CẢI THIỂN MÉN XÚC TÓC
Với khoảng 25 tỷ galông được sản xuất mỗi năm trên toàn thế giới, etanol đang có những đóng góp quan trọng trong việc cung cấp nhiên liệu cho ngành giao thông vận tải. Hai nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Thụy Điển và Mỹ cho thấy, sản lượng etanol có thể được gia tăng tiếp và giá thành sản xuất sẽ giảm nếu thay đổi một số điều kiện phản ứng của quá trình sản xuất nhiên liệu này.
Hai nghiên cứu nói trên đều đề cập vấn đề lớn nhất hiện nay trong sản xuất etanol: Men được sử dụng để lên men đường thành rượu thường dễ dàng bị quá nóng trong quá trình sản xuất và tạo ra độ cồn cao. Men rất nhạy cảm với nhiệt độ cao mà chúng tạo ra khi chế biến đường trong các thiết bị lên men cỡ lớn. Mặt khác, các vi sinh vật cũng không có khả năng chịu đựng những loại rượu có độ cồn cao. Nhiệt độ và độ cồn cao tác động bất lợi đến mảng của tế bào men, do đó dần dần làm giảm sản lượng etanol và cuối cùng sẽ tiêu diệt các tế bào men có tác dụng xúc tác sinh học.
Theo các nhà khoa học, một thách thức lớn trong lĩnh vực này là sự phong phú đa dạng của các điều kiện phản ứng tác động đến các xúc tác sinh học trong quá trình sản xuất.
Trong một nghiên cứu mới đây, các nhà khoa học tại Trường Đại học công nghệ Chalmers, Thụy Điển, đã xác định những giống men có khả năng chịu được nhiệt độ cao hơn. Khi quá trình sản xuất etanol có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, hiệu quả lên men sẽ tăng và chi phí năng lượng cần thiết để làm nguội các thiết bị lên men sẽ giảm.
Phần lớn các loại men đều phát triển mạnh ở 30°c. Nhưng nhóm các nhà khoa học Thụy Điển đã phát hiện những giống men có thể chịu được nhiệt độ gần 40°c. Thông qua các phân tích gen, các nhà nghiên cứu đã cho thấy khả năng chịu nhiệt độ cao phần lớn là kết quả của việc thay đổi thành phần xterol trong men. Những xterol này tương đương cholesterol ở con người, chúng giúp kiểm soát
tính lưu động của màng tế bào. Các nhà nghiên cứu đã nhận ra rằng, men chịu được nhiệt độ cao là loại men có đột biến ở gen xterol desaturaza - thành phần dẫn đến hàm lượng cao của tecoxterol dạng cong, giúp tăng cường độ bền của màng tế bào, tạo điều kiện cho quá trình lên men tiếp diễn ở nhiệt độ cao hơn. Trong khi đó, phần lớn các men bình thường khác có chứa hàm lượng cao các ergoxterol dạng phân tử thẳng.
Trong một nghiên cứu thứ hai, các nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu y sinh học Whitehead thuộc Viện công nghệ Massachusetts (Mỹ) đã chứng minh rằng nồng độ các ion kali và ion hỵdroxlt cao (ngăn giảm pH) trong môi trường lên men có thể làm thay đổi gradien điện hóa qua màng tế bào của men. Bằng cách kiểm soát các gradien này, họ có thể tăng độ bền của màng tế bào và cải thiện khả năng chịu đựng của men đối với etanol và các loại rượu khác ở nồng độ cao.
Khi nhóm nghiên cứu tìm cách cải thiện tiếp các loại men này bằng cách loại bỏ các gen làm tăng hoạt tính đối với các ion kali và hydroxit, sản lượng etanol do men tạo ra cao hơn sản lượng etanol khi sử dụng những loại men công nghiệp khác ■
LH
Theo Chemical & Engineering News, 10/2014