Sự khác biệt về di truyền của các chủng aeromonas hydrophila phân lập trên cá tra (pangasianodon hypophthalmus) ở đồng bằng sông cửu long​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH LÊN MEN BIOETHANOL SỬ DỤNG NGUYÊN LIỆU VỎ CHUỐI (MUSA PARADISIACA) Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : TS LÊ THỊ KIM PHỤNG Th.S TRẦN THỊ TƯỞNG AN Sinh viên thực MSSV: 1051110086 : CHÂU NHẬT HUY Lớp: 10DSH01 TP Hồ Chí Minh, 2014 Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN ĐÂY LÀ CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐƯỢC THỰC HIỆN TẠI ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học ThS Trần Thị Tưởng An Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực 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 Ngoài ra, đồ án 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 nộidung đồ án Trường đại học Công nghệ TP.HCM không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây q trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng năm 2014 Sinh viên thực Châu Nhật Huy Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trong q trình nghiên cứu Phịng nghiên cứu Năng lượng sinh học trường ĐH Bách Khoa TP.HCM, nhận hướng dẫn, bảo tận tình quan tâm quý thầy cô Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc Ngoài ra, chúng em cảm ơn đến anh chị cán phòng thí nghiệm lượng sinh họcđã giúp đỡ, hướng dẫn, giải đáp thắc mắc trình thực tập Xin trân trọng cảm ơn: • Th.S Trần Thị Tưởng An , Bộ mơn Q Trình & Thiết Bị, Khoa Kỹ Thuật Hóa Học, Trường Đại học Bách Khoa, TP Hồ Chí Minh Xin cảm ơn người trực tiếp hướng dẫn, tạo điều kiện giúp đỡ, hỗ trợ kinh phí cho tơi thực đề tài • TS Nguyễn Đình Qn – cảm ơn thầy tạo điều kiện thuận lợi trình thực giải đáp số thắc mắc giúp tơi • Chị Trần Phước Nhật Un, Chị Vũ Lê Vân Khánh, Anh Phan Đình Đơng, anh Hải, anh Thiên Chú Nguyễn Văn Khanh– sẵn sàng giải đáp, trao đổi thắc mắc trình thực tập xưởng Cũng xin cám ơn bạn sinh viên đến từ trường ĐH Bách Khoa, Tôn Đức Thắng ĐH Lạc Hồng, thời gian thực bạn giúp đỡ nhiệt tình Một lần xin chân thành cám ơn quý thầy cô bạn! Sinh viên thực Châu Nhật Huy Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Bioethanol 1.1.1 Giới thiệu chung bioethanol 1.1.2 Phân loại bioethanol 1.1.2.1 Bioethanol hệ thứ 1.1.2.2 Bioethanol hệ thứ hai 1.1.2.3 Bioethanol hệ thứ ba 1.1.3 Nguồn nguyên liệu cho sản xuất 1.1.3.1 Sucrose 1.1.3.2 Tinh bột 1.1.3.3 Lignocellulose 1.1.3.4 Cellulose 1.1.3.5 Hemicellulose 10 1.1.3.6 Lignin 10 1.1.4 Ưu nhược điểm bioethanol 10 1.1.4.1 Ưu điểm 11 1.1.4.2 Nhược điểm 11 1.1.5 Tình hình sản xuất tiêu thụ bioethanol giới Việt Nam 12 i Đồ án tốt nghiệp 1.1.5.1 Trên giới 12 1.1.5.2 Tại Việt Nam 14 1.1.6 Các cơng trình nghiên cứu sản xuất bioethanol 16 1.1.6.1 Trên giới 16 1.1.6.2 Ở Việt Nam 18 1.1.7Các phương pháp sản xuất bioethanol 20 1.1.7.1 Khái niệm 20 1.1.7.2 Sản xuất bioethanol từ nguyên liệu lignocelluloses 21 1.1.7.3 Quá trình phương pháp tiền xử lý 21 1.1.7.4 Quá trình thủy phân 25 1.1.7.1 Quá trình lên men 26 1.1.7.5 So sánh ưu nhược điểm phương pháp SSF SHF 29 1.1.7.6 Quá trình chưng cất tinh chế 30 1.2.Nguyên liệu 32 1.2.1 Giới thiệu chuối 32 1.2.2 Diện tích sản lượng chuối Việt Nam 32 1.23 Tình hình sản xuất chuối giới 33 1.3 Lựa chọn chủng nấm men sản xuất ethanol 34 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 35 2.2 Đối tượng nghiên cứu 35 2.3 Vật liệu nghiên cứu 35 2.3.1 Nguyên vật liệu 35 2.3.2 Thiết bị dụng cụ dùng nghiên cứu 35 ii Đồ án tốt nghiệp 2.4 Tiến hành thí nghiệm 35 2.4.1Lên men riêng (SHF) 32 2.4.1.1 Thí nghiệm 1: Tiền xử lý 34 2.4.1.2 Thí nghiệm 2: Thuỷ phân 34 2.4.1.3 Thí nghiệm 3: Lên men 36 2.4.2 Thuỷ phân Lên men đồng thời (Simultaneous saccharification and fermemtation, SSF) 37 2.5.Bố trí thí nghiệm 38 2.6 Các phương pháp phân tích 40 2.6.1 Phương pháp hóa lý 40 2.6.1.1 Phương pháp xác định độ ẩm 40 2.6.1.2 Phương pháp xác định đường khử phương pháp DNS 40 2.6.1.3 Phương pháp xác định lượng cellulose Anthrone 41 2.6.1.4 Phương pháp xác định hoạt tính enzyme41 2.6.1.5 Xác định pH, độ rượu tổng số chất khơ hịa tan 43 2.6.2 Phương pháp vi sinh 43 2.6.2.1 Phương pháp nuôi cấy nấm men 43 2.6.2.2 Phương pháp đếm khuẩn lạc 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 Kết khảo sát phương pháp thuỷ phân 46 3.1.1 Thuỷ phân H2SO4 47 3.1.2 Thuỷ phân Cellulase 48 3.2 Kết khảo sát phương pháp lên men 48 3.2.1 Kết khảo sát thời gian lên men SHF 48 iii Đồ án tốt nghiệp 3.2.2 Kết khảo sát nhiệt độ lên men SHF 52 3.2.3 Kết khảo sát ảnh hưởng pH lên men SHF 54 3.2.4 Kết khảo sát tỉ lệ giống nấm men lên men SHF 56 3.2.5 Kết khảo sát thời gian lên men SSF 57 3.2.6 Kết khảo sát nhiệt độ lên men SSF 60 3.2.7 Kết khảo sát ảnh hưởng pH lên men SSF 61 3.3 Kết đo hoạt tính enzyme 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHỤ LỤC A.Cách xây dựng đường chuẩn định lượng đường khử (glucose) PHỤ LỤC B.Cách xây dựng đường chuẩn định lượng cellulose PHỤ LỤC C.Quy trình nhân giống nấm men PHỤ LỤC D.Bảng số liệu kết iv Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc linocellulose Hình 1.2 Chuỗi mạch thẳng cellulose 10 Hình 1.3 Chuối musha paradisiaca 16 Hình 2.1 Quy trình lên men SHF 32 Hình 2.2 Quy trình lên men SSF 37 Hình 3.1 Hàm lượng glucose cellulose thuỷ phân cellulase ngày .47 Hình 3.2 Hàm lượng glucose cellulose thuỷ phân cellulase ngày .47 Hình 3.3 Hàm lượng glucose cellulose thuỷ phân cellulase ngày .48 Hình 3.4 Hàm lượng glucose cellulose thuỷ phân H2SO4 48 Hình 3.5 Sự thay đổi độ cồn theo thời gian lên men SHF 49 Hình 3.6 Sự thay đổi độ Brix theo thời gian lên men SHF 50 Hình 3.7 Sự thay đổi hàm lượng glucose theo thời gian lên men SHF 51 Hình 3.8 Sự thay đổi độ cồn Brix theo nhiệt độ lên men SHF .53 Hình 3.9 Sự thay đổi hàm lượng glucose cellulose theo nhiệt độ lên men SHF 53 Hình 3.10 Sự thay đổi độ cồn Brix theo pH lên men SHF 54 Hình 3.11 Sự thay đổi hàm lượng glucose cellulose theo pH lên men SHF …55 Hình 3.12 Sự thay đổi độ cồn Brix theo tỉ lệ giống lên men SHF 56 Hình 3.13 Sự thay đổi hàm lượng glucose cellulose theo tỉ lệ giống lên men SHF 56 Hình 3.14 Sự thay đổi độ cồn độ Brix theo thời gian lên men SSF .57 Hình 3.16 Sự thay đổi hàm lượng glucose theo thời gian lên men SSF 58 v Đồ án tốt nghiệp Hình 3.16 Sự thay đổi độ cồn brix theo nhiệt độ lên men SSF 60 Hình 3.17 Sự thay đổi độ cồn Brix theo pH lên men SSF 60 vi Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SSF Thuỷ phân lên men đồng thời SHF Thuỷ phân lên men riêng biệt SSCF Đồng đường hoá đồng lên men vii Đồ án tốt nghiệp [22] Tình hình sản xuất, tiêu thụ Ethanol giới ,http://www.asiacreative.vn/tinh-hinh-san-xuat-va-tieu-thu-ethanol-tren-thegioi/, [23] Đột phá lượng, http://nhienlieusinhhoc.blogspot.com/ [24] Optimization of fermentation parameters for production of ethanol from kinnow waste and banana peels by simultaneous saccharification and fermentation,2007.http://pubmedcentralcanada.ca/articlerender.cgi?accid=P MC3450031 [25] KADAMBINI GAUR, « PROCESS OPTIMIZATION FOR THE PRODUCTION OF ETHANOL.VIAFERMENTATION »http://dspace.thapar.edu:8080/dspace/bitstre am/123456789/102/1/3040010 [26] Immobilized Yeast Cells by Saccharomyces cerevisiae ,http://www.researchgate.net/publication/242354151_Optimizati [27] Optimization of Ethanol Fermentation from Pineapple Peel Extract Using Response,Surface&Methodology(RSM),http://connection.ebscohost.com/c/artic les/889 66 Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC PHỤ LỤC A CÁCH XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN ĐỊNH LƯỢNG ĐƯỜNG KHỬ • Cân xác g glucose hịa n 200 ml nước cất, • Hút 1, 2, 3, 4, ml dung dịch đường glucose vào bình định mức 50 ml, thêm nước cất đến vạch mức, • Các dung dịch pha có nồng độ glucose 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 mg/ml • Thực phản ứng ml dịch đường ml DNS, đun cách thủy phút , Từ kết đo xác định đường chuẩn Tương quan nồng độ glucose OD (540nm) Nồng A(nm) A Đường chuẩn glucose Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC B CÁCH XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN ĐỊNH LƯỢNG CELLULOSE Nguyên tắc: Phương pháp dựa phản ứng tạo màu đường khử với thuốc thử Anthrone, Cường độ màu hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử phạm vi định đo máy quang phổ so màu, Dựa theo đồ thị chuẩn CMC tinh khiết với thuốc thử, tính hàm lượng cellulose mẫu nghiên cứu, Hợp chất tạo thành có độ hấp thu mạnh bước sóng 630nm, Cách pha Anthrone: Cân 0,2g Anthrone hòa n 100ml H 2SO4 98%, Dung dịch sau pha o chứa chai thủy tinh nâu để điều kiện lạnh - C trước dung, Dựng đường chuẩn CMC tinh khiết với thuốc thử Anthrone: • Dung dịch CMC chuẩn (20mg/ml): cân xác 1g CMC hịa n 50 ml nước cất, • Hút 1, 2, 3, 4, 5, 6, ml dung dịch CMC vào bình định mức 100 ml, thêm nước cất đến vạch mức, Các dung dịch pha có nồng độ CMC 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, 1,4 mg/ml • Cho 5ml thuốc thử Anthrone vào ống nghiệm chứa 0,5ml dung dịch trên, Nung cách thủy phút, Làm lạnh nhanh đo OD bước sóng 630nm, Từ giá trị OD, vẽ đồ thị đường chuẩn CMC, Cách tiến hành: • Hút 0,5ml dung dịch (đã pha lỗng đến nồng độ thích hợp) + 5ml dung dịch Anthrone • Nung cách thủy hỗn hợp phút, Làm lạnh nhanh đo OD bước sóng 540nm, • Từ giá trị OD thu được, dựa vào đồ thị đường chuẩn CMC suy hàm lượng celulose mẫu, Đồ án tốt nghiệp Đường chuẩn cellulose Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC C QUY TRÌNH NHÂN GIỐNG NẤM MEN Khuẩn lạc môi trường SDA Khuẩn lạc môi trường thạch nghiêng SDA Đồ án tốt nghiệp Nhân giống cấp môi trường SDB Nhân giống cấp môi trường SDB Đồ án tốt nghiệp PHỤ LỤC D BẢNG SỐ LIỆU KẾT QUẢ Bảng số liệu lên men SHF theo thời gian Thời gian Độ cồn (giờ) 0 3,3 3,4 3,6 4,0 10 4,1 12 4,0 14 4,4 16 4,6 18 4,8 20 4,8 22 4,6 24 4,6 26 4,4 28 4,5 30 4,6 32 4,6 34 4,3 36 4,3 38 4,0 40 3,9 42 3,6 Đồ án tốt nghiệp 44 3,4 46 3,4 48 3,2 Bảng số liệu kết lên men SHF theo nhiệt độ Nhiệt độ Độcồn ( C) o (%) 35 4,6 37 4,8 39 4,8 Bảng số liệu kết lên men SHF theo pH pH Độcồn (%) 4,5 4,0 4,8 5,5 3,8 Bảng số liệu kết lên men SSF theo thời gian Thời gian Độ (giờ) (%) 0 0,6 0,6 0,9 1,5 Đồ án tốt nghiệp 10 1,8 12 2,5 14 2,5 16 2,8 18 3,0 20 3,1 22 3,4 24 3,6 26 3,9 28 4,0 30 4,3 32 4,5 34 4,8 36 4,8 38 5,1 40 5,0 42 5,1 44 3,8 46 4,0 48 3,6 Bảng số liệu kết lên men SSF theo nhiệt độ Nhiệt độ Độcồn ( C) o (%) 35 4,8 37 5,1 39 5,0 Đồ án tốt nghiệp Bảng số liệu kết lên men SHF theo pH pH Độcồn (%) 4,5 4,7 5,1 5,5 4,5 Bảng số liệu kết lên men SHF theo mật đ Tỉ lệ Độcồn giống (%) (%) 2,5 4,4 4,8 7,5 4,9 Bảng ANOVA thủy phân vỏ chuối enzyme thời gian ngày ... nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SSF Thuỷ phân lên men đồng thời SHF Thuỷ phân lên men riêng biệt SSCF Đồng đường hoá đồng lên men vii Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng... nguồn ngun liệu để sản xuất ethanol phong phú Việt Nam sở hữu hai đồng rộng lớn đồng Sông Hồng đồng Sông Cửu Long Đây vùng nguyên liệu lí tưởng, tiền đề cho đời nhà máy sản xuất ethanol từ cellulose... khối lignocellulose thành ethanol (thủy phân lên men) thực cách độc lập (SHF) đồng thời (SSF) Trong phương pháp thủy phân lên men độc lập (SHF), sản phẩm thủy phân lên men để sản xuất ethanol trình