Về lý thuyết, vi sinh vật thủy phân cellulose tinh khiết sẽ sinh ra lƣợng glucose cao nhất vì khơng bị ảnh hƣởng bởi các thành phần khác trong nguyên liệu có tác dụng ức chế enzyme cellulase. Vì vậy, chúng tơi tiến hành tách các tạp chất trong rơm, rạ theo phƣơng pháp Hypoclorit đã nêu ở mục 2.2.1.1 để thu cellulose tinh khiết. Kết quả, từ 400g bột rơm khô thu đƣợc 168g cellulose.
Hình 3.1 Cellulose tách từ rơm rạ
3.2.1.2 Định tính enzyme cellulase
Chúng tơi tiến hành định tính enzyme Cellic HTech2 theo phƣơng pháp đục lỗ thạch đã nêu ở mục 2.2.3.2 để xác định hoạt tính trƣớc khi dùng enzyme này xác định hiệu quả thủy phân cellulose. Kết quả đƣợc trình bày ở bảng 3.3
Bảng 3.3 Kích thƣớc vịng phân giải cellulose trên đĩa thạch Mơi trƣờng Kích thƣớc vịng phân giải (D)
D trung bình (cm)
TN1 TN2 TN3
MT1 5,7 5,6 5,7 5,68
MT2 5,4 5,4 5,3 5,37
MT3 5,0 5,1 5,1 5,07
Với kích thƣớc lỗ thạch d = 1,2cm, chúng tôi xác định đƣợc hiệu số vịng phân giải (D-d) của mơi trƣờng 1 là 4,48cm; môi trƣờng 2 là 4,17cm; môi trƣờng 3
là 3,87cm. Nhƣ vậy, các thí nghiệm trên đều cho D-d 2cm chứng tỏ enzyme
Cellic HTech2 có hoạt tính mạnh và có thể dùng để xác định hiệu quả thủy phân cellulose.
3.2.1.3 So sánh hiệu quả của việc dùng cellulose và rơm cắt khúc để thủy phân
Để xác định hiệu quả của việc tách cellulose từ rơm, rạ, dùng phƣơng pháp DNS (đã nêu ở mục 2.2.8) đo hàm lƣợng glucose sinh ra trong 1ml dịch tách ra từ các mẫu thí nghiệm.
Mẫu 1: 5g cellulose +100 ml nƣớc cất. Mẫu 2: 5g rơm cắt khúc +100 ml nƣớc cất.
Chỉnh pH của mỗi mẫu bằng 5, khử trùng 30 phút; thêm 1 ml enzyme Htech 2, để mẫu thí nghiệm vào tủ ấm (37oC) và hút dịch để theo dõi sau mỗi 24 giờ. Kết quả nhƣ sau:
Bảng 3.4 Sự biến đổi nồng độ glucose (mg/ml) trong quá trình thủy phân của cellulose và rơm cắt khúc Thời gian, giờ Rơm cắt khúc Cellulose
0 2.44 2.124
24 2.595 21.600
48 2.874 30.768
Rơm cắt khúc Cellulose 0 5 10 15 20 25 30 35 0 24 48 72
Thời gian, giờ
G lu c o se , g /l
Hình 3.2 Hiệu quả của thủy phân cellulose
Qua các số liệu trên cho thấy, việc tách cellulose từ rơm trƣớc khi đem thủy phân cho hiệu quả rõ rệt. Cụ thể, hàm lƣợng glucose sinh ra sau 48 giờ thủy phân cellulose đƣợc tách từ rơm cao gấp khoảng 10 lần so với thủy phân rơm cắt khúc. Tuy nhiên, để tách đƣợc cellulose tinh khiết cần sử dụng nhiều hóa chất (NaOH, HCl, NaClO, H2O2) và tốn thời gian, cơng sức. Vì vậy, chúng tôi đặt vấn đề nghiên cứu hiệu quả của quá trình thủy phân rơm đƣợc xử lý cơ học và rơm tiền xử lý để so sánh với việc thủy phân cellulose tinh khiết. Chúng tôi hi vọng có thể chuyển hóa etanol từ rơm, rạ chỉ qua xử lý cơ học hoặc rơm tiền xử lý để giảm bớt các công đoạn tách cellulose khi ứng dụng vào sản xuất công nghiệp.