Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn Nghiên cứu chế độ xử lí bã mía cho mục tiêu lên men bioethanol tập trung lựa chọn chế độ xử lý bã mía bao gồm tiền xử lí bã mía, thủy phân bằng hệ enzym cellulase và nghiên cứu thu nhận dịch đường có thể lên men được. Hiện nay việc thủy phân hemicellulose cũng như tạo các chủng lên men từ đường 5C đã có những thành công bước đầu nhưng chưa thực sự sẵn sàng áp dụng, do đó hệ cellulase được sử dụng để thủy phân bã mía thành glucose cho mục tiêu lên men.
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Nghiên cứu chế độ xử lí bã mía cho mục tiêu lên men bioethanol Tác giả luận văn: Lê Duy Khương Khóa: 2009 Người hướng dẫn: PGS.TS TÔ KIM ANH Nội dung tóm tắt: a Lý chọn đề tài: Năm 2007, phủ phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2025” nhằm tạo dạng lượng tái tạo thay cho nhiên liệu hóa thạch, góp phần bảo đảm an ninh lượng bảo vệ môi trường: đến năm 2015 sản lượng ethanol dầu thực vật đạt 250 nghìn (pha triệu E5 B5), đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu nước đến 2025 đạt 1,8 triệu tấn, đáp ứ ng 5% nhu cầu xăng dầu Trong nguyên liệu lignocellulose, bã mía nguồn lignocellulose tập trung Nếu lượng sinh khối chuyển hóa thành đường lên men được, bã mía nguồn nguyên liệu quan trọng cho mục tiêu sản xuất cồn nhiên liệu nước ta nói riêng giới nói chung b Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu Để tài tập trung lựa chọn chế độ xử lý bã mía bao gồm tiền xử lí bã mía, thủy phân hệ enzym cellulase nghiên cứu thu nhận dịch đường lên men Hiện việc thủy phân hemicellulose tạo chủng lên men từ đường 5C có thành cơng bước đầu chưa thực sẵn sàng áp dụng, hệ cellulase sử dụng để thủy phân bã mía thành glucose cho mục tiêu lên men c.Tóm tắt đọng nội dung đóng góp tác giả o Khảo sát để lựa chọn phương án tiền xử lí bã mía o Khảo sát khả áp dụng laccase kết hợp với tiền xử lí hóa-lý o Đã lựa ch ọn chế độ sử dụng laccase cho xử lí dịch sau tiền xử lí, làm tăng hiệu suất thu hồi ethanol o Lựa chọn tỷ lệ enzym cellulase thủy phân bã mía d Phương pháp nghiên cứu: Lựa chọn nguyên liệu lignocellulose cho nghiên cứu Khảo sát chế độ tiền xử lí nguyên liệu tác nhân hóa nhiệt bao gồm axítnhiệt, kiềm-nhiệt kết hợp nhiệt kiềm với laccase Hiệu tiền xử lí đánh giá thơng qua hiệu thủy phân bã mía mức giảm hàm lượng lignin bã mía trước sau tiền xử lí Nghiên cứu loại phenol dịch sau tiền xử lí laccase, nhằm giảm ức chế tế bào nấm men Hiệu loại phenol đánh giá thông qua hiệu suất thu hồi ethanol lượng phenol trước sau xử lí Nghiên cứu tối ưu tỷ lệ bổ sung enzym hệ cellulase thời gian thủy phân bã mía, thí nghiệm được đưa theo phần mềm Design Expert (DX-7) Phương án tối ưu kiểm tra thực nghiệm e Kết luận Đã khảo sát điều kiện tiền xử lí lựa chọn chế độ tiền xử lí bã mía sau: + Bã mía sấy 45oC, bổ sung kiềm với 0,1g NaOH/g bã mía, q trình thực nhiệt độ 121oC thời gian 60 phút, cho hiệu thủy phân bã mía cao so với axít, vơi + Phối hợp laccase (40÷70) U/g bã mía tiền xử lí làm tăng hiệu thủy phân bã mía lên 284,15±4,6 mg đường khử/g bã mía (tăng 8,2% so với khơng phối hợp laccse), làm giảm hàm lượng lignin tới 72% (tăng 3,1% so với không phối hợp laccase) Bã mía xử lí với chế độ lựa chọn thủy phân hiệu với 31,5/53,61/20,47 (CMCase/FPU/CBU)/g bã mía, thời gian thủy phân 40,5 giờ, đạt 435 mg đường khử/g bã mía 3.Laccase sử dụng loại phenol khử độc dịch thủy phân, làm tăng hiệu suất thu hồi ethanol tới 76,27±4,67% (tăng 68% so với không khử độc) L u a n V an T ot N g hiep M C L C LI C L DANH M C CÁC CH VI T TT DANH M C CÁC B NG DANH M C CÁC HÌNH V TH M U .11 1.1 Nhiên li u sinh hc 11 1.2 Bã mía, nguyên li u t p trung cho s n xut bioethanol 13 1.2.1 Cellulose .14 1.2.2 Hemicellulose 15 1.2.3 Lignin 18 1.3 Tin x lí nguyên liu lignocellulose 19 1.3.1 Ti n x lí nguyên li u lignocellulose by lý 20 1.3.2 Ti n x lí lignicellulose bc 20 1.3.3 Ti n x lí lignocellulose b 24 1.4 Tin x lí lignocellulose bc .25 1.4.1 Peroxidase .25 phân hy lignin 27 1.5 Thy phân cellulose .31 1.5.1 Thy phân lignocellulose bhóa hc 31 1.5.2 Thy phân lignocellulose s dng enzym 31 1.6 Lên men ethanol dch th y phân 34 T LI U 37 2.1 Vt li u 37 2.1.1 Bã mía 37 2.1.2 Enzym hóa ch t 37 L e Duy K Khu hu huoon g Vi Viee n C o n g n g h e S i n h h o c & C o n g n g h e Th u c p h a m L u a n Van T ot Nghiep 2.1.3 Chng vi sinh vt 37 2.1.4 Dng c thi t b 38 38 m bã mía b n trng i 38 ng cellulos 38 n tính ca Komarov 39 ng kh dung dch 41 nh ho enzym .42 ng phenol tng s dung dch bng p pháp Folin Ciocalteau 46 u .47 2.3.1 ng c a nhi sy bã mía 47 2.3.2 Nghiên c u l a chn tác nhân ti n x lí hóa-nhi t bã mía .48 2.3.3 Kho sát vai trị c a laccase ti n x lí 49 2.3.4 ng c a th i gian x lí hóa- nhit 49 2.3.5 T l enzym h cellulase 49 2.3.6 Kho sát vai trò kh c dch thy phân lignocellulose ca laccase 49 T QU VÀ BÀN LU N 52 3.1 L a chn nguyên li u lignocellulose s dng nghiên c u .52 3.2 ng c a nhi sn hi u qu trình thy phân 52 3.3 Tin x lí bã mía vi H2 SO4 53 3.4 Tin x ng kim Ca(OH)2 NaOH .54 3.5 Tin x lí hóa nhit k t hp vi laccase .58 3.6 ng ca thi gian x lí NaOH- nhin hiu qu thy phân bã mía 60 3.7 ng ca t l enzym h n hi u qu thy phân bã mía 60 3.8 Nghiên c u k thut kh phenol c a dch ti n x lí bng laccase 66 3.8.1 ng c a nhi ti kh phenol c a laccase 67 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m L u a n Van T ot Nghiep 3.8.2 ng c a th i gian ti kh phenol c a laccase 69 3.8.3 ng c a n laccase ti kh n i phenol dch 69 KT LU N 72 KIN NGH 73 TÀI LIU THAM KHO 74 PH LC 80 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m L u a n Van T ot Nghiep hoàn thành lun cn có mt thi gian dài làm vic tp trung, , vi s h tr ca th n bè c tiên, tơi mun nói li c sâu sc ti nhng h tr, s khuyn khích ng viên tơi thi gian thc hin lu Tôi mun c c bit ti PGS.TS Tô Kim Anh, Vin CN sinh hc CN Thc phm, cho li khuyên, kin thc v nghiên cu c a thi gian thc hin lu Tôi xin c thy cô Vin Công ngh Sinh hc Thc phm, i hc Bách khoa Hà Ni nhng kinh nghi m ki n thc mà thy cho em trình hc làm nghiên c u Xin chân thành c Ths Phùng Th Thy, KS Lê Tuân, KS Nguyn Th Huyn, tu kin thun li tơi hồn thành lu Cui cùng, xin c n i h n i hc Bách Khoa - Hà Ni u kin cho tơi hồn thành th trong trình hc bo v lu Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2011 Tác gi Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m L u a n Van T ot Nghiep Tô Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m L u a n Van T ot Nghiep - ABTS: 2,2' -azinobis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonate - AFEX- Ammonia filber explosive - CBU: Celobiase unit - CFU: Colony forming unit - CMC: Carboxyl-methyl cellulose - DNS: Dinitro salicylic - DX: Design expert - FAO: Food and agriculture organization - FC: Folin ciocalteau - FPU: Filter paper unit - GJ: Gigajoule - HBT: 1-Hydroxybenzotriazole - HMF: Hydroxy methyl furfural - Lac: Laccase - LiP: Lignin peroxidase - MnP: Manganese peroxidase - OPEC: Organization of the Petroleum Exporting Countries - SHF: Separate hydrolysis and fermentation (thy phân lên men riêng r ) - SSF: Simultaneous saccharification and fermentation (th ng thi) - VA: Veratryl alcohol Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m L u a n Van T ot Nghiep Bng 1: Thành phn c a mt s loi nguyên li u lignocellulose 13 Bng 3.1 : Các yu t u vào kho ng bi i 61 Bng 3.2 : Các ch thc nghi m kt qu hiu qu thy phân bã mía thit k theo DX-7 61 Bng 3.3 : Kt qu a mơ hình 62 Bng 3.4: Các ch kt qu hi u qu thy phân bã mía theo DX-7 65 Bng 3.5 : So sánh hiu qu c a ch thy phân bã mía 70 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m L u a n Van T ot Nghiep Hình 1.1: Mơ phng c u trúc ca ngun li u bã mía 14 Hình 1.2: C u trúc c a lignocellulose 15 Hình 1.3 Mch acetyl-4-O-methylglucuronoxylan .16 Hình 1.4: M ch glucomannan 17 Hình 1.5: M ch galactoglucomannan 17 Hình 1.6: Mch arabinoglucuronoxylan 18 Hình 1.7: C u trúc c a m ng lignin 18 Hình 1.8: Mơ phng cc sau ti n x lí 19 Hình 1.9: Q trình phân c t mi liên kt C-C 26 xúc tác c a peroxidase 27 n lignin 28 H phân hy lignin d ng bi i ca laccase 30 trình th y phân cellulose bi h enzym cellulase 33 Hình 1.14: S c ch t bào nm men bi ch t c ch sinh 35 Hình 3.1 : Thành ph n bã mía nghiên c u 52 Hình 3.2: ng c a nhi sy ti hi u qu th 53 Hình 3.3: Kt qu tin x lí bng axít H2 SO4 54 Hình 3.4 : Kt qu tin x ng kim 55 Hình 3.5 : So sánh kt qu tin x lí bã mía 57 lí bã mía 59 Hình 3.7: Hi u qu thy phân bã mía theo thi gian hóa nhit 60 Hình 3.8: Kt qu b mt ng c a hiu su t th y phân bã mía .63 Hình 3.9: Kt qu kho sát vai trò laccase kh c dch ti n x lí bng laccase 69 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m L u a n Van T ot Nghiep Kt qu hình 3.9C cho thy n laccase u qu kh m loi phenol t t nht khong 20÷80 (U/g bã mía), nng laccase u qu x u tip theo laccase có th c s dng n 20÷80 (IU/g bã mía) chng minh tác dng loi cht c ch cho trình lên men, dch ti n x lí nhit-NaOH x lí vi laccase (70 IU/g bã mía, nhi 37oC, lc 150 vòng/phút, thi gian 60 phút), c b sung h thy phân bã mía Dch sau th c b sung nm men S cerevisae t l 10 CFU/ml, ch ng u sut thu h c dùng u qu x lí cht chc ch (phenol) Mu kim ch c ti n hành song song không s dng laccase, chi tic mô t 2.3.6 Kt qu hình 3.9D cho thy, mu thí nghim x lí dch thy phân vi laccase, cho hi u sut thu hi t 76,27±4,67 % so vi cellulose, so vi mu không kh c bng laccase lên men rt yu hiu sut thu hi th (8,03±2,67%). 5 HQ thy phân Enzym Ch ng kh/g Ngun bã mía) Celluclast 1.5L, Novozym N188 -NaOH 0,1g/g bã mía, 121 oC, 1h -31,5/53,61/ 20,47 (CMCase/FPU/CBU)/g bã mía, 70U laccase/g bã mía Celluclast-1.5L, - axít 0,75% (w/v), 121oC Cellusoft-L, Novozym N188 Cellusoft-L, Novozym N188 - H3 PO4 , - 7FPU, 3,5CBU - H2 SO4 , 7FPU, 3,5CBU Le Duy K Khhuong 435 485 Lu Badal 404,5 Gómez Sandra [17] 414,9 nt Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 70 L u a n Van T ot Nghiep - Ca(OH)2 0,1g/g bã mía, Celluclast-1.5L, 121 oC, 30 phút Novozym N188 -35FPU, 61,5CBU 415 Jiele cng s 21] - 0,1g NaOH/ g tre 568 Ymashita cng s [48], Biocellulase ca Kerry Bioscience - H3 PO4 1% ,1gi,145 oC - 50FPU/g bã mía 424 Gámez cng s [34], Novozym 188 ca Sigma Aldrich - H3 PO4 1% ,1gi,145 oC - 0,5FPU/g bã mía 198 nt Cellusoft-L, Novozym N188 Bng vic áp dng ch tin x lí oC, NaOH 0,1g/g bã mía, nhi 121oC, 60 phút B mía s c thy phân bng h cellulase bao gm 31,5/53,61/20,47 (CMCase/FPU/CBU)/g bã mía, c hi u qu thy phân có th c vi nghiên cu hi y, có th kt luc ch x lí bã mía cho mc tiêu sn xuât bioethanol t bã mía Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 71 L u a n Van T ot Nghiep Các nghiên c u cho phép rút kt lun sau: o sát u ki n tin x lí la chc ch tin x lí bã mía o + Bã mía sy 45 C, b sung kim vi 0,1g NaOH/g bã mía, q trình thc o hin nhi 121 C thi gian 60 phút, cho hi u qu thy phân bã i axít, vơi + Ph i hp laccase 70 IU/g bã mía ti n x u qu thy phân bã mía lên ng kh/g bã i không phi hp laccse), làm gi ng lignin ti 72% so vi không phi hp laccase) lí vi ch la chn có th c thy phân hi u qu vi 31,5/53,61/20,47 (CMCase/FPU/CBU)/g bã mía, thi gian thy phân 40,5 ging kh/g bã mía Laccase có th s dng loi phenol kh c dch th hiu sut thu hi ethanol ti 76,27±4,67% i không kh c) Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 72 L u a n Van T ot Nghiep - T thut ti n x lí nguyên liu nhm ging thi tp trung nghiên c k thut tin x lí sinh hc k thut kt hp tin x lí sinh-lý, sinh-hóa, sinh-lý-hóa, nhm gi sn xut - Cn có thêm nghiên c u v k thu , nhm to mt ch phi kt h ng tu sut thu h i ca tồn q trình - Ch thy phân hemicellulose, enzym tham gia thy phân hemicellulose to lp chng lên men tn dng nguyên li u qu ca c q trình x lí bã mía - Vì s phát trin bn v ngh o, ph, t chc có liên quan có s h tr n khích vi nghiên cu nhm t ng nói chung Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 73 L u a n Van T ot Nghiep TÀI LIU THAM KHO [1] B môn Công ngh cellulose Gii hc Bách Khoa Hà Ni Các thí nghim hóa hc g cellulose, (2009) [2 ng Th Thu, Nguyn Th Xuân Sâm, Tô Kim Anh Thí nghi m hóa sinh cơng nghi i hc Bách Khoa Hà Ni, 1997 [3] Lê Thanh Mai, Nguyn Th Hin, Phm Thu Thy, Nguyn Thanh Hng, Lê Th Lan Chi Các phương pháp phân tích ngành cơng ngh ệ lên men (2009) NXB Khoa hc K thut [4] Phan Tun, Nguyn Duy (2009) , Thy phân enzym bã mía n c lên men glucose cho sn xut ethanol [5 ] A Rodriguez-Chong, J.A Ramirez, G Garrote et M Vazquez (2004), Hydrolysis of sugarcane bagasse using nitric acid: a kinetic assessment, J Food Eng, 61, pp 143152 [6 ] A Pandey, C.R Soccol, P Nigam and V.T Soccol (2000), Biotechnological potential of agro-industrial residues I Sugarcane bagasse, Bioresour Technol , 74(2), pp 69 80 [7] Badal C Saha , Loren B Iten, Michael A Cotta, Y Victor Wu (2005) Dilute acid pretreatment, enzymatic saccharification and fermentation of wheat straw to ethanol Biochem Eng, 40, pp 36933700 [8] Ballerini, D, Desmarquest, J.P, Pourquie, J, Nativel, F, et Rebeller, M (1994), Ethanol production from lignocellulosics: Large scale experimentation and economics Bioresour Technol, 50, pp 17-23 [9] C Carrasco, H.M Baudela, J Sendeliusa, T Modiga, C Roslandera, M Galbea, B Hahn-Hägerdalb, G Zacchia and G Lidén (2010) , SO2 catalyzed pretreatment and fermentation of enzymatique hydrolyzed sugarcane bagasse, Enzym Microb Technol, 46, pp 64-73 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 74 L u a n Van T ot Nghiep [10] Carmen, S (2009), Lignocellulosic residues: Biodegradation and bioconversion by fungi Biotechnology Advances, 27, pp 185-194 [11] Carlos, M., Mette, Moniruzzaman, M (2008), Lignocellulose biomass processing pretreatment, enzymatic hydrolysis and simultaneous saccharification and fermentation of cloverery grass mixtures Bioresource Technology, 99, pp 8777-8782 [12] Charles E.Wyman (1996), Handbook on Bioethanol: Product and Utilization,Taylor & Francis, pp 119-285 [13] C.H Kuo and C.K Lee (2009), Enhanced enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse by N-methylmorpholine-N-oxide pretreatment, Bioresour Technol, 100, pp 866871 [14] Dekker R F H (1991) Steam explosion: an effective pretreatment Focher, A Marzetti & V Crescenzi, editors), Gordon and Breach Scientific Publisher, Philadelphia (USA), pp 277-305 [15] Ernesto J del Rosario, Ph.D (2008), Cellulosic Ethanol: Biofuel of the Future, Institute of Chemistry and National Institute of Molecular Biology & Biotechnology, University of the Philippines Los Baños, Laguna [16] Food and Agriculture Organization of the United Nation (FAO), (2008) State of food insecurity in the world, Rome [17] Gómez Sandra M R, Andrade Rafael R, Santander Carlos G, Costa Aline C, Maciel Filho Rubens (2009), Pretreatment of sugar cane bagasse with phosphoric and sulfuric diluted acid for fermentable sugars production by enzymatic hydrolysis [18] Hans E Schoemaker and Klaus Piontek (1996), On the interaction of lignin peroxidase with lignin, Pure & Appl Chem, 68(11), pp 2089-2096 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 75 L u a n Van T ot Nghiep [19] Himmel, M E., Ding, S Y., Johnson, D K., DNA, W C., Nimbus, MR., Brady, J W., Foust, T D (2007), Biomass recalcitrance : engineering plants and enzyms for biofuels production Science, 315 : 804-807 [20] Hofrichter, M., Vares., Maksim., Galkin, S., Scheibner, K., Fritche, W and Hatakka, A (1999), Production of mangannase peroxidase and organic acids and mineralization fermentation of of C14-labelled lignin (C14-DHP) during solid-state Wheat straw with the white-rot fungus Nematoloma frowardii, Appl env Microbiol 65, pp 1864-1870 [21] Jiele Xu, Jay J Cheng a, Ratna R Sharma-Shivappa, Joseph C Burns (2010), Lime pretreatment of switchgrass at mild temperatures for ethanol production Bioresource Technology 101, pp 29002903 [22] Jurado, M., Prieto, A., Martinez, A.T., Martinez, M.J (2009), Laccase detoxification of steam-exploded wheat straw for second generation bioethanol Bioresource Technology, 100, pp 6378-6384 [23] J.M Hernández-Salas, M.S Villa-Ramírez, J.S Veloz-Rendón, K.N Rivera-Hernández, R.A González-César, M.A Plascencia-Espinosa et S.R TrejoEstrada (2009), Comparative hydrolysis and fermentation of sugarcane and agave bagasse Bioresour Technol 100, pp 1238 1245 [24] Kim, S., Holtzpple, M T (2006), Effect of structural feature and enzym digestibility of cellulose Bioresource Technol 95, pp 583-591 [25] K.K Cheng, B.Y Cai, J.A Zhang, H.Z Ling, Y.J Zhou, J.P Ge and J.M Xu (2008), Sugarcane bagasse hemicellulose hydrolysate for ethanol production by acid recovery process, Biochem Eng J 38, pp 105 109 [26] Larissa Canilha &Walter Carvalho & Maria Das Graỗas De Almeida Felipe & Joaxo Batista De Almeida E Silva & Marco Giulietti (2009), Ethanol Production from Sugarcane Bagasse Hydrolysate Using Pichia stipitis , Applied Biochemmistry and Biotechnology Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 76 L u a n Van T ot Nghiep [27] Martin, C., Klinke, H.B., Thomsen, A.B (2007), Wet oxidation as a pretreatment method for enhancing the enzymatic convertibility of sugarcane bagasse, Enzym Microb Technol 40, pp 426 432 [28] Marie- Paule Le Traon- Masson and Patrice Pellerin (1998), Purification -d-Glucosidases from an Aspergillus Niger Enzym Preparation: Affinity and Specificity Toward Glucosylated Compounds Characteristic of the Processing of Fruits Enzym and Microbial Technology, 22, pp 374- 382 [29] Majcherczyk, A.; Johannes, C.; Huăttermann, A (1999), Oxidation of aromatic alcohols by laccase from Trametes versicolor mediated by the 2,2¢-azinobis-(3 -ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) cation radical and decation Appl Microbiol Biotechnol, 51, 267-276 [30] P Ander, K E Erikson and H S Yu (1976), The importance of phenol oxidase activity in lignin degradation by white rot fungus Sporotrichum pulverulentum, Arch Microbiol 109(1), pp.1-11 [31] P Rezayati-Charani, J Mohammadi-Rovshandeh, S.J Hashemi and S Kazemi-Najafi, Influence of dimethyl formamide pulping of bagasse on pulp properties, Bioresour Technol 97 (2006), pp 2435 2442 [32] , pp 215236 [33] Saha BC, Iten LB, Cotta Ma, Wu YV (2008), Diluted acid pretreatment, enzymatic saccharification and fermentation of wheat straw to ethanol Biochem Eng, 40, pp 3693 [34] S Gámez, J.J González-Cabriales, J.A Ramírez, G Garrote et M Vázquez (2006), Study of the hydrolysis of sugar cane bagasse using phosphoric axít, J Food Eng 74, pp 7888 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 77 L u a n Van T ot Nghiep [35] S Gámez, J.A Ramírez, G Garrote et M Vázquez (2004), Manufacture of fermentable sugar solutions from sugar cane bagasse hydrolyzed with phosphoric acid at atmospheric pressure, J Agric Food Chem 52, pp 4172 4177 [36] Shahab Sokhansanj, Sudhagar Mani, Xiaotao Bi, Parisa Zaini, Lope Tabil Binderless Pelletization of Biomass”, American Society of Agricultural and Biological Engineers, St Joseph, Michigan [37] Slinkard, K; Singleton, VL (1977), Total Phenol Analysis: Automation and Comparison with Manual Methods AJEV, 28: pp 49-55 [38] S Pattra, S Sangyoka, M Boonmee et A Reungsang (2008), Biohydrogen production from the fermentation of sugarcane bagasse hydrolysate by Clostritium butyricum, Int J Hydrogen Energy 33, pp 5256 5265 [39] Sun,Y et Cheng, J (2002), Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review Bioresour Technol, 83, pp 1-11 [40] Sun F, Cheng (2008), Comparison of atmospheric aqueous glycerol and stream explosion pretreatment of wheat straw for enhanced enzymatic hydrolysis, chemical technology and biotechnology, 83, pp 707-714 [41] Taiz, L., Zeiger, E (2006), Plant physiology, Sinauer Associates, Inc [42] T K Ghose (1987), Measurement of cellulose activities Pure and Appl 59(2) : pp 257-268 [43] United States Department of Agriculture (2007), The Future of Biofuels: A Global Perspective, Economic Research Service [44] Vincent Chang et al (1998), Lime pretreatment of crop residues bagasse and wheat straw, Texas Univerzity [45] Watanabe, T (2007), Analysis of native bonds between lignin and carbohydrate by specific chemical reaction, in: Koshijima, T., Watanabe, T (Eds.), Asociation between lignin and carbohydrates in wood and other plant issues, Springer-Verlag, Heidelberg, pp 91-131 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 78 L u a n Van T ot Nghiep [46] Sloneker, J.H (1971), Determination of cellulose and apparent hemicellulose in plant tissue by gas-liquid chromatography Anal Biochern 43, pp 539 [47] Xu Q, Singh A, Himmel ME (2009), Perspectives and new direction for the production of bioetahonol using consolidated bioprocessing of lignoce llulose Curr Opin Bioethanol 20(3), pp 364-71 [48] Yamashita YShono M, Sasaki C, Nakamura Y (2010), Alkaline peroxide pretreatment for efficient enzymatic saccharification of bamboo Carbohydr Polym, 79, pp 91420 Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 79 L u a n Van T ot Nghiep DUNG DCH THUC TH DNS - c ct : 1416 ml - 3,5 axít dinitro salycilic : 10,6g - NaOH : 19,8g ch : - Mui K, Na tartrate: 306g - Phenol : 7,6ml - Natri metabisulfite: 8,3g DUNG DCH RODZEVICH - Fehling (I): 34,64g CuSO4 5H2 O/500ml H2O - Fehling (II): 173g Kali, Na tartrate + 50g NaOH/500ml H2 O XÂY DNG CHUN GLUCOSE Chun b dung dch gc glucose 2g/l: cân 200mg g nh m n 100ml Bng 1: Xây d ng chun glucose G H2O 0,8 0,6 0,4 0,2 Glucose 0,2 0,4 0,6 0,8 C(mg/ml) 0,4 0,8 1,2 1,6 0,007 0,216 0,462 0,695 0,910 1,132 OD540nm Ly ml dung dch vào ng nghi m, thêm ml thu c th DNS, l sôi phút, làm lnh b nh mc dung dch lên 10 ml, l c u quang c sóng 540nm Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 80 L u a n Van T ot Nghiep Hình 1ng chun glucose PH 4,8 g NG LÊN MEN - ng Hansen: + Glucose 50g + Peptone 10g + KH2 PO4.3H20 3g + MgSO4 7H2 O 3g + Agar 10÷15g c ct T ETHANOL Lp thi t b t * Thit b : - B ct cn n - B n hoc bp gas * Trình t thí nghim: - Lp b ct c - Ly 150 ml dch lên men vào bình ct, thêm kho ng 100 c c t - M c làm mát vào sinh hàn Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 81 L u a n Van T ot Nghiep - Bt b t b u Kt t mc dung d t xp x 80 90 ml - nh mc b c c n 100ml Hình 2: B ct c n 4] m sơi * Trình t thí nghim: - Lp nhi t k , b c làm mát - Tráng r a h thng b c c t ln - Tráng li vi dung d - Rót dung dch c n v nh mc, b c giá tr nhi sôi ca dung dch nhi t k * Kt qu Da vào nhi sôi ca dung dch nhit sơi c c c t thang tính tốn n ethanol dung dm sôi cho vch 0% (v/v) trùng vi giá tr nhi sôi c c cc giá tr n cn ng vi nhi sôi ca dung dch Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 82 L u a n Van T ot Nghiep NG PHENOL TNG S TRONG DUNG DCH B * Chun b: - Thuc th Folin ciocalteau 2N (FC) (Sigma; Singleton & Rossi, 1965): pha loãng 10 ml dung dch gn 50 c thuc th folin 0,4N, bo qun u kin 4°C tránh ánh sáng - Dung dch natri cacbonat: hòa tan 200g natri cacbonat khan vào 800ml c c n nhi phòng, thêm vào m t vài tinh th Na2 CO3 yên 24 gi Lc dung dch vi giy l nh mc b c c t n lít Bo qun vơ thi hn nhi phòng - Dung dch chun acid gallic: hịa tan hồn tồn 0,05 g acid gallic 1ml nh mc lên 10ml bc c c dung dch gc acid gallic mg/ml (GA) T dung dch chun GA mg/ml, p n n khác theo bng sau : Bng 2: Xây d ng chun aclid gallic STT H2 1000 980 950 900 850 20 50 100 150 Vtotal (ml) 1000 1000 1000 1000 1000 C (mg/ml) 0,1 0,25 0,5 0,75 Dung dch chun GA bo qun u ki n 4°C s dng vòng tun k t ngày pha Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 83 L u a n Van T ot Nghiep Bng 3: Hi u ch ng phenol theo n ng mu (mg GAE / ml) 2,5% 5% 10% 100 10 20 200 10 15 40 500 20 30 50 1000 30 60 100 2000 60 120 200 * Giá tr thc tr ng tra bng Le Duy K Khhuong Vi Viee n C o n g n g h e S i n h hhoo c & C o n g n gh e Th u c p h a m 84 ... phn vào trình nghiên cu nâng cao hi u qu x lí lignocellulose chung, tài ca tơi chn ? ?Nghiên cứu chế độ xử lí bã mía cho mục tiêu lên men bioethanol? ?? Ni dung c a v nghiên cu bao... kiện tiền xử lí lựa chọn chế độ tiền xử lí bã mía sau: + Bã mía sấy 45oC, bổ sung kiềm với 0,1g NaOH/g bã mía, q trình thực nhiệt độ 121oC thời gian 60 phút, cho hiệu thủy phân bã mía cao so... Bã mía xử lí với chế độ lựa chọn thủy phân hiệu với 31,5/53,61/20,47 (CMCase/FPU/CBU)/g bã mía, thời gian thủy phân 40,5 giờ, đạt 435 mg đường khử/g bã mía 3.Laccase sử dụng loại phenol khử độc