Công nghệ sản xuất cồn
sinh học từ nguồn
nguyên liệu
lignocellulose Nguồn phế liệu nông nghiệp v
à lâm
nghiệp có bản chất l
à lignocellulose
đang được nghiên c
ứu sản xuất cồn
sinh học. Đó là một nguồn nguyên
liệu dồi dào, không nh
ững giúp hạn
chế được sự cạnh tranh nguồn đất
dùng cho sản xuất thực phẩm mà
còn giúp cho việc tái sử dụng các
nguồn phế liệu một cách hiệu quả
nhất. Việc sản xuất ethanol từ
nguồn này đem lại nhiều nguồn lợi
nhưng sự phát triển của nó đang bị
hạn chế bởi những khó khăn về m
ặt
lợi nhuận kinh tế và kỹ thuật chưa
tối ưu.


cách sử dụng loại nấm như
Cyathus
sp, Streptomyces viridosporus,
Phelebia tremellosus, Pleurotus
florida
vàPeurotus cornucopiae có
khả năng thủy phân lignin và h
ỗ trợ
một phần thủy phân nguồn nguyên
liệu cellulose. Tuy nhiên, thời gian
xử lý kéo dài cũng là một hạn chế
lớn của phương pháp này.

Bước 2: Thủy phân nguồn
nguyên liệu bằng tổ hợp enzyme
Quá trình này gây tiêu tốn nhiều
chi phí trong giai đoạn sản xuất
cồn. Bằng kỹ thuật di truyền, các
nhà nghiên cứu đang hư
ớng đến tạo
ra một tổ hợp enzyme có thể thủy
phân nguồn nguyên liệu
lignocellulose hiệu quả nhất. Thủy
phân hoàn toàn nguồn
lignocellulose cần có những sự
chuyển đổi các
nhóm polysaccharide sau:
-glucosidase tạo ra sản phẩm
cuối cùng là glucose.-(1-4)
glycoside. Quá trình thủy phân

hemicellulose c
ũng rất phức tạp. Ví
dụ để thủy phân xylan thì tổ hợp
enzyme cần thiết là endo-1,4-
Chuyển hóa pectin: pectin là
thành ph
ần chiếm thứ 3 trong nhóm
polysaccharide cấu thành nên vách
tế bào thực vật. Tương tự pectin
cũng có thể được chuyển hóa th
ành
các dạng đường hòa tan, ethanol
hay biogas. Một số enzyme liên
quan để thủy phân pectin như:
polymethylgalacturanosidase,
exopolygalacturonase và
exopolygalacturanosidase
hydrolase.
Nguồn enzyme được sử dụng
phổ biến hiện nay là
từ Trichoderma
reesei vàAspergillus niger. Hiện
nay, ngư
ời ta đang thay thế dần các
h
ệ enzyme chịu nhiệt, chịu các điều
kiện hóa học quá hạn. Hơn hết là
các nghiên cứu về phức hợp
cellulosome của các vi khuẩn kỵ
khí đang dần mở ra một con đường

ờng pentose.
Khuynh hướng biến đổi gen của 2
giống này nhằm giúp biểu hiện khả
năng chuyển hóa 2 loại đường
pentose phổ biến nhất là D-xylose,
và L – arabinose cũng đã đư
ợc phát
triển nhiều.
Gần đây, ngư
ời ta phát hiện thấy có
một số loài nấm men như Pichia
stipitis, Candida
shehatae và Pachyhysolen
tannophillus là nh
ững chủng có khả
năng chuyển hóa xylose mạnh và
đã được dùng trong sản xuất
ethanol. Trong đó P. stipilis lại nổi
bật bởi khả năng sản xuất hàm
lượng cồn cao và nhu cầu dinh
dưỡng của chúng không quá phức
tạp so với các giống nấm men khác.Ngoài ra, các chủng chịu nhiệt độ
cao như G. thermoglucosidasius,
T.mathranii và T.
saccharolyticum cũng đang được
sử dụng. Quá trình lên men c
ồn của

nghiệp thành các nguồn nhiên liệu
cụ thể là ethanol còn là thách thức
lớn cho các nhà nghiên cứu và nhà
sản xuất. Các chủng cần được cải
tiến để tăng cường tổng hợp tổ hợp
enzyme thủy phân hiệu quả hay
tăng cường khả năng chuyển hóa
nhiều dạng đường thành ethanol
bằng các kỹ thuật biến đổi gen,
biến đổi quá trình trao đổi chất nên
cần được phát triển để tạo ra nguồn
năng lượng chi phí thấp mà vẫn
không ảnh hưởng đến môi trường
trong tương lai.

Phước Toàn – Thanh Mai
Tài liệu tham khảo
1.
Raj Kumar, Sompal Singh,
Om V. Singh; 2008; Bioconversion
of lignocellulosic biomass:
Biochemical and molecular
perspectives, J Ind Microbiol
Biotechnol, 35:377-391.
2.
Antonie Margeot, Barbel
Hahn-Hagerdal, Maria Edlund,
Rapheal slade, Frederic Monot,
2009, New improvements for
lignocellulosic ethanol, Current