Phân lập sacharomyces

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN VÀ LÊN MEN ETHANOL TỪ VỎ XOÀI SỬ DỤNG NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE Đề tài nhằm tận dụng nguồn phế phẩm từ sản phẩm nông nghiệp là vỏ xoài để sản xuất ethanol sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae. Nội dung nghiên cứu bao gồm: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H 2 SO 4 cũng như nhiệt độ và thời gian đến quá trình thủy phân vỏ xoài, nghiên cứu ảnh hưởng mật số tế bào nấm men và pH đến khả năng lên men, xác định thời gian và nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men ethanol. Kết quả nghiên cứu cho thấy vỏ xoài khi được thủy phân với nồng độ H 2 SO 4 3% (vv) ở 121 o C trong 1 giờ có hàm lượng đường khử cao nhất là 8,49% (wv)

TẠP CHÍ KHOA HỌC YERSIN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN VÀ LÊN MEN ETHANOL TỪ VỎ XOÀI SỬ DỤNG NẤM MEN SACCHAROMYCES CEREVISIAE Huỳnh Xuân Phong* TÓM TẮT Title: Study on the hydrolysis of mango peel and ethanol fermentation conditions using Saccharomyces cerevisiae Từ khóa: Dịch đường thủy phân, ethanol, lên men ethanol, Saccharomyces cerevisiae, vỏ xoài Keywords: Ethanol, ethanol fermentation, hydrolysate, mango peel, Saccharomyces cerevisiae Thông tin chung: Ngày nhận bài: 23/9/2016; Ngày nhận kết bình duyệt: 05/10/2016; Ngày chấp nhận đăng bài: 05/01/2017 Tác giả: * ThS., Trường ĐH Cần Thơ hxphong@ctu.edu.vn Đề tài nhằm tận dụng nguồn phế phẩm từ sản phẩm nông nghiệp vỏ xoài để sản xuất ethanol sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae Nội dung nghiên cứu bao gồm: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2SO4 nhiệt độ thời gian đến q trình thủy phân vỏ xồi, nghiên cứu ảnh hưởng mật số tế bào nấm men pH đến khả lên men, xác định thời gian nhiệt độ thích hợp cho q trình lên men ethanol Kết nghiên cứu cho thấy vỏ xoài thủy phân với nồng độ H2SO4 3% (v/v) 121oC có hàm lượng đường khử cao 8,49% (w/v) Điều kiện lên men ethanol từ dịch thủy phân vỏ xoài xác định pH 5,5, mật số tế bào nấm men 105 tb/mL lên men ngày nhiệt độ 30oC, hàm lượng ethanol đạt 3,08% (v/v) ABSTRACT The objective of this study was to examine the feasibility for the production of ethanol from mango peel using Saccharomyces cerevisiae The experimental activities included: studying the effects of H2SO4 concentration, time and temperature on the hydrolysis of mango peel, assessing the effects of yeast inoculum levels, pH levels to the fermentation capacity, determining the favourable time and temperature for ethanol fermentation The results showed that the hydrolysis of mango peel with H2SO4 of 3% (v/v) at 121oC for hour released 8.49% (w/v) reducing sugars The fermentation conditions including yeast inoculum levels at 105cells/mL and pH 5.5 were found to be favourable for ethanol fermentation In the treatment of days of incubation at 30°C, the ethanol concentration of 3.08% (v/v) was obtained Giới thiệu Ethanol hợp chất hữu có nhiều ứng dụng đời sống cơng nghiệp Tùy theo nồng độ, sử dụng thức uống, chất sát trùng, chất chống đông, chất ức chế, dung môi chất trung gian sản xuất hóa chất acetaldehyde, acid acetic, ethyl acetate, ethyl acrylate, ethylamine, ethyl chloride glycol ether Bên cạnh đó, ethanol cịn ngun liệu thơ chủ yếu q trình sản xuất dược phẩm, nhựa, sơn mài, nước hoa mỹ phẩm Hiện nay, nhu cầu ethanol công nghiệp với độ tinh cao ngày cấp thiết, ethanol chứng minh loại nhiên liệu sinh học có tiềm thay nguồn nhiên liệu hóa thạch dần cạn kiệt (Alfenore et al., 2002) Có thể pha trộn hợp lý lượng vừa phải ethanol với xăng để làm nhiên liệu nhằm tăng tính thân thiện với môi trường đồng thời hạ giá thành Việc sản xuất ethanol từ trình lên men chịu ảnh hưởng đáng kể giá thành nguyên liệu, nửa chi phí sản xuất (Classen et Số 02 (03/2017) TẠP CHÍ KHOA HỌC YERSIN al., 1999) Để giảm chi phí sản xuất việc tận dụng nguồn ngun liệu rẻ tiền từ phế phẩm nông nghiệp giải pháp quan tâm Xoài xem loại trái ưa chuộng giới màu sắc hấp dẫn, mùi vị thơm ngon giá trị dinh dưỡng cao Các nước sản xuất xoài lớn giới (trên triệu tấn/năm) Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia, Pakistan, Mexico, Brazil Sản lượng xoài nước chiếm 78% sản lượng xồi giới có ảnh hưởng lớn đến thị trường xoài giới Việt Nam thuộc nhóm 20 nước sản xuất xồi có tiềm giới, sản lượng xoài Việt Nam năm 2012 đạt 775.942 diện tích khoảng 73.692 (FAO, 2013) Xồi khơng sử dụng loại trái tươi mà chế biến thành nhiều loại sản phẩm khác Dó đó, lượng lớn phế phẩm từ xoài tạo hàng năm từ nhà máy Trong trình sản xuất, vỏ xồi phế phẩm chính, chiếm khoảng 15-20% thành phần thải ngồi mơi trường khơng có giá trị kinh tế Tuy nhiên, vỏ xoài chứa lượng lớn chất xơ tổng (73,04%) đường khử (Arumugam & Manikandan, 2011) nên nghiên cứu nhằm khảo sát điều kiện thích hợp cho trình thủy phân xác định điều kiện lên men sản xuất ethanol từ vỏ xoài Nội dung nghiên cứu 2.1 Nguyên vật liệu hóa chất - Vỏ xồi thu từ Cơng ty Rau Tiền Giang, tỉnh Tiền Giang - Nấm men Saccharomyces cerevisiae (No 2.1, LU1250) lưu trữ Viện Nghiên cứu Phát triển Công nghệ Sinh học, trường Đại học Cần Thơ - Hóa chất: H2SO4, NaOH, H3BO3, NaHSO3, D-glucose, yeast extract, peptone, mua từ sản phẩm thương mại Merck (Đức) HiMedia Laboratories (Ấn Độ) - Môi trường nuôi cấy nấm men: YPG (yeast extract 0,3%; khoai tây 20%; glucose 2%) 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu Vỏ xoài phơi ánh nắng mặt trời 2-3 ngày cắt thành miếng nhỏ (khoảng 2-3 cm) Sau vỏ tiếp tục sấy nhiệt độ 65oC 24 Nguyên liệu xay thành bột, trộn trữ 4oC để thực thí nghiệm đề tài nghiên cứu 2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ H2SO4 đến q trình thủy phân Thí nghiệm nhằm xác định nồng độ H2SO4 thích hợp cho q trình thủy phân Cân 10 g vỏ xoài xay nhuyễn cho vào 100ml dung dịch acid H2SO4 pha loãng với nồng độ 0,5; 1; 2; 4% (v/v) Xử lý nhiệt 121oC 15 phút (Arumugam & Manikandan, 2011) Lọc dịch thủy phân chỉnh pH 6,0 NaOH 20N Hàm lượng đường khử xác định phương pháp DNS (Bennett, 1971) độ Brix đo khúc xạ kế (Hand Refractometer, FG103/113, Euromex-Hà Lan) Thử nghiệm thực hiên lần lặp lại 2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến q trình thủy phân Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên với nhân tố lần lặp lại: Nhiệt độ với mức độ (nhiệt độ phòng, 60oC, 90oC, 100oC 121oC) thời gian với mức độ (15 phút, 30 phút, giờ, giờ) Cho 10g vỏ xoài xay nhuyễn vào 100ml dung dịch acid H2SO4 pha lỗng với nồng độ thích hợp từ thí nghiệm trước Ủ hỗn hợp nhiệt độ thời gian bố trí thí nghiệm Lọc dịch thủy phân chỉnh pH 6,0 NaOH 20N Mẫu xác định hàm lượng đường khử độ Brix 2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng mật số giống nấm men S cerevisiae Thí nghiệm với mục đích xác định mật số giống chủng thích hợp cho q trình lên men ethanol Nấm men tăng sinh môi trường YPG 30°C 16-24 giờ, mật số tế bào đạt khoảng 2,4 x 108 tế bào/ml (xác định phương pháp đếm trực tiếp buồng đếm hồng cầu) Pha lỗng dịch ni cấy nấm men để đạt nồng độ giống chủng ban đầu 108, 107 106 tế bào/ml Cho 100ml dung dịch xoài thủy phân vào bình tam giác 250 mL, khử trùng NaHSO3 (140 mg/L) 30 phút Cấy 1ml dịch huyền phù nấm men vào bình tam giác 250ml chứa 100 Số 02 (03/2017) 10 TẠP CHÍ KHOA HỌC YERSIN lignocellulose, thể lượng đường khử tạo thành tăng nhanh theo nồng độ acid (Hình 1) Khả thủy phân tỷ lệ thuận với nồng độ ion H+, lượng ion H+ hình thành nhiều dung dịch trình thủy phân xảy nhanh (Mosier, Ladisch & Ladich, 2002) Vì vậy, việc phá vỡ liên kết glucosic diễn nhanh, giúp trình chuyển hóa hemicellulose thành xylose Acid hoạt động chất xúc tác nên với nồng độ cao tăng tốc độ phản ứng tạo hàm lượng đường khử cao Hàm lượng đường khử (% w/v)/ Brix mL môi trường dịch lên men, mật số nấm men ban đầu dịch lên men tương ứng 106, 105 104 tế bào/ml Ủ điều kiện kỵ khí (đậy waterlock) nhiệt độ mơi trường (28-32°C) Sau ngày ủ, chưng cất dịch lên men để xác định hàm lượng ethanol quy nồng độ ethanol 20°C 2.2.5 Khảo sát ảnh hưởng pH đến q trình lên men Thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với nhân tố lần lặp lại pH dịch vỏ thủy phân điều chỉnh với mức độ: 4,0; 4,5; 5; 5,5 6,0 Thí nghiệm bố trí với 100ml dịch thủy phân với pH điều chỉnh bố trí thí nghiệm Thanh trùng NaHSO3 (140 mg/L) 30 phút Cấy nấm men theo nồng độ khảo sát Đậy kín bình waterlock lên men ngày nhiệt độ môi trường Các tiêu theo dõi: Độ Brix, pH hàm lượng ethanol (ở 20oC) sau lên men phương pháp chưng cất 2.2.6 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến trình lên men Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên với nhân tố lần lặp lại: Nhiệt độ (25, 30 35oC) thời gian lên men (3, 5, ngày) Cho vào bình tam giác 100 mL dịch vỏ xồi thủy phân với pH thích hợp thí nghiệm trước Thanh trùng NaHSO3 (140 mg/L) 30 phút Cấy nấm men với mật số khảo sát, đậy kín bình water-lock tiến hành lên men điều kiện nhiệt độ thời gian lên men theo bố trí thí nghiệm Các tiêu theo dõi: độ Brix, pH hàm lượng ethanol (ở 20oC) 2.2.7 Xử lý kết quả: Kết thí nghiệm xử lý vẽ biểu đồ phần mềm Microsoft Excel 2010 (Microsoft Corporation, USA) Số liệu thí nghiệm xử lý thống kê chương trình Statgraphics v5.0 (Statpoint Technologies, Inc., USA) Kết thảo luận 3.1 Ảnh hưởng nồng độ H2SO4 đến trình thủy phân Kết cho thấy nồng độ acid ảnh hưởng lớn đến trình thủy phân hợp chất 12 -3 0,5% 1% 2% 3% Nồng độ H2SO4 (% v/v) Hàm lượng đường khử (% w/v) 4% Độ Brix Hình Ảnh hưởng nồng độ H2SO4 (% v/v) đến q trình thủy phân *Ghi chú: Các cột có mẫu tự giống theo nhóm tiêu thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% (CV = 1,75%) Sau 15 phút thủy phân, lượng đường khử có giá trị cao (7,74% w/v) nồng độ H2SO4 4% (v/v), tiếp đến (7,61% w/v) nồng độ H2SO4 3% (v/v), sau 2% (w/v), 1% (w/v) thấp (6,14% w/v) nồng độ H2SO4 0,5% (v/v) Kết đo độ Brix cho thấy hàm lượng chất hòa tan dịch thủy phân tăng theo giá trị nồng độ H2SO4 (Hình 1) Ở nồng độ acid cao cho giá trị độ Brix cao ngược lại Cụ thể nồng độ acid 4%, sản phẩm thủy phân có độ Brix cao (11,7oBrix) độ Brix thấp (6,5°Brix) thủy phân với aicd nồng độ 0,5% (v/v) Việc lựa chọn nồng độ acid thích hợp cho q trình thủy phân có ý nghĩa lớn ảnh hưởng đến hiệu sản xuất ethanol từ vỏ xoài Ở nồng độ acid thấp (0,5% v/v), hiệu thủy phân thấp Ngược lại, nồng độ acid cao (4% v/v) trình thủy phân diễn mạnh tốn hóa chất gây khó khăn cho q trình trung hịa để lên men ethanol sau Số 02 (03/2017) 11 TẠP CHÍ KHOA HỌC YERSIN Kết thống kê cho thấy hàm lượng đường khử sinh xử lý với H2SO4 3% 4% (v/v) khơng có khác biệt ý nghĩa (tương ứng 7,61% 7,74% w/v) Do vậy, nồng độ acid 3% (v/v) xem thích hợp cho q trình thủy phân vỏ xoài 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến trình thủy phân Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến phản ứng thủy phân vỏ xoài cho thấy hàm lượng đường khử thu tăng dần theo nhiệt độ thủy phân (Bảng 1) Theo nghiên cứu Xiang, Kim & Lee (2003), phá vỡ liên kết hydrogen thành phần hemicellulose cellulose diễn nhanh chóng gia tăng nhiệt độ Ở nhiệt độ thấp (30 - 90oC) q trình thủy phân vỏ xồi diễn chậm so với thực nhiệt độ cao (100 - 121oC) Cụ thể, hàm lượng đường thu tăng gần gấp thủy phân nhiệt độ cao từ 100 - 121oC (khoảng 8%) so với thủy phân mức nhiệt độ thấp Theo Girio et al (2010), nhiệt độ thích hợp cho trình thủy phân hemicellulose acid sulphuric acid hydrochloric khoảng 121 - 160oC Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến trình thủy phân Nhiệt độ Thời gian Hàm lượng Độ Brix thủy phân thủy đường khử sau thủy (oC) phân (w/v %) phân 15 phút 1,84l 5,0 30 phút 3,54l 6,17 Nhiệt độ 4,07k 6,33 phòng k 4,10 6,33 k 4,33 7,17 l 15 phút 3,29 6,17 l 30 phút 3,33 6,83 o k 60 C 4,02 7,0 4,18k 7,67 4,42ik 8,17 15 phút 4,83hi 7,83 30 phút 5,07gh 8,17 90oC 6,17de 8,17 def 5,85 9,0 fg 5,50 9,17 15 phút 30 phút giờ 15 phút 30 phút giờ 5,76ef 9,33 d 6,22 9,83 o c 100 C 7,25 9,83 bc 7,67 10.17 b 8,03 10,33 c 7,53 10,83 7,58c 11,33 121oC 8,49a 12,17 8,53a 12,33 8,58a 12,5 CV (%) 3,69 *Ghi chú: Các trị trung bình cột theo sau có mẫu tự giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% Như phản ứng thủy phân hợp chất lignocellulose vỏ xoài xảy mạnh 121oC thời gian khoảng 60 phút trình xử lý mẫu Để đạt hiệu suất cao trình thủy phân trì phản ứng thời gian dài Tuy nhiên tiêu tốn nhiều thời gian cho trình xử lý mẫu, nên làm giảm hiệu trình sản xuất Đồng thời, theo Lenihan et al (2011), thủy phân nhiệt độ cao thời gian kéo dài làm cho monosaccharide phân hủy thành chất không mong muốn, có khả ức chế q trình lên men sau furfural, hydroxylmethylfurfural-HMF, acid acetic, acid levulinic, acid formic, acid uronic, acid vanillic, phenol, cinnamaldehyde, formaldehyde,… Do tốt lựa chọn thời gian xử lý mẫu 60 phút để đạt hiệu suất hiệu cao mức độ hợp lý Hàm lượng xơ tổng vỏ xoài 9,33% (Ashoush & Gadallah, 2011), với 8,49% đường khử sinh nghiệm thức nhiệt độ 121oC thời gian thủy phân hiệu suất phản ứng đạt 79,21% Kết cao gấp đôi so với hiệu suất thu (38,6%) nghiên cứu thủy phân bã mía điều kiện 6% acid phosphoric, nhiệt độ 100oC thời gian công bố Gamez, Ramírez, Garrote & Vázquez (2004) Hàm lượng đường khử sinh từ việc thủy phân vỏ sầu riêng 5,6% (w/v) 121oC 45 phút với 2% acid sulphuric (Matura, Nuanphan & Woatthichai, 2012) Quá trình thủy phân tảo đỏ (Dwi, Sri, Indah, Neli & Pandit, 2012) Số 02 (03/2017) 12 TẠP CHÍ KHOA HỌC YERSIN cho hàm lượng đường khử cao (3,28% w/v) thực 121oC Do vậy, thấy điều kiện cho trình xử lý H2SO4 3% (v/v) điều kiện 121oC có hiệu cho hàm lượng đường khử cao đồng thời tránh phân hủy loại đường tạo thành, tiết kiệm chi phí thời gian thủy phân 3.3 Ảnh hưởng mật số giống chủng nấm men S cerevisiae Kết khảo sát ảnh hưởng mật số nấm men S cerevisiae đến trình lên men ethanol từ dịch thủy phân vỏ xồi trình bày Bảng Dịch sau lên men có pH thấp so với trước lên men (pH ban đầu 6,0), giá trị pH dịch đường giảm dần qua giai đoạn lên men, khoảng dao động pH nghiệm thức sau lên men 5,25 5,91 Sự giảm pH oxy hoá đường thành acid hữu Điều giải thích q trình chuyển hóa đường thành ethanol, nấm men phân giải đường thành sản phẩm trung gian – acid hữu cơ, làm giảm pH dịch lên men Bên cạnh đó, kết chứng tỏ trình lên men xảy tốt, nấm men phát triển vượt trội so với vi khuẩn gây chua nên pH không giảm xuống đến mức 3,0 - 3,5 Tương tự pH, độ Brix trước sau lên men có chênh lệch Nguyên nhân chuyển hóa từ đường sang ethanol dòng nấm men Độ Brix ban đầu đạt giá trị 12oBrix, sau thời gian lên men nghiệm thức log tb/mL kết đo 9°Brix, log tb/ml 9,5oBrix Khi chủng với mật số log tb/ml độ Brix giảm (11,5oBrix) so với thời điểm trước lên men Bảng Kết ảnh hưởng mật số nấm men đến trình lên men Độ Brix Độ cồn Mật số nấm pH sau sau lên (% v/v men lên men men 20°C) khác biệt ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% Kết thống kê giá trị trung bình hàm lượng ethanol lần lặp lại cho thấy mật số nấm men log log tế bào/ml cho giá trị trung bình hàm lượng ethanol cao (lần lượt 3,21% 3,47% v/v) khác biệt có ý nghĩa với 0,37% (v/v) mật số log tế bào/ml Do mật số log tế bào/ml (105 tế bào/ml) chọn để lên men nhằm tạo ethanol cao đồng thời tiết kiệm lượng nấm men so với chủng với mật số log tế bào/ml 3.4 Ảnh hưởng pH đến trình lên men Kết độ Brix pH sau lên men cho thấy trình lên men ethanol làm giảm độ Brix (Brix ban đầu 12) pH môi trường (Bảng 3.) Kết cho thấy pH 5,5 6,0 sản phẩm thu có lượng ethanol tương ứng 3,01% 3,14% (v/v), cao khác biệt có ý nghĩa so với mẫu lên men giá trị pH 4,0; 4,5 5,0 Kết phù hợp với nghiên cứu công bố Arumugam & Manikandan (2011) Kết thống kê với độ tin cậy 95%, lượng ethanol pH 5,5 6,0 khơng có khác biệt Như vậy, nhằm tiết kiệm NaOH dùng trình trung hịa dịch thủy phân, pH 5,5 thích hợp để lên men ethanol từ vỏ xoài Bảng Ảnh hưởng pH đến trình lên men Độ Brix pH trước pH sau sau lên lên men lên men men 4,0 3,92 11,0 0,43c 4,5 4,42 10,7 0,94b 5,0 4,67 10,2 1,13b 5,5 5,28 10,0 3,01a 5,25 9,2 3,14a Log tb/ml 5,25 9,0 3,47a 6,0 Log tb/ml 5,37 9,5 3,21a CV (%) Log tb/ml 5,91 11,5 0,37b CV (%) 4,56 *Ghi chú: Các trị trung bình cột theo sau có mẫu tự giống thể Hàm lượng ethanol (% v/v 20°C) 2,23 *Ghi chú: Các trị trung bình cột theo sau có mẫu tự giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% Số 02 (03/2017) 13 TẠP CHÍ KHOA HỌC YERSIN 3.5 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến q trình lên men Trong thí nghiệm này, dịch vỏ xoài sau thủy phân tiến hành lên men với thời gian 3, 5, ngày điều kiện nhiệt độ 25oC, 30oC 35oC Các giá trị pH nồng độ chủng giống ban đầu điều chỉnh theo kết thí nghiệm Kết sau lên men trình bày Bảng Tương tự thí nghiệm trước, độ Brix pH sau lên men giảm (độ Brix pH ban đầu tương ứng 12 5,5) Kết cho thấy khơng có khác biệt độ tin cậy 95% độ cồn hai mức nhiệt độ 25oC 30oC lên men sau 3, 5, ngày Như vậy, hai mức nhiệt độ 25oC 30oC thích hợp cho trình lên men enzyme hoạt động hiệu khoảng nhiệt độ Tốc độ enzyme xúc tác phản ứng tăng với nhiệt độ đạt đến nhiệt độ mà enzyme bắt đầu biến tính (Southerland, 1990) Ở nhiệt độ lên men 35oC cho thấy khả lên men nấm men có khuynh hướng giảm, hàm lượng ethanol đạt 2,63% 2,87% (v/v) sau ngày lên men Nguyên nhân nhiệt độ cao (35oC) hạn chế hoạt tính enzyme chuyển hóa đường thành ethanol, đồng thời việc tiến hành lên men nhiệt độ tiêu hao lượng để nâng nhiệt độ lên cao Thời gian lên men nhiệt độ 30oC chọn ngày mức thời gian hàm lượng ethanol sinh cao (3,08% v/v) khơng có khác biệt lên men ngày (2,94% v/v) Việc lựa chọn mức thời gian giảm thời gian lên men Hàm lượng ethanol sau ngày lên men 30°C (3,08% v/v) không khác biệt ý nghĩa so với hàm lượng ethanol đạt sau ngày lên men 25°C, hàm lượng ethanol 3,15% 3,21% (v/v) Nhiệt độ lên men 30°C nằm khoảng nhiệt độ môi trường xung quanh (trong khoảng 28-32°C) nên tiết kiệm chi phí điều nhiệt chi phí giảm nhiệt độ mức 25°C Ngoài ra, kết cho thấy lên men 35°C hàm lượng ethanol có giảm cịn trì khả lên men nấm men, điều cho thấy điểm thuận lợi chủng nấm men thử nghiệm vào thời điểm mùa hè tình trạng nóng lên toàn cầu nay, chủng nấm men S cerevisiae khơng hồn tồn bị ức chế Tóm lại, nhiệt độ 30oC và thời gian len men ngà y là điều kiện thích hợp cho lên men ethanol từ dịch thủy phân vỏ xoài Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian lên men lên lượng etanol sinh Nhiệt độ Thời gian lên men lên men (oC) (ngày) 25 30 35 9 CV (%) Hàm lượng pH Độ Brix ethanol sau lên sau lên (% v/v men men 20°C) 5,46 11,2 0,12e 5,36 10,7 1,86c 5,13 9,2 3,15a 5,12 8,8 3,21a 5,45 11,0 0,06e 5,34 10,2 1,61c 5,16 8,8 3,08ab 5,22 9,7 2,94ab 5,49 12,0 0e 5,43 10,8 0,73d 5,28 10,2 2,63b 5,27 9,7 2,87ab 6,96 *Ghi chú: Các trị trung bình cột theo sau có mẫu tự giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê độ tin cậy 95% Quá trình lên men dịch thủy phân vỏ xoài tạo ethanol với nồng độ 3,08% (v/v) Nếu so với sản xuất ethanol từ nguyên liệu tinh bột đạt tới 6,0 - 9,5% (v/v), lượng ethanol sản xuất từ nguyên liệu vỏ xồi khơng cao (chỉ vào khoảng gần 50% so với sản xuất từ tinh bột) Tuy nhiên, kết tiềm lớn cho việc sản xuất ethanol nguồn phế phẩm nơng nghiệp dồi không ảnh hưởng đến cung cấp lương thực cho người, đồng thời giúp giải vấn đề môi trường thải bỏ sản xuất Kết luận Kết nghiên cứu cho thấy q trình thủy phân vỏ xồi thành dịch đường đạt hiệu cao thực với H2SO4 3% (v/v) điều kiện nhiệt độ thời gian 121oC giờ, hàm lượng đường khử thu 8,49% (w/v) Kết khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men cho thấy điều kiện thích hợp cho lên men ethanol từ dịch thủy phân vỏ xoài với mật số tế bào nấm men 105 tb/mL pH 5,5, lên men ngày nhiệt độ 30oC cho hàm lượng ethanol đạt 3,08% (v/v) Kết cho thấy tiềm tận dụng nguồn phụ phế phẩm nông nghiệp sản xuất ethanol tương lai Số 02 (03/2017) 14 TẠP CHÍ KHOA HỌC YERSIN TÀI LIỆU THAM KHẢO Alfenore, S., C Molina-Jouve, S.E Guillouet, J.L Uribelarrea, G Goma & L Benbadis (2002) Improving ethanol production and viability of Saccharomyces cerevisiae by a vitamin feeding strategy during fed-batch process Applied Microbiology and Biotechnology, 60, 67-72 Arumugam, R & M Manikandan (2011) Fermentation of pretreated hydrolyzates of banana and mango fruit wastes for ethanol production Asian Journal of Experimental Biological Sciences, 2(2), 246-256 Ashoush, I.S & M.G.E Gadallah (2011) Utilization of mango peels and seed kernels powders as sources of phytochemicals in biscuit World Journal of Dairy & Food Sciences, 6(1), 35-42 Bennett, C (1971) Spectrophotometric acid dichromate method for the determination of ethyl alcohol The American Journal of Medical Technology, 37(6), 217 Classen, P.A.M, J B van Lier, A M Lopez Contreras, E W J van Niel, L Sijtsma, A J M Stams, S S de Vries & R A Weusthuis (1999) Utilization of the biomass for the supply of energy carries Appllied Microbiology and Biotechnology, 52, 741-755 Dwi, S., W Sri, K Indah, M Neli & H Pandit (2012) Acid hydrolysis technique and yeast adaptation to increase red macroalgae ethanol production International Journal of Environment and Bioenergy, 3(2), 98-110 FAO (2013) Production/crops of mangoes including mangosteens and guavas for 2013 Rome: United Nations Food and Agriculture Organization, Statistics Division Gámez, S., J.A Ramírez, G Garrote & M Vázquez (2004) Manufacture of fermentable sugar solutions from sugar cane bagasse hydrolyzed with phosphoric acid at atmospheric pressure Journal of Agricultural and Food Chemistry, 52(13), 4172-4177 Gírio FM, C Fonseca, F Carvalheiro, L.C Duarte, S Marques & R Bogel-lukasik (2010) Hemicelluloses for fuel ethanol: A review Bioresource Technology, 101, 4775-4800 10 Kim, B J., H.N Hsieh & F.J Tai (1999) Anaerobic digestion and acid hydrolysis of nitrocellulose CERL Technical Report 99/45, US Army Corps of Engineers, Construction Engineering Research Laboratories 11 Lenihan, P., A Orozco, E O’Neill, M.N.M Ahmad, D.W Rooney, C Mangwandi & G.M Walker (2011) Kinetic modelling of dilute acid hydrolysis of lignocellulosic biomass, biofuel production-recent developments and prospects InTech, DOI: 10.5772/17129 12 Matura, U., N Nuanphan & N Woatthichai (2012) Reducing sugar production from durian peel by hydrochloric acid hydrolysis International Journal of Biological, Biomolecular, Agricultural, Food and Biotechnological Engineering, (9) waset.org/Publication/12589 13 Mosier, N S., C M Ladisch & M R Ladich (2002) Characterization of acid catalytic domains for cellulose hydrolysis and glucose degradation Biotechnology and Bioengineering, 6(79), 610-618 14 Southerland, W.M (1990) Foundations of Medicine: Biochemistry New York: Churchill Livingstone Inc 15 Xiang, Q., J.S Kim & Y.Y Lee (2003) A comprehensive kinetic model for dilute-acid hydrolysis of cellulose Applied Biochemical Biotechnology, 105(108), 337-352 Lời cảm ơn: Nhóm tác giả xin cảm ơn hỗ trợ kinh phí từ Trường Đại học Cần Thơ thông qua đề tài nghiên cứu khoa học Chương trình Cơng nghệ Sinh học Tiên tiến phần hỗ trợ từ đề tài Nghị định thư Bộ Khoa học Công nghệ (09/2014/HĐ-NĐT) Chương trình CCP (New Core to Core Program) Số 02 (03/2017) 15 ... xem thích hợp cho q trình thủy phân vỏ xoài 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến trình thủy phân Kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến phản ứng thủy phân vỏ xoài cho thấy hàm lượng... q trình thủy phân vỏ xồi diễn chậm so với thực nhiệt độ cao (100 - 121oC) Cụ thể, hàm lượng đường thu tăng gần gấp thủy phân nhiệt độ cao từ 100 - 121oC (khoảng 8%) so với thủy phân mức nhiệt... cho trình thủy phân hemicellulose acid sulphuric acid hydrochloric khoảng 121 - 160oC Bảng Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian đến trình thủy phân Nhiệt độ Thời gian Hàm lượng Độ Brix thủy phân thủy đường