NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
BO doa
Giáo viên hướng dẫn
{ký tên)
1
MỤC LỤC
2
SOÍBG8LỜI MỞ ĐẦU
ao doa
Như chúng ta đã biết, Ethanol đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực,
như: tổng họp chất hữu cơ; dược phẩm; nhiên liệu sinh học; đặc biệt là lĩnh vực sản
xuất thực phẩm.
Trong sản xuất thực phẩm, Ethanol dùng làm nguyên liệu sản xuất đồ uống
có cồn, dùng làm dung môi, chất diệt khuẩn, . . . nhìn chung Ethanol được biết đến
nhiều nhất như là một loại đồ uống.
Lên men Ethanol là một quy trình sản xuất đã có lịch sử lâu đời, và phổ biến
trên khắp thế giới.
Có nhiều phưomg pháp lên men Ethanol và sử dụng nhiều loài vi sinh vật
khác nhau, ứng với mỗi phưomg pháp, mỗi loại nấm men cho một hiệu suất và giá trị
cảm quan khác nhau. Để có được sản phẩm Ethanol tốt nhất, về mặt kinh tế, cảm
quan, trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về dòng sản phẩm này. Bài báo cáo
của nhóm chúng em sẽ tìm hiều về lên men Ethanol theo phưomg pháp chu kỳ, sử
dụng nấm men cố định, đặt biệt về các yếu tố ảnh hưởng và từ đó rút ra kết luận
chung nhất cho phưomg pháp này.
3
1. TỔNG QUÁT:
1.1 Ethanol:
Ethanol được gọi là rượu etylic, rượu nguyên chất, rượu ngũ cốc, hay rượu
uống, là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi, dễ cháy. Nó được biết đến nhiều nhất
là loại đồ uống có cồn, ngoài ra còn được dùng làm dung môi, nhiên liệu từ cồn. Theo
cách dùng thông thường nó được gọi là rượu uống, hay rượu mạnh.

men nói riêng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường quanh nó. Khi cố định tế
bào, do sự tương tác giữa tế bào - chất mang và giữa các tế bào bới nhau mà khả năng
sinh trưởng và hình thái của tế bào cũng có một vài biến đổi.
Theo một số tác giả khả năng sinh trưởng của nấm men cố định kém hơn so
với nấm men tự do.
Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy rằng nấm men cố định luôn sinh trưởng đạt
đến một số lượng tế bào không đổi và giữ nguyên như vậy cho đến khi kết thúc quá
trình lên men.
Bên cạnh đó Melzoch và cộng sự ( năm 1994), cũng thấy rằng 80% tế bào cố
định trong gel alginate đều duy trì hoạt tính trao đổi chất và khả năng phát triển khi
nuôi cấy trong thời gian dài. Saccharomyces cerevisiae cố định trong gel alginate có
thể duy trì khả năng sử dụng đường của chúng ở mức độ tương đối cao và ổn định, chỉ
giảm khoảng 20% sau 1122 giờ nuôi cấy, [1].
Hình thái của nấm men cố định cũng thay đổi nhiều so với nấm men tự do.
■S Sự thay đổi về hoạt động trao đổi chất của tế bào:
6
Nhiều nghiên cứu của các tác giả cho thấy rằng nấm men cố định có tốc độ
sử dụng glucose, tốc độ sinh tổng họp Ethanol và glycerol cao hơn nhiều so với nấm
men tự do mặc dù diện tích bề mặt tế bào của nấm men cố định dùng để vận chuyển
chất dinh dưỡng nhỏ hơn so với của nấm men tự do.
Kết quả nghiên cứu của thầy Lê Văn Việt Mẩn và cô Bùi Thanh
Huyền( 2008), về quá trình lên men cồn sử dụng nấm men cố định trên canxi alginate
cho thấy nấm men cố định có tốc độ sử dụng đường cũng như tốc độ sinh tổng hợp
Ethanol cao hơn hẳn nấm men tự do,[2].
V Những thay đổi về khả năng chống lại các yếu tố bất lợi của môi trường:
Lượng cơ chất càng cao hoặc lượng sản phẩm càng cao thì càng ức chế hoạt
động sống của tế bào nấm men. Tuy nhiên, so với nấm men tự do thì nấm men cố định
khả năng chịu sự ức chế cơ chất và sản phẩm cao hơn.
1.3.3. Nấm men dùng trong lên men Ethanol theo phương pháp chu kỳ bằng
nấm men cố định:

- Chất mang thực phẩm: miếng lê, miếng mộc qua, miếng táo, nho khô, vỏ
nho,
- Chất mang vô cơ: y-alumina, Hydromica, Kissir,
- Chất mang dạng màng: màng membrane, màng vi lọc sinh học
(biocapsule)
2. QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL:
♦í* Cơ chế sinh học của lên men rượu:
9
Lên men rượu gồm các quá trình sinh hóa và sinh học rất phức
tạp, xảy ra dưới tác dụng của nhiều enzyme. Đường và các
chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu
vào bên trong. Ở đó các enzyme sẽ xúc tác các phản ứng khác
nhau để cuối cùng tạo ra sản phẩm chính là rượu và khí
carbonic. Hai chất này sau khi sinh ra sẽ qua màng tế bào chất
vào môi trường lên men. Rượu do rất linh động nên hòa tan
nhanh trong dịch lên men, còn khí carbonic hòa tan
kém.Glucose
fìrst __n
priming 0 rATP reactíon s, ADP
Glucose 6-phosphate
©
Fructose 6-phasphate
seccnd ATP
priming (3) reactỉon ■'•N* ADP
Fructose 1,6-bỉsphosphate
cleavage of 6-carbon sugarphosphate to the 3-carbon (4) sugar
phosphates
Glyceraidehyde 3-phosphate +
Dihydroxyacetone phosphate
Hổ

©-t>—CH2—c HÍCH
oxidâtiion and phoíphorylation
1,3-Bisphasphoglycerate (2) íirst ATP- L-2ADP
íorming reaction /O*
(substrăte-level ^ ^ 2 ATP phosphorylation)
3-Phosphoglycerate (2)
(p)—O-—c H2 —c H—c,
_ ôn
Ị
12
2-Phosphogiycerate (2)CHí—CH—
„11 OH 0 0
S,2H2O 1
. L „ ™ ổ s
Phosphoenolpyruvate (2) CH2=C—
second ATP- ^ 2ADP 0 ^
formỉng reaction ÍQỊ
(substrate-level 2 ATP(£) 0
phosphorylation) l CHỊ—c c
Pyruvate (2) II '*0
Payoff phase
Oxidative conversion of c\ gỉyceraldehyde 3-phosphate H to
pyruvatê and thê eoupled tormaiion of ATP and NADH
o (6) Glyceraldehyde
3-phosphate
0—0 dehydrogenase
(7) Phospho- glycerate kinase
® Phospho- glycerate mutase
(?)
Enolase

3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL
THEO PHƯƠNG PHÁP CHU KỲ sử DUNG NẤM MEN CÓ ĐINH:
• •
3.1. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất:
31.1. Đường:
10
20
30
40
50
60 70 80
Time JhourJ
Time- (hour)
(a)
(b)
15
250-€
Hình 3. Tốc độ sử dụng đường trong canh trường nấm men
Saccharomyces
cerevisiae cố định ừong gel alginate
16
Đường là nguồn nguyên liệu chính mà nấm men sẽ sử dụng để chuyển hóa thành cồn.
Tuy nhiên nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn đến làm tăng áp suất thẩm thấu và làm
mất cân bằng ừạng thái sinh lý của nấm men. Kết quả là rượu nhiều sẽ ức chế không
những các tạp khuẩn mà còn cả nấm men. Mặc khác đường nhiều sẽ dẫn đến tổn thất
hoặc phải kéo dài thời gian lên men. Ngược lại nếu nồng độ dịch đường thấp sẽ
không kinh tế làm giảm năng suất thiết bị lên men. Mặc khác sẽ tốn hơi khi chưng
cất và tổn thất rượu trong bã rượu và nước thải.
250-€
• Cycle I: ♦

- ó F ’Ô5 j425t cs: Ẽ
—0— nvnoai bed ysaac csila
(c) 18 %
Hình 4. Anh hưởng của nồng độ đường đến quá trình lên men Ethanol bằng
nấm men s. cerevỉsìa GC-IIB31 tự do và cố định , nhiệt độ 30 độ c, pH 4.5
Nồng độ đường dao động ừong khoảng 12- 21% và thực hiên lên men từ 24-
120h.
Ta thấy rằng ở nồng độ đường 12%, nấm men tự do đạt hiệu suất sinh
Ethanol 2,34%, tiêu thụ 8,08% đường. Tuy nhiên đối với nấm men cố định thì đạt
19
250-€
hiệu suất sinh Ethanol là 4,13% và tiêu thụ 11,04% đường.
20
Hiệu suất tối đa thu nhận được khi nồng độ đường là 15% ở trong cả 2 trường hợp sử dụng
nấm men tự do hay cố định. Nấm men tự do cho 6,49% etanol,tiêu thụ hết 14,92% đường
trong khi đó đối với nấm men cố định thì tạo ra 5,85% Ethanol và tiêu thụ hết 14.9%
đường.
Ở hai nồng độ 18% và 21% còn lại thì hiệu suất thu nhận Ethanol giảm xuống rất
thấp. Khi nồng độ đường lên cao, làm cho độ nhớt tăng cao, làm giảm quá trình trao đổi
chất, giảm hiệu suất tổng hợp ethanol
Kết quả nghiên cứu của Irfana Ikram [5] cho thấy nồng độ đường cho hiệu suất
sinh Ethanol cực đại chỉ đạt 15%, thấp hon so kết quả thu được của thầy Lê Văn Việt Man.
Có thể sự sai lệch này là do kỹ thuật thực hiện khác nhau như mật độ nấm men, tạp nhiễm,
V, V
Nồng độ đường cũng có ảnh hưởng quyết định tới quá trình lên mên và ảnh
hưởng tới tốc độ tạo thành sản phẩm và năng suất cuối cùng khi được bổ sung vào trong
thời kỳ sinh trưởng phát triển của nấm men. Nồng độ đường ban đầu nó ảnh hưởng tới
lượng Ethanol thành phẩm. Theo hình trên ta thấy sản phẩm Ethanol tối đa thu nhận được
ở môi trường có chứa 15% đường ở trong cả 2 trường hợp lên men sử dụng nấm men s.
cerevỉsỉae cố định hay tự do. Khi nồng độ đường tiếp tục tăng dẫn đến làm giảm lượng

đ ộ đ ư ờ n g b a n
đ ầ u t ớ i h i ệ u s u ấ t t ổ n g h ự p
E t h a n o l
Hình 7. Ảnh hưởng của nồng
độ đường tới hiệu suất tổng họp
Ethanol
Tốc độ sinh trưởng và
lượng sinh khối đạt cực đại khi
dùng nấm men cố định sẽ cao hom khi dùng nấm men tự do. Vỉ khi lên men với nồng độ
cơ chất cao,
23
Bảng 1. Ảnh hưởng của nồng đồ đường ban đầu tới hiệu suất Ethanol
0,47
0,46
50 100 1 50 200 25 0
dùng nấm men cố định, trên bề mặt chất mang sẽ xuất hiện một gradient nồng độ, và giúp
cho nấm men làm quen dần với môi trường
3.1.2. Ảnh hưởng của khoáng chất:
Khoáng chất đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hoạt động của tế bào men,
đặc biệt là phospho. Phospho thường ở dạng liên kết hữu cơ và có trong thành phần của
photphatit, nucleoproteit cũng như axit nucleic. Phospho, Magie và lưu huỳnh có tác dụng
làm hoạt hóa photphataza trong quá trình lên men. Lưu huỳnh và sắt đều tham gia phản
ứng oxy hóa khử, ngoài ra sắt cùng với các chất vô cơ khác như Zn, Mn, Cu, Mg đều là
những chất không thể thiếu đối với nhiều enzym oxy hóa) oxydaza, katalaza peroxydaza).
Canxi còn giúp và loại bỏ các chất độc thải ra khi lên men, đồng thời giúp cho tổng hợp
protit, làm tăng quá trình oxy hóa và có tác dụng tạo thành một số vitamin.
Bảng 2. Ảnh hưởng của các chất khoáng bổ sung vào môi trường trong quá trình
lên men Ethanol bởi nấm men cố định S.cerevỉsỉae trong gel alginate
24
Điều kiện lên men: pH= 5, nhiệt độ 30°c, tốc độ khuấy trộn 100 rpm, nồng độ