TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM
CELLULASE ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT
BIOETHANOL TỪ BÃ MÍA

SVTH : KIỀU NGỌC ANH
MSSV : 60600048
CBHD: TS. LÊ ĐỨC TRUNG
KS. LÊ THỊ QUỲNH TRÂM

TP. HỒ CHÍ MINH, 1/2011Trang i

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ rất tận tình của:
Tiến Sĩ Lê Đức Trung – Viện Tài Nguyên Môi Trường, thuộc Đại Học
Quốc Gia TPHCM – đã gợi ý đề tài, hướng dẫn tận tình về hướng đi cũng như
các vấn đề có liên quan đến đề tài và hỗ trợ kinh phí để tôi có thể làm tốt luận

0
C, 1.5h. Hoạt tính cellulase cao nhất đạt được 16.28 UI/g đối với T. reesei và
23.45 UI/g với A. niger trên cơ chất cảm ứng là bã mía tiền xử lý với NaOH 2%,
90
0
C, 1.5h. Bã mía tiền xử lý với NaOH 2%, 90
0
C, 1.5h cũng cho hiệu suất thủy phân
cao nhất khi thủy phân với Cellusoft L 5% (v/v), do đó được chọn làm nguyên liệu cho
các quá trình thủy phân. Các chế phẩm cellulase phối trộn dạng lỏng thô, rắn qua quá
trình sấy và hỗn hợp thu được sau lên men được tạo ra. Tiến hành thủy phân bã mía
bằng hệ cellulase phối trộn thu được từ hai chủng T.reesei và A.niger tạo hàm lượng
đường khử cao hơn 1.5 - 4 lần so với thủy phân bằng hệ cellulase riêng rẽ thu được từ
mỗi chủng. Điều này cho thấy tác động tương hỗ giữa hai hệ cellulase từ T.reesei và
A.niger . Thủy phân bã mía bằng chế phẩm cellulase phối trộn dạng lỏng thô và hỗn
hợp sau lên men cho kết quả thủy phân cao hơn dạng rắn qua quá trình sấy. Tiến hành
thủy phân bã mía bằng cellulase dạng lỏng thô, tỉ lệ phối trộn T. reesei/ A. niger 4/6,
hàm lượng cellulase 3UI CMCase/g, 5% bã, 50
0
C, pH 4.8 trong 72 giờ, tạo được 19.19
g/l đường khử, trong đó có 10.57 g/l glucose, đạt hiệu suất thủy phân 43.02% . Kết quả
này còn khá thấp so với 34.32g/l đường khử và 25.46 g/l glucose khi thủy phân bằng
Cellusoft L 5% (v/v) và chưa đủ để lên men tạo ethanol hiệu quả. Tuy nhiên, nếu được
tiếp tục cải thiện về giống, điều kiện nuôi cấy… đây sẽ là một hướng đi tiềm năng có
thể thay thế được các chế phẩm cellulase thương mại mắc tiền dùng trong sản xuất
bioethanol từ bã mía.
Trang iii

Cellusoft 5% (v/v) in the same hydrolysis experiments and not suitable for subsequent
fermentation process. However, if further improvements in higher-cellulase species,
cultured conditions…the simplified of cellulase production using solid-state
fermentation proved its potential to be used on-site as part of a cellulase to ethanol
conversion process, in lieu of expensive commercial enzyme preparations.
Trang iv

KÍ HIỆU VIẾT TẮT

− TXL : Tiền xử lý
− TT : Thứ tự
− BM : Bã mía
− CG : Cám gạo
− CMC : Carboxymethyl cellulose
− DNS : acid 3, 5_ Dinitrosalicylic
− CP : Chế phẩm
− CP1 : Chế phẩm cellulase dạng lỏng thô
− CP2 : Chế phẩm cellulase dạng rắn qua quá trình sấy
− CP3 : Chế phẩm hỗn hợp thu được sau nuôi cấy
− CP A : Chế phẩm cellulase từ Aspergillus niger
− CP T : Chế phẩm cellulase từ Trichoderma reesei
− AFEX : Ammonia Fiber Explosion_ Nổ hơi ammonia

Trang v

sợi trên môi trường bán rắn 33
2.4.5. Chế phẩm cellulase 36 Trang vi

CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 40
3.1. Vật liệu 40
3.1.1. Bã mía 40
3.1.2. Giống vi sinh vật 40
3.1.3. Cơ chất dùng trong lên men bán rắn 40
3.1.4. Enzyme thương mại 42
3.2. Nội dung tổng quát 43
3.2.1. Sơ đồ nội dung tổng quát 43
3.2.2. Các phương pháp nghiên cứu 43
3.2.2.1. Phương pháp tiền xử lý bã mía 43
3.2.2.2. Quan sát hình thái giống 44
3.2.2.3. Phương pháp tuyển chọn giống T. reesei có hoạt tính cao 44
3.2.2.4. Phương pháp khảo sát lên men bán rắn sinh tổng hợp cellulase 45
3.2.2.5. Phương pháp thu nhận các loại chế phẩm cellulase 46
3.2.2.6. Phương pháp khảo sát quá trình thủy phân bã mía 47
3.3. Bố trí thí nghiệm 47
3.3.1. Khảo sát quá trình lên men bán rắn sinh tổng hợp cellulase 47
3.3.2. Khảo sát quá trình thủy phân bã mía 50
3.3.3. Khảo sát độ ổn định của enzyme 52
3.4. Phương pháp phân tích 52
3.4.1. Phương pháp xác định hoạt tính CMCase 52
3.4.2. Phương pháp xác định hàm lượng đường khử bằng DNS 54
3.4.3. Phương pháp xác định các thành phần trong bã mía trong bã mía 55
3.2. Phương pháp xử lý số liệu 60

4.5.5.2. Khảo sát tỉ lệ chế phẩm enzyme/ bã 88
4.5.6. Nhận định, đánh giá tiềm năng của các loại chế phẩm 90
4.5.7. Độ ổn định của cellulase thu được 93

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 95
5.1. Kết luận 95
5.2. Đề nghị 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 99
PHỤ LỤC 102
Trang viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 : Thành phần hoá học của cám mì 41
Bảng 3.2 : Thành phần các khoáng chất, vitamin của cám gạo 41
Bảng 3.3 : Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của loại bã mía cảm ứng và thời gian
lên men 48
Bảng 3.4: Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ cơ chất 49
Bảng 3.5 : Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm môi trường lên men 49
Bảng 3.6 : Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ giống 49
Bảng 3.7 : Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nitrogen 50
Bảng 3.8: Bố trí thí nghiệm xây dựng đường chuẩn glucose 53
Bảng 3.9 : Bố trí thí nghiệm xây dựng đường chuẩn glucose (DNS) 55
Bảng 3.10: Thành phần NDS. 56
Bảng 4.1: Đường kính phân giải của enzyme thu từ các chủng T.reesei A, B, C 68
Bảng 4.2 : So sánh hiệu quả thủy phân bã mía tạo đường của ba loại chế phẩm 91
Bảng 5.1 : Kết quả khảo sát các điều kiện nuôi cấy thích hợp sinh tổng hợp cellulase

Hình 3.4: - Hệ thống phân tích NDS và ADS…………………………………… …65
Hình 4.1: Phân tích thành phần bã mía trước khi tiền xử lý 61
Hình 4.2: Thành phần bã mía trước tiền xử lý theo nghiên cứu của Binod
Parameswaran và cộng sự (2009). 61
Hình 4.3: Phân tích thành phần bã mía sau tiền xử lý 63
Hình 4.4 : Cấu trúc và màu sắc của bã mía chưa tiền xử lý, bã mía xử lý ở nhiệt độ
phòng, 12 giờ và xử lý ở 90
0
C, 1.5 giờ (từ trái qua) 65
Hình 4.5 : Bã mía tiền xử lý ở 90
0
C, 1.5 giờ. 65
Hình 4.6: Khuẩn ty T. reesei và A. niger phát triển trên môi trường PGA 66 Trang x

Hình 4.7 : Quan sát hình thái và bào tử nấm T. reesei dưới kính hiển vi 67
Hình 4.8 : Quan sát hình thái và bào tử nấm A. niger dưới kính hiển vi 67
Hình 4.9 : Xác định hoạt tính CMCase của lần lượt ba chủng T.reesei A, B, C bằng
phương pháp khuyếch tán enzyme trên đĩa thạch 68
Hình 4.10: Khảo sát khả năng sinh cellulase của chủng T.reesei với các loại bã mía
cảm ứng khác nhau theo thời gian 69
Hình 4.11 : Khảo sát khả năng sinh cellulase của A. niger với các loại bã mía cảm ứng
theo thời gian 71
Hình 4.12: Ảnh hưởng của tỉ lệ cơ chất lên khả năng sinh tổng hợp cellulase 71
Hình 4.13: Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường bán rắn lên khả năng sinh tổng hợp
cellulase 73
Hình 4.14: Ảnh hưởng của tỉ lệ giống lên khả năng sinh tổng hợp cellulase 74
Hình 4.15: Ảnh hưởng của nồng độ nitrogen lên khả năng sinh tổng hợp celluase 74

Hình 4.24: Hàm lượng đường khử trong quá trình thủy phân sử dụng các tỉ lệ phối
trộn cellulase khác nhau (g CP khô/g bã) (5% bã, 50
0
C, pH 4.8) 84
Hình 4.25: Hàm lượng đường khử trong quá trình thủy phân sử dụng hàm lượng chế
phẩm tỉ lệ 0.025/0.075 khác nhau (bã 5%, 50
0
C, pH 4.8) 85 Trang xi

Hình 4.26 : Hiệu suất thủy phân theo thời gian khi sử dụng hàm lượng chế phẩm tỉ lệ
0.025/0.075 khác nhau (bã 5%, 50
0
C, pH 4.8) 86
Hình 4.27: Hàm lượng đường khử trong quá trình thủy phân sử dụng các tỉ lệ phối
trộn cellulase khác nhau (g CP (theo trọng lượng khô)/g bã) (5% bã, 50
0
C, pH 4.8) 87
Hình 4.28: Hàm lượng đường khử trong quá trình thủy phân sử dụng hàm lượng chế
phẩm tỉ lệ 0.04/0.06 khác nhau (bã 5%, 50
0
C, pH 4.8) 88
Hình 4.29 : Hiệu suất thủy phân theo thời gian khi sử dụng hàm lượng chế phẩm tỉ lệ
0.04/0.06 khác nhau (bã 5%, 50
0
C, pH 4.8) 89
Hình 4.30: Hàm lượng đường khử và hiệu suất thủy phân theo tỉ lệ chế phẩm 90
Hình 4.31 : Khảo sát độ ổn định của cellulase CP1. 94

thành cellulase còn khá cao. Do vậy, hiện nay việc nghiên cứu các giải pháp công
nghệ để giảm giá thành enzyme cellulase đang được chính phủ, các tổ chức năng
lượng và các hãng enzyme nổi tiếng đẩy mạnh hơn bao giờ hết.
Các hoạt động sản xuất nông nghiệp và các ngành công nghiệp sử dụng sản phẩm
nông nghiệp hàng năm tại Việt Nam tạo ra hàng trăm tấn phế phẩm nông nghiệp. Đặc
Chương 1. Mở đầu

Trang 2

biệt là nguồn bã mía khổng lồ thải ra từ các nhà máy đường nhưng vẫn chưa có biện
pháp hợp lý để xử lý nguồn rác thải to lớn đó một cách hiệu quả. Đây là một nguồn
nguyên liệu tiềm năng để sản xuất nhiên liệu sinh học trong tương lai. Vì thế , vấn đề
nghiên cứu tạo các chế phẩm cellulase ứng dụng trong sản xuất bioethanol từ
lignocellulose là vấn đề hết sức cần thiết mang tính đi tắt đón đầu.
Do vậy, em đã chọn thực hiện đề tài “ Bước đầu nghiên cứu tạo chế phẩm
cellulase ứng dụng trong sản xuất bioethanol từ bã mía”. Qua đó, đề tài cung cấp thêm
những cơ sở dữ liệu về tạo chế phẩm cellulase thô từ hai chủng giống Trichoderma
reesei và Aspergillus niger bằng phương pháp lên men bán rắn với bã mía tiền xử lý là
cơ chất cảm ứng sinh tổng hợp enzyme. Đồng thời tiến hành nghiên cứu tỉ lệ phối trộn
hệ cellulase thu được từ hai chủng giống trên nhằm thu được hệ cellulase có thành
phần cân đối nhất và tiến hành thủy phân bã mía tạo đường lên men được.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của đề tài là:
ü Khảo sát sơ bộ tìm điều kiện thích hợp để tiền xử lý bã mía dùng làm cơ chất
cảm ứng trong lên men bán rắn và làm nguyên liệu thủy phân tạo đường lên men
được.
ü Khảo sát điều kiện nuôi cấy thích hợp cho quá trình sinh tổng hợp cellulase với
hai chủng giống Trichoderma reesei và Aspergillus niger trên môi trường bán
rắn.
ü Nghiên cứu tỉ lệ phối trộn các loại cellulase thô thu được từ hai chủng giống trên.

Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về bioethanol và enzyme trong sản xuất bioethanol từ
biomass
2.1.1. Bioethanol và sản xuất bioethanol từ lignocellulose
2.1.1.1. Bioethanol
Bioethanol là ethanol đi từ nguyên liệu biomass có thể dụng sử dụng trong các
sản phẩm như nhiên liệu, dung môi, chất kháng khuẩn. Bioethanol có nhiều ưu điểm
hơn so với các nguồn nhiên liệu hiện tại và được đánh giá là một nguồn nhiên liệu
sạch đầy tiềm năng của tương lai. Bioethanol là nguồn nhiên liệu có khả năng tái sinh
vì bioethanol được tạo ra từ nguồn gốc thực vật nên CO
2
sinh ra khi đốt được cây cối
hấp thụ lại tạo nên sự cân bằng về lượng CO
2
, do đó không gây hiệu ứng nhà kính.
Nhiên liệu ethanol pha trộn cho thấy giảm 35 – 46% khí nhà kính [16].
2.1.1.2. Tình hình sản xuất bioethanol từ lignocellulose biomass
ü Lignocellulose
Lignocellulose là nguồn polymer sinh học dồi dào, phong phú nhất trên thế giới
và có thể được tận dụng để sản xuất xăng sinh học. Thành phần cấu tạo của
lignocellulose bao gồm cellulose, hemicellulose, lignin, chất trích ly và một số hợp
chất vô cơ khác. Một số nguồn lignocellulose phổ biến đang được nghiên cứu hiện
nay như:
− Chất thải nông nghiệp: bã mía, lõi ngô, thân ngô, rơm rạ, trấu, phân gia súc
− Vật liệu từ gỗ: gỗ thải trong xây dựng, mùn cưa, dăm bào…

sinh vật có khả năng lên men tốt các loại đường và tạo những chủng cây trồng sản sinh
cấu trúc lignocellulose kém bền vững hơn, ít thành phần lignin hơn [35].
Ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu đề tài Biomass, xử lý phế phẩm nông nghiệp, do
TS. Phan Đình Tuấn, trường đại học Bách khoa TP.HCM phụ trách. Biomass là đề tài
của nghiên cứu công nghệ xử lý các phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp như rơm,
rạ, bã mía, trấu… nhằm sản xuất bioethanol (cồn nguyên liệu), tiến tới xây dựng mô
hình “Thị trấn Biomass” tại xã Thái Mỹ, huyện Củ Chi, TP.HCM.
2.1.2. Enzyme là vấn đề mấu chốt trong sản xuất bioethanol từ lignocellulose
Bã mía, lá mía, rơm rạ, lõi ngô, thân ngô là các nguồn nguyên liệu biomass
giàu carbohydrate được thải ra từ sản xuất nông nghiệp với số lượng lớn và giá thành
rẻ, đang là đối tượng nghiên cứu để sản xuất bioethanol hiện nay. Các nguồn
Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 6

lignocellulose này bao gồm các thành phần chủ yếu: cellulose (35-50%), hemicellulose
(20-35%) và lignin (10-25%) sắp xếp với nhau tạo cấu trúc hết sức chặt chẽ và phức
tạp, cản trở sự tấn công của enzyme, vi sinh vật, kể cả hóa chất ( Demirbas, 2005).
Theo Mosier và cộng sự (2005), để chuyển hóa nguồn lignocellulose này thành
bioethanol cần qua bốn giai đoạn:

hiện nay, khoảng từ 0.3 – 0.81 USD/gam. Việc thủy phân cellulose cần một lượng lớn
cellulase (1kg cellulase cho 50 kg cellulose), do vậy chi phí cho enzyme chiếm 40 -
45% tổng chi phí trong công nghệ sản xuất bioethanol từ lignocellulose. Do đó việc
nghiên cứu giảm giá thành của enzyme cellulase là một vấn đề mấu chốt trong việc
ứng dụng enzyme cellulase vào công nghiệp sản xuất bioethanol từ lignocellulose. Vấn
đề nghiên cứu giảm giá thành enzyme cellulase hiện nay tập trung vào các hướng như:
− Tăng hiệu suất sinh enzyme cellulase trong sản xuất enzyme cellulase thương
mại (cải thiện hệ gen vi sinh vật ).
− Sản xuất enzyme cellulase với các nguồn cơ chất rẻ tiền.
− Sản xuất enzyme cellulase có độ ổn định cao, có thể tái sử dụng được.
− Sản xuất enzyme cellulase có hoạt tính cao bằng phương pháp lên men bán rắn.
− Sản xuất chế phẩm cellulase thô nhằm giảm chi phí khâu tinh chế enzyme.
Với việc ứng dụng vào công nghệ sản xuất bioethanol từ lignocellulose, thị
trường về enzyme cellulase dự kiến sẽ tăng ít nhất 33% . Với một thị trường rộng lớn
và vai trò vai trọng của cellulase trong công nghệ sản xuất bioethanol từ
lignocellulose, đòi hỏi phải có bước cải tiến những chế phẩm enzyme cellulase về các
mặt như : khả năng xúc tác hiệu quả trên nguồn cơ chất cellulose không tan, ổn định ở
nhiệt độ cao và pH thích hợp, ít bị ức chế bởi sản phẩm cuối…
Hiện nay, công ty Genencor International and Novozymes Biotech đã công bố
công nghệ sản xuất cellulase ứng dụng trong công nghệ sản xuất bioethanol với giá
thành giảm từ 5.4 USD/gallon còn 0.25 USD/ gallon bằng cách sử dụng cơ chất rẻ
tiền hơn và cải thiện hiệu suất thủy phân bằng cách phối trộn hỗn hợp enzyme
cellulase. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn chưa được chấp nhận rộng rãi do chưa áp
dụng được trên nhiều nguồn lignocellulose khác nhau [28].
Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 8

2.1.3. Một số công trình nghiên cứu về enzyme cellulase ứng dụng trong sản

Ở Australia, Mitchell Lever và cộng sự (2010) đã nghiên cứu sử dụng cellulase
Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 9

thô thu nhận bằng phương pháp lên men bán rắn với chủng T. reesei trên môi trường
cám mì nhằm tiết kiệm chi phí về enzyme thương mại. Nhóm đã tiến hành thủy phân
thân lúa mì bằng enzyme thô thu nhận được và lên men đồng thời với chủng

S. cerevisiae thu được 21g/l cồn với nồng độ enzyme 0.053 FPU/ml, hiệu suất chuyển
hóa là 56% [26].
Ở Việt Nam, Trần Thạnh Phong (2004) đã khảo sát khả năng sinh tổng hợp
enzyme cellulase từ T.reesei và A.niger trên môi trường bán rắn [9]. Năm 2007, Trần
Thạnh Phong tiếp tục nghiên cứu thu nhận cellulase từ chủng T. reesei VTT-D-80133
(giống từ Phần Lan) sinh trưởng trên môi trường bán rắn với cơ chất bã mía kết hợp
với cám mì. Kết quả thu được tỷ lệ BM:CM (7:3), 8 lần nồng độ dinh dưỡng Mandel,
độ ẩm ban đầu 60%, thời gian nuôi cấy 7 ngày là tối ưu cho T. reesei VTT-D-80133
sinh tổng hợp cellulase trên môi trường lên men bán rắn. Hoạt tính và hiệu suất sinh
tổng hợp cellulase ở điều kiện trong bình tam giác là CMCase 280,64 UI/g và FPU 5
UI/g; thấp hơn 3,2 và 37 lần so với chế phẩm Amano T (cellulase được sản xuất từ T.
reesei) của Hãng AMANO. Cellulase thu nhận được có khả năng đường hóa 21% giấy
in đã qua sử dụng (10%) và qua phân tích trên gel polyacrylamide có các vạch protein
có trọng lượng phân tử bằng với các vạch protein có trong chế phẩm Amano T [10].
Năm 2009, Nguyễn Chí Dũng (Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TPHCM)
đã tiến hành lên men riêng rẽ hai chủng giống T.reesei và A.niger trên các loại bã phế
liệu nông nghiệp như rơm, bã mía, lõi ngô. Kết quả cellulase thu được từ chủng
A.niger trên môi trường tỉ lệ cám/rơm/lõi ngô: 3/5/2 đạt hoạt tính cao nhất : 9.81
UI/gCT, chủng T. reesei trên môi trường cám gạo/lõi ngô/bã mía : 5/3/2 đạt hoạt tính
cao nhất : 8.12 UI/gCT. Tiến hành phối trộn hai hệ cellulase trên thì khả năng thủy

Họ: Poaceae
Chi: Saccharum
Hình 2.2 : Cây mía
Mía là tên gọi thông thường của một loại cây thân thảo thuộc họ cỏ. Mía có thân
to mập, chia nhiều đốt, chứa nhiều đường, cao từ 2-6 m, đường kính khoảng 2-5 cm.
Mía được trồng chủ yếu để sản xuất đường saccharose, đóng vai trò quan trọng trong
ngành công nghiệp thực phẩm.
Bã mía là một loại phế phẩm thu được trong công nghiệp sản xuất đường từ cây
mía. Mía cây sau khi tách hết nước mía bằng các qui trình nghiền/ép và rửa, mía trở
thành bã, một loại vật liệu có chứa nhiều thành phần cellulose [33, 41].
Hình 2.3 : Bã mía và bãi thải bã mía ở công ty mía đường NIVL (Long An).
Mía là một loại cây trồng có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời rất cao,
minh chứng là mía có thể thu hoạch được tới 80 tấn/hecta so với 1 tấn/hecta (lúa mì),
Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 11

20 tấn/hecta (cây). Mặt khác mía có khả năng trồng trọt, canh tác hàng năm. Do đó
lượng bã mía thải ra hằng năm là rất lớn và là một trong những nguồn phế thải lớn
nhất thế giới. Hiện nay mỗi năm nước ta có khoảng 1,3 triệu tấn đường được sản xuất
( quy mô công nghiệp và dân tự chế biến), tức khoảng 3 triệu tấn bã mía được thải ra
nhưng lại chưa được tận dụng hiệu quả. Do vậy, việc tận dụng bã mía để sản xuất
bioethanol, một nguồn nhiên liệu sạch cho tương lai là một hướng đi vừa giúp giảm
thiểu ô nhiễm môi trường vừa có giá trị về mặt kinh tế [33].
2.2.2. Các thành phần chủ yếu trong bã mía.
2.2.2.1. Giới thiệu về cấu trúc lignocellulose của bã mía
Bã mía là một dạng vật liệu lignocellulose bao gồm các thành phần chính là:
cellulose, hemicellulose và lignin. Các thành phần trong lignocellulose liên kết với
nhau chặt chẽ tạo nên một cấu trúc hết sức vững chắc, do đó lignocellulose rất khó để

dạng thẳng và cấu hình dạng ghế. Các nhóm hydroxyl ở mỗi đầu mạch cellulose có
đặc điểm khác nhau. C1 ở đầu mạch cellulose chứa nhóm aldehyde có tính khử,
trong khi đó nhóm hydroxyl ở vị trí C4 cuối mạch không có tính chất của rượu [8].
Hình 2.6 : Cấu trúc của cellulose
Ở trạng thái tự nhiên, mạch cellulose được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro
và liên kết Van Der Waals hình thành hai vùng cấu trúc chính là kết tinh và vô định
Chương 2: Tổng quan tài liệu Trang 13

hình. Trong vùng kết tinh, các phân tử cellulose liên kết chặt chẽ với nhau một cách có
định hướng tạo cấu trúc trật tự cao, vùng này khó bị tấn công bởi enzyme cũng như
hóa chất hoặc dung môi. Ngược lại, trong vùng vô định hình, cellulose liên kết không
chặt chẽ với nhau tạo cấu trúc lộn xộn xen lẫn với vùng kết tinh, do đó dễ bị tấn công
bởi các tác nhân thủy phân. Có khoảng 65 -73% phần cellulose là ở trạng thái kết tinh.
Ngoài ra, cellulose được bao bọc bởi hemicellulose và lignin, điều này làm cho
cellulose khá bền vững với tác động của enzyme cũng như hóa chất [16].
Có hai dạng cấu trúc của cellulose được đưa ra để mô tả vùng kết tinh và vùng vô
định hình của cellulose :
v Dạng Fringed fibrillar: phân tử cellulose được kéo thẳng và định hướng
theo chiều dài sợi. Vùng tinh thể có chiều dài 500 và xếp xen kẽ với vùng vô định
hình.
v Dạng Folding chain: phân tử cellulose gấp khúc theo chiều sợi. Mỗi đơn vị