Phần 1:
TỔNG QUAN
TÀI LIÊU
PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. sơ Lược VỀ GLUCID [5,7,12,25,28,32,34,50]
1.1.1. Định nghĩa
Glucid hay saccharid là những hợp chất polvhydroxvl có chứa
nhóm aldehỵd hoặc ceton (các monosaeeharide) hoặc tạo thành
những nhóm như thế khi thủy phân polysaccharide.
Glucid được cấu tạo từ các nguyên tô" c, H, o có công thức
chung là (C
m
)(H20)n thông thường n=m > 3. Trong đó, hydrogen và
oxveen luôn có tỉ lệ 2:1 như trong phân tử nước. Vì vậy gluciđ cũng
có tên gọi là carbohvdrate.
1.1.2. Hàm lượng
Glucid trong thực vật chiếm tỉ lệ khá cao 89-90% thav đổi tuỳ
theo loài, giai đoạn sinh trưởng Hằng năm, thực vật và tảo có khả
năng biến đổi hơn 100 tỉ m
3
C0
2
và nước thành cellulose và các sản
phẩm hữu cơ khác. Trong động vật, lượng glucid thấp hơn, không
vượt quá 2%.
1.1.3. Chức năng
Glucid đóng vai trò là nguồn năng lượng dư trữ quan trọng
của sinh vật: tinh bột có ở thực vật, còn glvcogen có ở động vật và tế
bào vi khuẩn. Chúng làm nhiên liệu cung cấp 60% năng lượng cho cơ
thể sống, tham gia vào thành phần tế bào, mô, làm bộ khung cấu trúc
và vỏ bảo vệ.

H0H
)" -■
CH
2
OH
Aldose Cetose
❖ Tính chất của monosaccharide
- Do nhiều nhóm -OH nên hầu như mọi monosaccharide đều
dễ tan trong nước, không tan trong dung môi hữu cơ.
- Có thể thu nhận monosaccharide ở dạng tinh thể, phần lớn
monosaccharide có vị ngọt.
- Do có chứa nhóm -CHO; >c=0; -OH nên monosaccharide
có tính khử mạnh.
• Phản ứng oxy hóa
Các monosaccharide dễ bị oxy hoá, tùy thuộc vào điều kiện và
chất oxy hoá sẽ tạo ra nhiều phản ứng khác nhau.
- Khi oxy hoá nhẹ trong môi trường acid hay kiềm, chỉ có
nhóm CHO của aldose sẽ bị oxy hoá thành -COOH tạo ra
các acid aldonic. Các cetose bền vững trong điều kiện trên.
- Khi oxy hóa mạnh hơn các aldose, ví dụ dưới tác dụng của
HN0
3
đặc thì cả 2 nhóm CHO và OH bậc 1 đều bị oxy hoá
thành -COOH (acid dicacbocylic) gọi là acid aldaric.
CHO COOH CHO COOH
(CHOH)
n
B 2
» (CHOH)
n

bisphotphat
• Phản ứng tạo glycoside
Nhóm OH hemiacetal của monosaccharide dễ dàng tham
gia phản ứng với rượu tạo thành ete tương ứng gọi là glycoside.
Trong thực tế, các phân ứng giữa đường và đường hav phi
đường đều có khả năng thông qua một số kiểu liên kết glycoside
(0_ẹlvcoside; s_ glycoside; N_ glvcoside; và c_ glvcoside).
Liên kết qua nguyên tử o, s, N và c tạo ra các chất có hoạt tính
sinh học khác nhau. Điển hình nhất là các phân tử glucose nối với
nhau bằng liên kết glycoside tạo thành polvsaccharide như tinh
bột, glycogen và cellulose.
• Các monosaccharide tiêu biểu:
Hexose: D-glucose, D-fructose, D-galactose, D-Mannose,
Pentose: L-arabinose, D-xylose, D-ribose,
v° CH
2
OH *v° *v° V
H— c— OH
1
0=0 HO—C—H H—c— OH
1 H—C— OH K—c— OH H—c—OH
HO—C—H HO—Ò—H HO—C—H HO—C—H
1 1 HO—C—H HO—C—H H— c— OH
H—c—OH H—C— OH H—c—OH HO—c—H
1
H—c—OH
1
H—C—OH 1
fH-C— OH r^c— OH
HO— c— K ;^C—OH H—c— OH

nhiên, được câu tạo từ CC-D glucose và |3-D-fructose kết
hợp với nhau bằng liên kết 1,2-0- glycoside. Saccharose
không còn tính khử. Saccharose có nhiều trong thực vật,
trong củ cải đường 10 - 20%, trong nước mía từ 14 -
25%. Saccharose hoà tan tốt trong nước, dễ bị thủy
phân hơn các disaccharide khác. Dưới tác dụng của
enzym (invertase) hoặc acid, saccharose bị thủv phân
tạo a- glucose và ị3-fructose.
- Maltose: (đường mạch nha) được câu tạo từ 2 gốc a-D-
glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-O-glvcosiđe.
Maltose vẫn còn một nhóm OH_hemiaxetal tự do nên
vẫn giữ được tính khử nhưne chỉ bằng một nửa của
glucose. Maltose có trong mầm thóc, mầm dại mạch
sinh ra do amylase thuỷ phân tinh bột. Maltose bị thủv
phân thành 2 a-glucose khi sử dụng maltase hay acid.
Lactose: còn được gọi là đường sữa vì nó có trong sữa từ
4-6%. Lactose được câu tạo từ sự kết hợp của 2 gốc p-D-
aaỉactose và a-D-elucose qua liên kết 1.4-O-glycosiđe.
Lactose vẫn còn tính khử (do vẫn còn
nhómOH_hemiaxetal tự do). Dưới tác dụng của (3-
galactosidase hay acid. lactose bị thủy phân thành glucose
và galactose. Chỉ một sô' loài nấm men có enzvm trên mới
sử dụng được lactose.
CH
2
OH CH
2
OH CH2OH
CHjQH CH2OH
^°\

liên kết glycoside. Stachyose phổ biến ở cây họ đậu và một sô' hạt
khác, tập trung ở hạt, củ, rễ. CHỊOH
S
CH
2
íVA
H
^°H
àOH Ý HỒSOH H/—0—\H HQ/^H
H OH H OH OH H
a-D-galactose a-D-gtaẽose p-D-fructose
Raỉinose
1.L4.3. Polysaccharide
Polysaccharide được tạo thành từ vài chục cho đến hàng nahìn
eôc monosaccharide. liên kết nhau bằne liên kết 1-4 -O-glycosiđe, 1-
6-O-glycosiđe đôi khi còn liên kết 1-2 và 1-3-O-elvcoside. Các
monosaccharide trong phân tử polysaccharide có thể thuộc cùng một
loại hav nhiều loại khác nhau. Trong môt sô" trường hựp các gốc
monosaccharide có chứa các nhóm thế như gốc acid acetic,
photphonc, sulíuric và các nhóm khác.
Tinh bột❖
Tinh bột là polysaccharide dự trữ chủ yếu của thực vật. Trong tế
bào tinh bột tồn tại ở dạng hạt nhỏ. Tinh bột là một hỗn hợp gồm 2
cấu tử là amylose và amylopectin
- Amvlose: có câu tạo mạch thẳng, gồm khoảng 200 đến
1000 gốc a-D- glucose nố’i với nhau qua liên kết a-l-4-O-
glycoside, tạo xoắn theo kiểu lò xo, mỗi vòng xoắn có
khoảng 6 đơn vị glucose. Amylose có trọng lượng phân tử
khoảng 20.000 đến 50.000 Da.
- Amylopectin: là polysaccharide phân nhánh, cấu trúc

GH
Hình 1.5: cấu trúc của amyỉose và amylopectin
Pectin có cấu trúc mạch thẳng chính, cấu tạo từ các gốc a-D-galacturonic acid liên kết
nhau bằng liên kết a-l-4-O-glycosiđe còn gọi là acid polvgalacturonic hay acLd pectic. c
6

của mạch chính có thể bị ester hóa, bị decarboxvl hay giữ nguyên nhóm COOH. Pectin
chứa nhiều trong thành tế bào các mô và trong thưe vật, pectin tồn tại ở 2 dạng;Dạng
protopectin không tan, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào với dạng liên kết polysaccharide
khác như araban, tinh bột, cellulose, galactan
- Dạng pectin hoà tan, chủ yếu trong dịch tế bào.
Trọng lượng phân tử của pectin khác nhau tuỳ thuộc vào nguồn gốc. Pectin của táo,
mận 25.000 đến 35.000 Da. Dung dịch pectin có độ nhớt cao và có khả nãng gelatin hoá,
khả năng này có ở pectin lớn hơn 20.000 Da
Đặc tính quan trọng của pectin là khả năng tạo thành chất keo trong môi trường
acid với nồng độ đường cao. Điều này đã được ứng dung trong sản xuất mứt kẹo. Pectin
hoà tan dưới tác dụng của kiềm pha loãng hoặc pectase, các methoxy bị khử tạo thành
rượu methylic và acid pectin tự do. Chất pectin có vai trò quan trọng trong quá trình chín
của quả, khi quả chín, dưới tác dụng của acid hữu cơ và protopectinase trong quả phần lớn
protopectin chuvển thành pectin hoà tan. Protopectin cũng có thể chuyển thành pectin hoà
tan khi đun nóng với nước hay với acid.
ứng dụng [83,86,88]
Pectin tuy không cung cấp năng lượng nhưng có nhiều giá trị phòng và chữa bệnh như:
kéo dài thời gian tiêu hoá thức ăn trong ruột, giảm béo (do tạo cảm giác no kéo dài), giảm
hấp thu lipid, giảm cholesterol toàn phần trong máu, khống chế tăng cường đường huyết
trước và sau bữa ăn ở người có
bệnh tiểu đường, chổng táo bón, cầm máu, sát trùng. Trong công nghệ dược phẩm, pectin
dùng để chế thuốc uống, tiêm, biệt dược Hacmophobin (Đức), Árhemapectin (Pháp).
Trong công nghệ thực phẩm, pectin được dùng để sản xuất bánh mứt. Chitin [32,35,50]❖
Chitin được cấu tạo từ đơn vị thành phần N-acetyl-D-2lucosamine nôi VỚI nhau

gô"c glucose.
1.2. GIỚI THIỆU CHƯNG VE CÁC LOẠI PHẾ PHỤ LIỆU CÔNG -
NÔNG
NGHIỆP [35]
1.2,1. Mục đích và các phương pháp tận dụng phế phụ liệu
Trong quá trình sản xuất công nghiệp cũng như nông nghiệp, bên cạnh những
sản phẩm chính còn thu được một lượne khổng lồ các phế phụ liệu với thành phần hóa
học rất đa dạng. Mỗi loại phế phụ liệu đều có những eiá trị năng lượng nhất định. Nếu
chúng ta không tìm ra các biện pháp để xử lý và tận dụng thì không những gây lãng phí
(do bỏ đi nhiều loại chất quý ) mà còn gâv ảnh hưởng xấu đến môi trường sông, gia
tăng mức độ ô nhiễm môi trường.
Tùv theo mỗi nhóm phế phụ liệu mà chúng ta có những biện pháp xử ỉý và tận
dụng khác nhau cho phù hợp, có tính khoa học và triệt để. Chúng ta có thể khái quát
các phương pháp chung nhất như sau:
Sử dụng ngay phê" liệu mà không qua các quá trình phân giải
Ví dụ: Thu nhận gelatin, collagen từ da cá, vẩy cá phế liệu hav sử dụng mạt
cưa để trồng nấm
Sử dụng phế Liệu thông qua phân giải bằng phương pháp hóa học hay sinh
học
Phương pháp hóa học: Thường sử dụng acid, kiềm, ở điều kiện nhiệt độ cao, hay
các hóa chất khác Ví dụ: Thủy phân các phế liệu của công nghiệp lò mổ động vật bởi
acid để thu nhận acid amine trong sản xuất nước chấm hóa giải.
-
Phân ỉ: Tông quan tài liệu
Hình 1.8: cấu trúc của chỉtin
Phương pháp sinh học: Sử dụng các enzvm của hệ vsv để thủy phân các chất
trong phế liệu. Trong phương pháp sinh học này chia làm 2 hướng:
- Sử dụng phế liệu làm môi trường nuôi cấy vsv tạo sinh khôi (thu những châl
có giá trị trong sinh khôi). Ví dụ: Tạo protein từ nấm men, thu nhận acid
amine trên nguyên liệu phế liệu dầu mỏ.

*<* Nhóm phê liệu chứa các sắc tô
THƯ Vỉi V
Phế liệu của các nhà máy sản xuất đồ hộp, giải khát từ trái cây ( chứa các sắc tố
carotenoíd, ilavonoid, chlorophill )
♦> Nhóm phế liệu giàu chất thơm (tinh dầu và nhựa thơm)
Phế liệu từ công nghiệp đồ hộp, giải khát, trái cây (vỏ cam, chanh, quýt, bưởụ
sả, rau thơm bã ép trái cây).
♦ĩ* Nhóm phế liệu của công nghiệp dầu mỏ (các cacbuahvdro là chủ yếu, các hợp
chất có lẫn s ).
Trong phạm vi nghiên cứu của luận vàn này, chúng tôi chỉ đề cập đến nhóm
phế phụ liệu giàu glucid.
1.2.3. Phế phụ liệu giàu glucid và các nghiên cứu tận dụng[35]
Nhóm phế liệu giàu glucid rất đa dạng, liên quan đến nhiều ngành công- nông
nghiệp. Chúng ta có thể chia nhóm phế liệu này thành 5 nhóm nhỏ:
- Phế liệu có chứa đường: rỉ đường từ ngành công nghiệp mía đường, huyết
thanh sữa từ công nghiệp sữa, phế liệu công nghiệp đồ hộp rau quả và giải
khát trái cây
- Phê liệu giàu ceỉlulose: ngành công nghiệp giây, gỗ bông dệt, mạt cưa từ
nông nghiệp: rơm rạ, các loại thực vật khác (vỏ dừa, bã mía )
- Phế liệu giàu tinh bột: công nghiệp thực phẩm, chế biến sản phẩm từ ngũ
cốc; Sản xuất bột ngọt, phế liệu giàu tinh bột(bã khoai mì, khoai tây )
- Phế liệu giàu chitin: ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản: vỏ tôm, cua
chứa rất nhiều chitin.
- Phế liệu giàu pectin: ngành công nghiệp đồ hộp rau quả: vỏ trái cây có
pectin (táo, bưởi, cà rốt, củ cải.,.)
1.2.3. L Phế liệu có chứa đường
Khái niệm "đường” trong mục này là tập hợp tất cả các monosaccharide và
disacchariđe (như glucose, ữuctose, saccharose, lactose, maltose ). Một số phế phu
liệu thuộc nhóm này như: rỉ đường từ nsành công nghiệp mía đường, huvết thanh sữa
từ công nghiệp sữa, các phế liệu từ công nghiệp đồ hộp rau quả và siải khất trái câv,

Inozitol mg/kg 5000-8000 2500-6000
Pantotenat Ca mg/kg 50-110 15-55
Piridoxin (B6) mg/kg 5,4 2-6,5
Riboílavin (B2) mg/kg 0,4 2,5
Tiamin (B1) mg/kg 1,3
1,8
Acid nicotinic
mg/kg
20-45
20-800
Colin mg/kg 400-600
600-800
ứng dụng
Rỉ đường là môi trường thích hợp cho hầu hết vsv, vì vậv từ rỉ đường bằng việc
áp dụng kv thuật lên men bởi vsv chúng ta có thể sản xuâd được các sản phẩm có giá
trị sinh học cao như: cồn, glycerin, các acid hữu cơíacid lactic, citric, acetic ) các
acid amine (glutamic, lizin ) sản xuất nấm men bánh mì. sản xuất sinh khôi vsv nói
chung và nấm men nói riêng, sản xuất các enzym (invertase, phytase ). Một sô" ví dụ
cụ thể: Brabara Zarawska và cộng sự (2001) đã tiến hành thu nhận acid citric khi nuôi
chủng Yarrawỉa lipolytica trên môi trường rỉ đường có nồng độ 20g/l. Với điều kiện
nuôi: nuôi cấy lắc (500 vòng/phút), nhiệt độ 30°c, pH=5,5 thu được acid citric với
hiệu suất 0,61g/g.[47]
Vohra A và Satyanaravna (2004) đã sử dụng chủng Pichia anomala phân lập
từ búp hoa khô Woodfordia /ruticosa nuôi trên môi trường rỉ đường có nồng độ 6%,
pH=6,0 ở 45°c thu được chế phẩm phytase với hoạt độ 176U/g CT và lượng sinh
khối đạt 9g/l.[81].
* Whey [2,14]
Trong công nghệ sản xuất íromage. sau khi tách casein, phần dịch lỏng còn lại
được gọi là huyết thanh sữa (whev). Hàng năm lượng whev thải ra khoảng 74 triệu tấn
với giá trị BOD từ 60.00 - 70.000 mg/1, rất dễ gây ô nhiễm môi trường nếu không

Acid citric
0,1 0,1
J>H 4,5 - 6,7 3,9- 4,5
Trong bảng 1.2. nhận thấy thành phần chủ yếu trong whey là lactose (chiếm
phần lớn, còn có các đường khác) và protein. Trong nghiên cứu này chỉ quan tâm đến
glucid.
Glucid trong whey sẽ được tận dụng theo 2 hướng:
- Thu nhận lactose bằng kỹ thuật màng (lactose ở dòng permeate) ứng dụng bổ
sung lactose trong công nghệ thực phẩm.
- Sử dụng whey để nuôi cấy vsv tạo các sản phẩm có giá trị: cồn, các acid
hữu cơ, sinh khôi giàu protein
Tận dụng whey để sản xuất cồn có thể đi theo 2 hướng: một là dùng các chủng
vsv có khả năng đồng hóa lactose trực tiếp để tạo cồn. Hai là thủy phân lactose trong
whey bằng tác nhân acid hoặc enzym (p-galactosidase) thành glucose và galactose,
Bảng 1.2. Thành phần của dịch đường sữa ngọt và dịch đường sữa chua [2Ị
sau đó dùng các chủng nấm men (như: Saccharomyces cerevisiae) cho lên men tạo
cồn: Mehaia A.M và cộng sự (1990) sử dụng [3-galactosidase từ nâYn môc cho thủy
phân lactose trong whey, sau đó nuôi Saccharomyces cerevìsiae. Kết thúc quá trình
thu được 160kg/m
3
sinh khối nâVn men, sử dụng làm thức ăn gia súc và thu hồi cồn
với nồng độ 65kg/m
3
[64]. Ngoài ra cũng có thể sử dung Saccharomyces cerevisiae tái
tổ hợp (chuyển gen p-gal) để đồng hóa lactose tạo cồn. Theo cách này Mahmaid
K.Tahoun và cộng sự (1999) đã thu nhân cồn với hiệu suât đạt 4,14%(w/v) từ môi
trường whey chứa 4,6% lactose.[61J.
Ngoài ethanol, David Stevens và cộng sự (1988) đã thu được butanol và acid
butỵric khi sử dụng kết hợp 2 chủng Cỉostridiun beiìerinkịị và Bacilỉuc cereus nuôi
trên môi trường là whey ở pH

galactosidase.[73]
*> Dịch kiềm sulfit [2,30,31,33]
Dịch kiềm sulíit hay dịch thải sulfit (sulfit waste liquors-SWL) là nguồn nước
thải ỉớn từ nhà máy giấv, nhà máv gỗ Ước tính để sản xaât 1 tân bôt giây thì thai ra
9180 lít nước thải. Như thế hàng năm có khoảng 100 triệu tấn dịch kiềm sulfit thải vào
môi trường. Dịch kiềm này xuất hiện từ việc xử lv gỗ bằng acid b]sulfit, lignin được
sulíonic hóa chuvển thành acid ligninsulíomc tan trong nước. Thành phần
hemicellulose cũng tan hoàn toàn.
(%)
Acid ligninsulíơnic 43
Các hợp chất hemilignin 12
Các thành phần hemicellulose thủy 7,0 ,
phân không hoàn toàn và acid uronic
Các monosaccharide
D-Glucose 2,6
D-Mannose 4,6
D-Galactose
11
D-Xylose
2,6
L-Arabinose 0,9
Acid acetic
6,0
Các chất khác
10
Theo bảng 1.3 nhận thấv thành phần chính của dịch kiềm sulfit là ligninsulfonat và
các đường pentose(xylose, arabinose) và hexose (glucose, manose, galactose). Chỉ số
BOD của dịch kiềm sulíit khá cao 25.000—> 50.000mg/l. Cứ 1 tấn cellulose sản xuất
được bằng phương pháp sunĩit cho 36kg đường trong đó 80% hexose phần còn lại là
pentose. Để sản xuất protein vsv từ dịch kiềm sulíit, người ta thường dùng các chủng