g / l

Nồng độ acid, % w/w

Ảnh hưởng nồng độ acid tới NĐĐT





đườ ng tổng bị giảm một cách tuyến tính khi ta tăng tỉ lệ giữa lõi ngô và dung dịch acid. Nồng độ đường thu đượ c là 107.35; 69; 43.25; 30.46; 24.04và 18.47 g/Ltương ứng vớ icác tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid là 1/5, 1/10, 1/15, 1/20, 1/25 và 1/30 g/mL.

Hình 4-3 Ảnh hưở ng của tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid, g/mL đến nồng độ đườ ng tổng.(chỉ có sự sai khác có ý nghĩa thống kê p<0.05, n=3)

Hình 4-4 Ảnh hưở ng của tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid đến độ chuyển hoá.(chỉ có sự sai khác có ý nghĩa thống kê p<0.05, n=3)

0

2040

60

80

100

120

1/5 1/10 1/15 1/20 1/25 1/30

N Đ Đ T , g / L

Tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid, g/mL

00.050.10.15

0.20.250.3

0.350.4

0.45

1/5 1/10 1/15 1/20 1/25 1/30

Đ ộ c h u y ể n h o á , g r a m

đ ư ờ n g / g r a m

l õ i n g ô






Tuy nhiên, lượng đườ ng thực tế thu đượ c tính trên khối lượ ng lõi ngô sử dụngcho thấy r ằng: lượng đường thu đượ c cao nhất là 0.41g/g lõi ngô (Hình 4-4).

Hình 4-5 Ảnh hưở ng của tỉ lệ đến nồng độ đườ ng tổng và độ chuyển hoá của chúng.Theo k ết quả tính toán độ chuyển hoá đườ ng (Hình 4-4) và k ết quả phân tích thống kêở Phụ lục 4.3, việc thay đổi tỉ lệ từ 1/10 đến 1/15 khôngảnh hưởng đáng kể đến độ

chuyển hoá đườ ng. Cho nên, tỉ lệ hợ p lí cho quá trình thuỷ phân đượ c chọn là 1/10 g/mL.Tỉ lệ này đảm bảo mức độ tiế p xúc tốt giữa lõi ngô và dung dịch acid (tiế p xúc giữa phar ắn và pha lỏng). Bên cạnh đó cho nồng độ đườ ng tổng và độ chuyển hoá không quáthấ p.

4.3Ảnh hưở ng của nhiệt độ đến nồng độ đườ ng tổngSự ảnh hưở ng của nhiệt độ đến quá trình thuỷ phân đượ c khảo sát trong các khoảng

nhiệt độ 40 đến 100°C, nồng độ acid là 3%, thờ i gian 4 giờ và tỉ lệ lõi ngô/dung dịchacid là 1/10 g/mL. K ết quả thí nghiệm khảo sátảnh hưở ng nhiệt độ đến nồng độ đườ ngtổng đượ c trình bàyở Hình 4-6.

0.3

0.32

0.34

0.36

0.38

0.4

0.42

0

20

40

60

80

100

120

1/5 1/10 1/15 1/20 1/25 1/30

Đ ộ c h u y ể n

h o á

N ồ n

g đ ộ đ ư ờ n g

t ổ n g , g / L


Nồng độ đường tổng Độ chuyển hoá





Hình 4-6 Ảnh hưở ng của nhiệt độ đến nồng độ đườ ng tổng.Qua k ết quả cho thấy nồng độ đườ ng tổng tăng nhanh khi tăng nhiệt độ thuỷ phân,

nhưng ở 100°C nồng độ đườ ng tổng có phần giảm nhẹ. Nồng độ đườ ng tổng thu đượ cqua các khoảng nhiệt độ khác nhau là 21.57; 42; 65.92; 69.26 và 65 g/L tương ứng vớ icác khoảng nhiệt độ 40, 60, 80, 90 và 100°C (Hình 4-6). Có thể chứng tỏ một điều, nhiệtđộ là một những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân, cũng là một trong nhữngyếu tố quan tr ọngảnh hưởng đến nồng độ đườ ng tổng. Bên cạnh đó, nhiệt độ cao thờ igian dài có thể làm nồng độ đườ ng tổng bị giảm do quá trình caramen hoá đườ ng vàhình thành một số chất ức chế. Hơn nữa, đườ ng có thể bị phân huỷ hoàn toàn thànhcarbon khi thuỷ phânở nhiệt độ trên 120°C.Do đó, nhiệt độ thích hợ p cho quá trìnhthuỷ phân sử dụngtrong nghiên cứu này là 90°C.

4.4Ảnh hưở ng thờ i gian thuỷ phân đến nồng độ đườ ng tổng

Quá trình thuỷ phân vớ i các khoảng thờ i gian khác nhau từ 1 giờ đến 8 giờ , nhiệt độ 90°C, nồng độ acid tối ưu là 3%, tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid là 1/10 g/mL.

0102030405060

7080

40 60 80 90 100 N ồ n


t ổ n g , g / L

Nhiệt độ, °C

Ảnh hưởng nhiệt độ đến NĐĐT





Hình 4-7 Các sản phẩm thuỷ phân vớ i các thờ i gian khác nhau.K ết quả khảo sátảnh hưở ng của thờ i gian thuỷ phân đến nồng độ đườ ng tổng đượ c

trình bàyở Hình 4-8. Qua k ết quả, ta có thể thấy nồng độ đườ ng tổng tăng theo thờ i giantừ 1 giờ đến 4 giờ , vớ i thờ i gian tối ưu là 4 giờ. Khi tăng từ 1 giờ đến 4 giờ thì nồng độ đườ ng tổng tăng từ 33.11 lên 68.89 g/L. Tuy nhiên nồng độ đườ ng tổng bắt đầu giảmkhi tăng thờ i gian thuỷ phân lên 6 giờ . Các nghiên cứu tương tự trước cũng chỉ ra r ằng

nồng độ đườ ng tổng tăng khi tăng thờ i gian thuỷ phân và nồng độ acid sử dụng, nhưngđến khi đạt được điều kiện tối ưu thì nồng độ đườ ng tổng bắt đầu suy giảm sau đó (Guptaet al., 2009; Tsigie et al., 2012; Wang, 2011). Nguyên nhân dẫn đến sự suy giảm chủ yếu này có thể là do sự chuyển hoá của phần tử đườ ng thành các hợ p chất không mongmuốn khácở điều kiện nồng độ acid cao và thờ i gian phảnứng dài.





Hình 4-8 Ảnh hưở ng thời gian đến nồng độ đườ ng tổng.(chỉ có sự sai khác có ý nghĩa thống kê p<0.05, n=3)

Như vậy, các điều kiện tối ưu cho quá trình thuỷ phân lõi ngô đã được xác định là nồngđộ acid 3%, tỉ lệ lõi ngô/dung dịch acid là 1/10 g/mL, nhiệt độ 90°C và thờ i gian là 4giờ. Các điều kiện này sẽ đượ c sử dụng để chuẩn bị môi trườ ng lên men từ sản phẩmthuỷ phân lõi ngô.

4.5Ảnh hưở ng của quá trình khử độc đến nồng độ đườ ng tổngMục đích của quá trình khử độc là để hạn chế sự ảnh hưở ng của các chất ức chế đến

quá trình lên men, lõi ngô sau khi thuỷ phân đượ c khử độc bằng Ca(OH)2 như đã trình bàyở trên.

0

20

40

60

80

1 2 4 6 8 N ồ n


t ổ n g , g / L

Thời gian thuỷ phân, giờ

Ảnh hưởng thời gian đến NDDT





Hình 4-9 Sản phẩm thuỷ phân trướ c và sau khi khử độc bằng Ca(OH)2. Thực hiện quá trình khử độc tính của sản phẩm sau khi thuỷ phân, có thể làm hạn

chế ảnh hưở ng của các chất ức chế nhưng nó có thể làm suy giảm nồng độ đườ ng trongsản phẩm thuỷ phân. Sự thay đổi này đượ c thể hiện ở Hình 4-11. Nguyên nhân khiếnnồng độ đườ ng tổng suy giảm là do có sự hình thành phức giữa glucose và xylose vớ iCa2+ trong dung dịch bazơ. Phảnứng tạo phức trên đượ c thể hiệnở Hình 4-10.





Hình 4-10 Phảnứng tạo phức giữa đườ ng khử vớ i Ca2+ (Yanagihara et al., 1993)

Hình 4-11 Ảnh hưở ng của quá trình khử độc đến nồng độ đườ ng tổng(chỉ sai khác có ý nghĩa thống kê p<0.05, n=3)

Qua k ết quả đượ c trình bàyở Hình 4-11, ta có thể thấy nồng độ đườ ng tổng của quátrinhg thuỷ phân trướ c khi khử độc là 68 g/L. Quá trình khử độc bằng Ca(OH)2 khiếnnồng độ đườ ng tổng giảm còn 63.5 g/L.

0

20

40

60

80

Trước khử độc Sau khử độc N ồ n


t ổ n g , g / L

Sản phẩm thuỷ phân

Ảnh hưởng của quá trình khử độc đến NĐĐT





PHẦN II: QUÁ TRÌNH LÊN MEN

4.6Ảnh hưở ng của pH đến hàm lượ ng ethanol từ quá trình lên menĐộ pH hay nồng độ ion H+ ảnh hưởng đến áp suất thẩm thấu các chất dinh dưỡ ng và

sản phẩm lên men qua thành tế bào nấm men. Có thể nói, pH của môi trườ ng dịch lênmen sẽ ảnh hưở ng tr ực tiế p tớ i k ết quả lên men. Trong phạm vi đề tài, quá trình lên menchi tiến hành với môi trườ ng pHở các mức 4, 4.5 và 5. Đây là khoảng môi trườ ng pHtối ưu cho chủng nấm menSaccharomyces cerevisiae . Quá trình lên men đượ c thực hiệntrong erlen 500 mL chứa 60 mL dịch lên men và tỉ lệ dịch tân sinh/dịch lên men 1/100.Sau đó, tuỳ chỉnh về các khoảng pH khảo sát và lắc trong vòng 3 ngày, tương đương 7

giờ . Các giá tr ị đượ c thực hiện lậ p lại 3 lần.Bảng 4-1Ảnh hưở ng của pH đến quá trình lên men

pH Độcồn (%,v/v)

Thể tíchsau chưngcất, (mL)

Ethanol, (g/L) Hiệu suất (%)

4.5 7.15 9.25±0.25 8.75±0.10 25.17±0.235 7.26 10±0.25 9.60±0.07 27.63±0.16

5.5 5.56 8.8±0.18 6.47±0.08 18.62±0.2

0

2

46

8

10

12

4.5 5 5.5

e t h a n o l ,

g / L

pH





Bảng 4-2 K ết quả khảo sát thờ i gian lên men

Thờ i gian, giờ Độ cồn, (%v/v)

Thể tích sauchưng cất

(mL)

Ethanol (g/L) Hiệu suất (%)

72 7.28 10±0.18 9.63±0.12 27.71±0.3896 6.5 14.5±0.44 12.47±0.16 35.88±0.42120 4.25 16.5±0.28 9.28±0.11 26.69±0.38

Nấm men hấ p thụ đườ ng và chất dinh dưỡng hoà tan khác để thực hiện quá trình lên

men. Đườ ng và chất dinh dưỡng đượ c chuyển hoá phần lớn trong giai đoạn này. Quátrình lên men xảy ra nhanhở giai đoạn đầu nên tổng lượ ng chất r ắn hoà tan giảm nhanh.Phần lớ n các chất hoà tan đượ c chuyển hoá thành ethnol và CO2 , bên cạnh đó, còn tạora các sản phẩm phụ khác như acid hữu cơ, rượ u bậc cao, aldehyde…

Hình 4-13: Ảnh hưở ng thời gian lên men đến hàm lượng ethanol và độ cồn.Qua Hình 4-13, đối vớ i thờ i gian 96 giờ tương ứng với 4 ngày thì hàm lượ ng ethanol

tạo ra cao nhất 12.466 g/L vớ i nồng độ cồn 6.5 % so vớ i thờ i gian 72 giờ và 120 giờ tương ứng 3 và 5 ngày. Hàm lượ ng ethanol tạo ra tương ứng vớ i 72 giờ và 120 giờ là9.629 g/L và 9.275 g/L với độ cồn 7.28 % và 4.25 %. Trong thời gian đầu nấm men cần

có thời gian để thích nghi với môi trườ ng lên men, hô hấ p hiếu khí để tăng sinh khối.

0246810

1214

72 96 120

E t h a n o

l , g / L

Thời gian, giờ





Tuy nhiên thời gian để chủng nấm men tăng sinh khối không lớn vì đã nuôi cấy trongmôi trường tân sinh YPD đã đủ hoạt lực để sử dụng đườ ng có trong dịch nguyên liệu để lên men ethanol. Do đó, nấm men có thể sử dụng đườ ng có sẵn trong môi trườ ng lên

men để thực hiện chuyển hoá ethanol khi oxy trong bình lên men giảm hẳn.

Như vậy qua quá trình khảo sát hai yếu tố ảnh hưởng chính đến quá trình lên men làthời gian và pH. Điều kiện tối ưu cho quá trình lên men là pH của dịch thuỷ phân bằng5 và thời gian lên men là 4 ngày tương ứng vớ i 96 giờ .




Chương 5: Kết Luận Và Kiến Nghị

CHƯƠNG 5

K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1 K ết luậnCác yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân lõi ngô đượ c khảo sát như nồng độ

acid, thờ i gian thuỷ phân, tỉ lệ cở chất lõi ngô/dung dịch acid thuỷ phân và nhiệt độ thuỷ phân đã đượ c khảo sát và cho thấy r ằng điều kiện tối ưu cho quá trình thuỷ phân này:

Nồng độ acid tối ưu: 3% (w/w)

Tỉ lệ cơ chất lõi ngô/dung dịch acid thuỷ phân: 1/10 g/mL

Nhiệt độ tối ưu: 90°C Thờ i gian thuỷ phân: 4 giờ .

Vớ i nồng độ đườ ng tổng thu được trong điều kiện này là khá cao 68 g/L vì thế có thể nói lõi ngô có thể là một nguồn nguyên liệu lignocellulose tiềm năng để sản xuất bioethanol và có thể đượ c sử dụng như nguồn carbon r ẻ tiền cho nhiều quá trình chuyểnhoá sinh học.

Đối vớ i quá trình lên men, yếu tố pH và thờ i gian lên menảnh hưởng đến hàm lượ ngethanol tạo ra. Quá trình lên men đã đượ c khảo sát tối ưu pH bằng 5 và thờ i gian lênmen là 96 giờ, để đạt được hàm lượng ethanol và độ cồn cao nhất. Tương ứng vớ i 12.5g/L ethanol tạo thành vớ i tỉ lệ dịch tân sinh/dịch lên men là 1/100 (v/v).

5.2 Kiến nghị Do thờ i gian, kinh phí và trang thiết bị còn hạn hẹ p nên nghiên cứu vẫn còn một số

hạn chế nhất định từ đó kiến nghị cho nghiên cứu tiế p theo:

− Chưa xác định đượ c thành phần các loại đườ ng trong sản phẩm sau khi thực hiệnquá trình thuỷ phân.

− Chưa xác định đượ c thành phần cũng như chất ức chế trong sản phẩm thuỷ phântrướ c và sau quá trình khử độc.

− Chủng nấm menSaccharomyces cerevisiea thực sự chưa thuần chủng, lẫn nhiềumen dại, hoạt tính thấ p.

− Hàm lượ ng ethanol tạo còn ra khá thấ p




Tài Liệu Tham Khảo

TÀI LIỆU THAM KHẢOBùi Ái., 2005. Công Nghệ lên menứng dụng trong công nghệ thực phẩm.

Bùi Thị Huỳnh Hoa, N. B. L., 2008. Giáo trình vi sinh vật học thực phẩm.

Nguyễn Đình Thưở ng, N. T. H., 2000. Công Nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic.

Tr ần Minh Tâm., 2000. Công Nghệ vi sinhứng dụng.

Lương Đức Phẩm., 2005. Nấm men công nghiệ p.

Nguyễn Xuân Thành., 2005. Giáo trình vi sinh vật học công nghiệ p.

Alfenore, S., C. Molina-Jouve, S. Guillouet, J.-L. Uribelarrea, et al., 2002. Improvethanol production and viability of Saccharomyces cerevisiae by a vitamin feedstrategy during fed-batch process. Applied Microbiology and Biotechnology: 67-72

Alrisksson, B., 2006. Ethanol from lignocellulose: Alkali detoxification of dilute spruce hydrolysates.

Athenstaedt, K., D. Zweytick, A. Jandrositz, S. D. Kohlwein, et al., 1999. Identificaand characterization of major lipid particle proteins of the yeast Saccharomycerevisiae. Journal of bacteriology: 6441-6448.

Avila-Segura, M., P. Barak, J. L. Hedtcke and J. L. Posner, 2011. Nutrient and alkalinremoval by corn grain, stover and cob harvest in Upper Midwest USA. biomass bioenergy: 1190-1195.

Bailey, M. J., 1988. A note on the use of dinitrosalicylic acid for determining products of enzymatic reactions. Applied Microbiology and Biotechnology: 494-49

Ballesteros, M., J. Oliva, M. Negro, P. Manzanares, et al., 2004. Ethanol frolignocellulosic materials by a simultaneous saccharification and fermentation pro(SFS) with Kluyveromyces marxianus CECT 10875. Process Biochemistry: 1843-1





Barnett, J., 1992. The taxonomy of the genus Saccharomyces meyen ex Reess: a sreview for non‐ taxonomists. Yeast: 1-23.

Barnett, J., 2000. Yeasts: Characterization and Identification.

Benítez, T., J. M. Gasent‐ Ramírez, F. Castrejón and A. C. Codón, 1996. Developmenof new strains for the food industry. Biotechnology progress: 149-163.

Biagini, E., F. Barontini and L. Tognotti, 2014. Gasification of agricultural residuea demonstrative plant: corn cobs. Bioresource technology:

Bin, Y. and Q. Lu, 2006. Research status of lignocellulosic materials for fuel etha

[J]. Chemical Industry and Engineering Progress: 002.

Binod, P., R. Sindhu, R. R. Singhania, S. Vikram, et al., 2010. Bioethanol productfrom rice straw: an overview. Bioresource technology: 4767-4774.

Cai, B.-Y., J.-P. Ge, H.-Z. Ling, K.-K. Cheng, et al., 2012. Statistical optimizationdilute sulfuric acid pretreatment of corncob for xylose recovery and ethanol productBiomass and Bioenergy: 250-257.

Cao, N., M. Krishnan, J. Du, C. Gong, et al., 1996. Ethanol production from corn pretreated by the ammonia steeping process using genetically engineered yeBiotechnology Letters: 1013-1018.

Chandel, A. K., S. S. da Silva and O. V. Singh, 2011. Detoxification of lignocellulohydrolysates for improved bioethanol production. Biofuel production-Recdevelopments and prospects: 225-246.

Chandel, A. K., R. K. Kapoor, A. Singh and R. C. Kuhad, 2007. Detoxificationsugarcane bagasse hydrolysate improves ethanol production by Candida shehatae NC3501. Bioresource Technology: 1947-1950.

Chen, Y., B. Dong, W. Qin and D. Xiao, 2010. Xylose and cellulose fractionation frcorncob with three different strategies and separate fermentation of them to bioethaBioresource technology: 6994-6999.





Chizuru Yamaoka, O. K., Tomoko Kubo, 2014. Improved ethanol tolerance Saccharomyces cerevisiae in mixed cultures with Kluyveromyces lactis on hisugar fermentation. Microbiological Research

Dashtban, M., H. Schraft and W. Qin, 2009. Fungal bioconversion of lignocelluloresidues; opportunities & perspectives. International Journal of Biological Scien578.

Delgenes, J., R. Moletta and J. Navarro, 1990. Acid hydrolysis of wheat straw process considerations for ethanol fermentation by Pichia stipitis Y7124. Proc biochemistry: 132-135.

Dominguez, J. M., N. Cao, C. Gong and G. Tsao, 1997. Dilute acid hemicellulhydrolysates from corn cobs for xylitol production by yeast. Bioresource Technolo85-90.

Dulari Hansdah, S. M., 2014. Bioethanol fumigation in a DI diesel engine. FProcessing Technology: 324-333.

Eken-Saraçoğlu, N., S. F. Mutlu, G. Dilmaç and H. Çavuşoğlu, 1998. A comparakinetic study of acidic hemicellulose hydrolysis in corn cob and sunflower seed hBioresource technology: 29-33.

Eva Palmqvist, B. H.-H., 2000. Fermentation of lignocellulosic hydrolysatesinhibition and detoxication. Bioresource technology: 17-24.

Fan, C., K. Qi, X.-X. Xia and J.-J. Zhong, 2013. Efficient ethanol production fr

corncob residues by repeated fermentation of an adapted yeast. BioresouTechnology: 309-315.

Goh, C. S., K. T. Tan, K. T. Lee and S. Bhatia, 2010. Bio-ethanol from lignocellulostatus, perspectives and challenges in Malaysia. Bioresource Technology: 4834-484

Gu, H., J. Zhang and J. Bao, 2014. Inhibitor analysis and adaptive evolutionSaccharomyces cerevisiae for simultaneous saccharification and ethanol fermenta

from industrial waste corncob residues. Bioresource Technology: 6-13.





Gupta, R., G. Mehta and R. Chander Kuhad, 2012. Fermentation of pentose and hexsugars from corncob, a low cost feedstock into ethanol. Biomass and Bioenergy: 3341.

Hamelinck, C. N., G. v. Hooijdonk and A. P. Faaij, 2005. Ethanol from lignocellulo biomass: techno-economic performance in short-, middle-and long-term. Biomass bioenergy: 384-410.

Hanqi Gu, J. Z., Jie Bao, 2014. Inhibitor analysis and adaptive evolution Saccharomyces cerevisiae for simultaneous saccharification and ethanol fermentafrom industrial waste corncob residues. Bioresource Technology:

Hatano, K.-i., N. Aoyagi, T. Miyakawa, M. Tanokura, et al., 2013. Evaluation nonionic adsorbent resins for removal of inhibitory compounds from cornhydrolysate for ethanol fermentation. Bioresource Technology: 541-545.

In, S., 2001. Hydrolysate detoxification with activated charcoal for xylitol produc by Candida guilliermondii. Biotechnology Letters: 1681-1684.

Ishida, H. and J. Koenig, 1978. The reinforcement mechanism of fiber ‐

glass reinforced plastics under wet conditions: A review. Polymer Engineering & Science: 128-145

Jung, Y. H., I. J. Kim, H. K. Kim and K. H. Kim, 2013. Dilute acid pretreatmentlignocellulose for whole slurry ethanol fermentation. Bioresource technology: 109-

Kaliyan, N. and R. V. Morey, 2010. Densification characteristics of corn cobs. FProcessing Technology: 559-565.

Karathia, H., E. Vilaprinyo, A. Sorribas and R. Alves, 2011. Saccharomyces cerevias a model organism: a comparative study. PloS one: e16015.

Kazamia, E. and A. G. Smith, 2014. Assessing the environmental sustainability biofuels. Trends in plant science: 615-618.





Kodama, S., H. Nakanishi, T. A. T. P. Thalagala, N. Isono, et al., 2013. A wild atolerant yeast suitable for ethanol fermentation from lignocellulose. Journal bioscience and bioengineering: 557-561.

Kumar, P., D. M. Barrett, M. J. Delwiche and P. Stroeve, 2009. Methods f pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel productIndustrial & Engineering Chemistry Research: 3713-3729.

Larsson, S., A. Reimann, N.-O. Nilvebrant and L. J. Jönsson, 1999. Comparisondifferent methods for the detoxification of lignocellulose hydrolyzates of spruApplied Biochemistry and Biotechnology: 91-103.

Latif, F. and M. I. Rajoka, 2001. Production of ethanol and xylitol from corn cobsyeasts. Bioresource technology: 57-63.

Lee, J., 1997. Biological conversion of lignocellulosic biomass to ethanol. Journa biotechnology: 1-24.

Li, H., N.-J. Kim, M. Jiang, J. W. Kang, et al., 2009. Simultaneous saccharification

fermentation of lignocellulosic residues pretreated with phosphoric acid – acetone for bioethanol production. Bioresource Technology: 3245-3251.

Li, X., T. H. Kim and N. P. Nghiem, 2010. Bioethanol production from corn stover usaqueous ammonia pretreatment and two-phase simultaneous saccharification fermentation (TPSSF). Bioresource technology: 5910-5916.

Liu, K., X. Lin, J. Yue, X. Li, et al., 2010. High concentration ethanol production fr

corncob residues by fed-batch strategy. Bioresource Technology: 4952-4958.Lynd, L. R., 1990. Large-scale fuel ethanol from lignocellulose. Applied Biochemiand Biotechnology: 695-719.

Lynd, L. R., 1996. Overview and evaluation of fuel ethanol from cellulosic biomtechnology, economics, the environment, and policy. Annual review of energy andenvironment: 403-465.





Marsden, W. L., P. P. Gray, G. J. Nippard and M. R. Quinlan, 1982. Evaluation of tDNS method for analysing lignocellulosic hydrolysates. Journal of ChemiTechnology and Biotechnology: 1016-1022.

Martinez, A., M. E. Rodriguez, M. L. Wells, S. W. York, et al., 2001. Detoxificationdilute acid hydrolysates of lignocellulose with lime. Biotechnology progress: 287-2

Martinez, A., M. E. Rodriguez, S. W. York, J. F. Preston, et al., 2000. Effects of (OH) 2 treatments (“overliming”) on the composition and toxicity of baghemicellulose hydrolysates. Biotechnology and Bioengineering: 526-536.

Marx, S., B. Ndaba, I. Chiyanzu and C. Schabort, 2014. Fuel ethanol production frsweet sorghum bagasse using microwave irradiation. Biomass and Bioenergy: 145-

Matsushika, A., H. Inoue, T. Kodaki and S. Sawayama, 2009. Ethanol production fxylose in engineered Saccharomyces cerevisiae strains: current state and perspectiApplied Microbiology and Biotechnology: 37-53.

Mikhalovsky, S. and V. Nikolaev, 2006. Activated carbons as medical adsorben

Interface Science and Technology: 529-561.Millati, R., C. Niklasson and M. J. Taherzadeh, 2002. Effect of pH, time and temperaof overliming on detoxification of dilute-acid hydrolyzates for fermentation Saccharomyces cerevisiae. Process Biochemistry: 515-522.

Miller, G. L., 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducsugar. Analytical chemistry: 426-428.

Mohammad N. Rezaeia, E. D., Pieter Jacobs, Anali Parsi, Kevin Verstrepen,Christophe M. Courtin, 2013. Harvesting yeast (Saccharomyces cerevisat different physiological,phases significantly affects its functionality in bread dofermentation. Food Microbiology: 108-115.

Moniruzzaman, M., B. Dien, C. Skory, Z. Chen, et al., 1997. Fermentation of corn fsugars by an engineered xylose utilizing Saccharomyces yeast strain. World Journa

Microbiology and Biotechnology: 341-346.





Mussatto, S. I. and I. C. Roberto, 2004. Alternatives for detoxification of diluted-alignocellulosic hydrolyzates for use in fermentative processes: a review. Bioresoutechnology: 1-10.

Mussatto, S. I. and J. Teixeira, 2010. Lignocellulose as raw material in fermentat processes.

Naik, S., V. V. Goud, P. K. Rout and A. K. Dalai, 2010. Production of first and secogeneration biofuels: a comprehensive review. Renewable and Sustainable EneReviews: 578-597.

Palmqvist, E., J. S. Almeida and B. Hahn‐

Hägerdal, 1999. Influence of furfural onanaerobic glycolytic kinetics of Saccharomyces cerevisiae in batch cultuBiotechnology and bioengineering: 447-454.

Palmqvist, E. and B. Hahn-Hägerdal, 2000. Fermentation of lignocellulohydrolysates. II: inhibitors and mechanisms of inhibition. Bioresource technology:33.

Pinto, J., A. Paiva, H. Varum, A. Costa, et al., 2011. Corn's cob as a potential ecologthermal insulation material. Energy and Buildings: 1985-1990.

Primo-Yúfera, E., C. Gil-Tortosa and F. Garcia-Breijo, 1995. Hydrolysis of corn-lignocellulosic residue from pentose preparation. Bioresource technology: 1-4.

Reed, G. and H. J. Peppler, 1973. Yeast technology.

Robinson, R. K., C. A. Batt and P. Patel, 1999. Encyclopedia of Food Microbiolo

Three-Volume Set. Academic press.

Romaní, A., G. Garrote and J. C. Parajó, 2012. Bioethanol production frautohydrolyzed Eucalyptus globulus by Simultaneous Saccharification aFermentation operating at high solids loading. Fuel: 305-312.

Rose, A. H., Harrison, J.S, 1987. The Yeast, Biology of Yeasts.





Sánchez, C., 2009. Lignocellulosic residues: biodegradation and bioconversionfungi. Biotechnology advances: 185-194.

Sarkar, N., S. K. Ghosh, S. Bannerjee and K. Aikat, 2012. Bioethanol production fagricultural wastes: An overview. Renewable Energy: 19-27.

Spencer, J. F. and D. M. Spencer, 1997. Yeasts in natural and artificial habitaSpringer.

Sun, Y. and J. Cheng, 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for etha production: a review. Bioresource technology: 1-11.

Taherzadeh, M. J. and K. Karimi, 2007. Acid-based hydrolysis processes for ethafrom lignocellulosic materials: a review. BioResources: 472-499.

Taherzadeh, M. J. and K. Karimi, 2008. Pretreatment of lignocellulosic wastesimprove ethanol and biogas production: a review. International journal of molecsciences: 1621-1651.

Taniguchi, M., T. Tohma, T. Itaya and M. Fujii, 1997. Ethanol production from

mixture of glucose and xylose by co-culture of Pichia stipitis and a respiratory-deficmutant of Saccharomyces cerevisiae. Journal of fermentation and bioengineering: 3370.

Torre, P., B. Aliakbarian, B. Rivas, J. M. Domínguez, et al., 2008. Release of feruacid from corn cobs by alkaline hydrolysis. Biochemical Engineering Journal: 500-

Van Eylen, D., F. Van Dongen, M. Kabel and J. De Bont, 2011. Corn fiber, cobs a

stover: Enzyme-aided saccharification and co-fermentation after dilute a pretreatment. Bioresource technology: 5995-6004.

Von Sivers, M. and G. Zacchi, 1996. Ethanol from lignocellulosics: a review of economy. Bioresource technology: 131-140.

Wang, G., C. Liu, J. Hong, Y. Ma, et al., 2013. Comparison of process configuratiofor ethanol production from acid- and alkali-pretreated corncob by Saccharomy





cerevisiae strains with and without β-glucosidase expression. Bioresource Technology154-161.

Wyman, C. E., 1994. Ethanol from lignocellulosic biomass: technology, economics, opportunities. Bioresource Technology: 3-15.

Yeshitila A. Tsigie, C.-H. W., Lien Huong Huynh, Suryadi Ismadji, Yi-Hsu Ju, 20Bioethanol production fromYarrowia lipolyticaPo1g biomass. Bioresource Technolo

Zhao, J. and L. Xia, 2010. Bioconversion of corn stover hydrolysate to ethanol brecombinant yeast strain. Fuel Processing Technology: 1807-1811.




Phụ Lục

PHỤ LỤC 1

ĐƯỜ NG CHUẨN CỦA NỒNG ĐỘ ĐƯỜ NG KHỬ

Thuốc thử DNS 1%

Cân 10g aciddinitrosalicylic (DNS) vào 400 mL nướ c cất, hoà tanở nhiệt độ trên50°C.

Cân 16g NaOH vào 150 mL nướ c cất, thêm vào dung dịch vừa mới pha, ta đượ cdung dịch A.

Cân 300g muối Potassium sodium tartrate (muối Seinet) hoà tan trong 300 mLnướ c cất, đun và khuấy trên bếp đều nhiệt ở nhiệt độ trên 50°C, ta đượ c dungdịch B.

Tr ộn hai dung dịch A và B lại với nhau, thêm nướ c cất định mức đủ 1000mLThuốc thử DNS cần đượ c tr ữ trong chai tối, tránh ánh sáng và bảo quản trong tủ lạnh(4°C) và chỉ sử dụng trong thờ i gian ngắn.

Đườ ng chuẩn của D-glucose tinh khiết

Đườ ng chuẩn của D-glucoseở bướ c sóng 575nm

y = 0.625x + 0.0458 R 2 = 0.9976

y = 0.625x + 0.0458R² = 0.9976

00.5

11.5

22.5

33.5

0 1 2 3 4 5 6

M ậ t đ ộ q u a n g

ồng độ đường, g/L

ĐƯỜNG CHUẨN n=575nm




Phụ Lục

y: giá tr ị mật độ quang OD, đo đượ c từ máy UV-VIS x: nồng độ D-glucose trong mẫucần xác định




Phụ Lục

PHỤ LỤC 2 & 3

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚ C HẠT CỦA LÕI NGÔ SAU KHI

NGHIỀN VÀ ĐỘ ẨM

Lõi ngô đượ c nghiền nhỏ và đươc xác định kích cỡ hạt bằng cách sang nguyên liệuqua các rây với các kích thước 710 µm, 500 µm, 355 µm và 250 µm được cân đo bngthiết bị Retech, Hoa K ỳ tại phòng thí nghiệm Thực tậ p Quá trình Thiết bị, Khoa Công Nghệ, Đại học Cần Thơ.

Thiết bị xác định phần trăm kích cỡ hạt Retech và Cân sấyẩm Startorious

Qua quá trình xác định, ta có k ết quả như sau:

Bảng: Kích thước lõi ngô được xác định phần trăm kích cỡ hạt




Phụ Lục

Kích thướ c lỗ rây, mm Phần trăm, % 0.25 54.350.355 18.34

0.5 16.740.71 10.57

Lõi ngô sau khi đượ c nghiền ta tiến hành cân sâyẩm, để xác định độ ẩm trung bình củanguyên liệu. Thiết bị hỗ tr ợ là Cân sấy ẩm Startorious. Độ ẩm sau khi xácđịnh đượ ctrung bình là 5.45%, các k ết quả đều đượ c tiến hành 3 lần.




Phụ Lục

PHỤ LỤC 4-1: K ẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊẢNH

HƯỞ NG NỒNG ĐỘ ACID ĐẾN NỒNG ĐỘ ĐƯỜ NG TỔNG

NEW FILE.DATASET NAME DataSet3 WINDOW=FRONT.ONEWAY nongdoduongtong BY nongdoacid

/STATISTICS DESCRIPTIVES/MISSING ANALYSIS

/POSTHOC=DUNCAN LSD ALPHA(0.05). Descriptives

nongdoduongtong

N Mean Std. Deviation Std. Error

95% Confidence Interval for Mean

Minimum Lower Bound Upper Bound

0 2 14.7300 .28284 .20000 12.1888 17.2712 14.53 14

1 3 46.2467 .45081 .26028 45.1268 47.3666 45.88 46

2 3 64.9700 1.67162 .96511 60.8175 69.1225 63.98 66

3 3 68.8333 .14742 .08511 68.4671 69.1996 68.72 69

4 3 63.8033 .72528 .41874 62.0016 65.6050 63.00 64

5 3 62.5067 .50013 .28875 61.2643 63.7491 62.00 6

Total 17 55.7965 17.21904 4.17623 46.9433 64.6497 14.53 69

ANOVA

nongdoduongtong

Sum of Squares df Mean Square F Sig.

Between Groups 4736.256 5 947.251 1.358E3 .000

Within Groups 7.671 11 .697

Total 4743.927 16




Phụ Lục

Multiple Comparisons

Dependent Variable:nongdoduongtong

(I)

nongdoacid

(J)

nongdoacid

Mean Difference(I-J) Std. Error Sig.

95% Confidence Interval

Lower Bound Upper Bound

LSD 0 1 -31.51667 * .76232 .000 -33.1945 -29.8388

2 -50.24000 * .76232 .000 -51.9178 -48.5622

3 -54.10333 * .76232 .000 -55.7812 -52.4255

4 -49.07333 * .76232 .000 -50.7512 -47.3955

5 -47.77667 * .76232 .000 -49.4545 -46.0988

1 0 31.51667 * .76232 .000 29.8388 33.1945

2 -18.72333 * .68184 .000 -20.2240 -17.2226

3 -22.58667 * .68184 .000 -24.0874 -21.0860

4 -17.55667 * .68184 .000 -19.0574 -16.0560

5 -16.26000 * .68184 .000 -17.7607 -14.7593

2 0 50.24000 * .76232 .000 48.5622 51.9178

1 18.72333 * .68184 .000 17.2226 20.2240

3 -3.86333 * .68184 .000 -5.3640 -2.3626

4 1.16667 .68184 .115 -.3340 2.6674

5 2.46333 * .68184 .004 .9626 3.9640

3 0 54.10333 * .76232 .000 52.4255 55.7812

1 22.58667 * .68184 .000 21.0860 24.0874

2 3.86333 * .68184 .000 2.3626 5.3640

4 5.03000 * .68184 .000 3.5293 6.5307

5 6.32667 * .68184 .000 4.8260 7.8274

4 0 49.07333 * .76232 .000 47.3955 50.7512

1 17.55667 * .68184 .000 16.0560 19.0574

2 -1.16667 .68184 .115 -2.6674 .3340

3 -5.03000 * .68184 .000 -6.5307 -3.5293

5 1.29667 .68184 .084 -.2040 2.7974

5 0 47.77667 * .76232 .000 46.0988 49.4545

1 16.26000 * .68184 .000 14.7593 17.7607




Phụ Lục

2 -2.46333 * .68184 .004 -3.9640 -.9626

3 -6.32667 * .68184 .000 -7.8274 -4.8260

4 -1.29667 .68184 .084 -2.7974 .2040

*. The mean difference is significant at the 0.05 level.

PHỤ LỤC 4-2: K ẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊẢNHHƯỞ NG CỦA TỈ LỆ CƠ CHẤT LÕI NGÔ/DUNG DỊCH

ACID




Phụ Lục

Descriptives

nongdoduongtong




5 3 1.0737E2 .55076 .31798 105.9985 108.7348 107.00 108

10 3 69.0000 .50000 .28868 67.7579 70.2421 68.50 69

15 3 43.2533 .89724 .51802 41.0245 45.4822 42.51 44

20 3 30.4667 .69060 .39872 28.7511 32.1822 30.00 31

25 3 24.0400 .33061 .19088 23.2187 24.8613 23.75 24

30 3 18.4667 1.16440 .67227 15.5741 21.3592 17.65 19

Total 18 48.7656 31.82766 7.50185 32.9380 64.5931 17.65 108

ANOVA

nongdoduongtong


Between Groups 17214.398 5 3442.880 6.259E3 .000


Total 17220.999 17

nongdoduongtong

tilecoch

at N

Subset for alpha = 0.05

1 2 3 4 5 6

Duncan a 30 3 18.4667

25 3 24.0400

20 3 30.4667

15 3 43.2533

10 3 69.0000

5 3 1.0737E2

Sig. 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed.




Phụ Lục

nongdoduongtong

tilecoch

at N


1 2 3 4 5 6

Duncan a 30 3 18.4667

25 3 24.0400

20 3 30.4667

15 3 43.2533

10 3 69.0000

5 3 1.0737E2

Sig. 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 3.000.




Phụ Lục



(I)

tilecochat

(J)

tilecochat




LSD 5 10 38.36667 * .60557 .000 37.0472 39.6861

15 64.11333 * .60557 .000 62.7939 65.4328

20 76.90000 * .60557 .000 75.5806 78.2194

25 83.32667 * .60557 .000 82.0072 84.6461

30 88.90000 * .60557 .000 87.5806 90.2194

10 5 -38.36667 * .60557 .000 -39.6861 -37.0472

15 25.74667 * .60557 .000 24.4272 27.0661

20 38.53333 * .60557 .000 37.2139 39.8528

25 44.96000 * .60557 .000 43.6406 46.2794

30 50.53333 * .60557 .000 49.2139 51.8528

15 5 -64.11333 * .60557 .000 -65.4328 -62.7939

10 -25.74667 * .60557 .000 -27.0661 -24.4272

20 12.78667 * .60557 .000 11.4672 14.1061

25 19.21333 * .60557 .000 17.8939 20.5328

30 24.78667 * .60557 .000 23.4672 26.1061

20 5 -76.90000 * .60557 .000 -78.2194 -75.5806

10 -38.53333 * .60557 .000 -39.8528 -37.2139

15 -12.78667 * .60557 .000 -14.1061 -11.4672

25 6.42667 * .60557 .000 5.1072 7.7461

30 12.00000 * .60557 .000 10.6806 13.3194

25 5 -83.32667 * .60557 .000 -84.6461 -82.0072

10 -44.96000 * .60557 .000 -46.2794 -43.6406

15 -19.21333 * .60557 .000 -20.5328 -17.8939

20 -6.42667 * .60557 .000 -7.7461 -5.1072

30 5.57333 * .60557 .000 4.2539 6.8928

30 5 -88.90000 * .60557 .000 -90.2194 -87.5806

10 -50.53333 * .60557 .000 -51.8528 -49.2139




Phụ Lục

15 -24.78667 * .60557 .000 -26.1061 -23.4672

20 -12.00000 * .60557 .000 -13.3194 -10.6806

25 -5.57333 * .60557 .000 -6.8928 -4.2539


PHỤ LỤC 4-3:ẢNH HƯỞ NG TỈ LỆ CƠ CHẤT LÕINGÔ/DUNG DỊCH ACID ĐẾN ĐỘ CHUYỂN HOÁ




Phụ Lục

Descriptives

dochuyenhoa



MiLower Bound Upper Bound

0.34 1 5.00000 . . . . 5

0.346 1 5.00000 . . . . 5

0.346191566 1 3.00000E1 . . . . 30.0

0.35 1 5.00000 . . . . 5

0.35001625 1 3.00000E1 . . . . 30.0

0.37 1 2.50000E1 . . . . 25

0.372652151 1 3.00000E1 . . . . 30.0

0.374 1 2.50000E1 . . . . 25

0.37891092 1 2.50000E1 . . . . 25.0

0.38 2 2.00000E1 .000000 .000000 20.00000 20.00000 20.000

0.385 1 2.00000E1 . . . . 20

0.386 1 1.50000E1 . . . . 15

0.39 2 1.25000E1 3.535534 2.500000 -19.26551 44.26551 10.000

0.4 2 1.25000E1 3.535534 2.500000 -19.26551 44.26551 10.000

0.41 1 1.00000E1 . . . . 10

Total 18 1.75000E1 8.786688 2.071042 13.13048 21.86952 5.000

ANOVA

dochuyenhoa


Between Groups 1287.500 14 91.964 11.036 .036

Within Groups 25.000 3 8.333

Total 1312.500 17




Phụ Lục

PHỤ LỤC 4-4: K ẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊẢNHHƯỞ NG THỜI GIAN ĐẾN NỒNG ĐỘ ĐƯỜ NG TỔNG




Phụ Lục

Descriptives

nongdoduongtong




1 3 3.31083E1 .215019 .124141 32.57420 33.64247 32.895 33.

2 3 5.63777E1 .535202 .308999 55.04815 57.70718 55.975 56.

4 3 6.88900E1 .145516 .084014 68.52852 69.25148 68.725 69.

6 3 6.58793E1 .959908 .554203 63.49476 68.26384 64.987 66.

8 3 5.81696E1 1.000516 .577648 55.68418 60.65502 57.059 59.

Total 15 5.64850E1 13.035438 3.365736 49.26619 63.70377 32.895 69.

ANOVA

nongdoduongtong


Between Groups 2374.365 4 593.591 1.304E3 .000


Total 2378.917 14

nongdoduongtong

thoigian N


1 2 3 4 5

Duncan a 1 3 3.31083E1

2 3 5.63777E1

8 3 5.81696E1

6 3 6.58793E1

4 3 6.88900E1

Sig. 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000






Phụ Lục



(I)

thoigian

(J)

thoigian

Mean Difference

(I-J) Std. Error Sig.



LSD 1 2 -23.269333 * .550915 .000 -24.49685 -22.04182

4 -35.781667 * .550915 .000 -37.00918 -34.55415

6 -32.770967 * .550915 .000 -33.99848 -31.54345

8 -25.061267 * .550915 .000 -26.28878 -23.83375

2 1 23.269333 * .550915 .000 22.04182 24.49685

4 -12.512333 * .550915 .000 -13.73985 -11.28482

6 -9.501633 * .550915 .000 -10.72915 -8.27412

8 -1.791933 * .550915 .009 -3.01945 -.56442

4 1 35.781667 * .550915 .000 34.55415 37.00918

2 12.512333 * .550915 .000 11.28482 13.73985

6 3.010700 * .550915 .000 1.78318 4.23822

8 10.720400 * .550915 .000 9.49288 11.94792

6 1 32.770967 * .550915 .000 31.54345 33.99848

2 9.501633 * .550915 .000 8.27412 10.72915

4 -3.010700 * .550915 .000 -4.23822 -1.78318

8 7.709700 * .550915 .000 6.48218 8.93722

8 1 25.061267 * .550915 .000 23.83375 26.28878

2 1.791933 * .550915 .009 .56442 3.01945

4 -10.720400 * .550915 .000 -11.94792 -9.49288

6 -7.709700 * .550915 .000 -8.93722 -6.48218


PHỤ LỤC 4-5: K ẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊẢNHHƯỞ NG NHIỆT ĐỘ ĐẾN NỒNG ĐỘ ĐƯỜ NG TỔNG




Phụ Lục

Descriptives

nongdoduongtong




40 3 21.5723 .23638 .13648 20.9851 22.1595 21.31 21

60 3 42.0033 .52013 .30030 40.7113 43.2954 41.49 42

80 3 65.9200 .92147 .53201 63.6310 68.2090 64.97 66

90 3 79.2667 16.91703 9.76705 37.2424 121.2909 69.35 98

100 3 64.9000 .47948 .27683 63.7089 66.0911 64.57 65

Total 15 54.7325 22.12218 5.71192 42.4816 66.9833 21.31 98

ANOVA

nongdoduongtong


Between Groups 6276.288 4 1569.072 27.280 .000

Within Groups 575.182 10 57.518

Total 6851.471 14

nongdoduongtong

nhietdo N


1 2 3

Duncan a 40 3 21.5723

60 3 42.0033

100 3 64.9000

80 3 65.9200

90 3 79.2667

Sig. 1.000 1.000 .051






Phụ Lục



(I)

nhietdo

(J)

nhietdo

Mean Difference




LSD 40 60 -20.43106 * 6.19237 .008 -34.2285 -6.6336

80 -44.34773 * 6.19237 .000 -58.1452 -30.5503

90 -57.69440 * 6.19237 .000 -71.4919 -43.8969

100 -43.32773 * 6.19237 .000 -57.1252 -29.5303

60 40 20.43106 * 6.19237 .008 6.6336 34.2285

80 -23.91667 * 6.19237 .003 -37.7141 -10.1192

90 -37.26333 * 6.19237 .000 -51.0608 -23.4659

100 -22.89667 * 6.19237 .004 -36.6941 -9.0992

80 40 44.34773 * 6.19237 .000 30.5503 58.1452

60 23.91667 * 6.19237 .003 10.1192 37.7141

90 -13.34667 6.19237 .057 -27.1441 .4508

100 1.02000 6.19237 .872 -12.7775 14.8175

90 40 57.69440 * 6.19237 .000 43.8969 71.4919

60 37.26333 * 6.19237 .000 23.4659 51.0608

80 13.34667 6.19237 .057 -.4508 27.1441

100 14.36667 * 6.19237 .043 .5692 28.1641

100 40 43.32773 * 6.19237 .000 29.5303 57.1252

60 22.89667 * 6.19237 .004 9.0992 36.6941

80 -1.02000 6.19237 .872 -14.8175 12.7775

90 -14.36667 * 6.19237 .043 -28.1641 -.5692





Phụ Lục

PHỤ LỤC 5-1: K ẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊẢNHHƯỞNG pH ĐẾN HÀM LƯỢ NG ETHANOL

Descriptives

ethanol




4.5 3 8.74833 .102510 .059184 8.49368 9.00298 8.645 8.

5 3 9.59967 .066711 .038516 9.43395 9.76539 9.545 9.

5.5 3 6.47267 .082136 .047421 6.26863 6.67670 6.378 6.

Total 9 8.27356 1.402006 .467335 7.19588 9.35123 6.378 9.

ANOVA

ethanol


Between Groups 15.682 2 7.841 1.084E3 .000

Within Groups .043 6 .007

Total 15.725 8




Phụ Lục


Dependent Variable:ethanol

(I) pH (J) pH

Mean Difference




LSD 4.5 5 -.851333 * .069450 .000 -1.02127 -.68139

5.5 2.275667 * .069450 .000 2.10573 2.44561

5 4.5 .851333 * .069450 .000 .68139 1.02127

5.5 3.127000 * .069450 .000 2.95706 3.29694

5.5 4.5 -2.275667 * .069450 .000 -2.44561 -2.10573

5 -3.127000 * .069450 .000 -3.29694 -2.95706


ethanol

pH N


1 2 3

Duncan a 5.5 3 6.47267

4.5 3 8.74833

5 3 9.59967

Sig. 1.000 1.000 1.000






Phụ Lục

PHỤ LỤC 5-2: K ẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỐNG KÊẢNHHƯỞ NG THỜI GIAN LÊN MEN ĐẾN HÀM LƯỢ NG

ETHANOL

Descriptives

ethanol



Minimum Lower Bound Upper Bound76 3 9.62900 .075664 .043684 9.44104 9.81696 9.544 9.

96 3 1.24660E1 .061798 .035679 12.31249 12.61951 12.396 12.

120 3 9.27520 .033780 .019503 9.19128 9.35912 9.246 9.

Total 9 1.04567E1 1.515599 .505200 9.29174 11.62173 9.246 12.

ANOVA

ethanol


Between Groups 18.355 2 9.177 2.577E3 .000

Within Groups .021 6 .004

Total 18.376 8




Phụ Lục


Dependent Variable:ethanol

(I)

thoiginalenmen

(J)

thoiginalenmen




LSD 76 96 -2.837000 * .048729 .000 -2.95623 -2.71777

120 .353800 * .048729 .000 .23457 .47303

96 76 2.837000 * .048729 .000 2.71777 2.95623

120 3.190800 * .048729 .000 3.07157 3.31003

120 76 -.353800 * .048729 .000 -.47303 -.23457

96 -3.190800 * .048729 .000 -3.31003 -3.07157


ethanol

thoigina

lenmen N


1 2 3

Duncan a 120 3 9.27520

76 3 9.62900

96 3 1.24660E1

Sig. 1.000 1.000 1.000






Phụ Lục

SVTH: Lê Quang Hậu 76


KHOA CÔNG NGHỆ Độc lậ p – Tự do – Hạnh phúcBỘ MÔN CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC Cần Thơ, ngày 01 tháng 06 năm 2014

****

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂNTỐT NGHIỆP

NĂM HỌC: 2014-1015

1. Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịch đườ ng từ lõi ngô

2. Họ và tên sinh viên thực hiện: Lê Quang Hậu3. Họ và tên cán bộ hướ ng dẫn: TS. Hồ Quốc Phong4. Đặt vấn đề:

Những nổ lực nghiên cứu đã tậ p trung hơn vào chi phí thấ p, nguồn nguyên liệulignocellulose có ngồn gốc chủ yếu từ phế thải nông nghiệ p và lâm nghiệ p cùng vớ i

các chất thải của thành phố. Lignocellulose là sinh khối dồi dào nhất hiện có trên tráiđất, bao gồm chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Đường lên men như glucose xylose có thể đượ c hình thành từ quá trình thuỷ phân lignocellulose (Lebeau et al.1997). Chuyển đổi sinh khối lignocellulose tạo ethanol sinh học từ lâu đã đượ cnghiên cứu, cho thấy tiềm năng của nó cung cấ p một nguồn năng lượ ng tái tạo có thể thay thế nguồn nhiên liệu hoá thạch. Vài ý kiến cho r ằng việc áp dụng quy mô lớ ntrong tương lai của ethanol sẽ chắc chắn phải dựa vào sản xuất từ lignocellulose.

Chất lignocellulose như phế thải nông nghiệ p là nguồn nguyên liệu hấ p dẫn cho việcsản xuất ethanol sinh học vì chúng mang tính hiệu quả và chi phí thấ p, có thể tái tạovà phong phú (Sarkar et al., 2012). Một trong những thách thức lớ n trong sản xuất


WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOT.COMng góp PDF b ở i GV. Nguy ễ n Thanh Tú



Phụ Lục


ethanol sinh học là tối ưu hoá việc tích hợ p các quy trình k ỹ thuật, công nghệ lênmen, chuyển hoá enzyme (Hahn-Hägerdal et al., 2006).

Lõi ngô là một phế phụ phẩm nông nghiệ p chứa nhiều lignocellulose phổ biến

hầu khắ p hết các nướ c trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Năm 2007, trên thế giớ i,diện tích ngô đã vượ t qua lúa nướ c vớ i sản lượ ng 766.2 triệu tấn so với lúa nướ c626.7 triệu tấn và lúa mì là 603.6 triệu tấn (FAOSTAT, USDA 2008). Bên cạnh đó,năng suất ngô nước ta tăng nhanh liên tục vớ i tốc độ cao hơn trung bình thế giớ i. Năm 2010 diện tích tr ồng ngôở nướ c ta là 1126.9 nhìn ha, năng suất 40.9 tạ/ha, sảnlượng đạt trên 4.6 triệu tấn. Tuy nhiên trong thời gian qua, lõi ngô chưa đượ c sử dụngtriệt để, chỉ dừngở việc dung làm nhiên liệu đốt lò, chất độn phụ gia trong bê tông,

bã bột giấy v.v… Trong khi đó, lõi ngô có hàm lượ ng lignocellulose cao, là nguyênliệu tiềm năng cho quá trình sản xuất ethanol sinh học, có hàm lượ ng carbonhydratecao, chất ức chế quá trình lên men thấ p và là phế phụ phẩm nông nghiệ p và các nhàmáy ngũ cốc. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịchđườ ng từ lõi ngô”.

5. Mục đích nghiên cứuKhảo sát khả năng ứng dụng lõi ngô trong quá trình nuôi cấy Saccharomyces

cerevisiae trong quá trình sản xuất ethanol.

6. Địa điểm, thờ i gian thực hiện

+Phòng Thí nghiệm Công Nghệ Hoá học, Khoa Công nghệ

+Phòng Thí nghiệm Viện Nghiên cứu Công Nghệ Sinh Học.Thờ i gian thực hiện: tháng 6/2014-11/2014

7. Các nội dung chính và giớ i hạn đề tài





Phụ Lục


Phần I: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thuỷ phân

Nồng độ acid

Tỉ lệ cơ chất

Nhiệt độ thuỷ phân Thờ i gian thuỷ phân

Phần II: Khảo sát quá trình nuôi cấy nấm menS.ceresiviae

Khảo sát nồng độ pHảnh hưởng đến hàm lượ ng ethanol Khảo sat thờ i gian lên menảnh hưởng đến hàm lượ ng ethanol.

8. Phương pháp thực hiện

8.1 Chuẩn bị nguyên liệuLõi ngô đượ c cung cấ p qua các xe bán bắ p ngô xào. Qua các xử lí sơ bộ, lõi ngôđượ c sấy khô và bảo quản trong tủ lạnh để sử dụng.

8.2 Quá trình thuỷ phânQuá trình thuỷ phân đượ c tiến hành vớ i nồng độ acid 1-5%.Ảnh hưở ng của các yếutố như thờ i gian, tỉ lệ cơ chất và nhiệt độ cũng đượ c khảo sát.

8.3 Khử độc tínhĐể giảm các chất ức chế, sản phẩm đượ c trung hoà vớ i Ca(OH)2 và được điều chỉnhvề khoảng pH phù hợ p

8.4 Nuôi cấy Saccharomyces cerevisiae

Nấm men đượ c cung cấ p bở i Viện Nghiên cứu Công Nghệ Sinh học, Đại học CầnThơ. Nấm men đượ c nuôi cấy trong môi trườ ng YPDA bao gồm: D-glucose (20 g/L), peptone (20 g/L), agar (20 g/L), yeast extract (10 g/L).

8.5 Chưng cấtDịch sau khi lên men sẽ được chưng cất để thu ethanol.





Phụ Lục


nghiên cứu quy trình sản xuất bioethanol sử dụng dịch đường từ lõi bắp

Documents