Cơ chế xúc tác thủy phân ester bởi esterases được biết đến gồm hai bước chính: Bước đầu tiên là acetyl hóa - nguyên tử oxy của nhóm hydroxyl ở vùng hoạt động của
serine gắn vào nhóm carbon của liên kết ester, hiệu suất tứ diện trung gian ổn định bởi xúc tác của His và Asp. Vòng His-imidazol trở thành proton và mang điện tích dương và
các điện tích dương này được ổn định bằng dư lượng axit amin mang điện tích âm. Các
trung gian tứ diện được ổn định bởi hai liên kết hydro được hình thành với các liên kết amide của phần cịn lại thuộc các lỗ oxyanion. Sau đó, các một nửa gốc alcol được giải phóng và phức hệ acetyl-enzyme được hình thành. Tại bước deacyl hóa, nhóm hydroxyl của một phân tử nước tấn công carbon của phức hệ acetyl-enzyme và tứ diện trung gian thứ hai được hình thành. Cuối cùng, các thành phần acetyl được giải phóng và các enzyme hoạt động được tái sinh. Các vi sinh vật được biết đến với khả năng sinh ra
feruloyl esterase đã được đề cập bao gồm: Clostridium sp., Pseudomonas sp., Aspergiluss
sp., Fusarium sp...[39].
Esterase phân bố rộng rãi ở động vật, thực vật và vi sinh vật. Nhờ đặc tính hữu ích
như tương đối ổn định trong dung môi hữu cơ, cơ chất đặc rộng, khơng có yêu cầu nhiều đối với cofactors và các vùng phân cắt, esterase có vai trị quan trọng và ứng dụng rộng
rãi trong công nghệ sinh học và cả trong công nghiệp. Các enzyme CE liên quan đến
chuyển hóa xylan là cơng cụ quan trọng trong nghiên cứu cơ chế và cấu trúc thành tế bào thực vật [65]. Các liên kết giữa lignin và polymer cacbohydrate tự nhiên trong cấu trúc phức hợp thành tế bào vẫn đang được xác định và cần những nghiên cứu sâu hơn. Các
xylan acetyl-hóa là những dạng polymer khó chuyển hóa trong dạ dày và kìm hãm hoạt
động của các cellulose và hemicellulose tùy thuộc vào mức độ acetyl hóa. Khi sử dụng
phối hợp xúc tác của xylan và các enzyme thủy phân xylan khác trong sản xuất bột giấy và tẩy trắng giấy, các esterase (feruloyl esterase, acetyl esterase) phá vỡ 1 phần cấu trúc và loại bỏ một phần thành tế bào thực vật [66]. Do đó, phức hợp lignin - cacbohydrate có thể trở nên dễ dàng bị tấn công bởi hoạt độ xúc tác của enzyme và sự hòa tan sản phẩm chuyển hóa tốt hơn. Việc tăng hiệu quả chiết xuất lignin dẫn đến giảm được sử dụng chlorin ở các bước tẩy trắng tiếp theo và tăng độ trắng sáng của bột giấy và giấy [67].
Chính vì vậy, nó là mắt xích quan trọng trong việc phân tách lignin ra khỏi lignocelluloses.
1.3. Tình hình sản xuất bioethanol
1.3.1. Hiện trạng sản xuất và sử dụng bioethanol
Nhu cầu năng lượng luôn là vấn đề nan giải của bất kì quốc gia nào trên thế giới. Trong số các nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện nay (năng lượng gió, mặt trời, hạt nhân,…), năng lượng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu, nhất là ở các
nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu. Hiện nay, các dạng năng lượng sinh học đang được quan tâm gồm ba nhóm là dầu sinh học (biodiesel), khí sinh học (biogas) và bioethanol (ethanol sinh học) [68].
Bioethanol được sản xuất bằng quá trình thủy phân và lên men các phế thải nông nghiệp chứa lignocellulose như rơm rạ, thân ngơ, bã mía hoặc các cây năng lượng khác. Sản phẩm cuối cùng cũng giống như bioethanol thông thường, dùng để pha trộn với
xăng. Năm 2014, Nhà máy sản xuất bioethanol từ sinh khối chứa cellulose lớn nhất mang tên Liberty được đưa vào hoạt động tại Emmetsburg, bang Iowa do Liên doanh Poet-
DSM (giữa Poet LLC là doanh nghiệp sản xuất bioethanol lớn nhất Mỹ với một doanh nghiệp sản xuất enzyme của Hà Lan) đầu tư [69]. Mỗi năm nhà máy này chế biến 285 nghìn tấn phế thải cây ngơ (thân, lá, vỏ) để sản xuất ra khoảng 25 triệu gallons bioethanol
(tương đương gần 95 triệu lít). Bioethanol từ cellulose của Poet-DSM có các tính chất
hoạch ngô nên hàng năm chu trình sản xuất này làm giảm được khoảng 210.000 tấn carbon dioxide phát thải [70].