3/ Thủy phân nguyên liệu:
3.2.2. Cơ chế quá trình thủy phân biomass:
Quá trình thủy phân tiến hành ở nhiệt độ 70ºC trong 1.5 ngày. Sản phẩm thu được cĩ lượng glucose bằng 75-95% số gốc glucose cĩ trong nguyên liệu [30].
Quá trình thủy phân thường cĩ sự kết hợp của các thành phần khác nhau của hệ enzyme cellulase. Sự phối hợp hoạt động của các thành phần enzyme tồn tại khi quá trình thủy phân được thực hiện bởi sự kết hợp của hai thành phần trở lên. Khi nghiên cứu sự phối hợp hoạt động giữa các thành phần cellulase của Trichoderma longibrachiatum (Trichodema reesei), Nidetsky đã rút ra kết luận rằng cĩ sự kết hợp cực đại giữa exoglucanase và endoglucanase trên tinh thể cellulose. Sản phẩm thu được cĩ độ trùng hợp giảm mạnh [61].
Hiện tại, cơ chế thực sự của quá trình thủy phân bởi cellulase và sự tương tác giữa các thành phần của hệ enzyme này chưa hồn tồn rõ ràng và
A
vẫn cịn đang trong giai đoạn nghiên cứu. Các nghiên cứu trước đĩ cho rằng tồn tại thành phần C1 – thành phần khởi đầu cho quá trình thủy phân cấu trúc cellulose tinh thể. Theo đĩ, thành phần C1 sẽ phá vỡ liên kết hydrogen nội phân tử trong các sợi làm gia tăng vùng cellulose vơ định hình. Quan điểm này lần đầu tiên được đưa ra vào năm 1950. Sau đĩ Wood cùng cộng sự đã khảo sát và cho rằng thành phần C1 cĩ khả năng là exoglucanase. Ngày nay, nhiều nhà nghiên cứu cũng xem exoglucanase là thành phần C1 [12].
Hiện nay, cơ chế thủy phân của hệ enzyme cellulase được chấp nhận diễn ra theo các bước sau [61]:
Endoglucanase thủy phân liên kết β-1,4-glycosidic trong vùng vơ định hình tạo ra nhiều đầu khơng khử.
Sau đĩ exoglucanase cắt các đơn vị cellobiose từ đầu khơng khử.
β-glucosidase tiếp tục thủy phân cellobiose tạo ra glucose.
Hình 3.10 Quá trình thủy phân cellulose bằng enzyme cellulose.
Sự phối hợp hoạt động của các enzyme rất cần thiết cho quá trình tối ưu hĩa quá trình thủy phân. Tồn tại mối tương quan tuyến tính giữa khả năng kết tinh và tốc độ thủy phân ( Fan và cộng sự ). Khả năng kết tinh càng
cao thì tốc độ thủy phân càng chậm. Vùng vơ định hình cĩ tốc độ thủy phân gấp 2 lần vùng kết tinh.