3.2 Kết quả khảo sát các phương pháp lên men
3.2.7. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH trong lên men SSF
Hình 3.19. Sự thay đổi độ cồn và Brix theo pH trong SSF
Hình 3.20. Sự thay đổi hàm lượng glucose và cellulose theo pH trong SSF Khảo sát ở 3 mức pH, nhiệt độ 37oC, tỉ lệ nấm men 5%, cellulose 5%, đo ở 40 giờ cho thấy ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân và lên men đồng thời.
Qua hỉnh.19, có thể thấy pH từ 4,5 đến 5 đạt độ cồn cao nhất là 4,1% nhưng tăng lên pH 5,5 thì độ cồn lại giảm xuống 3,9%. Bên cạnh đó pH 5 theo ta biết cũng
0 2 4 6 8 10
4,5 5,0 5,5
Nồng độ (%)
pH
Sự thay đổi độ cồn và brix theo pH
độ cồn độ brix
0 10 20 30 40
4,5 5,0 5,5
Hàm lượng (mg/ml)
pH
Sự thay đổi hàm lượng glucose và cellulose theo pH
GLUCOSE CELLULOSE
63
là pH tối ưu cho cellulase hoạt động trong quá trình thủy phân. Vậy nên khẳng định pH 5 là tối ưu để thực hiện quá trình SSF.
3.3. Kết quả đo hoạt tính enzyme
Độ hấp thụ OD của dd có phản ứng enzyme sau thủy phân Bảng 3.8. Kết quả đo hoạt tính enzyme
Nồng độ enzyme 3% 5% 7%
OD 540nm 0,426 0,708 0,925
Áp dụng vào công thức tính toán , ta xác định được hoạt tính CMCase của enzyme này là 42,75(IU/g).
64
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận
4.1.1 Quá trình tiền xử lý
Từ các khảo sát về các phương pháp tiền xử lý nguyên liệu trước đã rút ra điểm tối ưu cho quá trình tiền xử lý vỏ cacao:
- Nồng độ NaOH : 2%
- Thời gian: 2 ngày
- Tỉ lệ NaOH : nguyên liệu = 10:1 - Nhiệt độ phòng
4.1.2 Quá trình thủy phân Kết quả rút ra từ khảo sát:
- Nồng độ enzyme cellulose : 5%
- Thời gian thủy phân : 1 ngày - Nhiệt độ : 50oC
- pH 5.0
4.1.3 Quá trình SHF
- Thời gian lên men : 18 giờ - Nhiệt độ : 37oC
- pH 5.0
- Tỉ lệ giống : 5%
4.1.4 Quá trình SSF
- nồng độ enzyme cellulose : 5%
- Thời gian : 40 giờ - Nhiệt độ 37oC - pH 5.0
- Tỉ lệ giống : 5%
65
4.2 Kiến nghị
Từ những số liệu rút ra từ bài khảo sát đã cho thấy phần nào khả năng thực hiện quá trình SHF và SSF cũng như so sánh về khả năng tạo ethanol từ vỏ cacao của 2 quá trình này. Tuy nhiên, vì không có điều kiện để nghiên cứu sâu hơn nên vẫn còn hạn chế nhiều mặt. Một vấn đề còn rất hạn chế chính là lượng cellulose vẫn còn khá nhiều kể cả sau khi lên men khiến cho khả năng lên men chưa thực sự đạt được như mong muốn. Vì vậy cần nghiên cứu để sử dụng triệt để lượng đường 5C này trong các giai đoạn tiền xử lý và thủy phân là cần thiết.
66
TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
[1]. GS. Nguyễn Đức Lợi Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam, 2004, Nhà xuất bản Y Dược, 915.
[2]. Nguyễn Văn Pháp, 2013, Bước đầu khảo sát tiền xử lý và thủy phân vỏ cacao để làm nguyên liệu cho quá trình lên men bioethanol bằng saccharomyces cerevisiae, Khóa luận tốt nghiệp đại học, đại học Cần Thơ, Việt Nam.
[3]. Phạm Minh Nhựt. 2013. Thực hành vi sinh đại cương. Trường Đại học Công Nghệ TP. HCM.
[4]. Võ Thành Trung, Lê Như Hậu, Nguyễn Thanh Hằng Nghiên cứu điều kiện thủy phân rong lông cứng (Cladophora socialis Kutzing) ứng dụng trong sản xuất cồn, Viện nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang, Trường Đại Học Bách khoa Hà Nội, 2011, 9(4A), 575 – 580.
TÀI LIỆU TIẾNG ANH
[5]. Aloia Romaní, G.G, Juan Carlos Parajó Bioethanol production from autohydrolyzed Eucalyptus globulus by Simultaneous Saccharification and Fermentation operating at high solids loading Fuel, 2012, 94, 305-212.
[6]. BC, Lee H Genetic improvement of Saccharomyces cerevisiae for xylose fermentation Biotechnol Adv, 2007, 25, 425-441.
[7]. B.C. Akin-Osanaiye, H.C.N.a.A.S.A Ethanol Production from Carica papaya (Pawpaw) Fruit Waste, 2008, 3(3), 188-193.
[8]. Be Miller An introduction to pectins: Structure and properties Chemistry and Functions of Pectins, ACS Symposium Series 310. American Chemical Society, Washington DC, 1996.
[9]. Graeme M.Walker Bioethanol: Science and technology of fuel alcohol, 2010, 8–9.
67
[10]. In Seong Choi, J.-H.K, Seung Gon Wi, Kyoung Hyoun Kim, Hyeun-Jong Bae Bioethanol production from mandarin (Citrus unshiu) peel waste using popping pretreatment, 2012, 2 – 4.
[11]. Hossain, A.B.M.S, Ahmed, S. A, Ahmed M. Alshammari, Faris M. A. Adnan, Annuar, M. S. M, Hadeel Mustafa1 and Norah Hammad Bioethanol fuel production from rotten banana as anenvironmental waste management and sustainable energy African Journal of Microbiology Research, 2011, 5(6), 586- 598.
[12]. Karhumaa K, W.B, Hahn-Hagerdal B, Boles E, Gorwa-Grauslund MF Co- utilization of L-arabinose and D-xylose by laboratory and industrial Saccharomyces cerevisiae strains Microb Cell Fact, 2006, 5:18.
[13]. Karimi Pretreatment of Lignocellulosic Wastes to Improve Ethanol and Biogas Production from International. Journal of Molecular Sciences, 2008, 9, 1621-1651.
[14]. Kulanthaivel Senthilguru, Narasinganallur Sankaranarayanan Vasanthi and a.K.P. Kannan Ethanol production from lignocellulosic waste Department of Biotechnology, Bannari Amman Institute of Technology, Sathyamangalam, Erode District 638 401, Tamil Naudu, India, 2011.
[15]. Lynd LR, v.Z.W, McBride JE, Laser M Consolidated bioprocessing of cellulosic biomass: an update Curr Opin Biotechnol, 2005, 16, 577-583.
[16]. María Boluda-Aguilar, A.L.-G Production of bioethanol by fermentation of lemon (Citrus limon L.) peel wastes pretreated with steam explosion Food Engineering and Agricultural Equipment Department, Universidad Politécnica de Cartagena, Paseo Alfonso XIII, 48 E-30203 Cartagena, Spain, 2012.
[17]. Mehdi Dashtban, H.S, Wensheng Qin Fungal Bioconversion of Lignocellulosic Residues Opportunities & Perspectives from International Journal of Biological Sciences, 2009, 5(6), 578-595.
68
[18]. Othman Abd Samah, Yeap Geok Hua & Nurul Nadiah Hussin Production of Ethanol from Cocoa Pod Hydrolysate, 2011.
[19]. Parveen Kumar, D.M.B, Michael J. Delwiche, and Pieter Stroeve. Industrial &
Engineering Chemistry Research Methods for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Efficient Hydrolysis and Biofuel Production, 2009, 48(8), 3713–3729.
[20]. Razif Harun, M.K.D Influence of acid pre-treatment on microalgal biomass for bioethanol production Process Biochemistry, 2011, 46(1), 304–309.
[21]. Ribeiro, M.A Electron beam processing of sugarcane bagasse to cellulose hydrolysis International Nuclear Atlantic Conference, 2009.
[22]. Simone Brethauer, C.E.W, Review Continuous hydrolysis and fermentation for cellulosic ethanol production Center for Environmental Research and Technology and Chemical and Environmental Engineering Department, University of California, Riverside, CA 92507, United States, 2009.
[23]. Wyman Production and Utilization Applied Energy Technology Series, Taylor & Francis, Washington, DC, 1996.
TÀI LIỆU TỪ INTERNET
[24]. Cacao Việt Nam – Triển vọng phát triển, http://www.baomoi.com/Cacao-Viet- Nam-Trien-vong-phat- trien/45/6563950.epi, truy cập ngày 20/6/2014.
[25]. Cacao sữa nóng, http://theribboncafe.wordpress.com/2013/02/20/cacao-sua- nong/, truy cập ngày 9/4/2013.
[26].Cacao Việt Nam - "Hướng ra biển lớn", http://www.tiengiang.gov.vn/xemtin.asp?cap=3&id=19266&idcha=9662.
[27]. Luận văn phân tích các ưu nhược điểm của xăng sinh học, http://luanvan.net.vn/luan-van/de- tai- phan-tich-cac-uunhuoc-diem-khi- su-dung-xang-sinh-hoc-thay-the-cho-cac-nhien- lieu-truyen- thong-o-viet- nam-47716/ truy cập ngày 15/6/2014.
69
[28].Một số giống ca cao phổ biến hiện nay,
http://www.baovecaytrong.com/kythuatcaytrongchitiet.php?Id=379&caytron gk ythuat=c a%20cao, truy cập ngày 20/6/2014.
[29].Tình hình sản xuất và tiêu thụ Ethanol trên thế giới, http://www.asiacreative.vn/tinh-hinh-san-xuat-va-tieu-thu-ethanol-tren-the- gioi/, truy cập ngày 18/06/2014.
[30]. Đột phá mới về năng lượng, http://nhienlieusinhhoc.blogspot.com/, truy cập ngày 14/6/2014.
[31]. Lignocellulose structure
http://www.sfi.mtu.edu/FutureFuelfromForest/LignocellulosicBiomass.htm
[32]. Cấu trúc cellulose
http://www.hsc.csu.edu.au/chemistry/core/identification/chem922/chem922n et.html
[33]. Optimization of fermentation parameters for production of ethanol from kinnow waste and banana peels by simultaneous saccharification and
fermentation, 2007.
http://pubmedcentralcanada.ca/articlerender.cgi?accid=PMC3450031, truy cập ngày 3/7/2014.
[34]. KADAMBINI GAUR, ô PROCESS OPTIMIZATION FOR THE
PRODUCTION OF ETHANOL VIA FERMENTATION ằ
http://dspace.thapar.edu:8080/dspace/bitstream/123456789/102/1/3040010..
truy cập ngày 02/7/2014.
[35]. Optimization and Production of Bioethanol from Cashew Apple Juice Using Immobilized Yeast Cells by Saccharomyces cerevisiae,
http://www.researchgate.net/publication/242354151_Optimizati on_and_Production_of_Bioethanol_from_Cashew_Apple_Juic
e_Using_Immobilized_Yeast_Cells_by_Saccharomyces_cerevisiae, truy cập ngày 18/6/2014.
70
[36]. Optimization of Ethanol Fermentation from Pineapple Peel Extract
Using Response Surface Methodology (RSM),
http://connection.ebscohost.com/c/articles/889 41283/optimization- ethanol- fermentation-from- pineapple-peel-extract-using-response- surface-
methodology-rsm, truy cập ngày 03/07/2014.
[37]. Separate Hydrolysis and Fermentation of Pretreated Spruce, http://liu.diva- portal.org/smash/record.jsf?pid=diva2:427842 truy cập ngầy 15/6/2014.
1
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC A. CÁCH XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN ĐỊNH LƯỢNG CELLULOSE
Nguyên tắc:
Phương pháp này dựa trên phản ứng tạo màu giữa đường khử với thuốc thử Anthrone, Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với nồng độ đường khử trong một phạm vi nhất định được đo bằng máy quang phổ so màu,
Dựa theo đồ thị chuẩn CMC tinh khiết với thuốc thử, sẽ tính được hàm lượng cellulose của mẫu nghiên cứu, Hợp chất tạo thành có độ hấp thu mạnh nhất ở bước sóng 630nm,
Cách pha Anthrone:
Cân 0,2g Anthrone hòa tan trong 100ml H2SO4 98%, Dung dịch sau khi được pha chứa trong chai thủy tinh nâu và để ở điều kiện lạnh 4 - 6oC trong 2 giờ trước khi dung,
Dựng đường chuẩn CMC tinh khiết với thuốc thử Anthrone:
Dung dịch CMC chuẩn (20mg/ml): cân chính xác 1g CMC hòa n trong 50 ml nước cất,
Hút lần lượt 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ml dung dịch CMC vào 6 bình định mức 100 ml, thêm nước cất đến vạch mức, Các dung dịch mới pha này có nồng độ CMC lần lượt là 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, 1,4 mg/ml
Cho 5ml thuốc thử Anthrone vào mỗi ống nghiệm chứa 0,5ml dung dịch trên, Nung cách thủy trong 5 phút, Làm lạnh nhanh rồi đi đo OD ở bước sóng 630nm,
Từ giá trị OD, vẽ đồ thị đường chuẩn CMC, Cách tiến hành:
Hút 0,5ml dung dịch (đã pha loãng đến nồng độ thích hợp) + 5ml dung dịch Anthrone,
2
Nung cách thủy hỗn hợp trong 5 phút, Làm lạnh nhanh rồi đo OD ở bước sóng 540nm,
Từ giá trị OD thu được, dựa vào đồ thị đường chuẩn CMC suy ra hàm lượng celulose trong mẫu,
PHỤ LỤC B. CÁCH XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN ĐỊNH LƯỢNG ĐƯỜNG KHỬ
Cân chính xác 1 g glucose hòa n trong 200 ml nước cất,
Hút lần lượt 1, 2, 3, 4, 5 ml dung dịch đường glucose vào 5 bình định mức 50 ml, thêm nước cất đến vạch mức,
Các dung dịch mới pha này có nồng độ glucose lần lượt là 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 mg/ml
Thực hiện phản ứng giữa 3 ml dịch đường và 1 ml DNS, đun cách thủy trong 5 phút ,
Từ kết quả đo được xác định được đường chuẩn
3
Tương quan giữa nồng độ glucose và OD(540nm)
Nồng độ Glucose (mg/ml) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
A= OD(540nm) 0,147 0,438 0,706 1,166 1,573 1,793
Đường chuẩn glucose PHỤ LỤC C: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Bảng. Kết quả khảo sát thời gian SHF Thời gian
(giờ) Độ cồn(%) Độ brix (%)
Glucose (mg/ml)
Cellulose (mg/ml)
2 3.2 8,1 10,92 ± 0,81 30,12 ± 5.15
4 3,2 8,2 10,11 ± 1,12 31,88 ± 4,11
6 3,4 7,7 8,92 ± 0,82 30,02 ± 2,99
8 3,3 7,8 9,11 ± 1,10 27,99 ± 3,97
10 3,4 8,0 7,66 ± 0,51 28,12 ± 3,42
12 3,6 7,8 7,14 ± 0,88 27,03 ± 3,11
y = 3.4557x + 0.1066 R² = 0.9907
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
A(nm)
Glucose(mg/ml)
4
14 4,0 7,8 5,97 ± 0.92 25,17 ± 2,96
16 4,2 7,6 5,15 ± 1.01 26,12 ± 1,88
18 4,4 7,7 4,62 ± 1.32 24,88 ± 1,99
20 4,2 7,6 4,92 ± 0,44 25,12 ± 2,12
22 4,2 8 3,88 ± 0, 32 21,44 ± 3,01
24 4,1 7,6 4,02 ± 1,44 26,55 ± 3,55
26 4,1 7,6 2,87 ± 0,12 26,12 ± 4,11
28 4,1 7,2 2,99 ± 1,1 24,89 ± 4,53
30 4,2 7,4 3,85 ± 0,98 21,15 ± 5,12
32 4,1 7,4 3,77 ± 0,33 22,84 ± 3,51
34 4,0 7,4 3,04 ± 0, 12 18,89 ± 3,12
36 4,0 7,4 3,22 ± 0,51 19,11 ± 4,11
38 3,8 7,3 1,91 ± 0,08 16,27 ± 3,66
40 3,8 7,1 1,13 ± 0, 12 21,87 ± 2,51
42 3,8 6,2 0,89 ± 0,02 19,15 ± 1,88
44 3,8 6,1 0,64 ± 0,02 18,89 ± 1,98
46 3,5 6,6 0,78 ± 0,1 19,97± 4,11
48 3,6 6,6 0,77 ± 0,08 18,71 ± 3,15
5
Bảng. Kết quả khảo sát nhiệt độ SFH Nhiệt độ
(oC)
Độcồn (%)
Độ Brix (%)
Glucose (mg/ml)
Cellulose (mg/ml)
35 4,2 8 6,67 ± 1,96 39,13 ± 3,45
37 4,4 7,7 4,62 ± 1.32 38,19 ± 3,51
39 4,3 7,5 4,88 ± 1,21 34,01 ± 5,82
Bảng. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH trong SHF
pH Độcồn
(%)
Độ Brix (%)
Glucose (mg/ml)
Cellulose (mg/ml)
4.5 3,8 8 6,82 ± 1,26 34,13 ± 3,63
5 4,4 7,8 4,67 ±1,22 28,59 ± 4,12
5.5 4,5 7,5 4,31 ± 1,32 30,01 ± 2,31
Bảng. Kết quả khảo sát tỉ lệ giống nấm men trong SHF Tỉ lệ
giống (%)
Độcồn (%)
Độ Brix (%)
Glucose (mg/ml)
Cellulose (mg/ml) 2,5 3,4 8,8 6,12 ± 2.31 33,21 ± 3,41
5 4,4 7,8 4,67 ± 1,22 27,29 ± 1,45
7,5 4,5 7,2 5,68 ± 1,72 27,13 ± 3.54
6
Bảng. Kết quả khảo sát thời gian SSF Thời
gian (giờ)
Độ cồn(%) Độ brix (%)
Glucose (mg/ml)
Cellulose (mg/ml)
2 0,2 8,1 8,12 ± 0,53 30,12 ± 5.15
4 0,2 8,2 11,13 ± 1,04 31,88 ± 4,11
6 0,4 7,7 13,2 ± 0,81 30,02 ± 2,99
8 0,8 7,8 14,11 ± 1,10 27,99 ± 3,97
10 1,4 8,0 17,66 ± 3,11 28,12 ± 3,42
12 1,6 7,8 17,14 ±2,88 27,03 ± 3,11
14 2,0 7,8 15,93 ± 1.92 25,17 ± 2,96
16 3,4 7,6 15,12 ± 1.05 21,13 ± 1,89
18 3,8 7,7 14,52 ± 3.32 24,38 ± 1,99
20 4,2 7,6 14,32 ± 0,44 21,12 ± 3,12
22 4,2 8 13,28 ± 0,
52 21,434± 3,21
24 4,1 7,6 14,42 ± 1,44 2255 ± 3,55
26 4,1 7,6 11,37 ± 3,14 24,12 ± 4,11
28 4,1 7,2 12,99 ± 1,12 24,89 ± 4,53
30 4,2 7,4 3,85 ± 0,98 23,12 ±
1,312
32 4,1 7,4 11,37 ± 0,93 22,84 ± 3,51
7
34 4,0 7,4 11,14 ± 1,
32 18,89 ± 3,16
36 4,0 7,4 10,22 ± 0,55 19,11 ± 2,31
38 4,2 7,3 10,11 ± 0,08 16,27 ± 1,61
40 4,4 7,1 9,33 ± 0,62 21,87 ± 4,25
42 3,8 6,2 8,89 ± 072 19,15 ± 2,81
44 3,8 6,1 7,14 ± 0,02 18,89 ± 2,14
46 3,5 6,6 8,72 ± 0,1 19,97± 2,15
48 3,6 6,6 7,71 ± 0,08 18,21 ± 3,14
Bảng. Kết quả khảo sát nhiệt độ SSF
Nhiệt độ Độ cồn Độ Brix Glucose Cellulose
35oC 3,9 8,8 13,02 ± 1,31 28,82 ± 2,55
37oC 4,1 9 10,22 ± 0,81 30,12 ± 4,12
39oC 4,2 9,2 10,77 ± 1,31 26,78 ± 1,92
Bảng. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH trong SSF
pH Độ cồn Độ brix Glucose Cellulose
4,5 3,3 8,4 13,42 ± 1,52 30,92 ± 2,55
5 4,1 9 10,22 ± 0,81 29,12 ± 4,12
5,5 3,9 9,2 10,01 ± 2,01 31,12 ± 2,55