Nghiên cứu khả năng thủy phân rong lục bằng axit và enzyme đáp ứng cho quá trình sản xuất ethanol

Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận văn Thạc sĩ này, bên cạnh cố gắng nỗ lực thân, nhận động viên giúp đỡ lớn nhiều thầy, cô giáo, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc xin chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn, định hướng giúp đỡ suốt trình nghiên cứu hoàn thành Luận văn Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới toàn thể cán phòng Thí nghiệm Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ thực phẩm giúp đỡ, hướng dẫn tạo điều kiện cho trình nghiên cứu Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy cô Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm – ĐHBKHN tận tình giảng dạy, bảo tạo điều kiện giúp đỡ trau dồi kiến thức chuyên môn sống Và chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo viện toàn thể đồng nghiệp Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam tạo điều kiện, hỗ trợ công việc để hoàn thành khóa học cao học Tôi xin chân thành cảm ơn bạn đồng môn lớp CNTP 2014B đồng hành, trải qua năm Học viên mái trường ĐHBKHN thân yêu Cuối xin gửi lời cảm ơn tới người thân gia đình toàn thể bạn bè điểm tựa tinh thần vững chắc, chăm lo, động viên tôi, giúp hoàn thành tốt Luận văn Hà Nội, ngày 26 tháng 09 năm 2016 Nguyễn Thị Thủy Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Kết luận văn kết nghiên cứu thực hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, giúp đỡ tập thể cán nghiên cứu, học viên, sinh viên làm việc phòng thí nghiệm Viện Công nghệ sinh học – Công nghệ thực phẩm, Đại học Bách khoa Hà Nội Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với cam đoan Hà Nội, ngày 26 tháng 09 năm 2016 Nguyễn Thị Thủy Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC LỤC I LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN II MỞ ĐẦU CHƢƠNG I - TỔNG QUAN 1.1 RONG BIỂN 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Phân loại loài rong biển Việt Nam 1.1.3 Đặc điểm sinh khối chi rong Chaetomorpha Linum 1.2 CÔNG NGHỆ LÊN MEN SẢN XUẤT ETHANOL TỪ RONG BIỂN 1.2.1 Quá trình tiền xử lý rong biển 1.2.2 Quá trình thủy phân rong biển 1.2.2.1 Cơ chế thủy phân axit 1.2.2.2 Cơ chế thủy phân Enzyme 1.2.3 Quá trình lên men sản xuất ethanol từ rong biển 7 10 11 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT ETHANOL TỪ RONG BIỂN 1.3.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất ethanol từ rong biển giới 1.3.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất ethanol từ rong biển Việt Nam 11 11 16 CHƢƠNG - NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 19 2.1.1 Rong Chaetomorpha sp 2.1.2 Chế phẩm Enzyme Visocozyme L 2.1.3 Vi sinh vật 2.1.3.1 Vi sinh vật sinh enzyme thủy phân rong Lục 2.1.3.2 Vi sinh vật lên men ethanol 2.1.4 Hóa chất 19 20 20 20 20 21 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 21 2.2.1 Phương pháp xác định độ ẩm rong biển khô 2.2.2 Xác định Protein tổng số phương pháp Kjeldahl 2.2.3 Phương pháp xác định hàm lượng tro 2.2.4 Xác định hàm lượng lipid tổng số phương pháp Folch 2.2.5 Xác định đường tổng số rong lục đường dịch thủy phân [33] 2.2.6 Xác định thành ph n đường dịch thủy phân rong lục [33] 2.2.7 Xác định hàm lượng ethanol *34+ 2.2.8 Xác định hiệu suất thủy phân 2.2.9 Xác định hiệu suất lên men 21 22 23 24 26 27 28 29 29 2.3 CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.3.1 Nghiên cứu trình thủy phân rong lục 2.3.1.1 Nghiên cứu động thái trình thủy phân rong lục acid 2.3.1.2 Nghiên cứu động thái trình thủy phân rong lục enzyme 2.3.1.3 Nghiên cứu động thái trình thủy phân rong lục enzyme thu nhận từ vi sinh vật 2.3.2 Nghiên cứu trình lên men dịch thủy phân rong lục chủng Red Ethanol 2.3.2.1 Chuẩn bị dịch nấm men 2.3.2.2 Nghiên cứu động thái trình lên men từ dịch thủy phân chủng Red ethanol CHƢƠNG - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Học Viên: Nguyễn Thị Thủy 30 30 31 32 33 33 33 35 MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 3.1 XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN NGUYÊN VẬT LIỆU 35 3.1.1 Xác định thành ph n hóa học rong Chaetomorpha linum 3.1.2 Xác định hoạt độ enzyme chế phẩm Viscoenzyme L 35 36 3.2 NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI CỦA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN RONG LỤC 36 3.2.1 Động thái trình thủy phân rong lục acid 3.2.2 Động thái trình thủy phân rong lục chế phẩm enzyme Viscozyme L 3.2.3 Động thái trình thủy phân rong lục chế phẩm enzyme thu nhận từ vi sinh vật 36 38 40 3.3 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN RONG LỤC BẰNG CÁC TÁC NHÂN KHÁC NHAU 42 3.4 NGHIÊN CỨU ĐỘNG THÁI QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL TỪ DỊCH THỦY PHÂN RONG LỤC BỞI CHẾ PHẨM NẤM MEN RED ETHANOL 44 3.4.1 Động thái trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong Chaetomorpha tác nhân acid chế phẩm nấm men Red ethanol 44 3.4.2 Động thái trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong lục chế phẩm emzyme Visozyme L chế phẩm nấm men Red Ethanol 45 3.4.3 Động thái trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong lục enzyme thu nhận từ VSV chủng nấm men Red ethanol 47 3.5 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ LÊN MEN CỦA CHỦNG NẤM MEN RED ETHANOL ĐỐI VỚI DỊCH THỦY PHÂN RONG LỤC TỪ CÁC TÁC NHÂN THỦY PHÂN KHÁC NHAU 48 KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 58 Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VSV Vi sinh vật EG Enzyme endoglucanase CBH Cellobiohydrolase BGL Glucosidase UI International Unit OD Optical density (mật độ quang) HPLC High Performance Liquid Chromatography (hệ thống sắc ký lỏng hiệu cao) AOAC 1990 Association of Official Analytical Chemist Chaetomorpha linum Ch.linum Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC BẢNG BIỂU ảng 1 o sánh n ng suất nuôi trồng nguồn sinh khối ảng Các dạng carbonhydrate ngành rong biển ảng Thành ph n hóa học rong biển hàm lượng đường loài rong biển tạo thành sau trình thủy phân ảng Thành ph n hóa học rong Chaetomorpha linum 35 ảng Thành ph n carbonhydrate sinh khối rong Chaetomorphalinum 35 ảng 3 Thành ph n hàm lượng loại đường dịch thủy phân rong 37 ảng Thành ph n hàm lượng loại đường dịch thủy phân rong Ch linum 39 ảng Thành ph n hàm lượng loại đường dịch thủy phân rong Ch.linum 42 ảng Kết trình thủy phân rong Chaetomorpha linum tác nhân thủy phân khác 42 ảng Hiệu suất lên men trình lên men từ dịch rong lục thủy phân axit chế phẩm enzyme 49 DANH MỤC HÌNH Hình Hình thái tự nhiên (2 &3) kính hiển vi (1 phóng đại 100 l n &); Rong MềnChaetomopha linum 19 Hình 2 Nguyên liệu rong lục sau xử lý 19 Hình Tế bào nấm men chủng Red Ethanol 21 Hình Động thái trình thủy phân rong lục acid 36 Hình Sắc ký đồ loại đường dịch thủy phân rong Chaetomorpha linum 37 Hình 3 Động thái trình thủy phân rong Ch linum chế phẩm Viscozyme L 38 Hình ắc ký đồ loại đường dịch thủy phân rong Ch linum 39 Hình Động thái trình thủy phân rong lục tác nhân chế phẩm enzyme thu nhận từ VSV 41 Hình Sắc ký đồ loại đường dịch thủy phân rong Ch linum 42 Hình Động thái trình lên men ethanol từ dịch thủy phân Chaetomorpha axit chế phẩm nấm men Red Ethanol 44 Hình Kết sắc ký xác định hàm lượng ethanol tạo thành thành ph n dịch lên men sau 72 45 Hình Động thái trình lên men ethanol từ dịch thủy phân Chaetomorpha chế phẩm emzyme Visozyme L chế phẩm nấm men Red Ethanol 46 Hình Kết xác định hàm lượng ethanol tạo thành thành ph n dịch sau lên men 47 Hình 11 Động thái trình lên men ethanol từ dịch thủy phân Chaetomorpha chế phẩm enzyme thu nhận từ VSV chế phẩm nấm men Red Ethanol 47 Hình 12 Kết sắc ký đồ thành ph n dịch sau lên men hàm lượng ethanol tạo thành 48 DANH MỤC SƠ ĐỒ đồ Quy trình thủy phân rong lục acid 30 đồ 2 Quy trình thủy phân rong lục chế phẩm en yme 31 đồ Quy trình thủy phân rong lục chế phẩm en yme thu nhận từ 32 đồ Quy trình lên men dịch thủy phân rong lục chế phẩm nấm men 34 Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Ngày nay, áp lực nhu cầu lượng kinh tế toàn cầu ngày tăng, kinh tế giới phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch, với gia tăng phát triển kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng quốc gia, suy giảm nguồn nhiên liệu hóa thạch, khí hậu nóng lên ô nhiễm môi trường phạm vi toàn cầu Theo tính toán chuyên gia lượng, dầu mỏ khí đốt chiếm khoảng 60 ÷ 80% cán cân lượng giới Với tốc độ tiêu thụ lượng trữ lượng dầu mỏ có, nguồn lượng nhanh chóng bị cạn kiệt vòng 40-50 năm tới [17] Hơn nữa, chất đốt hóa thạch làm tăng lượng carbon dioxide khí quyển, nguyên nhân làm nhiệt độ trái đất ngày nóng lên, vấn đề mà nhiều tổ chức, quốc gia muốn tìm cách hạn chế nhiều năm qua Do đó, nhiệm vụ tìm kiếm nguồn nhiên liệu tái tạo để thay cho nhiên liệu hóa thạch đặt gần nửa kỷ qua ngày trở nên cấp thiết, sản xuất nhiên liệu sinh học nhiều quốc gia lựa chọn lợi ích lớn kinh tế môi trường Trước nay, ethanol sinh học sản xuất dựa nguyên liệu từ loài trồng nông nghiệp (như mía đường, hạt ngũ cốc,…) ảnh hưởng đến an ninh lương thực, kỹ thuật sản xuất ảnh hưởng lớn đến môi trường Khi sử dụng nguồn sinh khối thực vật cạn gồm thực vật mộng nước, sinh khối gỗ, rác thải nông nghiệp … để sản xuất bioethanol đòi hỏi công nghệ phức tạp nguồn sinh khối chứa hàm lượng lignin tương đối cao (4,1 – 25,6%), nguồn nguyên liệu hữu khó bị phân hủy [16] Do vậy, việc sử dụng rong biển làm nguyên liệu sản xuất ethanol thay cho nguồn nguyên liệu từ nông nghiệp nước giới khuyến khích tập trung nghiên cứu sản xuất Việt Nam nước nhiệt đới có điều kiện tự nhiên thuận lợi cho rong biển phát triển Thành phần loài rong biển Việt nam xác định khoảng 800 loài Một số loài sử dụng làm thực phẩm, chế biến loại keo rong Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội biển, loài có giá trị kinh tế thấp chưa khai thác sử dụng, gây lãng phí sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bioethanol Trong đối tượng rong lục thống kê chiếm diện tích lớn, cho sản lượng cao có hàm lượng cacbonhydrat cao (chiếm 56%), nguồn nguyên liệu thích hợp, ổn định có tiềm cho sản xuất nhiên liệu sinh học [4,6] Từ tình hình thực tế trên, đề tài “Nghiên cứu khả thủy phân rong lục axit enzyme đáp ứng cho trình sản xuất ethanol” nghiên cứu với mục tiêu nội dung sau: - Mục tiêu: Xác định thành phần dịch thủy phân rong lục tác nhân thủy phân khác nhau, sở lựa chọn tác nhân thủy phân thích hợp làm tăng hiệu trình lên men ethanol - Nội dung: + Đánh giá khả thủy phân rong lục tác nhân thủy phân khác + Xác định thành phần dịch rong lục thủy phân tác nhân khác + Đánh giá hiệu lên men ethanol từ dịch thủy phân rong lục Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội CHƢƠNG I - TỔNG QUAN 1.1 RONG BIỂN 1.1.1 Giới thiệu chung Việt Nam có hệ động, thực vật vô phong phú, có nhiều nguồn gen qúy đặc trưng cho khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Một điều kiện tạo nên phong phú giàu có Việt Nam có vùng biển nhiệt đới với diện tích rộng 3,5 triệu km2 đường bờ biển dài 3600 km bao bọc hết phía đông phía nam đất nước [7] Một nguồn tài nguyên phong phú giàu có vùng biển rong biển Rong biển (tên tiếng Anh marine-alage, marine plant hay seaweed) thực vật thủy sinh có đời sống gắn liền với nước Chúng đơn bào, đa bào sống thành quần thể, có kích thước hiển vi dài hàng chục mét Hình dạng hình cầu, hình sợi, hình phiến hay hình thù đặc biệt Rong biển thường phân bố vùng nước mặn, nước lợ, cửa sông, vùng triều sâu, vùng biển cạn Chúng hấp thụ lượng thức ăn phong phú hay trôi dạt từ lục địa Đời sống rong biển phụ thuộc vào yếu tố: địa bàn sinh trưởng, nhiệt độ, ánh sáng, độ muối, độ pH, muối dinh dưỡng, khí hòa tan, mức triều, sóng, gió, hải lưu [7] Đến nay, rong biển dùng làm thực phẩm toàn giới trở nên quen thuộc với (rong đỏ: agar, carrageenan, rong nâu: alginate), chúng nguồn bổ sung dưỡng chất (protein, vitamin, khoáng vi lượng) cho thức ăn nuôi tôm, thức ăn gia súc, dùng công nghiệp dệt, nhuộm, mực in, sơn, hàn điện, lọc hấp phụ hợp chất, công nghiệp giấy, kỹ thuật nuôi cấy vi sinh, điện di, agar, nguyên liệu thiếu công nghiệp nước giải khát đồ hộp, socola, mỹ phẩm cao cấp (carrageenan), rong biển dùng làm chất kích thích sinh trưởng với chất oligo alginate, laminaran (rong nâu) hợp chất auxin, gibberelin, cytokinin (trong hầu hết ngành rong) Rong biển sử dụng chữa trị ung thư theo thuốc gia truyền dạng dùng kết hợp với thuốc khác Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội polyphenol rong nâu dùng làm trà chống lão hoá… Theo nghiên cứu rong biển có khả ứng dụng cao y học, thực phẩm, nhiên liệu sinh học, phân bón [6] Một nguồn lợi lớn mà rong biển mang lại cho xu phát triển kinh tế toàn cầu ngày nguồn nguyên liệu dồi cho sản xuất nhiên liệu sinh học Với đặc điểm sinh trưởng phát triển nhanh, có vòng đời sinh trưởng không năm tốc độ tăng trọng nhanh tạo sinh khối lớn So với loại sinh khối cạn, sản lượng rong biển thu hoạch hàng năm gấp lần so với sản lượng lương thực 60 lần so với lấy gỗ Thời gian thu hoạch liên tục nhiều lần năm (4-6 lần /năm) Điều kiện nuôi trồng để rong biển sinh trưởng phát triển đơn giản so với thực vật cạn Rong biển dễ dàng canh tác nuôi trồng, sử dụng vùng biển rộng lớn, không sử dụng vật liệu khó khăn như: thuỷ lợi, phân bón, đất,… Bảng 1 So sánh suất nuôi trồng nguồn sinh khối [4] Thực vật cạn Đƣờng-Tinh bột Nguyên liệu thô Đường, bắp, loại củ Thực vật biển Gỗ Rong biển Gỗ mục, giấy Các loài rong biển Thời gian thu hoạch 1-2 lần/ năm Ít năm 4-6 lần/ năm Năng suất (tân tƣơi/ha) 180 565 5-10 4,6 36,7 Phức tạp (do tách Đơn giản ( không ligin) chứa ligin) Khả hấp thụ CO2 (tấn/ha) Quá trình sản xuất Đơn giản Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội Bảng Hiệu suất lên men trình lên men từ dịch rong lục đƣợc thủy phân axit chế phẩm enzyme EtOH lý EtOH EtOH lý Dịch thủy ĐTP H% theo ĐLM thuyết H% theo thực tế thuyết ĐTP phân (g/l) ĐTP (g/l) ĐLM ĐLM ĐTP (g/l) (g/l) (g/l) Axit 53 18,1 27 67 39,9 20,3 89,3 49 14,1 25,5 56,4 31,5 16,05 89,7 31 8,14 11,4 51 20,5 10,45 78 Chế phẩm enzyme Vicozyme Chế phẩm enzyme từ VSV Chú thích bảng 3.9: ĐTP: Đường tổng dịch thủy phân, ĐLM: Đường lên men Theo kết bảng 3.9, Khi thủy phân rong Chaetomopha, tính theo hàm lượng đường tổng dịch thủy phân (ĐTP): hiệu suất lên men từ dịch thủy phân axit 67%, hiệu suất lên men từ dịch thủy phân chế phẩm enzyme Viscozyme 56,4%; hiệu suất lên men từ dịch thủy phân chế phẩm enzyme thu nhận từ VSV 51% ; tính theo hàm lượng đường lên men (ĐLM): hiệu suất lên men từ dịch thủy phân axit 89,3%, hiệu suất lên men từ dịch thủy phân chế phẩm enzyme Viscozyme 89,7%,%; hiệu suất lên men từ dịch thủy phân chế phẩm enzyme thu nhận từ VSV 78% Kết sản xuất ethanol từ rong Chaetomorpha Linum thủy phân acid chế phẩm enzyme Viscozyme thu 150-180g ethanol/1kg rong khô Trong đó, lên men dịch thủy phân rong chế phẩm enzyme thu nhận từ VSV tạo thành 80 g ethanol/kg rong, trình thu nhận chế phẩm enzyme từ vi sinh vật cho hoạt tính loại enzyme chưa hiệu cho trình thủy phân rong lục, vấn đề cần xem xét nghiên cứu thêm tương lai Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 49 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội Qua trình lên men dịch thủy phân rong lục cho thấy: Nấm men saccharomyces cerevisiae mà sử dụng khả sử dụng đường rahamnose, kết tương tự với nghiên cứu tác giả Nadja 2013, đồng thời lượng ethanol tạo lên men từ rong Chaetomorpha linum 18,1 g/l [24] tác giả Mitsunori 2011 lên men từ rong Ulva pertusa 18,5 g/l [34] Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 50 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu ta rút kết luận sau: - Quá trình thủy phân rong Chaetomorpha linum acid: hàm lượng đường 53,1g/l; hiệu suất thủy phân đạt 89% Thủy phân rong Chaetomorpha linum chế phẩm enzyme Viscoenzym L: hàm lượng đường 49,1g/l; hiệu suất thủy phân đạt 83% Thủy phân chế phẩm enzyme thu nhận từ VSV cho hàm lượng đường 31,6g/l; hiệu suất thủy phân đạt 52% - Trong dịch thủy phân rong Chaetomorpha linum tác nhân acid chế phẩm enzyme thu nhận từ VSV cho thành phần đường tương đối giống gồm glucose, galactose, rhamnose Đối với dịch thủy phân rong lục chế phẩm enzyme Viscoenzym L tạo thành chủ yếu đường glucose, galactose cellobiose - Kết lên men dịch thủy phân acid chế phẩm nấm men Red ethanol cho hàm lượng ethanol 18,1g/l, hiệu suất lên men 67% Đối với dịch thủy phân chế phẩm enzyme Viscoenzym L, lên men thu hàm lượng ethanol 14,1g/l, hiệu suất lên men 56,4% Đối với dịch thủy phân chế phẩm enzyme từ VSV, lên men thu hàm lượng ethanol 8,14g/l, hiệu suất lên men 51% Qua kết trình nghiên cứu nêu trên, nhận thấy dịch thủy phân tác nhân enzyme Viscoenzym L cho hiệu suất thủy phân tương đối cao (83%), tạo đường môi trường thích hợp cho nấm men sử dụng lên men Quá trình lên men cho hàm lượng đường cao14,1g/l loại đường sử dụng triệu để Vì nhận thấy phương pháp thủy phân rong Chaetomorpha linum tác nhân phù hợp KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu đánh giá yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân rong lục lên men sản xuất ethanol, từ tối ưu hóa điều kiện thủy phân lên men sản xuất ethanol Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 51 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Các báo Võ Thành Trung, Lê Như Hậu, Nguyễn Thanh Hằng, 2014 Tuyển chọn loài rong Lục Việt Nam ứng dụng sản xuất cồn Tạp chí Khoa học Công Nghệ 52 (5A): 7-13 Võ Thành Trung, Lê Như Hậu, Nguyễn Thanh Hằng, 2014 Nghiên cứu biến động thành phần hóa học theo chu kỳ sống số loài rong Lục Việt Nam ứng dụng sản xuất cồn Tạp chí Khoa học Công Nghệ 52 (5B): 597-604 Võ Thành Trung, Lê Như Hậu, Nguyễn Thanh Hằng, 2015 Selection of some yeast strains for ethanol fermentation from hydrolysate solution of green seaweed Chaetomorpha linum Journal of Science and Technology 53 (4C) (2015) Võ Thành Trung, Lê Như Hậu, Nguyễn Thanh Hằng, 2016 Nghiên cứu điều kiện thủy phân rong Lục Chaetomorpha linum enzyme ứng dụng sản xuất bioethanol Tạp chí sinh học Vol 38 (2) (2016): 201-206 DOI: 10.15625/08667160/v38n234.7095 Võ Thành Trung, Lê Như Hậu, Nguyễn Thanh Hằng, Nguyễn Công Mậu, 2013 Khảo sát thành phần hóa học rong Lục Việt Nam cho ứng dụng sản xuất ethanol K yếu hội nghị Hóa Học toàn qu c l n thứ VI, Hà Nội, 22/11/2013, 236240 Võ Thành Trung, Lê Như Hậu, Nguyễn Thanh Hằng, 2014 Nghiên cứu trình chuyển hóa Cellulose thành Ethanol từ sinh khối rong ( Ulva torta) (Mert.) Reinb Tạp chí Khoa học Công nghệ 52 (2D) (2014) 299-305 Tiếng việt Đinh Thị Ngọc Mai, Nguyễn Cẩm Hà, Lê Thị Thơm, Hoàng Thị Lan Anh, Ngô Thị Hoài Thu, Trần Thị Tuyết Lan, Đặng Diễm Hồng (2013), Nghiên cứu sản xuất diesel sinh học từ vi tảo biển quang tự dưỡng Hội nghị công nghệ Sinh học toàn quốc 2013 Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 52 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội Hoàng Kim Anh, Lê Thị Hồng Ánh, Bạch Ngọc Minh, Nguyễn Minh Hải Nghiên cứu thành phần hóa học rong nước lợ Chaetomorpha sp khu vực đồng sông Cửu Long Tạp chí Khoa học Công nghệ, tập 52 số 5A (2014) Hoàng Kim Anh, Trần Thạnh Phong, Vũ Văn Độ, Nguyễn Minh Hải, Bruce Dien (2011), Nghiên cứu trình tiền xử lý chuyển hóa sinh khối rong Lục (Enteromorpha intestinalis) thành đường lên men Kỷ yếu Hội nghị công nghệ sinh học toàn quốc khu vực phía nam Lần IInăm 2011 Lê Như Hậu (2011), Nghiên cứu đánh giá tiềm rong biển Việt Nam sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên liệu (Biofuel), Hội nghị k niệm 35 năm thành lập viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam, 120-125 Lê Như Hậu, Nguyễn Hữu Đại (2010), Rong câu Việt Nam nguồn lợi sử dụng, NXB Khoa Học Tự Nhiên công Nghệ 247 tr Lê Như Hậu, Võ Thành Trung, Nguyễn Thị Hương Và Vũ Thị Mơ, 2011 Phương pháp nuôi trồng suất cao cho loài rong lục sử dụng làm nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học Hội nghị Khoa học công nghệ biển toàn quốc lần thứ 5, tr 332-337 Lê Như Hậu, Vũ Thị Mơ, Nguyễn Thị Hương, Võ Thành Trung Quy trình nuôi trồng rong lục xuất cao Số đơn 2-2011-00145, IPC: A01G33/00 Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng (2007) Công nghệ sản xuất & kiểm tra cồn etylic Nhà xuất KHKT 281 trang Vũ Nguyên Thành Nghiên cứu công nghệ hệ thống thiết bị sản xuất cồn nhiên liệu từ phế phẩm nông nghiệp (Biomass) Mã số đề tài KC.04.07/06-10 Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 53 Luận văn tốt nghiệp 10 Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Hữu Dinh, Huỳnh Quang Năng, Trần Ngọc Bút, Nguyễn Văn Tiến,1993 Rong biển Việt Nam (phần phía Bắc), NXB KH & KT, HCM 11 Phạm Văn Ty, Vũ Nguyên Thành (2006), Công nghệ vi sinh môi trường, NXBGD: 175 trang Tiếng Anh 12 Adams, J.M.et al.(2009) Fermentation study onSaccharina latissima for bioethanol production considering variable pre-treatments.J Appl Phycol.21, 569–574 13 Aizawa M., Asaoka K., Atsumi M and Sakou T (2007) “Seaweed bioethanol production in Japan”, The Ocean Sunrise Project., Vancouver, Canada 14 Anoop Singh, Poonam Singh Nigam, Jerry D Murphy (2011), Mechanism and challenges in commercialisation of algal biofuels, Bioresource Technology 102 (2011) 26–34 15 AOAC 1990 Official Methods of Analysis (16th ed.) Association of Official Analytical Chemists Washington D.C 16 Comprehensive Oilgae Report – Preview, Energy Products from Algae: Products, Market, Processes &Strategies, www.oilgae.com 17 Emma Suali, Rosalam Sarbatly (2012), Conversion of microalgae to biofuel, Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 4316– 4342 18 Ge L, Wang P, Mou H (2011), “Study on saccharification techniques of seaweed wastes for the transformation of ethanol”, China Renewable Energy 36, pp: 84-89 Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 54 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 19 Horn S.J (2000), Bioenergy from brown seaweeds, Department of Biotechnology, Norwegian University of Science and Technology NTNU Trondheim, Norway November 2000, 93pp 20 http://www.oilgae.com/algae/pro/eth/eth.html 21 Kim G.S., Shin M.K., Kim Y.J., Oh K.K., Kim J.S., Ryu H.J., Kim K.H (2008), Method of producing bioethanol using sea algae, Patent WO 2008/105618 A1 22 Kim, N.J et al (2011) Ethanol production from marine algal hydrolysates using Escherichia coli KO11.Bioresour Technol.102, 7466–7469 23 Na Wei, Josh Quarterman, Yong-Su Jin (2013) Marine macroalgae: an untappedresource for producing fuels and chemicals, Trends in Biotechnology February 2013, Vol 31, No 24 Nadja Schultz-Jensen Anders Thygesen, Frank Leipold, Sune Tjalfe Thomsen, Christian Roslander, Hans Lilholt, Anne Belinda Bjerre, (2013) Pretreatment of the macroalgae Chaetomorpha linum for the production of bioethanol – Comparison of five pretreatment technologies Bioresource Technology 140 (2013) 36–42 25 Bruton, T.et al.(2009) A Review of the Potential of Marine Algae as a Source of Biofuel in Ireland 26 Adams J.M.M., Toop T.A., Donnison I.S., Gallagher J.A (2011), “Seasonal variation in Laminaria digitata and its impact on biochemical conversion routes to biofuels”, Bioresource Technology 102, pp 9976–9984 27 Minchul Yoon, Jong-il Choi, Ju-Woon Lee, Don-Hee Park (2011), “Improvement of saccharification process for bioethanol production from Undaria sp by gamma irradiation”, Radiation Physics and Chemistry Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 55 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 28 Karunakaran S., Gurusamy R (2011), “Bioethanol Production as Renewable Biofuel from Rhodopyhtes Feedstock” International Journal of Biological Technology 2(2), pp 94-99 29 Henry Lyons, Yannick Lerat, Micheles Stanley, Michael Bo Rasmusen, (2009) A review of the potential of marine algae as a source of biofuel in Ireland Sustanable energy Ireland (SEI) 30 Krish Purnawan Candra, Sarwono, Sarinah, (2011) Study on bioethanol production using red seaweed Eucheuma cottonii from BonTang sea water Journal of Coastal Development, Vol 15, No 1, 45-50 31 Leilei Ge, Peng Wang, Haijin Mou, (2011) Study on saccharification techniques of seaweed wastes for the transformation of the ethanol Renewable Energy, 36, 84-89 32 Mitsunori Yanagisawa, Kanami Nakamura, Osamu Ariga, Kiyohiko Nakasaki, (2011) Production of high concentrations of bioethanol from seaweeds that contain easily hydrolyzable polysaccharides Process Biochemistry, 46, 2111-2116 33 Wrolstad, Ronald E., Acree, Terry E., Decker, Eric A., Penner, Michael H., Reid, David S., Schwartz, Steven J., Shoemaker, Charles F., Smith, Denise, Sporns, Peter (2001), Colorimetric Quantification of Carbohydrates, Current Protocols in Food Analytical Chemistry E1.1.1E1.1.8 Copyright © by John Wiley & Sons, Inc 34 Mitsunori Yanagisawa, Kanami Nakamura, Osamu Arigab, Kiyohiko Nakasakia (2011), Production of high concentrations of bioethanol from seaweeds that contain Process Biochemistry 46, p: 2111–2116 35 Xin Wang, Xianhua Liu, Guangyi Wang, (2011), Two-stage Hydrolysis of Invasive Algal Feedstock for Ethanol Fermentation, Journal of Integrative Plant Biology 2011,53(3): 246–252 Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 56 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội 36 Nitin Trivedi, Vishal Gupta, C.R.K Reddy, Bhavanath Jha (2013) Enzymatic hydrolysis and production of bioethanol from common macrophytic green alga Ulva fasciata Delile Bioresource Technology 150 (2013) 106–112 Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 57 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1: Dựng đƣờng chuẩn glucose Bảng P1.1 Bảng mối tương quan nồng độ đường giá trị OD Nồng độ dung dịch Glucose chuẩn (µg/ml) Giá trị OD( 490nm) Lần Lần Lần Trung bình 20 0.113 0.110 0.112 0.112±0.001 40 0.388 0.391 0.389 0.389±0.001 60 0.623 0.626 0.626 0.625±0.001 80 0.867 0.872 0.868 0.869±0.002 100 1.042 1.039 1.037 1.039±0.002 giá trị OD Phƣơng trình đƣờng chuẩn Glucose 1,2 y = 11,61x - 0,091 R² = ,993 0,8 OD 0,6 Linear (OD) 0,4 0,2 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 nồng độ đƣờng (g/l) Hình P1.1 Biểu đồ kết đường chuẩn đường Glucose Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 58 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội PHỤ LỤC 2: Dựng đƣờng chuẩn ethanol Bảng P2.1 Bảng mối tương quan nồng độ cồn giá trị OD Giá trị OD (560 nm) Nồng độ dung Lần Lần Lần Trung bình 0.330 0.332 0.334 0.332±0.001 0.535 0.534 0.535 0.535±0.001 0.672 0.668 0.668 0.669±0.001 0.894 0.893 0.893 0.893±0.001 1.165 1.168 1.171 1.167±0.002 dịch cồn (v/v) giá trị OD Đường chuẩn nồng độ cồn 1,4 1,2 y = 0,203x + 0,1102 R² = 0,9863 OD 0,8 Linear (OD) 0,6 0,4 0,2 0 độ cồn (v/v) Hình P2.1 Biểu đồ kết đường chuẩn cồn Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 59 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội PHỤ LỤC 3: Sắc ký đồ thành phần hàm lƣợng đƣờng dịch thủy phân Các lọai đƣờng monosacharid Cellobiose Glucose Galactose Tổng Hàm lƣợng g/l 1,46 20,6 9,05 31,1 Hình P3.1 Sắc ký đồ xác định thành phần hàm lượng đường dịch thủy phân rong lục enzyme stt Ret.time 8.892 9.459 10.304 Các loại đƣờng Glucose Galactose Rhamnose Tổng Hàm lƣợng (g/l) 28,2 11,4 11,6 51,2 Hình P3.2 Sắc ký đồ xác định thành phần hàm lượng đường dịch thủy phân rong lục acid Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 60 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội Hàm lƣợng (g/l) 7.580 Các loại đƣờng dịch thủy phân Glucose 8.910 Galactose 7,1 12.227 Cellobiose 7,6 Tổng 28,1 stt Ret.time 13,4 Hình P3.3 Sắc ký đồ xác định thành phần hàm lượng đường dịch thủy phân rong lục enzyme VSV Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 61 Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội PHỤ LỤC 4: Sắc ký đồ thành phần, hàm lƣợng đƣờng hàm lƣợng cồn dịch sau lên men Thành phần dịch sau lên men Cellobiose Glucose Galactose Ethanol Hàm lượng g/l 0 14,1 Hình P4.1 Sắc ký đồ xác định thành phần, hàm lượng đường hàm lượng cồn dịch sau lên men từ dịch thủy phân enzyme Thành phần dịch sau lên men Glucose Galactose Ethanol Hàm lượng g/l 1,1 18,1 Hình P4.2 Sắc ký đồ xác định thành phần, hàm lượng đường hàm lượng cồn dịch sau lên men từ dịch thủy phân acid Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 62 enzyme Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội Thành phần dịch sau lên men Glucose Galactose Ethanol Hàm lượng g/l 0 8,14 Hình P4.3 Sắc ký đồ xác định thành phần, hàm lượng đường hàm lượng cồn dịch sau lên men từ dịch thủy phân enzyme VSV Hình P4.4 Phổ màu nồng độ cồn chuẩn Hình P4.5 Phổ màu nồng độ đường chuẩn Học Viên: Nguyễn Thị Thủy MHV: CB140424 63 ... PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.3.1 Nghiên cứu trình thủy phân rong lục 2.3.1.1 Nghiên cứu động thái trình thủy phân rong lục acid 2.3.1.2 Nghiên cứu động thái trình thủy phân rong lục enzyme 2.3.1.3 Nghiên. .. Nghiên cứu khả thủy phân rong lục axit enzyme đáp ứng cho trình sản xuất ethanol nghiên cứu với mục tiêu nội dung sau: - Mục tiêu: Xác định thành phần dịch thủy phân rong lục tác nhân thủy phân. .. trình thủy phân rong biển 1.2.2.1 Cơ chế thủy phân axit 1.2.2.2 Cơ chế thủy phân Enzyme 1.2.3 Quá trình lên men sản xuất ethanol từ rong biển 7 10 11 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT ETHANOL