nghiên cứu công nghệ sản xuất bioethanol từ những loại sinh khối rẻ tiền

1 LỜI CẢM ƠN Trước tiên, với lòng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể q Thầy, Cơ trường Đại học Tơn Đức Thắng quý Thầy, Cô Khoa khoa học ứng dụng trực tiếp giảng dạy truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt khoảng thời gian tham gia học tập trường Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến TS Nguyễn Thị Cẩm Vi – Người dạy dỗ, quan tâm giúp đỡ suốt q trình tơi thực đề tài Nhờ vậy, tơi hồn thành báo cáo luận văn cách tốt Tôi xin chân thành cảm ơn cán phòng thí nghiệm tận tình hỗ trợ, giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt thời gian thực luận văn vừa qua Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè ln bên cạnh tơi, giúp đỡ động viên để tơi có động lực hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Thị Cẩm Vi Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngồi ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Tơn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền tơi gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Tác giả MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH CHƯƠNG MỞ ĐẦU Sự khám phá nhiên liệu hóa thạch (dầu mỏ, than đá, ) đánh dấu bước ngoặt lớn lịch sử phát triển xã hội Với lợi nguồn nguyên liệu rẻ, dồi dào, nhiên liệu hóa thạch sử dụng phổ biến, đặc biệt nước phát triển Nhiên liệu hóa thạch sản phẩm từ chúng đóng góp lớn tất lĩnh vực đời sống nói chung ngành lượng nói riêng Tuy nhiên hai thập kỉ trở lại đây, theo dự đoán với tốc độ khai thác tiêu thụ nguồn nhiên liệu hóa thạch cạn kiệt vài chục năm tới Bên cạnh đó, khơng thể khơng kể tới q trình khai thác sử dụng nhiên liệu hóa thạch gây ra, ô nhiễm môi trường Người ta ước tính khí thải từ hoạt động có liên quan đến nhiên liệu hóa thạch sản phẩm từ chúng chiếm khoảng 70 % tổng lượng khí thải tồn giới Khí thải nguyên nhân gây biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính, Nhiều nghiên cứu thực nhằm tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay Trong đó, nguồn nhiên liệu quan tâm nhiên liệu sinh học Nhiên liệu sinh học (biofuel hay agrofuel) loại nhiên liệu có nguồn gốc từ sinh khối động thực vật, sản xuất từ chất béo động thực vật mỡ động vật, dầu dừa, ; từ ngũ cốc lúa mì, khoai, ngô, đậu tương, ; từ chất thải nông nghiệp rơm rạ, bã mía, lõi ngơ, ; từ chất thải công nghiệp mùn cưa, gỗ thải, giấy bỏ, Loại nhiên liệu có nhiều ưu điểm bật so với nhiên liệu hóa thạch thân thiện với mơi trường, có khả tái tạo giảm lệ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch Hai nguồn nhiên liệu sinh học sử dụng phổ biến bioethanol biodiesel Trên giới, bioethanol chủ yếu sản xuất từ nguồn nguyên liệu giàu tinh bột đường lúa mỳ, ngơ, sắn, mía đường, gọi bioethanol hệ thứ Tuy nhiên, việc sản xuất bioethanol từ nguồn nguyên liệu bị phản đối hai lý do: thứ nhất, bị coi nhân tố dẫn tới khủng hoảng lương thực (thiếu lương thực, tăng giá lương thực); thứ hai nguồn lương thực bị biến thành chất đốt giới nhiều người thiếu ăn bị chết đói Chính lẽ đó, nhiều nhà khoa học, nhiều sở nghiên cứu nghiên cứu công nghệ sản xuất bioethanol từ loại sinh khối rẻ tiền, dễ kiếm lương thực cho người phế phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, lõi ngô, ), phế phẩm công nghiệp thực phẩm (trái hư, vỏ trái cây, ), việc sản xuất bioethanol từ nguồn nguyên liệu gọi bioethanol hệ thứ hai Đối với phế phẩm từ cơng nghiệp thực phẩm, ngồi lignocellulose nguồn nguyên liệu giàu chất dinh dưỡng, dễ bị vi sinh vật phân giải, gây thối rữa tạo mùi gây khó chịu cho người không xử lý tốt Đặc biệt xơ mít, xơ mít giàu chất xơ, đường, vitamin, protein, Do vậy, để làm giảm lượng chất thải, nâng cao giá trị sản phẩm đảm bảo không ảnh hưởng đến an ninh lương thực, việc sản xuất bioethanol từ xơ mít tiến hành nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan mít 2.1.1 Tên gọi phân loại khoa học • • Tên gọi Tên khoa học : Artocarpus heterophyllus Lam Tên tiếng Anh : Jackfruit Tên tiếng Việt : Mít Tên gọi khác : Cây chay [27] Giới (kingdom) : Plantae Ngành (phylum) : Magnoliophyta Lớp (class) : Magnoliopsida Bộ (order) : Urticales Họ (family) : Moraceae Chi (genus) : Artocarpus Loài (species) : Artocarpus heterophyllus Lam [24] Phân loại khoa học Hình Cây mít.[26] 2.1.2 Nguồn gốc phân bố Cây mít cho có nguồn gốc từ Ấn Độ Bangladesh Quả mít loại quốc gia Bangladesh Hiện nay, mít trồng phổ biến vùng nhiệt đới như: Ấn Độ, Bangladesh, Nepal, Sri Lanka, Campuchia, Việt Nam, Thái Lan, Philipines, Cây mít tìm thấy khắp châu Phi (như Cameroon, Uganda, Tanzania, Madagascar Mauritius), nhiều nước nhiệt đới Nam Trung Mỹ Brazil, Jamaica, Ở Việt Nam mít trồng khắp miền đất nước từ lâu đời, có nhiều giống mít tiếng mít nghệ, mít mật, mít dai, mít ướt, mít Tố Nữ, … [28] 2.1.3 Đặc tính Mít lồi thân gỗ, có thời gian sống từ 20 – 100 năm • Rễ: rễ cọc phát triển từ nhỏ, đánh trồng dễ làm chết Ở già, rễ phát triển mạnh có lên mặt đất, bám chắc, chống gió bão tốt Rễ phụ lơng hút phát triển, mít có tính chống chịu khơ hạn tốt [6] • Thân: cao từ 10 – 30 m, vỏ dày màu xám sẫm, phân nhiều cành, tán rộng – 10 m, đường kính gốc khoảng 10 – 30 cm [28] • Cành: thân mít chia thành nhiều cành, cành định kích thước tán [5] • Lá: đơn, mọc cách, phiến dày hình trái xoan hay trứng ngược, dài - 15 cm, đầu có mũi tù ngắn, mặt màu lục đậm bóng Cuống dài – 2,5 cm [28] • Hoa: hoa đơn tính đồng chu, mọc thân cành lớn Có hoa đực, hoa riêng mọc Cụm hoa đực dài, gồm nhiều hoa, có lơng tơ mềm, bắc hình khiên, bao hoa hình ống gồm cánh dính đỉnh (khơng phát triển thành quả) Cụm hoa có hình bầu dục thân cành già, khơng có cánh, mọc sát trục, cụm có tới vài trăm hoa Ở miền Bắc hoa tháng 3, 4; chín vào tháng 7, có hoa mùa rét gọi mít tứ thời Ở miền Nam hoa gần quanh năm tập trung vào đầu mùa mưa [4] • Quả: sinh thân chân cành lớn Quả to hình trái xoan hay thn, có dài tới 60 cm nặng 20 – 30 kg, thuộc lại tụ gồm nhiều bế đính đế hoa chung Quả bế (hạt) bao bọc bỏi lớp nạc mềm màu vàng, có vị (múi mít) mảnh bao hoa tạo thành [4] 10 2.1.4 Cơng dụng • Lá mít non: ăn trực tiếp dùng làm thuốc lợi sữa, chữa ăn uống không tiêu, ỉa chảy trị cao huyết áp Ở Ấn Độ, người ta dùng để chữa bệnh da trị rắn cắn Ngồi ra, mít dùng làm thức ăn cho gia súc, Nghệ An Hà Tĩnh mít nguồn thức ăn quý dùng để ni hươu [22] • Quả mít non: dùng làm rau, nấu canh, kho cá, trộn gỏi, … Quả mít non khơng dùng để ăn sống mà phải gọt vỏ, luộc, xé nhỏ để làm gỏi hay xắt nhỏ để xào, nấu Khi non có hạt mềm chất lượng rau tốt có vị bùi béo từ hạt Quả mít rừng non nguồn lương thực Bộ đội Trường Sơn Việt Nam thời kháng chiến chống Mỹ [28] • Quả mít chín: loại trái ngon, mít chín, múi mít (quả đơn) có phần thịt ăn thơm ngon bổ dưỡng Thịt múi mít chín gồm đường, tinh bột, giàu khống, vitamin chất xơ Múi mít chín thường dùng để ăn tươi, nhiên dùng để nấu ăn thịt hầm lagu để tăng hương vị, dùng để gói xơi, nấu chè, làm kem, nước giải khát Ngồi mít chín dùng để làm rượu nước giải khát lên men, rượu mít lên men có màu vàng nhạt, có gas mùi thơm Rượu mít uống lâu say mít có tính giải rượu, dùng khai • vị [28] Hạt mít: Hạt mít luộc ăn phơi khơ làm lương thực dự trữ Hạt mít phơi khơ, trộn với gạo để nấu cơm; chất độn có giá trị ngang với ngơ, khoai, sắn Hạt mít có vị bùi, luộc, nướng rang để ăn Khi rang hương vị hạt mít so sánh với hạt dẻ Tuy nhiên, hạt mít ngồi tinh bột, protid, lipid, muối khống chứa chất ức chế men tiêu hóa đường ruột nên ăn • nhiều dễ bị đầy bụng Do vậy, cần hạn chế ăn nhiều hạt mít [28] Xơ mít: dùng loại rau: thực tế xơ mít bỏ Tuy nhiên, xơ mít dùng loại rau, dùng để chiên, xào, muối chua muối dưa … Người nông dân Nghệ An, Hà Tĩnh thường dùng xơ mít để muối dưa, gọi nhút Đây loại dưa muối đặc sản tiếng, chất lượng khơng thua loại dưa muối khác Dưa chua xơ mít hay nhút, vào ca dao, tục ngữ: 44 Hình Đồ thị thể thay đổi hàm lượng đường khử nghiệm thức khảo sát nồng độ NaOH Từ kết trên, nhận thấy tăng nồng độ dung dịch NaOH trình tiền xử lý từ % lên % hàm lượng cellulose tăng từ 52,56 % lên 71,21 % Kết tương tự với kết nghiên cứu Devendra Pratap Sigh Rakesh Kuma Trivedi tiền xử lý rơm NaOH % 121 oC, 30 phút thu 62 – 78 % cellulose Khi tăng nồng độ dung dịch NaOH trình thủy phân hemicellulose, độ hòa tan lignin dung dịch NaOH trương nở cấu trúc cellulose tăng lên, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme cellulase tác động lên phân tử cellulose nguyên liệu giai đoạn thủy phân sau Do q trình thủy phân diễn dễ dàng hiệu suất thủy phân cao Tuy nhiên, tiếp tục tăng nồng độ NaOH lên %, % % hàm lượng cellulose giảm dần từ 65,44 % xuống 58,51% 55,70% Vì nồng độ dung dịch NaOH tăng cao độ nhớt dung dịch tiền xử lý tăng, làm giảm tốc độ khuyếch tán anion OH - vào bên cấu trúc nguyên liệu, dẫn đến khả phân cắt liên kết glycosidic hemicellulose làm xốp mạng lưới cellulose khối nguyên liệu trở nên chậm lại, hiệu trình tiền xử lý khơng tăng thêm Bên cạnh đó, Bali (2014) cho xử lý kiềm nhiệt độ cao không phá hủy liên kết hemicellulose lignin mà liên kết đơn phân cellulose bị phá hủy, phần cellulose bị thất vào pha lỏng q trình tiền xử lý Về hàm lượng đường khử, nồng độ NaOH tăng hàm lượng đường khử giảm Cụ thể với nồng độ dung dịch NaOH %, %, %, % 8% hàm lượng đường khử 6,76 mg/mL, 0,94 mg/mL, 0,67 mg/mL, 0,51 45 mg/mL 0,41 mg/mL Điều giải thích sau, đường khử bắt đầu xảy phản ứng Maillard 35 oC mạnh 100 oC, tạo melanoidin có màu nâu Vì vậy, xử lý kiềm nhiệt độ cao phản ứng Maillard xảy mãnh liệt hàm lượng đường khử giảm dần Dựa vào kết khảo sát này, dung môi tiền xử lý NaOH nồng độ thích hợp cho q trình tiền xử lý 2% 4.2.2 Khảo sát tiền xử lý xơ mít H2SO4 Theo Girio et al (2010) nhiệt độ thích hợp cho q trình thủy phân hemicellulose acid sulfuric acid hydrochloric khoảng 121 oC – 160 oC Trong nghiên cứu này, nhiệt độ chọn 121 oC sử dụng nhiệt độ cao cần phải có thiết bị chịu áp suất cao Để tìm nồng độ H 2SO4 tối ưu cho q trình tiền xử lý xơ mít, nghiệm thức khảo sát nồng độ H2SO4 ( – %) tiến hành 121 oC, 60 phút, tỉ lệ xơ mít : H2SO4 = : 10 Hỗn hợp sau tiền xử lý lọc, phần bã xác đinh hàm lượng cellulose theo phương pháp mục 3.4.1.5 phần dịch xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp mục 3.4.1.6 Kết thí nghiệm trình bày bảng 4.3 hình 4.3, 4.4 46 Bảng Hàm lượng cellulose thu xử lý H2SO4 Nghiệm Nồng độ thức H2SO4 Hàm lượng Hàm lượng đường cellulose bã khử dịch tiền xơ mít tiền xử lý (%) xử lý (mg/mL) B0 0% 53,70d ± 0,41 6,80e ± 0,11 B1 1% 63,21b ± 0,51 8,65b ± 0,14 B2 2% 67,69a ± 0,33 9,77a ± 0,15 B3 3% 60,71c ± 0,60 7,91c ± 0,22 B4 4% 54,51d ± 0,59 7,68d ± 0,08 Các nghiệm thức có ghi chữ khác thể khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê độ tin cậy 95% Hình Đồ thị thể thay đổi hàm lượng cellulose nghiệm thức khảo sát nồng độ H2SO4 47 Hình 4 Đồ thị thể thay đổi hàm lượng cellulose nghiệm thức khảo sát nồng độ H2SO4 Từ kết trên, nhận thấy tăng nồng độ dung dịch H 2SO4 từ lên 2% hàm lượng cellulose đường khử tăng theo Cụ thể với nồng độ H2SO4 0%, 1% 2% hàm lượng cellulose tăng từ 53,53 % lên 63,21 % 67,69 %; hàm lượng đường khử tăng từ 6,77 mg/mL lên 8,84 mg/mL 9,81 mg/mL Việc tăng nồng độ acid đồng nghĩa với tăng nồng độ ion H +, trình phân cắt phân tử hemicellulose thành mạch ngắn diễn mạnh mẽ Sự phân cắt liên kết hemicellulose cellulose liên kết phân tử hemicellulose giúp cho enzyme cellulase dễ dàng tác động lên cellulose thủy phân cellulose tạo nhiều đường khử hơn, từ làm tăng hiệu suất trình thủy phân Tuy nhiên, nồng độ dung dịch H 2SO4 tăng lên % % hàm lượng cellulose đường khử giảm dần Điều giải thích sau, tăng nồng độ dung dịch H2SO4 khả thất cellulose q trình tiền xử lý tăng theo cellulose bị phân cắt thành sản phẩm mạch ngắn hòa tan vào dung dịch Theo Lenihan et al (2011) thủy phân nhiệt độ cao thời gian kéo dài làm monosaccharide phân hủy thành chất không mong muốn có khả ức chế q trình lên men như: furfural, 48 hydroxylmethylfurfural – HMF, phenol, formaldehyde, Kumar (2009) nhận thấy thời gian phù hợp cho trình tiền xử lý lignocellulose thân lục bình với dung dịch H2SO4 121 oC 0,25h Thời gian tiền xử lý với acid thay đổi nghiên cứu khác biệt cấu trúc nguồn nguyên liệu lignocellulose sử dụng Dựa vào kết trên, dung mơi tiền xử lý H 2SO4 nồng độ thích hợp cho q trình tiền xử lý % 4.2.3 So sánh trình tiền xử lý xơ mít NaOH H2SO4 Để chọn phương pháp tiền xử lý tối ưu cho trình thủy phân lignocellulose cho hàm lượng cellulose đường khử cao, tiến hành thủy phân enzyme cellulase lượng đường khử thu nhiều lượng ethanol tạo thành trình lên men cao Kết so sánh thể bảng 4.4 Bảng 4 So sánh trình tiền xử lý xơ mít NaOH H2SO4 Tiền xử lý Tiền xử lý NaOH H2SO4 : 10 : 10 Nồng độ 2% 2% Nhiệt độ 121 oC 121 oC Thời gian 60 phút 60 phút 71,28 ± 0,65 67,69 ± 0,33 Tỉ lệ (xơ mít/hóa chất) Hàm lượng cellulose Hàm lượng đường khử 0,87 ± 0,06 9,77 ± 0,15 Từ kết tổng hợp bảng 4.7, nhận thấy phương pháp tiền xử lý acid kiềm làm tăng đáng kể hàm lượng cellulose nguyên liệu so với mẫu đối chứng Tuy nhiên, hàm lượng đường khử thu tiền xử lý acid cao nhiều so với tiền xử lý NaOH (9,8111 với 0,9395) Như vậy, tiền xử lý xơ mít H2SO4 có ưu so với NaOH Do vậy, tiền xử lý H2SO4 với nồng độ 2% lựa chọn sử dụng cho thí nghiệm 49 4.3 Khảo sát trình thủy phân enzyme cellulase Với hàm lượng cellulose sau trình tiền xử lý H 2SO4 % 67,69 % thích hợp cho việc thủy phân cellulose enzyme cellulase làm tăng hàm lượng đường khử, góp phần cho trình lên men diễn hiệu Hỗn hợp sau tiền xử lý làm nguội, sau tiến hành thủy phân enzyme cellulase với tỷ lệ khác pH 5.0, nhiệt độ 50oC Hỗn hợp sau thủy phân ly tâm thu dịch xác định hàm lượng đường khử theo phương pháp mục 3.4.1.6 Kết trình bày bảng 4.5 hình 4.5 Bảng Hàm lượng đường khử thu sau thủy phân enzyme cellulase Nghiệm thức C1 C2 C3 C4 Hàm lượng đường khử (0h) 9,88 ± 0,10 9,83 ± 0,06 9,95 ± 0,04 9,81 ± 0,05 Hàm lượng đường khử (1h) 10,80 ± 0,08 11,16 ± 0,06 9,46 ± 0,05 9,45 ± 0,05 Hàm lượng đường khử (2h) 11,26 ± 0,05 12,14 ± 0,10 9,35 ± 0,06 9,40 ± 0,06 Hàm lượng đường khử (3h) 10,88 ± 0,06 11,30 ± 0,05 9,02 ± 0,05 9,09 ± 0,07 Hình Đồ thị thể thay đổi hàm lượng đường khử nghiệm thức khảo sát tỷ lệ enzyme Từ kết trên, nhận thấy thay tăng tỷ lệ enzyme từ 0,01% lên 0,04% kéo dài thời gian thủy phân từ lên hàm lượng đường khử tăng dần Cụ thể, với tỷ lệ enzyme 0,01% 0,04% thủy phân thu hàm lượng đường khử tương ứng 10,80 mg/mL 11,16 mg/mL Cũng với tỷ lệ enzyme vậy, thời gian thủy phân hàm lượng đường khử có 11,26 mg/mL 12,14 mg/mL Hàm lượng đường khử tăng lên sau trình thủy phân enzyme enzyme cellulase cắt đứt liên kết β – 1,4 – glycosidic phân tử cellulose giải phóng phân tử glucose Như vậy, trình tiền xử lý làm thay đổi cấu trúc nguyên liệu, làm tăng diện tích tiếp xúc enzyme cellulase cellulose, dẫn đến làm tăng hiệu trình thủy phân enzyme Khi tiếp tục kéo dài thời gian thủy phân lên hàm lượng đường khử giảm 50 dần Điều lý giải sau, enzyme cellulase công phần cellulose dễ bị phân cắt cấu trúc cellulose xốp, vơ định hình, bị thủy phân trước Khi phần cellulose bị tốc độ phản ứng giảm dần khả cơng enzyme trở nên khó khăn Khi tăng tỷ lệ enzyme lên 0,07%, 0,1% kéo dài thời gian thủy phân từ đến hàm lượng đường khử giảm dần Vì lượng enzyme tăng đến giới hạn định, nồng độ chất yếu tố hạn chế tốc độ phản ứng Ở giá trị đó, tốc độ phản ứng enzyme không tăng Như vậy, ứng với nguyên liệu khác có thành phần cấu trúc cellulose khác cần lượng enzyme định, nhiều enzyme không tăng hiệu suất trình thủy phân Theo Suhas V Bhandari et al (2013) vỏ mít sấy khơ, nghiền thành bột không qua tiền xử lý sau ngày thủy phân nhờ nấm mốc Trichoderma viride cho hàm lượng đường khử 10,28 mg/mL Kết thấp so với kết nghiên cứu có kếp hợp tiền xử lý thủy phân xơ mít enzyme cellulase có nguồn gốc từ Trichoderma sp (12,14 mg/mL) Như vậy, q trình tiền xử lý có vai trò quan trọng việc thủy phân nguồn nguyên liệu lignocellulose, làm tăng hàm lượng cellulose cho trình thủy phân enzyme để tạo lượng đường khử cao, đồng thời làm tăng hàm lượng đường khử cho trình lên men Tóm lại, xơ mít 0,04% enzyme giá trị thích hợp để thủy phân cellulose cho hàm lượng đường khử cao 4.4 Khảo sát trình lên men nấm men Hỗn hợp thu sau kết thúc trình thủy phân lọc thu dịch để chuẩn bị cho trình lên men Dịch sau lọc trùng nhằm tiêu diệt vi sinh vật, hạn chế cạnh tranh dinh dưỡng vi sinh vật khác với nấm men Để tìm tỷ lệ nấm men tối ưu cho trình lên men, nghiệm thức khảo sát tỷ lệ nấm men tiến hành pH 4,5, nhiệt độ 30 oC kết hợp lắc 150 rpm Dịch sau lên men ly tâm để loại bỏ cặn, xác tế bào nấm men, sau đem xác định hàm lượng ethanol tạo hàm đường khử dư Kết trình bày bảng 4.6 hình 4.6, 4.7 51 Bảng Hàm lượng ethanol đường khử sau trình lên men Tỷ lệ nấm men Hàm lượng Ngày Ngày (mg/mL) Ngày Hàm lượng Ngày Ngày ethanol đường dư (% v/v) Ngày 1% 3% 10,31 ± 5% 10,98 ± 0,06 9,85 ± 0,08 8,94 ± 0,04 0,38 ± 0,10 1,21 ± 0,10 0,08 9,15 ± 0,06 7,93 ± 0,06 0,90 ±0,10 2,08 ±0,10 9,72 ± 0,05 8,29 ± 0,04 6,88 ± 0,16 1,62 ± 0,08 3,16 ± 0,08 2,08 ± 0,13 3,07 ±0,15 4,04 ± 0,10 Hình Đồ thị thể thay đổi hàm lượng đường khử nghiệm thức khảo sát tỷ lệ nấm men 52 Hình Đồ thị thể thay đổi hàm lượng ethanol nghiệm thức khảo sát tỷ lệ nấm men Từ kết nhận thấy tăng tỷ lệ nấm men từ % lên % hàm lượng đường khử giảm dần Qua ngày lên men với tỷ lệ nấm men 1% hàm lượng đường khử giảm từ 10,98 mg/mL xuống 9,85 mg/mL; với 3% nấm men đường khử giảm từ 10,31 mg/mL xuống 9,15 mg/mL 5% nấm men đường khử giảm từ 9,72 mg/ml xuống 8,29 mg/mL; hàm lượng ethanol tạo qua ngày lên men thấp Nguyên nhân, nấm men vi sinh vật hiếu khí tùy ý Trong giai đoạn đầu, dịch lên men có oxy nấm men lên men hiếu khí, chủ yếu sử dụng đường để tạo sinh khối lượng Vì vậy, hàm lượng đường giảm, ethanol tạo Khi mơi trường lên men hết oxy, nấm men chuyển sinh lên men kị khí tạo ethanol CO2; qua ngày lên men hàm lượng ethanol tăng dần Ethanol tạo nhiều vào ngày với tỷ lệ nấm men 5% 4,04 % v/v Có thể thấy, tỷ lệ nấm men cao hàm lượng ethanol tạo nhiều Nếu so với sản xuất ethanol từ nguồn ngun liệu vỏ xồi hàm lượng ethanol thu từ trình lên men dịch thủy phân xơ mít cao (4,04 % v/v so với 3,08 % v/v) So với sản xuất ethanol từ nguyên liệu tinh bột đạt tới 6,0 53 – 9,5 % v/v, lượng ethanol sản xuất từ xơ mít không cao Tuy nhiên, kết tiềm lớn cho việc sản xuất ethanol nguồn phế phẩm nông nghiệp dồi không ảnh hưởng đến cung cấp lương thực cho người,đồng thời giúp giải vấn đề môi trường 54 CHƯƠNG KẾT LUẬN Kết nghiên cứu cho thấy q trình tiền xử lý xơ mít đạt hiệu cao thực với H2SO4 % điều kiện nhiệt độ thời gian 121 oC Kết khảo sát tỷ lệ enzyme thích hợp cho q trình thủy phân 0,04 % Quá trình lên men đạt hiệu cao sử dụng tỷ lệ nấm men 5% pH 4,5, nhiệt độ 30 oC lên men ngày cho hàm lượng ethanol đạt 4,04 (% v/v) Kết cho thấy tiềm việc tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp vào sản xuất ethanol thứ hệ thứ hai tương lai 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Nguyễn Lân Dũng (2012), Vi sinh vật học, NXB Giáo dục Việt Nam [2] Nguyễn Thùy Dương (2012), Nghiên cứu tổng hợp cảm ứng cellulase số chủng Bacillus phân lập từ đất vườn, Luận văn thạc sĩ sinh học, Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh [3] Nguyễn Vũ Minh Hạnh (2010), Bước đầu nghiên cứu enzyme xylanolytic cellulolytic từ chủng vi khuẩn ưa nhiệt, Luận văn thạc sĩ, Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội [4] Vũ Công Hậu (1999), Trồng ăn Việt Nam, NXB Nông nghiệp [5] Vũ Cơng Hậu (2001), Trồng mít, NXB Nơng nghiệp TP Hồ Chí Minh [6] Vũ Cơng Hậu (2007), Kỹ thuật trồng mít, NXB Nơng nghiệp TP Hồ Chí Minh [7] Lưu Hàn Ly (2016), Nghiên cứu đa dạng hệ vi khuẩn enzyme thủy phân lignocellulose từ liệu metagenome vi khuẩn cỏ dê, Luận văn thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội [8] Trần Diệu Lý (2018), Nghiên cứu sản xuất ethanol nhiên liệu từ rơm rạ, Luận văn tốt nghiệp đại học, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh [9] Đỗ Thị Thu Nga (2012), Khảo sát khả sinh tổng hợp protease số chủng Bacillus, Luận văn thạc sĩ sinh học, Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh [10] Lê Thị Hồng Nga (2006), Nghiên cứu tổng hợp cảm ứng enzyme cellulase từ nấm mốc Trichoderma reesei, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường, Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh [11] Phạm Thị Huyền Nhung (2012), Phân lập tuyển chọn nấm mốc sinh enzyme họ GH61 hỗ trợ thủy phân lignocellulose, Luận văn thạc sĩ khoa học Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội 56 [12] Lương Đức Phẩm (2009), Nấm men công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật [13] Lương Đức Phẩm (2010), Giáo trình công nghệ lên men, NXB Giáo dục Việt Nam [14] Lê Xuân Phương (2001), Vi sinh vật công nghiệp, NXB Xây dựng [15] Đỗ Trung Sỹ (2015), Nghiên cứu chuyển hố rong biển, phế thải nơng nghiệp chứa carbohydrate thành ethanol sử dụng xúc tác sinh học, Luận án tiến sĩ hóa học, Viện hóa học - Viện hàn lâm KH & CN Việt Nam [16] Nguyễn Xuân Thành (2005), Vi sinh vật học công nghiệp, NXB Giáo dục [17] Vũ Thị Xuyến (2006), Bước đầu nghiên cứu tạo chế phẩm cellulase từ số chủng vi sinh vật khả thủy phân cellulose, Luận văn thạc sĩ sinh học, Đại học Khoa học tự nhiên TP Hồ Chí Minh Tài liệu Tiếng Anh [18] Kazuhisa Miyamoto (1997), Renewable biological systems for alternative sustainable energy production Food & Agriculture Organization of the United Nations [19] David Moore, Geoffrey D Robson and Anthony P.J Trinci (2011), 21st Century Guidebook to Fungi, Cambridge University Press [20] Inge Russell and Graham Stewart (2003), Whisky, Academic Press [21] S I Mussatto and J A Teixeira "Lignocellulose as raw material in fermentation processes", Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology, (A MéndezVilas), Formatex Research Center, 897-907 Tài liệu Internet [22] http://www.botanyvn.com/cnt.asp?param=edir&v=Artocarpus %20heterophyllus&list=species&fbclid=IwAR0Z9pHYFHnRHmnLra9qy3_f 3K5oe0SFOrzeeuQGVodc0EmvaaxifGPHEOM [23] https://socratic.org/questions/how-are-chitin-and-cellulose-similar [24] http://earjecosystem.weebly.com/jackfruit-classification.html 57 [25] https://www.sigmaaldrich.com/life-science/biochemicals/biochemicalproducts.html?TablePage=111678363 [26] http://www.cayxanhhoalac.com.vn/tin-tuc/mit-nghe-cao-san/ [27] https://sites.google.com/site/raurungvietnam/rau-than-go-lon/cay-mit [28] https://sites.google.com/site/raurungvietnam/rau-than-go-lon/cay-mit 58 ... khoa học, nhiều sở nghiên cứu nghiên cứu công nghệ sản xuất bioethanol từ loại sinh khối rẻ tiền, dễ kiếm lương thực cho người phế phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, lõi ngô, ), phế phẩm công nghiệp thực... công nghiệp thực phẩm để sản xuất rượu, bia, nước giải khát lên men,, sản xuất bánh mì, sản xuất protein sinh khối, … Tuy nhiên có số nấm men dại có hại cho sản xuất, làm nhiễm q trình cơng nghệ. .. 23 Hình 10 Quá trình lên men ethanol từ Glucose 24 2.5 Các nghiên cứu nước 2.5.1 Nghiên cứu nước • Trần Diệu Lý (2008) Nghiên cứu sản xuất ethanol sinh học từ rơm rạ phương pháp nổ hơi, thủy