1

A. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ LUẬN ÁN

1. Đặt vấn đề

Nến kinh tế thế giới cho đến nay phụ thuộc rất nhiều vào nhiên

liệu hóa thạch, nhu cầu năng lượng cũng không ngừng gia tăng theo

sự phát triển kinh tế - xã hội, an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia.

Với tốc độ tiêu thụ năng lượng như hiện nay và trữ lượng dầu mỏ

hiện có, nguồn năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong vòng

40 – 50 năm tới. Hơn nữa, các chất đốt hóa thạch là một trong những

nguyên nhân làm trái đất nóng lên và gây ô nhiễm môi trường. Do

đó, nhiệm vụ tìm kiếm nguồn nguyên liệu thay thế đã được đạt ra

trong gần nửa thế kỉ qua và ngày càng trở nên cấp thiết.

Một trong những hướng nghiên cứu giải quyết nhiệm vụ này là

sản xuất nhiên liệu sinh học dạng khí hoặc lỏng từ sinh khối, tức là

các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật như các loại cây nông nghiệp

hay phụ phẩm nông lâm nghiệp, nhằm tạo ra nhiệt năng hoặc điện

năng. Nhiên liệu sinh học đang là xu thế mới của thế giới trong việc

tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế.

Nhiên liệu ethanol sinh học có thể được sản xuất từ thực vật bao

gồm đường, tinh bột và lignocellulose (thế hệ I) hay các phế phẩm có

chứa cellulose (thế hệ II). Ngày nay, rong biển và phế thải nông

nghiệp đang là những nguyên liệu sản xuất ethanol sinh học phổ biến.

Trong đó, rong biển được chú ý đến như một nguồn nguyên liệu thay

thế tiềm năng trong quy trình chuyển hóa thành ethanol sinh học.

2. Các nguyên vật liệu nghiên cứu của luận án

Vật liệu nghiên cứu của luận án bao gồm: 4 loài rong nâu thu hái

tại Hải Phòng và Nha Trang: Sargassum swartzii, Sargassum

henslowianum, Sargassum binderi, Sargassum oligocystum. Phế thải

2

nông nghiệp: rơm, rạ. Chủng nấm Aspergillus terreus (Nga chuyển

giao) và chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae V7028.

3. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án

Mục tiêu của luận án là:

- Xác định được thành phần lý hóa, sinh của rong biển và phế thải

nông nghiệp, lựa chọn được loài rong biển có hàm lượng carbohydrat

cao cho quá trình nghiên cứu của luận án.

- Xác định được các điều kiện tối ưu để chuyển hóa carbohydrat

từ rong biển và phế thải nông nghiệp thành ethanol sinh học

Để thực hiện được các mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu đã

được thực hiện bao gồm:

1. Xác định hàm lượng carbohydrat trong các rong nâu và trong

phế thải nông nghiệp

2. Xác định các điều kiện tối ưu của quá trình thủy phân rong

nâu bằng acid sulfuric loãng kết hợp với enzyme Cellic

HTech2

3. Lựa chọn các chủng vi sinh vật thủy phân rơm, rạ thành các

sản phẩm trung gian sau đó nghiên cứu xây dựng quy trình

thủy phân tối ưu

4. Xác định điều kiện tối ưu trong quá trình lên men ethanol từ

dịch thủy phân của rong biển và phế thải nông nghiệp

5. Đánh giá hiệu quả của các quá trình chuyển hóa carbohydrat

từ rong biển và phế thải nông nghiệp thành ethanol sinh học

3. Những đóng góp mới của luận án

Nghiên cứu lựa chọn được các chủng vi sinh vật thủy phân

cũng như lên men thích hợp từ các chủng có trong nước và từ

LB Nga qua hợp tác quốc tế, tạo xúc tác sinh học ở dạng tế bào

cố định trên PVA cho quá trình thủy phân.

3

Nghiên cứu, tìm được điều kiện tối ưu thực hiện quá tình thủy

phân, áp dụng quy hoạch thực nghiệm tìm phương trình hồi

quy cho phép khẳng định giá trị tối ưu là chính xác.

Xác định được điều kiện tối ưu cho quá trình lên men thu nhận

ethanol sinh học với 3 yếu tố ảnh hưởng chính là nồng độ nấm

men, pH môi trường và thời gian lên men cho cả hai loại

nguyên liệu rong nâu và phế thải nông nghiệp.

Sử dụng kết hợp acid loãng và enzyme xúc tác cho quá tình

thủy phân nâng cao hiệu suất tạo sản phẩm trung gian cho quá

trình lên men.

Nghiên cứu chuyển hóa phế thải rong nâu sau quá tình chiết

alginat thành ethanol với quy trình xử lí dễ dàng hơn, góp phần

làm giảm ô nhiễm môi trường đồng thời mang lại hiệu quả

kinh tế cao.

4. Bố cục của luận án

Luận án bao gồm 142 trang với 35 bảng số liệu, 52 hình, 129 tài

liệu tham khảo. Bố cục của luận án: Mở đầu 2 trang, Chương 1: Tổng

quan 44 trang, Chương 2: Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên

cứu 28 trang, Chương 3: Kết quả và thảo luận 51 trang, Kết luận 2

trang, Các công trình công bố liên qua đến luận án 2 trang, Tài liệu

tham khảo 13 trang.

4

B. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN

MỞ ĐẦU

Phần mở đầu đề cập đến ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Từ đó đưa

ra mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án.

Chương 1 – TỔNG QUAN

Phần tổng quan đã tổng hợp các tài liệu trong nước và trên thế

giới về những vẫn đề liên quan đến luận án như:

- Vai trò và tiềm năng của ethanol sinh học trong hiện tại và tương

lai. Các nguyên liệu thường dùng để sản xuất ethanol ngày nay.

- Giới thiệu về phân loại, hình thái, phân bố khai thác rong biển và

tìm hiểu về rong nâu: thành phần hóa học. Tìm hiểu về phế thải nông

nghiệp và các thành phần có trong phế thải nông nghiệp.

- Giới thiệu vi sinh vật trong xúc tác quá trình thủy phân, lên men.

Chương 2 – NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu

4 loài rong nâu thu hái tại Hải Phòng và Nha Trang: Sargassum

swartzii, Sargassum henslowianum, Sargassum binderi, Sargassum

oligocystum. Phế thải nông nghiệp: rơm, rạ. Các chủng vi sinh vật để

thủy phân cellulose: Chủng vi khuẩn C32, xạ khuẩn 7P, nấm

Aspergillus terreus, vi khuẩn VK Hud 4-1 và vi khuẩn C36. Nấm

men Saccharomyces cerevisiae V7028 (Nga).

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp Hypoclorit tách cellulose từ rơm rạ

Phần này trình bày về phương pháp tách cellulose từ rơm rạ bằng

cách xử lí cơ học và hóa học.

5

2.2.2. Phương pháp xác định độ ẩm của rong biển

Phần này áp dụng phân tích độ ẩm theo TCVN 3700 – 90: Dùng

nhiệt để loại bỏ nước khỏi mẫu thử. Hiệu suất khối lượng của mẫu

trước và sau khi sấy khô là lượng ẩm có trong mẫu.

2.2.3. Phương pháp Kieldahl xác định protein tổng số

Phần này trình bày phân tích hàm lượng protein thô theo TCVN

3705 – 90: Vô cơ hóa mẫu thử bằng acid sulfuric đậm đặc, nitơ có

trong mẫu thử chuyển thành amon sulfate. Dùng kiềm đậm đặc đẩy

amoniac ra khỏi amon sulfate trong mát cất đạm, tạo thành amon

hydroxyd rồi định lượng thành acid.

2.2.4. Phương pháp xác định hàm lượng tro

Phần này trình bày phương pháp phân tích hàm lượng tro theo

AOAC 938.08: Tro hóa mẫu bằng nhiệt sau đó xác định hàm lượng

tro bằng phương pháp khối lượng và xác định độ kiềm của tro bằng

phương pháp chuẩn độ.

2.2.5. Phương pháp Folch xác định lipid tổng số

Phần này trình bày về phương pháp phân tích hàm lượng lipid

theo TCVN 3703 – 2009: Dùng dung môi hữu cơ chiết rút lipid của

mẫu thử trong máy soclet. Sấy và cân lượng lipid đã được chiết rút.

2.2.6. Phương pháp định lượng đường khử bằng acid dintrosalicylic

(DNS)

Phần này trình bày về định lượng đường khử bằng phản ứng tạo

màu với DNS. Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỉ lệ thuận với

nồng độ đường glucose. Sản phẩm sau phản ứng được xác định bằng

phương pháp so màu ở bước sóng 540 nm. Dựa vào đồ thị đường

chuẩn của glucose tinh khiết với thuốc thử DNS ta dễ dang tính được

hàm lượng đường của mẫu nghiên cứu.

6

2.2.7. Phương pháp xử lí số liệu

Xử lí số liệu theo phương pháp thống kê, mỗi thí nghiệm làm 3

lần. Xử lí số liệu bằng Microsoft Excel 2007, SPSS 1.60.

2.3. Xây dựng quy trình nghiên cứu

Phần này đưa ra các sơ đồ quy trình thực nghiệm: quy trình thủy

phân rong nâu và phế thải nông nghiệp, quy trình lên men dịch đường

tạo ethanol sinh học, quy trình nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến

quá trình thủy phân và lên men.

7

Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu và chuẩn bị nguyên vật liệu sản xuất nhiên liệu

sinh học

3.1.1. Hàm lượng carbohydarte trong rong nâu thu tại Hải Phòng và

Nha Trang

Sử dụng các phương pháp phân tích và tính toán, các thí nghiệm

được lặp lại 3 lần thu được kết quả hàm lượng carbohydrat trong 4

loài rong nâu như bảng sau:

Bảng 3.1 Kết quả xác định thành phần sinh hóa của 4 loài rong nâu

Tên rong Thành phần Hàm lượng

(%)

Sargassum

henslowianum

Protein thô 7,66 ± 0,13%

Lipid 3,14 ± 0,11%

Tro 40,97 ± 0,62%

Carbohydrat 48,23 ± 0,49%

Sargassum swartzii

Protein thô 7,27 ± 0,15%

Lipid 1,93 ± 0,04%

Tro 37,94 ± 0,69%

Carbohydrat 52,86 ± 0,62%

Sargassum binderi

Protein thô 7,75 ± 0,11%

Lipid 2,96 ± 0,05%

Tro 39,46 ± 0,55%

8

Carbohydrat 49,83 ± 0,57%

Sargassum

oligocystum

Protein 7,93 ± 0,15%

Lipid 3,57 ± 0,11%

Tro 39,59 ± 0,68%

Carbohydrat 48,91 ± 0,45%

Từ kết quả trên, ta thấy sử dụng rong Sargassum swartzii làm

nguyên liệu sản xuất ethanol sinh học là tốt nhất.

3.1.2. Xác định hàm lượng cellulose tách từ rơm, rạ

Bằng cách sử dụng phương pháp Hypoclorit tách cellulose từ rơm

rạ thu được kết quả như sau: Từ 10 g rơm, rạ thu được 3,9 g cellulose

với hiệu suất đạt từ 40 – 45%.

9

3.1.3. Nghiên cứu tạo xúc tác sinh học cho sản xuất bioethanol

Lựa chọn các chủng vi sinh vật thủy phân: Kết quả sơ tuyển được

các chủng có hoạt tính mạnh như xạ khuẩn 2P, xạ khuẩn 7P. Kết quả

sơ tuyển các chủng vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose là: vi

khuẩn C32, vi khuẩn C36, vi khuẩn Hud 4-1.

Lựa chọn các chủng vi sinh vật lên men: Đã khảo sát quá trình lên

men của 6 chủng nấm men. Kết quả cho thấy, chủng Saccharomyces

cerevisiae V7028 thích hợp với điều kiện nóng, ẩm của Việt Nam.

Tạo chất xúc tác sinh học ở dạng tế bào cố định chuyển hóa

cellulose thành glucose và tế bào nấm men cố định cho lên men tạo

ethanol.

3.2. Nghiên cứu quá trình thủy phân carbohydrat từ các nguồn

nguyên liệu thành saccharide hòa tan

3.2.1. Thủy phân carbohydrat trong rong nâu

Từ những nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ acid

loãng, enzyme, pH môi trường, nhiệt độ thủy phân và thời gian thủy

phân. Chúng tôi đã tìm ra được điều kiện tối ưu để đạt được hàm

10

lượng đường khử cao nhất. Kết quả nghiên cứu quá trình thủy phân

rong Sargassum swartzii thu được như sau:

Nồng độ acid H2SO4 loãng 2%

Nhiệt độ thủy phân bằng acid 120oC

Thời gian thủy phân bằng acid 120 phút

Nồng độ enzyme 5%

pH môi trường 5,0

Nhiệt độ thủy phân 50oC

Thời gian thủy phân 50 h

Hàm lượng đường khử thu được 253,7 mg/g

Hiệu suất quá trình thủy phân 48%

3.2.2. Thủy phân cellulose tách từ rơm rạ

Kết quả thủy phân cellulose bởi các chủng vi sinh được biểu diễn

trong bảng 3.2, xây dựng đồ thị hình thành glucose theo thời gian

trong quá trình thủy phân đối với các chủng vi sinh để so sánh.

11

Bảng 3.2 Sự tạo thành glucose trong quá trình thủy phân cellulose

bởi một số chủng vi sinh

t (ngày)

Chủng 0 1 2 3 4 5 6

1 A. terreus 0 1.1 2.5 5 7.5 8.9 9.1

2 C 32 0 1.5 3 5.3 7 8 8.2

3 7P 0 1 2.3 4.5 6 7.4 7.8

4 Hud 4-1 0 2 3.5 4.5 5.1 5.8 5.9

5 C 36 0 2.3 3.6 4 4.3 4.2 4.4

Thủy phân cellulose

0

2

4

6

8

10

0 1 2 3 4 5 6 7Thời gian, ngày

Nồ

ng

độ

glu

co

se

. g/l

1

2

3

4

5

Hình 3.1 So sánh thủy phân cellulose bằng các chủng vi sinh

1- Nấm A. terreus; 2- Vi khuẩn C32;; 3- Xạ khuẩn 7P;

4 -Vi khuẩn Hud 4-1; 5-Vi khuẩn C36

12

Kết quả thu được cho thấy: Vi khuẩn C32; Xạ khuẩn 7P; Nấm

A. terreus cho hiệu suất thủy phân cao, trong đó nấm A. terreus cho

hiệu suất thủy phân cao hơn cả.

Từ các kết quả phân tích, cho phép tính hiệu suất thủy phân của

các chủng vi sinh. Hiệu suất thủy phân A (%) được tính bằng lượng

glucose (g) thu được sau quá trình thủy phân so với lượng cellulose

(g) trong một thời gian nhất định (tính tới thời điểm 6 ngày). Kết quả

tính hiệu suất thủy phân của các chủng vi sinh vật được trình bày trên

hình 3.2 để so sánh.

Hiệu suất thủy phân

0

10

20

30

40

50

1 2 3 4 5

Chủng vi sinh

A,

%

Hình 3.2 Hiệu suất thủy phân cellulose thành glucose bằng các

chủng vi sinh

Kết quả nghiên cứu cho thấy từ 2 g cellulose tách từ rơm rạ sau

khi thủy phân bằng chủng nấm A. terreus thu được 0,91 g glucose đạt

hiệu suất là 45,5%.

13

3.2.3. Thủy phân cellulose tách từ rơm, rạ bằng tế bào vi sinh vật cố

định

Từ các nghiên cứu chứng minh rằng các tế bào cố định có thể

được sử dụng nhiều lần cho quá trình xúc tác, tuy nhiên sau mỗi lần

sử dụng hoạt tính xúc tác của chúng có giảm đi một chút. Hơn nữa

hiệu quả xúc tác của các tế bào cố định cũng thấp hơn của các tế bào

tự do. Điều này là hợp với quy luật, bởi vì cơ chất cellulose có kích

thước phân tử lớn, nên nên tốc độ khuếch tán của nó vào bên trong

các hạt xúc tác nhỏ hơn nhiều so với tốc độ khuếch tán của cơ chất

này trong dung dịch. Mặt khác, so sánh hiệu quả xúc tác bởi các

chủng vi sinh vật cố định khác cho thấy các tế bào cố định của nấm

A. terreus có hoạt tính xúc tác cao nhất tại pH môi trường là 5,0 và

nhiệt độ là 40oC.

3.2.4. Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình thủy phân cellulose tạo thành

glucose

Tối ưu hóa quá trình thuỷ phân nguyên liệu, tìm được phương

trình hồi quy mô tả hiệu quả thủy phân (biểu thị qua nồng độ

glucose) phụ thuộc vào thành phần tham gia thủy phân: nồng độ

cellulose (x1), nồng độ enzyme cellulase (x2) (ổn định ở nhiệt độ 45oC,

pH = 5,0) có dạng:

ŷ = 8,961 + 4,495x1 + 0,215x2

giá trị ymax = 15,876

Từ các kết quả trên chúng tôi đã kiểm tra bằng thực nghiệm và thu

được kết quả giá trị nồng độ đường thu được cao nhất là ymax = 15,58

(xấp xỉ giá trị tính toán theo lý thuyết). Như vậy phương trình quy

hoạch phù hợp với kết quả thực nghiệm thu được.

14

3.3. Nghiên cứu quá trình lên men các sản phẩm trung gian hòa

tan

Từ những nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố: tỷ lệ nấm men,

pH môi trường, thời gian lên men xác định được điều kiện tối ưu cho

quá trình lên men như bảng sau:

Bảng 3.3 Các thông số điều điện tối ưu cho quá trình lên men sản

xuất ethanol sinh học

Rong biển Phế thải nông nghiệp

Tỉ lệ nấm men (%) 5,0 3,0

pH môi trường 5,0 5,0

Thời gian lên men (ngày) 4 3

Sau khi xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình lên men, chúng

tôi tiến hành lên men sản phẩm trung gian hòa tan từ quá trình thủy

phân rơm rạ bằng chủng nấm Saccharomyces cerevisiae V7028 với

điều kiện: Nồng độ nấm men bổ sung vào là 3%, pH là 5,0, thời gian

lên men là 3 ngày, tốc độ lắc 240 vòng/phút, nồng độ cơ chất glucose

200 g/l trong bình yếm khí tại nhiệt độ phòng. Xác định lượng ethanol

tạo thành bằng phương pháp chuẩn độ với K2Cr2O7 thu được kết quả

như trong bảng sau:

15

Bảng 3.4 Các thông số động học của quá trình lên men ethanol bởi

chủng Saccharomyces cerevisiae V7028

Thời gian

(h)

Glucose

(g/l)

Ethanol

(g/l)

Mật độ tế

bào (g/l)

0 200 0

1 198 2 6

3 193 5 14

12 153 17 29

24 69 47 38

36 37 73 40

48 27 83 41

60 19 86 42

72 17 87 42

Kết quả cho thấy, quá trình lên men bằng chủng Saccharomyces

cerevisiae V7028 cho nồng độ ethanol cực đại đạt giá trị cao (87

g/L), tỉ lệ chuyển hóa ethanol là 43,5%. Hiệu suất tế bào theo ATP

(YATP) đạt 2,84 x 108 (mol/g protein).

Từ các kết quả thu được chứng minh rằng từ 1 kg phế thải nông

nghiệp thu được 97 ml ethanol và hiệu suất chuyển hóa toàn quá trình

là 19,8%. Trong khi đó, từ 1 kg rong biển thu được 115 ml ethanol và

hiệu suất quá trình chuyển hóa rong nâu thành ethanol là 21%.

3.4. Chuyển hóa phế thải rong nâu thành ethanol sử dụng xúc tác

sinh học kết hợp với acid

3.4.1. Tiền xử lý phế thải rong nâu

Phế thải rong là sản phẩm phụ từ quy trình chiết xuất alginat bao

gồm hàm lượng lớn cellulose. Lượng phế thải rong trong quá trình

chế biến alginat rất cao khoảng 6 tấn phế thải trên 1 tấn sản phẩm.

Trong bã thải, cellulose là thành phần hữu cơ chiếm tỉ lệ cao và rất

khó phân hủy bởi cấu trúc phức tạp của nó. Tuy nhiên việc xử lý các

16

phế thải rong chứa cellulose bằng công nghệ sinh học kết hợp giữa

acid loãng và enzyme lại có tính khả thi về cả mặt kỹ thuật, kinh tế

và môi trường.

Để thực hiện nghiên cứu này, phế thải rong phải được nghiền

nhuyễn và lọc qua rây có 20 – 80 mắt lưới và được sấy ở 40oC trước

khi tiến hành xử lý và phân tích hàm lượng cellulose .

Phương pháp xác định hàm lượng cellulose có trong phế thải

rong sau quá trình chế biến alginat của rong được tách bằng phương

pháp Hypoclorit. Hàm lượng glucose thu được sau quá trình thủy

phân được xác định bằng phương pháp acid dinitrosalicylic (DNS).

3.4.2. Hàm lượng cellulose có trong phế thải rong nâu sau quá trình

tách alginat

Thành phần nguyên liệu thô được phân tích bằng phương pháp

TCVN 4594 – 88. Kết quả thu được chỉ ra rằng phế thải hữu cơ sau

chế biến alginat của rong nâu có thể là nguồn nguyên liệu sản xuất

ethanol sinh học, chứa hàm lượng cao cellulose (30 ± 0.07%) và

lượng hemicellulose ( 2,2 ± 0.86%).

3.4.3. Hiệu quả quá trình thủy phân và lên men

Quá trình tiền xử lý tối ưu khi nồng độ acid đạt 0,1%. Trong điều

kiện tối ưu của quá trình tiền xử lý (0,1%, 120oC, 1 giờ), lượng

glucose thu được đạt tới 215 mg/g và chuyển hóa cellulose trong

phế thải rong nâu đạt 71,2%. Trong khi đó, lượng glucose thu được

từ phế thải rong nâu nếu không qua tiền xử lý chỉ đạt 162,5 mg/g,

điều này chứng minh rằng tiền xử lý có tác dụng tăng cường hiệu

suất quá trình thủy phân.

Sản phẩm sau thủy phân tiếp tục được lên men bằng chủng nấm

Saccharomyces cerevisiae. Sau 36 giờ, tỷ lệ chuyển hóa ethanol là

46,9%, tương đương 92% hiệu suất lý thuyết. Từ các nghiên cứu trên

17

cho kết quả chứng minh rằng từ 1 kg phế thải trong chế biến rong biển

có thể thu được 0,128 L ethanol. So với các tài liệu tham khảo, hiệu

suất quá trình chuyển hóa tạo thành ethanol dưới điều kiện này tăng

đáng kể.

18

KẾT LUẬN

Từ những kết quả nghiên cứu trên chúng tôi rút ra những kết

luận như sau:

1. Thành phần carbohydrat trong 4 loài rong nâu là: Sargassum

henslowianum 48,23%, Sargassum swartzii 52,86%, Sargassum

benderi 49,83%, Sargassum oligocystum 48,91%. Như vậy,

Sargassum swartzii có hàm lượng carbohydrat cao nhất và như

vậy loại rong này được chọn làm nguyên liệu để nghiên cứu quá

trình sản xuất ethanol sinh học.

2. Quá trình thủy phân bằng acid loãng kết hợp với enzyme cho hàm

lượng đường khử cao hơn, hiệu quả hơn so với việc chỉ dùng

enzyme để thủy phân carbohydrat có trong rong nâu. Điều kiện tối

ưu cho quá trình thủy phân rong nâu đạt hiệu quả cao là:

Nồng độ H2SO4 2%

Nhiệt độ thủy phân bằng acid là 120oC

Thời gian thủy phân bằng acid là 120 phút

Nồng độ của enzyme là 5%

Nhiệt độ thủy phân bằng enzyme là 50oC

pH môi trường thủy phân là 5,0

Thời gian thủy phân là 50 h

3. Trong các chủng vi sinh vật sử dụng thủy phân cellulose từ rơm rạ

cho hiệu suất thủy phân cao như vi khuẩn C32; Xạ khuẩn 7P; nấm

A. terreus, thì nấm A. terreus cho hiệu suất thủy phân cao nhất.

Điều kiện tối ưu để chuyển hóa cellulose từ rơm rạ thành đường

glucose là pH: 5, nhiệt độ: 40oC với sự có mặt của nấm

Aspergillus terreus với phương trình hồi quy mô tả hiệu quả thủy

phân (biểu thị qua nồng độ glucose) phụ thuộc vào thành phần

19

tham gia thủy phân: nồng độ cellulose (x1), nồng độ enzyme cellulase

(x2) có dạng:

ŷ = 8,961 + 4,495x1 + 0,215x2

Với giá trị ymax = 15,876 phù hợp với kết quả thực nghiệm thu

được.

4. Nghiên cứu cố định các tế bào vi sinh vật và đã tạo được các hạt

xúc tác trong lên men chuyển hóa glucose thành ethanol. Các hạt

xúc tác mang tế bào vi sinh cố định qua nhiều chu kỳ sử dụng vẫn

duy trì được khả năng sống cao. Điều này đã chứng minh khả

năng sử dụng lại nhiều lần các chất xúc tác này trong sản xuất

công nghiệp.

5. Tìm được các thông số tối ưu cho quá trình lên men thu nhận

ethanol sinh học:

Nồng độ nấm men bổ sung vào quá trình len men của

rong nâu là 5%, phế thải nông nghiệp là 3%.

pH môi trường lên men hiệu quả của rong nâu và phế thải

nông nghiệp là 5,0.

Thời gian lên men hiệu quả của rong nâu là 4 ngày và của

phế thải nông nghiệp là 3 ngày.

6. Từ những kết quả nghiên cứu, so sánh, đánh giá quá trình thủy

phân chuyển hóa carbohydrat trong rong biển và phế thải nông

nghiệp cho thấy rằng, rong biển chính là nguồn nguyên liệu tiềm

năng cho quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học trong hiện tại và

tương lai. Mặt khác, những kết quả nghiên cứu cũng cho thấy

rằng, phế thải rong sau quá trình tách alginat và mannitol cũng có

thể sử dụng có hiệu quả cao để sản xuất ethanol sinh học.

20

CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1 - Đỗ Trung Sỹ, Nguyễn Đình Tuyến, Đỗ Thu Hương, Hoàng Thị

Bích, Tạ Thủy Nguyên, Nguyễn Ngọc Tùng, Trần Thị Hiền,

Nguyễn Thị Trang, Trần Đình Toại, N. Stepanov A., Efremenko

E. N., S.Varfolomeev D. Chất xúc tác sinh học trên cơ sở các tế

bào nấm men chịu nhiệt để lên men đồng thời chuyển hóa. Tạp

chí hóa học 2012, 59-62.

2 - Trần Đình Toại, Phạm Hồng Hải, Nguyễn Bá Kiên, Hoàng Thị

Bích, Đỗ Trung Sỹ, Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình thủy phân

cellulose tách từ rơm rạ thành đường tan của nấm mốc

Aspergillus terreus để sản xuất ethanol – nhiên liệu sinh học,

Tạp chí Khoa học và Công Nghệ, Tập 49, Số 3, trang 87 – 96,

2011.

3 - Đỗ Trung Sỹ, Trần Đình Toại, Hoàng Lương, Trần Mạnh Hải,

Trần Thị Phương, Hoàng Thị Bích, Nguyễn Hồng Nhung, Phạm

Hồng Hải, Nguyễn Bích Thủy, Nghiên cứu hệ xúc tác sinh học

để chuyển hóa phế thải nông nghiệp (rơm rạ) thành ethanol. Tạp

chí Hóa học, 2011, T.49, Số 5AB, 509-512, Tháng 11-2011.

4 - Nguyễn Thị Hồng Nhung, Trần Đình Toại, Hoàng Thị Bích, Đỗ

Trung Sỹ. Cố định cellulase trên polyvinyl alcohol (PVA) để

tạo chất xúc tác sinh học lên men rơm rạ thành ethanol. Tạp chí

Khoa học Công nghệ & Môi trường Công an, Số 19 tháng 12

năm 2011, 20-21.

5 - I.V. Lyagin, O.V. Senko, A.B. Nikolskaya, F.T. Mamedova,

N.A Stepannov, Tran Dinh Toai, Do Trung Sy, E.N.

Efremenko. Conversion of renewable resources into products

useable for chemical and fuel industries. 1st Symposium on

21

Marine Enzyme and Polysaccharides.22. Nha Trang, 10-17,

December 2012.

6 - Elena N. Efremenko, Olga V. Senko, Nikolay A. Stepanov, Olga

V. Maslova, Ilya V. Lyagin, Ngo Quoc Anh, Do Trung Sy,

Nguyen Van Tuyen. Biocatalytic conversion of seaweed

biomass to semi-product for chemical industry. Asian-Pacific

Aquaculture 2013. December 10-13, 2013.

7 - Do Trung Sy, Ngo Quoc Anh, Hoang Thi Bich, Tran Quoc

Toan, Le Tat Thanh, Nguyen Huy Tung, Dang Thu Thao, Le

Mai Huong. Determination of glucose in Aspergillus terrius af

67 hydrolysate of cellulose from Vietnamese seaweed. Hội nghị

Toàn quốc về Đa dạng sinh học và Phát triển bền vững Hải

phòng 2014, 717-715.

8 - Đỗ Trung Sỹ, Hoàng Thị Bích, Đỗ Quang Kháng, Ngô Quốc

Anh. Nghiên cứu phương pháp thủy phân phế thải rong nâu sử

dụng kết hợp acid và enzyme. Hội thảo 40 năm thành Viện Hàn

lâm khoa học và công nghệ Việt Nam 203-209. Tạp chí hóa học

(đã nhận đăng), 2015.