Nghiên cứu xử lý phụ phẩm nông nghiệp từ cây ngô để lên men acid lactic

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN Năm học 2013 – 2014 Tên đề tài: Nghiên cứu xử lí phụ phẩm nơng nghiệp từ ngô để sản xuất axit lactic Mã số: Loại hình nghiên cứu: Cơ  Ứng dụng  Triển khai Lĩnh vực nghiên cứu:  Khoa học xã hội nhân văn  Kinh tế  Khoa học giáo dục  Khoa học kĩ thuật công nghệ  Khoa học tự nhiên Thời gian thực hiện: tháng Từ tháng 10 năm 2013 đến tháng năm 2014 Đơn vị quản lí chuyên môn: Khoa: Môi Trường Bộ môn: Giáo viên hướng dẫn: Họ tên: Nguyễn Thị Liên Thương Đơn vị cơng tác (khoa,phịng): Địa nhà riêng: Di động: 0129 630 4545 Học vị: Tiến sĩ Khoa Môi Trường Điện thoại nhà riêng: Email: lienthuong@gmail.com Nhóm sinh viên thực đề tài: Sinh viên chịu trách nhiệm chính: Sinh viên Nguyễn Ngọc Đài Trang Email: daitrang1202@gmail.com Điện thoại: 0167 624 6786 Các thành viên tham gia đề tài: STT Họ tên Nguyễn Ngọc Đài Trang Nguyễn Vũ Thanh Trúc Phạm Thị Thanh Tâm Phạm Phước Lộc Cao Thị Mỹ Vinh Lớp Chữ kí D11MT02 D11MT02 D11MT02 D11MT02 D11MT01 Tính cấp thiết đề tài: - Axit lactic có nhiều ứng dụng đời sống sản xuất, nhiều lĩnh vực khác Trong sản phẩm sữa chua, nước tương, dưa cải muối,… axit lactic hình thành từ trình lên men tự nhiên Axit lactic dung môi cơng nghiệp nhẹ để sản xuất sơn, vecni,… Ngồi axit lactic ứng dụng y học, dược học môi trường, nghiên cứu nhằm sản xuất sản phẩm phục vụ tối đa nhu cầu thiết yếu sức khỏe người - Lõi ngô phế phẩm từ ngô Sau thu hoạch, hầu hết lượng phế phẩm không tái sử dụng mà thường người nơng dân giải phóng ngun liệu cách đốt đồng ruộng họ Việc đốt khơng tạo khói, bụi, chất độc, CO2,…mà cịn lãng phí nguồn ngun liệu tái sử dụng có giá trị kinh tế lẫn mơi trường Đặc biệt, lõi ngơ cịn dùng làm nguồn ngun liệu để sản xuất axit lactic Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu xử lí phụ phẩm nơng nghiệp từ ngơđể lên men axit lactic” vô quan trọng cấp thiết 10 Mục tiêu đề tài: - Nghiên cứu trình thủy phân tạo dịch đường lên men 11 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu ý nghĩa đề tài: Đối tượng nghiên cứu: - Sử dụng lõi ngơ làm nguồn ngun liệu để tiến hành thủy phân thu nhận dịch đường tiến hành lên men axit lactic dịch đường thủy phân - Lên men axit lactic từ dịch thủy phân lõi ngơ qui mơ phịng thí nghiệm Phạm vi nghiên cứu: -Lên men axit lactic từ lõi ngô thu nhận hộ nông dân địa bàn tỉnh Bình Dương - Quá trình lên men thực với chủng giống vi sinh vật Lactobacillus Phương pháp nghiên cứu:  Nghiên cứu lý thuyết: - Trên sở phân tích tổng hợp tài liệu, thu thập thông tin liệu, đề tài nghiên cứu nước tiến hành sản xuất axit lactic có độ tinh khiết đồng phân cao Nghiên cứu thực nghiệm: - Khảo sát hàm lượng đường bổ sung hàm lượng đường có lõi ngô - Khảo sát pH, nhiệt độ, thời gian lên men, hàm lượng đường, tìm hiệu suất tối ưu - Các phương pháp phân tích: + Đo mật độ quang OD: • Tế bào vi sinh vật thực thể nên diện môi trường cản ánh sáng, làm phân tán chùm ánh sáng tới làm môi trường trở nên đục Độ đục huyền phù tỉ lệ với mật độ tế bào Do định lượng mật độ tế bào cách gián tiếp thông qua đo độ đục máy so màu bước sóng 610 nm • Xây dựng đường tương quan tuyến tính độ đục mật độ tế bào:  Pha loãng huyền phù nấm men cần kiểm nghiệm có mật độ tế bào thành huyền phù khác có độ đục đo OD 610 nm đạt giá trị lân cận 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5  Đo OD 610nm huyền phù vừa pha, ghi nhận số đo thực tế  Dùng phương pháp đếm trực tiếp kính hiển vi (dùng buồng đếm hồng cầu) xác định mật độ tế bào (N/ml) huyền phù Tính giá trị log (N/ml) cho giá trị mật độ N/ml tương ứng với độ đục Vẽ đường biểu diễn log (N/ml) theo OD 610 nm • Xác định mật độ tế bào theo độ đục:  Đo độ đục huyền phù tế bào cần xác định mật độ  Từ giá trị OD 610 nm đo được, suy số lg (N/ml) trị số mật độ N/ml từ đường chuẩn Vẽ đồ thị đường chuẩn biểu diễn tương quan giữa giá trị OD lgx + Đo tế bào sống: ni cấy đếm khuẩn lạc • Chuẩn bị dịch pha lỗng mẫu • Chuẩn bị chuỗi pha lỗng mẫu • Cấy mẫu vào mơi trường, ủ mẫu (sau 48 300C) Tiến hành đếm số khuẩn lạc mọc đĩa thạch suy số lượng tế bào/ml dịch nuôi cấy Ý nghĩa đề tài:  Ý nghĩa khoa học: -Phân tích xác định hàm lượng đường dịch sau thủy phân xác định hàm lượng axit lactic phương pháp hóa học -Tối ưu hóa điều kiện lên men nhằm thu axit lactic có độ tinh khiết đồng phân cao với hàm lượng cao  Ý nghĩa thực tiễn: -Tận dụng lượng phế phẩm lõi ngô nông nghiệp để tạo nguồn nguyên liệu để sản xuất axit lactic có độ tinh khiết đồng phân cao -Giải vấn đề ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu kinh tế sản xuất -Tăng nguồn thu nhập cho người nông dân - Giảm giá thành sản xuất axit lactic 12 Nội dung nghiên cứu tiến độ thực hiện: 1.Nội dung nghiên cứu: a) Thủy phân lõi ngơ:  Q trình tiền xử lí lõi ngơ: Lõi ngô sau rửa sạch, phơi khô, đem xay (1 - 2mm) sấy khơ Sau đưa xử lý H2SO4 0,5%, nhiệt độ 1210C 30 phút Sau xử lý đem trung hòa NaOH 1% lọc tách bỏ dịch lọc thu lõi ngô sau tiền xử lý  Thủy phân lõi ngô: Lõi ngô sau xử lý đưa thủy phân với H2SO4 15% Với tỉ lệ 1:10 (W/V), nhiệt độ 1210C thời gian 90 phút Sau thủy phân đem trung hòa NaOH 15% lọc tách bã thu dịch sau thủy phân b) Lên men Từ dịch đường sau thủy phân đem bổ sung thành phần dinh dưỡng (đạm, khống,…) Sau đem lên men để khảo sát  Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men o Ảnh hưởng tỉ lệ giống: chuẩn bị mẫu thí nghiệm với tỉ lệ giống khác từ - 8% (V/V); nồng độ đường 5%; nhiệt độ 37 0C; pH = 6; thời gian 72 o Ảnh hưởng nồng độ đường: khảo sát nồng độ đường khác từ - %; nhiệt độ 370C; pH = 6; thời gian 72 giờ; tỉ lệ giống bổ sung sau tối ưu o Ảnh hưởng nhiệt độ: khảo sát khoảng nhiệt độ 34 - 400C để xác định nhiệt độ tốt cho trình lên men Với điều kiện thời gian 72 giờ, pH = 6, bổ sung tỉ lệ giống nồng độ đường sau tối ưu o Ảnh hưởng thời gian: khảo sát mốc thời gian 24, 36, 48, 60, 72, 84, 96, 108 giờ, với điều kiện pH = tỉ lệ giống, nồng độ đường, nhiệt độ tối ưu  Tiến hành lên men điều kiện tối ưu: Sau khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men, tiến hành lên men điều kiện tối ưu để đánh giá hiệu lên men axit lactic từ lõi ngô Dịch đường sau thủy phân Lõi ngô Rửa sạch, phơi khô Bổ sung thành phần dinh dưỡng Xay(1-2 mm), sấy khô Lên men 38oC, 84 giờ, pH=6 Xử lý H2SO4 0,5%, 121oC, 30 phút Dịch sau lên men Trung hịa NaOH 1% Lọc Lõi ngơ sau tiền xử lý Sấy Xử lý H2SO4 15%, 121oC, 90 phút Trung hòa NaOH 15% Lọc Bổ sung thành phần dinh dưỡng Hình 1: Quy trình lên men axitlactic từ lõi ngô 2.Tiến độ thực hiện: Thời gian (bắt đầu-kết thúc) Các nội dung, công việc thực Sản phẩm Người thực 10/2013 – 3/2014 13 Sản phẩm khả ứng dụng: - Axit lactic lên men từ dịch đường lõi ngơ 14 Kinh phí thực đề tài: Kinh phí thực (đồng): 000 000 đồng Bằng chữ: triệu đồng STT Nội dung Số lượng Giống Nguyên liệu, dụng cụ Phân tích mẫu In ấn Tổng cộng Ngày … tháng … năm … Thành tiền 500 000 000 000 000 000 500 000 000 000 Ghi Ngày … tháng … năm … Giáo viên hướng dẫn đề tài Sinh viên chịu trách nhiệm (Kí ghi rõ họ tên) (Kí ghi rõ họ tên) Bình Dương, ngày … tháng … năm 2013 Trưởng khoa (Kí ghi rõ họ tên) Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP TỪ CÂY NGƠ ĐỂ LÊN MEN ACID LACTIC Nhóm sinh viên thực hiện: STT Họ tên Nguyễn Ngọc Đài Trang Phạm Phước Lộc Phạm Thị Thanh Tâm Nguyễn Vũ Thanh Trúc Cao Thị Mỹ Vinh MSSV 1152010110 1152010052 1152010085 1152010118 1152010126 Lớp D11MT02 D11MT02 D11MT02 D11MT02 D11MT01 Khoa Môi Trường Môi Trường Môi Trường Môi Trường Môi Trường Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Liên Thương TÓM TẮT  Lý chọn đề tài Acid lactic acid hữu có tầm ứng dụng rộng rãi công nghiệp, nông nghiệp thực phẩm Acid lactic sử dụng để tạo vị, tạo hương, bảo quản thực phẩm, dược phẩm, ngành may mặc da giày Ngoài ra, acid lactic sử dụng làm nguyên liệu sản xuất hóa chất polymer Hiện cơng nghiệp sản xuất lactic acid nước hạn chế, nhu cầu acid lactic ngày tăng cao Tổng thị trường giới acid lactic 86.000 vào năm 2001, 500.000 vào năm 2010 Ở Việt Nam: vào năm 2006, nhập gói hợp đồng trị giá 3,7 triệu USD từ công ty dược IIdong (Hàn Quốc) Acid lactic sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác như: tinh bột (sắn), mật rỉ đường (củ cải đường, mía,…) hay cellulose (rơm lúa) Là nước nông nghiệp, năm lượng phế thải dư thừa q trình chế biến sản phẩm nơng sản, thực phẩm lớn đa dạng chủng loại Đó nỗi lo bãi chứa, đe dọa ô nhiễm môi trường với địa phương mạnh sản xuất nơng nghiệp Trước kia, chưa gới hóa nơng nghiệp, phế phẩm nông nghiệp rơm, rạ, bẹ ngô… tái sử dụng Bẹ ngô sử dụng làm chất đốt gia đình Rơm rạ vừa sử dụng làm chất đốt, vừa dùng thức ăn chăn nuôi Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 đồng thời dùng làm nguyên liệu ủ phân hữu cơ… Người nơng dân tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp vào nhiều mục đích khác Ngày nay, đời sống người tiến hơn, sản phẩm cung cấp cho nông nghiệp ngày nhiều Con người khơng cịn trọng đến việc tái sử dụng phế phẩm nông nghiệp, phế phẩm nơng nghiệp thường bị bỏ lại đồng ruộng sau thu hoạch, chí bị đốt ruộng Việc đốt khơng tạo khói, bụi, chất độc, CO2, … mà cịn lãng phí nguồn ngun liệu dồi dào, tái sử dụng, đem lại giá trị kinh tế lẫn môi trường Đặc biệt, lõi ngô cịn dùng làm nguồn ngun liệu để sản xuất acid lactic Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu xử lý phụ phẩm nông nghiệp từ ngô để lên men acid lactic” vô quan trọng cấp thiết Việc nghiên cứu sản xuất acid lactic từ nguồn phế phẩm nơng nghiệp góp phần giải vấn đề nhiễm mơi trường, mang lại nguồn lợi kinh tế, tăng thu nhập cho người nông dân trồng ngơ, đẩy mạnh cơng nghiệp hóa sản xuất, cung cấp nguồn nguyên liệu acid lactic cho thị trường  Ý nghĩa đề tài - Ý nghĩa khoa học: Phân tích xác định hàm lượng đường dịch sau thủy phân xác định hàm lượng acid lactic dịch sau lên men; làm sở để nghiên cứu sản phẩm thân thiện với môi trường - Ý nghĩa thực tiễn + Tận dụng lượng phế phẩm lõi ngô nông nghiệp để tạo nguồn nguyên liệu để sản xuất acid lactic + Giải vấn đề ô nhiễm môi trường, nâng cao hiệu kinh tế sản xuất + Tăng nguồn thu nhập cho người nông dân + Giảm giá thành sản xuất acid lactic  Sản phẩm đề tài: acid lactic, thuộc sản phẩm vật liệu Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học năm học 2013-2014 QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ Quá trình xử lý sơ bộ, tiền xử lý thủy phân lõi ngô Xử lý sơ Tiền xử lý thủy phân lõi ngô Thiết bị cung cấp nhiệt Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình thủy phân lõi ngơ tạo đường Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men latic Thời gian thủy phân Tỷ lệ lõi ngô với H2SO4 15% (W/V) Nồng độ đường Thời gian lên men Hình Sơ đồ tổng quát nội dung nghiên cứu 2.1 Kết trình thủy phân tạo đường từ lõi ngô 2.1.1 Kết 1: Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình thủy phân lõi ngơ tạo dịch đường  Xây dựng đường chuẩn đường glucose có lõi ngơ sau thủy phân 37 Sau tiến hành khảo sát thủy phân lõi ngô thu dịch đường sau thủy phân có nồng độ 24,85 mg/ml, lượng ngơ ban đầu đem thí nghiệm 4g, thể tích dịch đường sau thủy phân 32 ml, độ pha loãng n = 100 Hàm lượng đường khử lõi ngơ là: G= 0,2485× 32× 100 =198,8 mg / g Thành phần chất lõi ngô bao gồm cellulose, hemicellulose, lignin, độ ẩm chất rắn khác Trong đó, cellulose chiếm 34,1%; hemicellulose 42,5%, lignin 12,8% chất rắn khác chiếm 10,6% [10] Tổng cellulose hemicellulose chiếm 76,6%, nghĩa 100g lõi ngô cellulose hemicellulose chiếm 76,6 g Trong g nguyên liệu lõi ngô ban đầu, cellulose hemicellulose chiếm khoảng 0,766 g hay 766 mg Hiệu suất thủy phân tính sau: H= mđường khử lõi ngơ 198,8 × 100 %= × 100 %=25,95 % mcellulose vàhemicellulose 766  Kết Dịch thủy phân thu có nồng độ dịch đường 24,85g/l Hiệu suất trình thủy phân lõi ngơ tạo dịch đường 25,95% Kết hiệu suất thủy phân lõi ngô gần với kết nghiên cứu Noah Weiss, Johan Borjesson, Lars Saaby Pedersenvà Anne S Meyer Theo tác giả, thủy phân enzyme tạo lượng đường dao động khoảng 30 – 65% Khi bổ sung thêm ezyme, hiệu suất thủy phân tăng đến 77% Hiệu suất trình thủy phân tăng bổ sung thêm enzyme, đồng thời lựa chọn giống ngơ thích hợp giống ngô khác tạo lượng đường thủy phân khác 38 B KẾT QUẢ Q TRÌNH LÊN MEN LACTIC TỪ DỊCH ĐƯỜNG LÕI NGƠ SAU THỦY PHÂN 3.3 Kết 3: Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men lactic Dịch đường sau thủy phân bổ sung chất dinh dưỡng, nguyên tố vi lượng cần thiết cho trình lên men (mơi trường MRS _ bảng phụ lục 1.1), đem hấp khử trùng lên men lactic 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ đường tổng đến trình lên men lactic  Mục tiêu Đánh giá ảnh hưởng nồng độ đường tổng đến trình lên men lactic Xác định nồng độ đường tổng tối ưu cho trình lên men latic  Nội dung Khảo sát nồng độ đường tổng khác từ – 7%; nhiệt độ 370C; thời gian ngày; pH = 6,0; tỷ lệ giống bổ sung 10% Số lần lặp lại thí nghiệm Từ kết đo OD (bảng phụ lục 2.5 bảng phụ lục 2.6) kết hợp với phương trình hồi quy vừa tìm (mục 3.1.1), tiến hành tính tốn hàm lượng acid tổng tạo sau trình lên men lactic Hàm acid lactic tạo sau trình lên men lactic thể qua đồ thị 3.5  Kết acid lactic lõi ngô tạo 0 Đồ thị 3.5 Ảnh hưởng nồng độ đường tổng đến trình lên men lactic 39 Qua kết đồ thị 3.5 ta thấy hàm lượng đường tổng tăng từ – 2% lượng acid lactic tạo dao động từ 3,42 – 5,49 g/l Ở nồng độ đường 2% hàm lượng acid tổng thu cao Hàm lượng acid lactic giảm nồng độ đường tổng tăng từ – 7% Nghĩa nồng độ dịch đường tổng tăng lượng acid lactic sinh tăng đến một giới hạn định lượng acid lactic giảm Do nồng độ đường tổng tăng cao ức chế hoạt động vi khuẩn lactic, ảnh hưởng đến trình lên men tạo acid lactic Vì vậy, cần điều chỉnh nồng độ đường tổng phù hợp cho trình lên men lactic Trong trình khảo sát ảnh hưởng nồng độ đường tổng đến trình lên men nhận thấy nồng độ đường tổng 2% tối ưu cho trình lên men 3.3.2 Ảnh hưởng thời gian lên men đến trình lên men lactic  Mục tiêu Đánh giá ảnh hưởng thời gian đến trình lên men lactic Tiến hành thí nghiệm nhằm xác định thời gian tối ưu cho trình lên men latic  Nội dung Cố định nồng độ đường tổng 2%; nhiệt độ 37 0C; pH = 6,0; tỷ lệ giống bổ sung 10%; khảo sát khoảng thời gian khác – 10 ngày Số lần lặp lại Từ kết đo OD (bảng phụ lục 2.7 bảng phụ lục 2.8) kết hợp với phương trình hồi quy vừa tìm (mục 3.1.1), tiến hành tính tốn hàm lượng acid lactic tạo sau trình lên men lactic Hàm acid lactic tạo sau trình lên men lactic thể qua đồ thị 3.6 40 Kết acid lacti lõi ngô tạo acid lactic glucose tạo 0 10 11 12 Đồ thị 3.6 Ảnh hưởng thời gian lên men đến trình lên men lactic Qua đồ thị 3.6 ta thấy thời gian tăng từ ngày lên ngày, lượng acid lactic sinh ngày tăng, dao động từ 4,653 – 6,570 g/l; từ ngày thứ đến ngày thứ 10, lượng acid lactic sinh lại giảm xuống, từ 6,570 g/l xuống 5,733 g/l Khảo sát thời gian từ ngày trở thời gian đầu vi sinh vật lactic giai đoạn tạo sinh khối lên men tạo acid lactic, sau tạo sinh khối xong vi sinh vật bắt đầu lên men Acid lactic tạo tăng ngưỡng thời gian định Khi vượt qua ngưỡng lượng acid lactic sinh khơng tăng thêm; bên cạnh đó, thời gian lên men kéo dài, vi khuẩn sau sử dụng hết lượng chất cung cấp ban đầu tiếp tục sử dụng lượng acid lactic tạo thành làm chất tạo sản phẩm phụ, gây ảnh hưởng đến lượng acid lactic thu Do đó, cần xác định thời gian lên men phù hợp nhằm điều khiển trình lên men để thu nhận lượng acid lactic tối ưu Sau trình khảo sát ảnh hưởng thời gian đến trình lên men, nhận thấy thời gian ngày thích hợp cho q trình lên men tạo acid lactic 41 3.4 Kết 4: Khảo sát trình lên men lactic điều kiện tối ưu  Nội dung Sau nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men lactic (nồng độ đường, thời gian lên men), tiến hành lên men với điều kiện tối ưu nhằm đánh giá hiệu suất trình lên men khả tạo acid lactic từ dịch đường lõi ngô lên men Tiến hành thí nghiệm với điều kiện: - Nồng độ đường tổng 2% - Tỷ lệ giống 10% - Nhiệt độ 370C - Thời gian ngày - pH = 6,0 Sau tiến hành lên men điều kiện tối ưu, hàm lượng acid lactic thu 6,05g/l pH = 4,1 Tính tốn Phương trình lên men đường tạo acid lactic C H 12 O lactobacillus 2CH CHOHCOOH +năng lượng → Nồng độ đường tổng dịch lên men 2%, nghĩa 100 ml mơi trường chứa dịch lõi ngơ có 2g đường tổng (đường có sẵn dịch lõi ngơ sau thủy phân đường bổ sung vào môi trường) 100 ml dịch lên men chứa : 2g đường 1000ml dịch lên men chứa : ? g đường Hàm lượng đường lít dịch lên men là: ×1000 =20(g /l ) 100 Hiệu suất trình lên men H lên men = hàm lượng axit lactic sinh ×100 % hàm lượng đường tổngtrong dịch lên men = 6,05 ×100 %=30,25 % 20 42  Kết Hàm lượng acid lactic thu sau trình lên men điều kiện tối ưu 6,05g/l Hiệu suất lên men lactic đạt 30,25% tương đối so với nghiên cứu trình lên men tĩnh Hiệu suất lên men lactic lượng đường thủy phân nâng cao phát triển kiểm soát pH dịch lên men, đồng thời sử dụng hệ thống lên men bán liên tục thiết bị lên men có cánh khuấy tạo lượng acid lactic cao hiệu suất chuyển háo đường thành acid lactic nâng lên rõ rệt 43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua trình tiến hành khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến thủy phân lõi ngô lên men axi lactic từ dịch đường sau thủy phân, kết hợp với số liệu thực nghiệm rút kết luận sau: Điều kiện tối ưu để thủy phân lõi ngô tạo dịch đường là: sử dụng bể ổn nhiệt, thời gian thủy phân 150 phút, tỷ lệ lõi ngô với acid H 2SO4 15% 1:8 (W/V) thu hàm lượng đường 24,85g/l, hiệu suất thủy phân 25,95% Quá trình lên men lactic từ dịch đường sau thủy phân tối ưu điều kiện: tỷ lệ giống 10%, nồng độ đường tổng 2%, nhiệt độ 37 0C, thời gian ngày, pH = 6,0 thu hàm lượng acid tổng 6,05g/l, hiệu suất lên men 30,25% Hạn chế Thiếu kinh nghiệm thực tiễn thí nghiệm lên men lactic, hạn chế thiết bị tiến hành thí nghiệm số lần thí nghiệm Kiến nghị Vì thời gian có hạn nên đề tài khơng khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ giống, pH nhiệt độ đến trình lên men lactic Đề tài nghiên cứu với quy mơ phịng thí nghiệm, cần tiến hành thí nghiệm nghiên cứu nhằm mở rộng quy mô phạm vi nghiên cứu, hướng đến phụ phẩm nơng nghiệp khác Cải tiến quy trình công nghệ hàm lượng acid lactic thu hiệu suất lên men lactic nâng cao hơn, quy trình lên men bán liên tục, thiết bị lên men có cánh khuấy 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt [1] Kiều Hữu Ánh, Giáo trình Vi sinh vật học công nghiệp, NXB Khoa Học – Kỹ Thuật [2] Lê Xuân Phương, Thí nghiệm vi sinh vật học, trường Đại học Đà Nẵng [Tài liệu chưa xuất bản] [3] Ngô Đại Nghiệp cộng sự, Tài liệu thực hành Phân tích thực phẩm, trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP HCM [Tài liệu chưa xuất bản] [4] Nguyễn Đức Lượng (2002), “ Công nghệ vi sinh”, tập 2, NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM [5] Nguyễn Đức Lượng cộng sự, “Vi sinh vật công nghiệp”, tập 2, trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, 1996 [6] Nguyễn Hoài Hương – Bùi Văn Thế Vinh, Bài giảng Thực hành Hóa Sinh, trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP HCM [7] Nguyễn Thị Thanh Hà (2012), Nghiên cứu q trình lên men lactic từ lõi ngơ, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật, trường Đại học Đà Nẵng [Tài liệu chưa xuất bản] [8] Nguyễn Thúy Hương, Tuyển chọn cải thiện chủng Acetobacter xylinum, tạo cellulose vi khuẩn để sản xuất ứng dụng quy mô pilot – Luận văn tiến sĩ sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP.HCM [Tài liệu chưa xuất bản] [9] Nguyễn Văn Tuyên (2011), Nghiên cứu quy trình lên men lactic từ rơm lúa, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật, trường Đại học Đà Nẵng [Tài liệu chưa xuất bản] Tài liệu nước [10] Atcha Boonmee (2012),” Hydrolysis of various thai agricultural biomasses using the crude enzyme from aspergillus aculeatus iizuka fr60 isolated from soil”, Brazilian Journal of Microbiology, 43(2), tr 461 [11] Noah Weiss, Johan Börjesson, Lars Saaby Pedersen and Anne S Meyer (2013), “Enzymatic lignocellulose hydrolysis: Improved cellulase productivity by insoluble solids recycling”,Biotechnology for Biofuels, tr 13 45 [12] Zulfiqar Ali (2007), Production and untilization of food grade latic acid from corn cobs, institute of food science and technology, University of agriculture, Faisalabad Tài liệu từ Internet [13] Nghiên cứu trình lên men lactic từ mật rỉ đường, truy cập ngày 20-3-2014, từ trang web http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-nghien-cuu-qua-trinh-len-men-lactic-tumat-ri-duong-10246/ [14] Cellulose từ trang web http://vi.wikipedia.org/wiki/Cellulose 46 PHỤ LỤC Môi trường MRS nuôi cấy vi khuẩn lactic Môi trường MRS lỏng Bảng phụ lục 1.1 Thành phần chất lít mơi trường MRS lỏng Thành phần môi trường Lượng sử dụng Pepton 10g Cao thịt 10g Cao nấm men 5g Tween 80 ml K2HPO4 2g Natri axetat 5g Điamonium citrate 2g MgSO4 0,2g Môi trường MRS agar Thành phần chất môi trường MRS lỏng, bổ sung thêm agar Thuốc thử DNS - Hòa tan 10g DNS vào 400 ml nước cất Khuấy bếp khuấy từ - Hòa tan 16g NaOH với 150 ml nước cất - Thêm dung dịch NaOH vừa pha từ từ vào dung dịch DNS - Sử dụng máy khuấy từ để hòa tan, nhiệt độ không 500 - Tiếp tục thêm 300g Potassium sodium tartrate - Định mức đủ 1lít Thuốc thử phenolphtalein 1% - Cho 80ml cồn 96% vào chai thủy tinh tối màu - Thêm vào chai 20ml nước cất 47 - Thêm 1g phenolphtalein vào chai, lắc đến tan hết 48 PHỤ LỤC Bảng phụ lục 2.1 Kết đo OD540 nm dãy dung dịch đường chuẩn đường glucose Nồng độ glucose (mg/ml) OD 0,2 0,4 0,6 0,8 0,0662 0,2185 0,4216 0,7117 0,932 1,1979 Bảng phụ lục 2.2 Kết đo OD hàm lượng đường tạo sử dụng thiết bị cung cấp nhiệt khác Bếp từ Tủ sấy Bể ổn nhiệt Nồi hấp Lần 0992 0,0665 0,1894 0,1237 Lần 0,0976 0,0753 0,1829 0,1264 Lần 0,0895 0,0688 0,1812 0,1262 Trung bình 0,0954 0,0702 0,1845 0,1221 Độ lệch chuẩn 0,0052 0,0045 0,0043 0,0053 4,85 2,62 12,73 7,20 Hàm lượng đường khử tạo (g/l) 49 Bảng phụ lục 2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian thủy phân đến trình thủy phân lõi ngô 30 phút 90 phút 150 phút 210 phút 270 phút Lần 0,1224 0,1894 0,2584 0,2608 0,2583 Lần 0,1108 0,1829 0,2525 0,2537 0,2514 Lần 0,1188 0,1812 0,2612 0,2518 0,2506 Trung bình 0,1173 0,1845 0,2574 0,2554 0,2534 Độ lệch chuẩn 0,0059 0,0043 0,0044 0,0047 0,0042 6,79 12,73 19,18 19,00 18,83 Hàm lượng đường khử tạo (g/l) Bảng phụ lục2.4 Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ acid H2SO4 15% đến trình thủy phân lõi ngô 1:4 1:6 1:8 1:10 1:12 1:14 Lần 0,2296 0,2477 0,3261 0,2536 0,0976 0,0939 Lần 0,2312 0,2488 0,3282 0,2548 0,1086 0,1067 Lần 0,2159 0,2516 0,3097 0,2583 0,0953 0,0973 Trung bình 0,2256 0,2494 0,3213 0,2556 0,1005 0,0993 Độ lệch chuẩn 0,0084 0,0020 0,0101 0,0024 0,0071 0,0066 16,37 18,47 24,83 19,02 5,30 5,19 Hàm lượng đường khử tạo (g/l) 50 Bảng phụ lục 2.5 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ đường tổng dịch ngô đến hàm lượng acid lactic tạo thành Mẫu Đường Đường Đường Đường Đường Đường Đường 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% Lần 5,0 4,3 6,6 5,9 5,7 5,4 5,3 4,8 Lần 5,2 4,2 6,7 6,0 5,8 5,1 5,0 4,9 Lần 5,2 4,2 6,6 6,0 5,7 5,3 5,2 4,8 5,13 4,17 6,63 5,97 5,73 5,27 5,17 4,83 0,1155 0,0577 0,0577 0,0577 0,0577 0,1528 0,1528 0,0577 4,617 3,653 5,829 5,373 5,157 4,743 4,653 4,347 Trung bình Độ lệch chuẩn Hàm lượng acid lactic tạo (g/l) Bảng phụ lục 2.6 Kết khảo sát ảnh hưởng nồng độ đường dịch glucose đến hàm lượng acid lactic tạo thành Đường Đường Đường Đường Đường Đường Đường 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% Lần 5,9 7,5 6,5 6,0 5,8 5,5 5,3 Lần 6,0 7,4 6,2 6,2 5,8 5,6 5,2 Lần 5,7 7,4 6,4 6,1 5,7 5,5 5,0 Trung bình 5,87 7,43 6,37 6,10 5,77 5,53 5,17 0,1528 0,1528 0,1528 0,1 0,0577 0,0577 0,1528 5,283 6,54 5,733 5,490 5,193 4,977 4,653 Độ lệch chuẩn Hàm lượng acid lactic tạo (g/l) 51 Bảng phụ lục 2.7 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian lên men đến hàm lượng acid lactic tạo thành từ dịch ngô ngày ngày 10 ngày Lần 4,4 4,5 5,6 6,0 6,9 6,6 6,5 Lần 4,3 4,5 5,5 6,1 6,8 6,7 6,4 Lần 4,0 4,6 5,4 6,0 6,9 6,6 6,4 Trung bình 4,23 4,53 5,50 6,03 6,87 6,63 6,43 0,2082 0,0577 0,1 0,0577 0,0577 0,0577 0,0577 3,807 4,077 4,950 5,427 6,042 5,829 5,652 Độ lệch chuẩn Hàm lượng acid lactic tạo (g/l) Bảng phụ lục 2.8 Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian lên men đến hàm lượng acid lactic tạo thành từ dịch đường glucose ngày ngày 10 ngày Lần 5,2 5,8 6,3 6,7 7,8 7,5 7,3 Lần 5,0 5,6 6,2 6,8 7,7 7,6 7,1 Lần 5,3 5,7 6,2 6,6 7,7 7,4 7,0 Trung bình 5,17 5,7 6,23 6,7 7,73 7,5 7,13 0,1528 0,1000 0,0577 0,1000 0,0577 0,1000 0,1528 4,653 5,130 5,607 6,030 6,802 6,599 6,272 Độ lệch chuẩn Hàm lượng acid lactic tạo (g/l) ... liệu để sản xuất acid lactic Vì vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu xử lý phụ phẩm nông nghiệp từ ngô để lên men acid lactic? ?? vô quan trọng cấp thiết Việc nghiên cứu sản xuất acid lactic từ nguồn phế phẩm. .. liệu để sản xuất acid lactic 2 Vì vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu xử lý phụ phẩm nông nghiệp từ ngô để lên men acid lactic? ?? vô quan trọng cấp thiết Việc nghiên cứu sản xuất acid lactic từ nguồn phế phẩm. .. hình nghiên cứu trình lên men tạo acid lactic từ cellulose Việt Nam giới 1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Từ nhu cầu sử dụng acid lactic, nhà khoa học nghiên cứu nguồn liệu để lên men tạo acid