Luận Văn Bước đầu nghiên cứu tạo chế phẩm cellulase ứng dụng trong sản xuất bioethanol từ bã mía

TÓM TẮT
Enzyme cellulase được sản xuất từ hai chủng Trichodema reesei và Aspergillus niger bằng phư ơng pháp lên men bán rắn trên cơ chất cám gạo và các loại bã mía chưa tiền xử lý, tiền xử lý với NaOH 0.1 M, nhiệt độ phòng, 12h và tiền xử lý với NaOH 2%, 90[SUP]0[/SUP]C, 1.5h . Hoạt tính cellulase cao nhất đạt được 16.28 UI/g đối với T. reesei và 23.45 UI/g với A. niger trên cơ chất cảm ứng là bã mía tiền xử lý với NaOH 2%, 90[SUP]0[/SUP]C, 1.5h. Bã mía tiền xử lý với NaOH 2%, 90[SUP]0[/SUP]C, 1.5h cũng cho hiệu suất thủy phân cao nhất khi thủy phân với Cellusoft L 5% (v/v) , do đó được chọn làm nguyên liệu cho các quá trình thủy phân . Các chế phẩm cellulase phối trộn dạng lỏng thô, rắn qua quá trình sấy và hỗn hợp thu được sau lên men được tạo ra . Tiến hành thủy phân bã mía bằng hệ cellulase phối trộn thu được từ hai chủng T.reesei và A.niger tạo hàm lượng đường khử cao hơn 1.5 - 4 lần so với thủy phân bằng hệ cellulase riêng rẽ thu được từ mỗi chủng . Điều này cho thấy tác động tương hỗ giữa hai hệ cellulase từ T.reesei và A.niger . Thủy phân bã mía bằng chế phẩm cellulase phối trộn dạng lỏng thô và hỗn hợp sau lên men cho kết quả thủy phân cao hơn dạng rắn qua quá trình sấy. Tiến hành thủy phân bã mía bằng cellulase dạng lỏng thô , tỉ lệ phối trộn T. reesei / A. niger 4/6, hàm lượng cellulase 3UI CMCase/g, 5% bã , 50[SUP]0[/SUP]C, pH 4.8 trong 72 giờ, tạo được 19.19 g/l đường khử , trong đó có 10.57 g/l glucose , đạt hiệu suất thủy phân 43.02% . Kết quả này còn khá thấp so với 34.32g/l đường khử và 25.46 g/l glucose khi thủy phân bằng Cel lusoft L 5% (v/v) và chưa đủ để lên men tạo ethanol hiệu quả . Tuy nhiên, nếu được tiếp tục cải thiện về giống , điều kiện nuôi cấy đây sẽ là một hướng đi tiềm năng có thể thay thế được các chế phẩm cellulase thương mại mắc tiền dùng trong sản xuất bioethanol từ bã mía.
--------------------------------------------------------------------
MỤC LỤC

TÓM TẮ T
KÍ HIỆU VIẾT TẮT
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢ NG
DANH MỤC HÌNH
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về bioethanol và enzyme trong sản xuất bioethanol từ biomass
2.1.1. Bioethanol và sản xuất bioethanol từ lignocellulose
2.1.2. Enzyme là vấ n đề mấu chốt trong sản xuất bioethanol từ lignocellulose
2.1.3. Một số công trình nghiên cứu về enzyme cellulase ứng dụng trong sản xuất bioethanol.
2.2. Giới thiệu chung về nguồn nguyên liệu bã mía
2.2.1. Giới thiệu chung về cây mía và bã mía
2.2.2. Các thành phần chủ yếu trong bã mía .
2.2.3. Các phương pháp tiền xử lý bã mía
2.3. Enzyme cellulase
2.3.1. Phân loại .
2.3.2. Cấu trúc và tính chấ t enzyme cellulase
2.3.3. Cơ chế tác động của enzyme cellulase lên cellulose
2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân.
2.4. Sản xuất chế phẩm cellulase
2.4.1. Vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase
2.4.2. Phương pháp lên men bán rắn thu nhận chế phẩm enzyme.
2.4.3. Cơ chất cảm ứng nấm sợi sinh tổng hợp cellulase .
2.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và sinh tổng hợp cellulase của nấm sợi trên môi trường bán rắn
2.4.5. Chế phẩm cellulase

CHƯƠNG 3: VẬ T LI ỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .
3.1. Vật liệu
3.1.1. Bã mía
3.1.2. Giống vi sinh vật
3.1.3. Cơ chất dùng trong lên men bán rắn
3.1.4. Enzyme thương mại
3.2. Nội dung tổng quát
3.2.1. Sơ đồ nội dung tổng quát
3.2.2. Các phương pháp nghiên cứu
3.2.2.1. Phương pháp tiền xử lý bã mía
3.2.2.2. Quan sát hình thái giống
3.2.2.3. Phương pháp tuyển chọn giống T. reesei có hoạt tính cao
3.2.2.4. Phương pháp khảo sát lên men bán rắn sinh tổng hợp cellulase
3.2.2.5. Phương pháp thu nhận các loại chế phẩm cellulase
3.2.2.6. Phương pháp khảo sát quá trình thủy phân bã mía
3.3. Bố trí thí nghiệm
3.3.1. Khảo sát quá trình lên men bán rắn sinh tổng hợp cellulase
3.3.2. Khảo sát quá trình thủy phân bã mía
3.3.3. Khảo sát độ ổn định của enzyme
3.4. Phương pháp phân tích
3.4.1. Phương pháp xác định hoạ t tính CMCase
3.4.2. Phương pháp xác định hàm lượng đườ ng khử bằng DNS
3.4.3. Phương pháp xác định các thành phầ n trong bã mía trong bã mía
3.2. Phương pháp xử lý số liệu
CHƯƠNG 4: KẾ T QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1. Khảo sát ảnh hưởng của quá trình tiền xử lý đến thành phần và cấu trúc bã mía
4.2. Quan sát đặc điểm hình thái của các chủng nấm mốc
4.3. Tuyển chọn giống T.reesei có hoạt tính cellulase cao
4.4. Khảo sát các điều kiện nuôi cấy thích hợp với khả năng sinh tổng hợp cellulase trên môi trường bán rắn
4.4.1. Khảo sát khả năng sinh tổng hợp cellulase theo thời gian ứng với các loại bã mía tiền xử lý khác nhau
4.4.2. Khảo sát ả nh hưởng của tỉ lệ cơ chất
4.4.3. Khảo sát ả nh hưởng của độ ẩm
4.4.4. Khả o sát ả nh hưởng của tỉ lệ giống
4.4.5. Khả o sát ả nh hưởng của hàm lượng nitrogen
4.5. Khảo sát quá trình thủy phân bã mía bằng các loại chế phẩm thu nhận được
4.5.1. Khả o sát ngu ồn nguyên liệu thủy phân
4.5.2. Enzyme thương mại (Cellusoft L )
4.5.3. Chế phẩm cellulase dạng lỏng thô (CP1)
4.5.3.1. Khả o sát ảnh hưởng tỉ lệ phối trộn đến hoạt tính CMCase
4.5.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn
4.5.3.3. Khảo sát hàm lượng chế phẩ m enzyme/ bã
4.5.4. Chế phẩm enzyme dạng bán rắn sấy khô (CP2)
4.5.4.1. Khả o sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn
4.5.4.2. Khả o sát hàm lượng chế phẩm enzyme/ bã
4.5.5. Chế phẩm dạng bã rắn tươi (CP3)
4.5.5.1. Khảo sát tỉ lệ phối trộn thích hợp
4.5.5.2. Khảo sát tỉ lệ chế phẩm enzyme/ bã
4.5.6. Nhận định, đánh giá tiềm năng của các loại chế phẩm
4.5.7. Độ ổn định của cellulase thu được

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
5.1. Kết luận
5.2. Đề nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
--------------------------------------------------------------------
CBHD: TS. LÊ ĐỨC TRUNG
KS. LÊ THỊ QUỲNH TRÂM
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA TPHCM