106
BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Đề án phát triển ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công
nghệ chế biến đến năm 2010
BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

Tên đề tài/dự án:
Nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym lignin peroxidase và
laccase từ vi sinh vật tái tổ hợp để ứng dụng trong công
nghiệp sản xuất giấy

Mã số đề tài, dự án: ĐT.07.08/CNSHCB Cơ quan chủ trì đề tài/dự án: Viện Công nghệ sinh học
Chủ nhiệm đề tài/dự án: TS. Phạm Thị Bích Hợp

108

TẬP THỂ CÁN BỘ THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
ĐT.07.08/CNSHCB STT
HỌ VÀ TÊN
CHỨC VỤ
CƠ QUAN
1
TS. Phạm Thị Bích Hợp
Chủ nhiệm đề tài
Viện CN sinh học
2
TS. Nguyễn Phương Nhuệ
Thư ký đề tài
Viện CN sinh học
3
TS. Phí Quyết Tiến
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
4
TS. Hồ Tuyên
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
5
TS. Lê Thị Thu Hồng
Nghiên cứu viên

ThS. Cao Văn Sơn
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
14
KS. Lương Thị Hồng
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
15
KS. Phạm Đức Thắng
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
16
KS. Hy Tuấn Anh
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
17
KS. Đỗ Thanh Tú
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
18
KS. Dương Ngọc Kiên
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
19
KS. Lã Thị Cúc
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
20
ThS. Nguyễn Thị Hồng Liên
Nghiên cứu viên

Điện thoại:
Tổ chức: 38362599 Nhà riêng: 37543103 Mobile: 0912981515
Fax: 38363144 E-mail: [email protected];
[email protected];
Tên tổ chức đang công tác: Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học
và Công nghệ Việt Nam
Địa chỉ tổ chức: 18 Hoàng Quốc Việt, Q. Cầu Giấy, Hà Nội
Địa chỉ nhà riêng: Số 5, ngách 106/2 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà
Nội
3. Tổ chức chủ trì đề tài:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Công nghệ sinh học, Viện KH&CN
Việt Nam
Điện thoại: (04) 38362599 Fax: (04) 38363144

110

E-mail: [email protected]
Website: http:/www.ibt.ac.vn
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Q. Cầu Giấy, Hà Nội
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS. Trương Nam Hải
Số tài khoản: 931.01.064
Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Ba Đình, Hà Nội
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Công thương

II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ 1/ 2008 đến 12/ 2009.
- Thực tế thực hiện: từ 10/ 2008 đến 10/ 2010
- Được gia hạn (nếu có):
- Lần 1: từ tháng 01 năm 2010 đến hết tháng 9 năm 2010

24/ 4/2009
492

3 30/ 6/2009
426

4 05/04/2010
274 Cộng
1.500
Cộng
1.500 c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

111

Đơn vị tính: Triệu đồng
Số

683
0
3
Thiết bị, máy móc
34
34
0
34
34
0
4
Xây dựng, sửa
chữa nhỏ
0
0
0
0
0
0
5
Chi khác
195
195
0
195
195
0

Tổng cộng
1500

0171/ BCT-
KHCN, ngày
07/1/2009
Công văn chuyển kinh phí còn
dư năm 2008 tại kho bạc sang
năm 2009
Bộ Công thương
4
0936/QĐ-BCT,
ngày 23/02/2009
Quyết định về việc giao kinh
phí thuộc kế hoạch năm 2009
tiếp tục nhiệm vụ đã giao năm
2008
Bộ Công thương
5
481/ CNSH, ngày
07/ 12/ 200900
Công văn xin điều chỉnh thời
gian thực hiện đề tài
Viện Công nghệ sinh
học
6
6379/QĐ-BCT,
ngày 21/ 12/ 2009
Quyết định về việc gia hạn thời
gian thực hiện các nhiệm vụ
khoa học công nghệ được giao
năm 2008
Bộ Công thương

Xenluylô
Viện Công nghiệp
Giấy - Xenluylô
Nghiên cứu
ứng dụng chế
phẩm enzym
phân hủy
lignin trong tẩy
trắng bột giấy
và khử màu
nước thải sản
xuất bột giấy.
- 15 bảng số
liệu; 05 đồ
thị; 05 sơ đồ
quy trình.
- 02 bài báo
trong Tạp chí
Hóa học và
Tc. Công
nghệ sinh
học. 5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:
(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10
người kể cả chủ nhiệm)
Số
TT
Tên cá nhân

laccase.
Tổng hợp số
liệu. Viết báo
cáo khoa học.
Viết báo cáo
tổng kết.
- 08 bảng số
liệu; 16 hình
và đồ thị; 02
sơ đồ quy
trình.
- 03 báo cáo
định kỳ.
- 05 bài báo
khoa học.
- Hồ sơ tổng
kết nghiệm
thu cấp cơ sở
và cấp Nhà
nước.

2
TS. Nguyễn
Phương Nhuệ
NP Nhuệ,
Phạm Thanh
Huyền, PTH
Thảo, ĐT Thịnh
Thư ký đề tài.
Nghiên cứu đặc

- 02 bảng số
liệu.
- 10 hình và
đồ thị.
- 01 bài báo
(Tạp chí CN
sinh học).

4
TS. Phí Quyết
Tiến
PQ Tiến, VV
Lợi, PTH Thảo
Tạo chủng tái tổ
hợp sinh
isoenzym lignin
peroxidase.
- Tạo được 01
chủng tái tổ
hợp sinh
isoenzym
lignin
peroxidase.
- 01 bài báo
(Tạp chí CN
sinh học).

5
TS. Lê Thị Thu
Hồng

liệu.
- 06 hình và
đồ thị.

7
TS. Hồ Tuyên
Hồ Tuyên, PTB
Hợp, NV Hiếu,
VV Lợi
Nghiên cứu qui
trình công nghệ
lên men VSV
sinh tổng hợp
enzym lignin
peroxidase và
laccase.
- 01 quy trình
công nghệ lên
men sinh tổng
hợp enzym
lignin
peroxidase.
- 01 quy trình
công nghệ lên
men sinh tổng
hợp enzym
laccase.

8
ThS. Vũ Thị

giấy.
- 07 bảng số
liệu.
- 01 đồ thị.
- 01 bài báo
(Tạp chí CN
sinh học).

10
KS. Lương Thị
Hồng
LT Hồng, Phạm
Đức Thắng
Nghiên cứu ứng
dụng chế phẩm
enzym phân
hủy lignin trong
khử màu nước
thải bột giấy.
- 08 bảng số
liệu.
- 04 đồ thị.
- 02 bài báo
(Tc. Hóa học
và Tc. CN
sinh học). 6. Tình hình hợp tác quốc tế:
Số

TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí, địa
điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh
phí, địa điểm )
Ghi chú*

Không có
8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát
trong nước và nước ngoài)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Người,
cơ quan
thực hiện
Theo kế
Thực tế


5/2009

1.2
CV2. Tuyển chọn chủng vi sinh
vật tự nhiên có hoạt tính enzym
laccase làm nguồn gen.

5/2009

1.3
CV3. Nhân dòng gen lip mã
hóa cho 1-2 isoenzym của
lignin peroxidase.

5/2009

1.4
CV4. Tạo chủng vi sinh vật tái
tổ hợp mang gen mã hóa cho 1-
2 isoenzym của lignin
peroxidase. Sàng lọc chủng tái
tổ hợp có khả năng biểu hiện
isoenzym lignin peroxidase cao.

06/2010

1.5
CV5. Nhân dòng gen mã hóa
cho laccase.


Phạm Thanh
Huyền, Vũ
Văn Lợi, Đỗ
Tất Thịnh
2.1
CV1. Nghiên cứu khả năng
biểu hiện isoenzym LiP của
chủng tái tổ hợp trong bình tam
giác.

5/2009

2.2
CV2. Nghiên cứu môi trường
và chế độ cảm ứng cho sự phát
triển và sinh isoenzym LiP của
chủng tái tổ hợp.

12/2009

2.3
CV3. Tối ưu hóa môi trường
lên men sự phát triển và sinh
isoenzym LiP của chủng tái tổ
hợp. 06/2010

2.4

8/2008 đến
06/2010
Phạm Thị Bích
Hợp, Hồ
Tuyên,
Nguyễn Văn
Hiếu, Phan Thị
Hồng Thảo,
Phạm Thanh
Huyền, Vũ
Văn Lợi
3.1
CV1. Nghiên cứu khả năng
biểu hiện enzym laccase của

12/2009 117

chủng tái tổ hợp trong bình tam
giác.

3.2
CV2. Nghiên cứu môi trường
và chế độ cảm ứng cho sự phát
triển và sinh enzym laccase của
chủng tái tổ hợp.

06/2010

7/2010

4
Nội dung 4: Nghiên cứu ứng
dụng enzym phân hủy lignin
(lignin peroxidase, laccase )
trong tẩy trắng bột giấy.

6/2008 đến
11/2009
6/2009 đến
06/2010
Cao Văn Sơn,
Hy Tuấn Anh,
Đỗ Thanh Tú,
Dương Ngọc
Kiên, Lã Thị
Cúc, Phan Thị
Hồng Thảo,
Vũ Văn Lợi
4.1
CV1. Nghiên cứu thành phần
hóa học và lý học của nguyên
liệu gỗ keo tai tượng.

5/2009

4.2
CV2. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân hủy lignin để tiền

6/2009 đến
06/2010
Lương Thị
Hồng, Phạm
Đức Thắng,
Phan Thị Hồng
Thảo, Vũ Văn
Lợi
5.1
CV1. Xác định tính chất lý-hóa
đặc trưng của nước thải rửa bột
giấy sau nấu dùng cho tẩy
trắng. 5/2009

5.2
CV2. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân huỷ lignin để xử lý
nước thải rửa bột giấy sau nấu. 06/2010

5.3
CV3. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân huỷ lignin kết hợp
với biện pháp hóa học để xử lý
nước thải rửa bột giấy sau nấu.

Vũ Thị Hạnh
Nguyên, Phan
Thị Hồng
Thảo, Vũ Văn
Lợi
6.1
CV1. Phân tích đánh giá chất
lượng của enzym lignin
peroxidase (hoạt tính trong dịch

06/2010 119

lên men, hoạt tính riêng, độ bền
nhiệt, độ bền với pH) sau khi
thu hồi.
6.2
CV2. Phân tích đánh giá hoạt
tính của chế phẩm enzym lignin
peroxidase theo thời gian bảo
quản. 06/2010

6.3
CV3. Phân tích đánh giá chất
lượng enzym laccase (hoạt tính

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số
TT
Tên sản phẩm và
chỉ tiêu chất lượng
chủ yếu
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1
Chủng vi sinh vật tự
nhiên có hoạt tính
enzym lignin
peroxidase
Chủng
06
3-5 chủng
được định
tên; hoạt
tính 800-
1000 nkat/l
dịch lên
06 chủng
được định

2-3 chủng
được định
tên; hoạt
tính 250-
300 nkat/l
dịch lên
men.
02 chủng
được định
tên; hoạt
tính 2200 -
3100 nkat/l
dịch lên
men.
4
Chủng VSV tái tổ
hợp sinh enzym
laccase.
Chủng
01 chủng
01 chủng,
hoạt tính
400 nkat/l
dịch lên
men.
01 chủng,
hoạt tính
3641 nkat/l
dịch lên men
5

cần đạt

Ghi chú

Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1
Qui trình công nghệ sản
xuất chế phẩm enzym
lignin peroxidase tái tổ
hợp bằng lên men vi sinh
vật.
01 quy trình
01 quy trình

2
Qui trình công nghệ sản
xuất chế phẩm enzym
laccase tái tổ hợp bằng lên
men vi sinh vật.
01 quy trình
01 quy trình

3
Kết quả ứng dụng enzym
Bảng số liệu
- 07 bảng số
Ứng dụng

4
Kết quả ứng dụng enzym
lignin peroxidase và
laccase trong khử màu
nước thải và dẫn xuất.
Bảng số liệu
- 08 bảng số
liệu; 04 đồ thị;
02 sơ đồ quy
trình.
Thử nghiệm
ở quy mô
phòng thí
nghiệm.
Giảm được
độ màu của
nước thải 10-
15% so với
xử lý bằng
phương pháp
khác.

c) Sản phẩm Dạng III:
Số
TT
Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học
cần đạt


hoạch
Thực tế đạt
được
1
Sinh viên CNSH
0
03
2009, 2010
2
Thạc sỹ CNSH
01
01
2011

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống
cây trồng:
Số
TT
Tên sản phẩm
đăng ký
Kết quả
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
sulfate giảm
10% lượng kiềm.
- Xử lý bột giấy
với enzym trước
các giai đoạn tẩy
trắng ECF cho
phép giảm 20%
mức dùng
chlorin dioxit.
Bột sau tẩy trắng
có chất lượng
tương đương với
bột giấy tiêu
chuẩn .
2
Thử nghiện chế phẩm
enzym trong khử màu
nước thải rửa bột giấy.
06/2009
đến 4/2010
Viện CN Giấy
và Xenluylô,
59 Vũ Trọng
Phụng, Thanh
Xuân, Hà Nội
Xử lý nước thải
rửa bột giấy
bằng enzym cho
kết quả: độ màu
giảm 73,3%,

xử lý nước thải rửa bột giấy. Cho đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu
vấn đề này, và chưa có doanh nghiệp nào sử dụng enzym trong sản xuất bột
giấy. Tích hợp sử dụng enzym trong công nghiệp giấy góp phần giảm lượng
hóa chất sử dụng trong sản xuất, nghĩa là giảm hóa chất độc hại trong nước
thải, giảm nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
124

3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận
chính, người chủ trì…)
I
Báo cáo định kỳ
Lần 1
11/5/2009
Đề tài triển khai theo đúng
tiến độ

Lần 2

GS.TS. Đặng Thị Thu

Chủ nhiệm đề tài
(Họ tên, chữ ký)

Phạm Thị Bích Hợp
Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu) 125


126

MỤC LỤC

Trang
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
v
Danh mục các bảng
viii
Danh mục các hình
xi
MỞ ĐẦU
1
Chương I: TỔNG QUAN
3
1. Lignin
3
1.1. Lignin trong tự nhiên
3
1.2.Giá trị sử dụng của lignin
4

2.1. Vật liệu và môi trường nuôi cấy
28
28

127

2.2. Nghiên cứu khả năng biểu hiện LiP H8 và LAC1 trong bình
tam giác
29
3. Nội dung 4
3.1. Vật liệu, hoá chất và thiết bị
31
31
3.2. Phương pháp nghiên cứu
32
4. Nội Dung 5
4.1. Vật liệu
43
43
4.2. Phương pháp nghiên cứu
43
5. Nội dung 6
44
5.1. Phân tích đánh giá chất lượng của lignin peroxidase sau khi thu
hồi
44
5.2. Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm laccase
46
Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
47

thí nghiệm.
96
Nội dung 3
3.1. Tìm điều kiện nuôi cấy thích hợp cho sự phát triển và sinh
enzym laccase của chủng tái tổ hợp PpLAC
106
107
3.2. Tối ưu thành phần môi trường lên men sinh tổng hợp laccase.
112
3.3. Nghiên cứu động thái lên men sinh tổng hợp enzym laccase
trong hệ thống lên men quy mô 7,5 lít.
115
3.4. Xây dựng quy trình công nghệ lên men sản xuất laccase tái tổ
hợp quy mô bình lên men 7,5 lít.
118
Nội dung 4
4.1. Thành phần hóa học và tính chất lý học của nguyên liệu gỗ keo
tai tượng
125
126
4.2. Nghiên cứu ứng dụng enzym phân hủy lignin trong xử lý
nguyên liệu dăm mảnh gỗ
127
4.3. Nghiên cứu ứng dụng enzym phân huỷ lignin vào trong các
giai đoạn tẩy trắng bột hoá học
132
4.4. Tích hợp enzym phân hủy lignin vào quá trình sản xuất bột
giấy
134
Nội dung 5

6.2. Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm enzym laccase
170
Nội dung 7
7.1.Uớc tính giá thành của enzym thô cấp độ lên men nhỏ bình
dung tích 7,5 lít
175
175
7.2. Đánh giá tính khả thi kinh tế-kỹ thuật khi ứng dụng enzym vào
giai đoạn tiền xử lý dăm mảnh và tẩy trắng bột giấy trong quá trình
sản xuất giấy
179
7.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế-kỹ thuật sử dụng enzym cho xử lý
nước thải giấy
786
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
191
TÀI LIỆU THAM KHẢO
194
PHỤ LỤC
Môi trường BMM (Xem VL&PP)
BMMY
Môi trường BMMY (Xem VL&PP)
BOD
Biological oxygen demand
bp
base pair
BSA
Bovine serum albumin
C/ N
Cacbon/ nitơ
CAI
Tần số mã bộ ba phù hợp
cDNA
Complementary DNA
CFU
Cell formation unit
CIAP
Calf intestine alkaline phosphatase
CMC
Carboxylmethyl cellulose
COD
Chemical oxygen demand
DEPC
Diethyl pyrocarbonate
DLM
Dịch lên men
dNTP
Deoxynucleotide