BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN
NẤM MEN TỪ MEN RƯỢU ĐỂ LÊN MEN CỒN
TRÊN CƠ CHẤT BÃ MÍA

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Ths. VÕ VĂN SONG TOÀN

BÙI THỊ NGỌC HÂN

PGs. Ts. TRẦN NHÂN DŨNG

MSSV:3108489
LỚP:VI SINH VẬT HỌC

Cần Thơ, Tháng 11/2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC


Bùi Thị Ngọc Hân

Trần Nhân Dũng

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN
……………………………………………………………………………………
……...……………………………………………………………………………………
……...……………………………………………………………………………………
……...……………………………………………………………………………………
……...……………………………………………………………………………………
……...……………………………………………………………………………………
……...……………………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày ...... tháng ...... năm 2013
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(ký tên)


LỜI CẢM TẠ
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp bên cạnh sự cố gắng của
bản thân, tôi còn nhận được sự động viên khích lệ to lớn cả về vật chất lẫn tinh thần từ
gia đình, sự hướng dẫn và chỉ dạy tận tình của quý thầy cô cùng sự giúp đỡ nhiệt tình
của các bạn, đó chính là động lực giúp tôi vượt qua khó khăn hoàn thành đề tài luận
văn. Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn
đến:
Thầy Trần Nhân Dũng, thầy Võ Văn Song Toàn, người thầy đã nhiệt tâm hướng
dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, xây dựng
đề cương nghiên cứu, thực hiện thí nghiệm và hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng chân thành cám ơn tất cả các thầy cô trong Viện Nghiên cứu và Phát
triển Công nghệ sinh học đã tận tình truyền dạy những kiến thức hữu ích giúp cho việc

endoglucanase chưa thể hiện ở 18 dòng nấm men được phân lập. Kết quả lên men
trong ống Durham của 18 dòng nấm men cho thấy bốn dòng nấm men H6, H9, H10,
H13 có khả năng lên men một số loại đường D-Glucose, D-Mannose và D-Galactose
lần lượt là 30 cm, 30 cm, 30 cm, 30 cm (D-Glucose), 30 cm, 25,67 cm, 17, 33 cm,
17,67 cm (D-Mannose) và 25 cm, 21,33 cm, 28,33 cm, 30 cm (D-Galactose) . Bốn
dòng nấm men này được chọn để đánh giá khả năng sử dụng bã mía cho quá trình lên
men cồn, thông qua một số chỉ tiêu như thể tích khí, độ cồn, hàm lượng ethanol, đường
khử, hàm lượng DM và CF giảm đi. Chúng tôi kết luận rằng NT14 (dòng nấm men
H13 và tổ hợp vi khuẩn Achromobacter xylosoxidans BL6, Bacillus subtilis S20 và
Bacillus subtilis FS32) có khả năng lên men trên cơ chất bã mía tốt nhất. Kết quả lên
men của dòng nấm men H13 qua các chỉ tiêu khí CO2, nồng độ cồn, hàm lượng
ethanol, đường khử, lượng DM và CF mất đi đạt các giá trị cao nhất so với các dòng
còn lại còn lại, kết quả lần lượt là 44 ml, 4,33, 2,23 g/ls, 0,483 g/l, 9,62% và 27,57%.
Từ khóa:, bã mía, ethanol, lên men, nấm men, vi khuẩn.

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

i

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

MỤC LỤC
Trang
PHẦN KÝ DUYỆT
LỜI CẢM TẠ


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

3.1.2. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất ....................................................................... 16
3.1.3. Nguyên vật liệu ....................................................................................... 16
3.1.4. Xử lý số liệu, phân tích thống kê ............................................................. 17
3.1.5. Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật ............................................ 17
3.2. Phương pháp nghiên cứu. .................................................................................... 18
3.2.1.Thí nghiệm 1: Phân lập các dòng nâm men từ men rượu .......................... 18
3.2.2. Thí nghiệm 2: Khảo hoạt tính exoglucanase của nấm men ....................... 19
3.2.3. Thí nghiệm 3: Khảo hoạt tính endoglucanase của nấm men ..................... 19
3.2.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát khả năng lên men một số loại đường ................. 20
3.2.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát khả năng phối hợp lên men của các dòng nấm
men đã tuyển chọn với các dòng vi khuẩn .................................................................. 20
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 23
4.1. Phân lập các dòng nấm men từ men rượu ........................................................ 23
4.2. Khảo hoạt tính exoglucanase của nấm men ..................................................... 25
4.3. Khảo hoạt tính endoglucanase của nấm men. .................................................. 26
4.4. Khảo sát khả năng lên men một số loại đường. ............................................... 26
4.5 Khảo sát khả năng phối hợp lên men của các dòng nấm men đã tuyển chọn với
vi khuẩn ..................................................................................................................... 30
4.5.1 Thể tích cột khí ......................................................................................... 30
4.5.2 Đo pH trước và sau lên men ..................................................................... 31
4.5.3 Định lượng đường khử ............................................................................. 32
4.5.4 Định tính độ cồn bằng cồn kế ................................................................... 33
4.5.5 Chuẩn độ dung dịch sau chưng cất............................................................ 34
4.5.6 Kết quả phân tích DM............................................................................... 35
4.5.7 Kết quả phân tích CF ................................................................................ 36


DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1: Thành phần hóa học của nấm men .................................................................. 6
Bảng 2. Thành phần môi trường Potato Glucose Agar (PGA) .................................... 17
Bảng 3. Thành phần môi trường Potato Glucose (PG)................................................ 17
Bảng 4. Thành phần môi trường cải tiến nuôi vi khuẩn dạ cỏ bò ................................ 18
Bảng 5. Thành phần môi trường cải tiến nuôi sinh khối vi khuẩn dạ cỏ bò ................. 18
Bảng 6. Bảng phân bố NT ......................................................................................... 21
Bảng 7. Đặc điểm của các dòng nấm men phân lập .................................................... 24
Bảng 8. Chiều cao cột khí CO2 (mm) trong ống Durham ............................................ 27

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

v

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1. Tế bào nấm men .............................................................................................. 4
Hình 2. Các dạng tế bào nấm men khác nhau quan sát dưới kính hiển vi điện tử .......... 5
Hình 3. Cơ chế lên men glucose của nấm men tạo ethanol và CO2 ............................. 10
Hình 4. Biểu đồ đường kính vòng halo của các dòng nấm men .................................. 25
Hình 5. Biểu đồ chiều cao cột khí sau 168 giờ ........................................................... 31

DC

Đối chứng

g

Gram

ml

Mililiter

mm

Milimeter

NM

Nấm men

nm

Nanometer

NT

Nghiệm thức

OD


pháp thích hợp đặc biệt là với các quốc gia nông nghiệp như Việt Nam.
Nền nông nghiệp Việt Nam hằng năm tạo ra một lượng lớn phế phẩm nông
nghiệp. Trong đó, bã mía là loại phụ phẩm có chứa đáng kể hàm lượng cellulose và
các loại lignocellulose khác. Theo kết quả của Tổng cục thống kê, năm 2012 cả nước
có khoảng 297,9 nghìn ha trồng mía với sản lượng cả nước đạt khoảng 19040,8 nghìn
tấn. Vì thế lượng bã mía thải ra hàng năm rất lớn, gây nguy cơ ô nhiễm môi trường
cao. Để tận dụng nguồn bã mía thải ra hằng năm và góp phần giảm thiểu tác động đến
môi trường cũng như giải quyết vấn đề năng lượng, sử dụng bã mía như nguồn nguyên
liệu đầu vào để sản xuất ethanol là hướng đi mới đầy tiềm năng và triển vọng ở vùng
Đồng bằng sông Cửu Long hiện nay.
Việc nghiên cứu sử dụng phụ phẩm nông nghiệp giàu hợp chất carbonhydrat làm
nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên liệu có sử dụng sự trợ giúp của các vi sinh vật đang
là một trong những giải pháp đầy hứa hẹn cho việc thay thế cho nguồn nguyên liệu hóa
thạch dần cạn kiệt, giảm thiểu sự tác động của môi trường là một trong những hướng
nghiên cứu đang dần thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học trong và ngoài nước.
Trong lên men ethanol sinh học, giai đoan lên men là một giai đoạn quan trọng.
Trong đó nấm men giữ vai trò quyết định trong quá trình lên men. Chúng phân bố rộng
rãi khắp nơi, đặc biệt hiện diện nhiều trong đất trồng hoa quả và các nhà máy chế biến
đường. Ngoài ra, chúng còn xuất hiện trong trái cây chín, trong nhụy hoa, trong không
khí và cả nơi sản xuất rượu vang. Nấm men lên men ethanol thường được phân lập từ
quá trình lên men rượu, bã quả, mật rỉ của củ cải đường hay mía đường,... Trên bánh
men là sản phẩm hỗn hợp phong phú của vi sinh vật, trong đó có nấm men. Các loài
Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

1

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Nam trong khoảng 5,76, độ ẩm khoảng 13,6, hàm lượng vi sinh vật trong nấm men
tương ứng là vi khuẩn 2,6 × 106, nấm mốc 3,4 × 10 6, nấm men 5,8 × 107 CFU/gram
bánh men rượu. Trong tổng số 119 vi sinh vật phân lập được thì có 53 tế bào nấm mốc,
51 tế bào nấm men và 15 tế bào vi khuẩn.
Nấm mốc thường có mặt trong bánh men chủ yếu là các chủng Rhizopus, Mucor,
Aspergilluls, Amylomyces. Chúng giữ vai trò đường hóa( Trần Thị Thanh,2001). Loài
Mucor, đặc biệt là Mucor rouxii có khả năng chịu nhiệt cao (32-35oC), chúng vừa có
khả năng đường hóa vừa có khả năng rượu hóa.
Nấm men gồm hai chi khác nhau là Endomycopsis fibuligenes là loài nấm men
rất giàu enzyme amylase, glucoamilase, do đó chúng vừa có khả năng đường hóa, vừa
có khả năng rượu hóa; và Saccharomyces cerevisiae có khả năng lên men rất nhiều
loại đường khác nhau như glucose, saccarose, maltose, fructose, raffinose, galactose.
Chúng có khả năng lên men ở nhiệt độ cao (khoảng 36-40 oC) và có khả năng chịu
được acid. Đặc biệt có khả năng chịu được thuốc sát trùng Na2SiF6 với nồng độ 0,020,025% và có khả năng lên men các loại nguyên liệu khác nhau như gạo, ngô, khoai,
sắn với lượng đường trong dung dịch từ 12-14% có khi đến 16-18%. Nồng độ rượu
trong dịch lên men là 10-12%. Nhiệt độ lên men thích hợp là 28-32oC.
Ngoài hai chi nấm men kể trên, trong men thuốc bắc còn thấy nhiều loài nấm
men hoang dại khác nhau. Chúng vừa có khả năng thủy phân tinh bột, vừa có khả năng
chuyển hóa đường thành cồn, tuy rằng sự chuyển hóa này còn rất thấp. Điều đặc biệt là
các loài nấm men dại này chịu nhiệt rất cao có khi tới 60-65oC và chịu được chất sát
trùng ở nồng độ 0,05-1% (Nguyễn Đức Lượng, 1998).
Ngoài ra trong bánh men thuốc bắc còn có sự hiện diện của một số loài vi khuẩn
phát triển, trong đó chủ yếu là các loài vi khuẩn lactic và vi khuẩn acetic. Các loài vi
Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

3

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học



4

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

dạng hình dài. Chúng hầu hết tồn tại dưới dạng đơn bào, một số loài như Candida
albicans không chỉ nảy chồi mà các tế bào nối lại với nhau tạo thành khuẩn ty giả và
Eremothecium gossypii hình thành khuẩn ty thật (Kurtzman và Piškur, 2006).
Kích thước tế bào: Nấm men là loài vi sinh vật điển hình cho nhóm nhân thực.
Tế bào nấm men thường lớn gấp 10 lần so với tế bào vi khuẩn. Kích thước của nấm
men khác nhau tùy theo loài và thời kỳ sinh trưởng của nấm men. Saccharomyces
cerevisiae là nấm men thường được sử dụng trong lên men rượu, bia có kích thước
chiều rộng khoảng 2,5 – 10µm và chiều dài 4,5 – 21µm, có thể thấy rõ dưới kính hiển
vi quang học (Nguyễn Lân Dũng, 1999).

Hình 2. Các dạng tế bào nấm men quan sát dưới kính hiển vi điện tử.
(*Nguồn: ngày 20/07/2013)

2.2.2. Cấu tạo của nấm men
Theo Nguyễn Đức Lượng (2004) nấm men có thành phần hóa học như sau:
Bảng 1: Thành phần hóa học của nấm men
Các chất Thành phần (%) Các chất Thành phần
Carbon

49,8


2,34

SiO2

0,09

SO3

0,04

(*Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2004).

Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

5

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

Thành tế bào: Thành tế bào nấm men dày khoảng 25nm, chiếm 15 – 30%
trọng lượng khô của tế bào nấm men, được cấu tạo chủ yếu từ glucan (60% khối lượng
thành tế bào), mannoprotein, chitin và một lượng nhỏ lipid.
Màng nguyên sinh chất: Màng nguyên sinh chất có 3 tầng kết cấu khác nhau,
được cấu tạo chủ yếu từ protein (50% khối lượng khô), phần còn lại là lipid và một ít
polysaccharide (Nguyễn Lân Dũng, 1999).
Chất nguyên sinh: Chất nguyên sinh của nấm men cũng tương tự như chất


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

Nấm men có thể tồn tại được trong điều kiện hiếu khí lẫn kỵ khí với khoảng nhệt độ
tương đối rộng và pH acid thích hợp cho sự phát triển của nấm men.
2.2.4. Vai trò và ứng dụng của nấm men
Nấm men có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp thực phẩm như dùng
trong sản xuất ethanol, bánh mì, rượu vang, bia, tạo sinh khối protein và vitamin, sản
xuất enzyme, acid citrid… Trong đó việc ứng dụng nấm men vào việc lên men các sản
phẩm nông nghiệp để sản xuất ethanol rất đáng được quan tâm, nguồn ethanol giá
thành rẻ sẽ đóng góp đáng kể vào việc giải quyết vấn đề về nhiên liệu và ô nhiễm môi
trường.
2.3. Sự lên men ethanol
Lên men ethanol là quá trình chuyển hóa đường thành ethanol được thực hiện bởi
nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau nhưng chủ yếu là nấm men. Trong công nghiệp cồn,
bia, rượu, các loại nước uống có cồn, người ta thường sử dụng nấm men
Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces trong quá
trình lên men tạo ethanol.
Ethanol được sản xuất chủ yếu từ các loại nguyên liệu từ thực vật có chứa đường,
hoặc tinh bột và cellulose thông qua phản ứng trung gian thủy phân tạo đường.
- Các cơ chất có hàm lượng đường cao thường được dùng để lên men ethanol
thường là: rỉ đường, nước mía, củ cải đường, nước trái cây chín; sự lên men từ các
nguyên liệu này được thực hiện trực tiếp mà không thông qua quá trình thủy phân tạo
đường.
- Những cơ chất giàu tinh bột như: gạo, lúa mì, ngô, khoai mì, khoai tây, khoai
lang…, đối với các loại nguyên liệu này cần phải có quá trình thủy phân tinh bột tạo
đường cho nấm men sử dụng để lên men tạo ethanol.
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

tiền xử lý, thủy phân và lên men. Các nguyên liệu trở nên dễ tiếp cận hơn với các
enzyme sau khi tiền xử lý. Cellulose phân cắt tạo thành đường khử mà đó là cơ chất
cho quá trình lên men. Cellulose là thành phần quan tâm chính và có thể xử lý bằng
phương pháp hóa học hoặc thủy phân bằng enzyme để tạo thành glucose làm chất nền
chính trong quá trình lên men ethanol. Hemicellulose có cấu trúc nhỏ gọn hơn so với
cellulose và có thể bị phân hủy đáng kể hoặc hòa tan trong tiền xử lý.
- Tiền xử lý cellulose:
Nhằm tạo ra một dạng cellulose đơn giản hơn để cho quá trình thủy phân dễ dàng
hơn, các enzyme có thể tiếp xúc tối đa với cơ chất tương thích. Phương thức và hiệu
quả của quá trình tiền xử lý thay đổi nhiều tùy thuộc vào đặc tính cấu trúc của nguồn
nguyên liệu được lựa chọn. Các phương pháp xử lý được áp dụng gồm có xử lý cơ
học, hóa học và sinh học (dùng vi sinh vật).
Xử lý cơ học làm giảm kích thước nguyên liệu, các phương pháp thuộc nhóm
này không sử dụng hóa chất trong quá trình xử lý. Gồm các phương pháp như: nghiền
nát, rọi bằng những bức xạ năng lượng cao, xử lý thủy nhiệt và nổ hơi. Trong đó
phương pháp xử lý bằng hơi nước được xem là hiệu quả hơn hết.
Sử dụng tác động của hóa chất. Với acid: gồm các phương pháp xử lý với acid
loãng, bơm hơi nước có acid và nổ hơi có acid. Trong đó, acid sulfuric đã được nghiên
cứu kĩ lưỡng nhất, hiển nhiên vì nó rẻ và hiệu quả. Tuy nhiên, vấn đề gặp phải trong
xử lý acid là thiết bị phải chịu được ăn mòn cao và lượng thạch cao (CaSO4) sinh ra
Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

8

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

trong nguồn nguyên liệu lignocellulose (25-30%). Hemicellulose là một loại polymer
dị hình được tạo bằng các đơn phân pentose (D-xylose, D-arabinose), đơn phân hexose
(D-mannose, D-glucose, D-galactose) và các acid đường. Xylan là thành phần thường
Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

9

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

thấy trong các thân gỗ cứng, tuy nhiên glucomanan lại là thành phần chính trong các
loại thực vật thân mềm. Tổ hợp enzyme để thủy phân hemicellulose cũng rất phức tạp.
Ví dụ -xylanse để thủy phân xylan thì tổ hợp enzyme cần thiết là endo-1,4-Larabinofuranosidase, -glucuronidase và -xylosidase.
Nguồn enzyme được sử dụng phổ biến hiện nay là từ Trichoderma reesei và
Aspergillus niger. Đa số vi sinh vật có khả năng tổng hợp cellulose cũng có khả năng
tổng hợp xynalase để phân hủy xylan. Khả năng này thường thấy ở vi sinh vật sống
trong dạ cỏ động vật nhai lại như: Bacillus, Bacteriodes, Butyvibrio, Ruminococus và
các vi khuẩn chi Clostridium. Hiện nay, người ta đang thay thế dần các hệ 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 mới nhằm tăng
hiệu quả thủy phân của tổ hợp trên các loại nguyên liệu lignocellulose.
- Cơ chế của quá trình lên men ethanol từ glucose
Lên men ethanol là quá trình trao chuyển hóa dưới tác dụng của chất xúc tác là
enzyme. Đây là quá trình lên men kỵ khí dưới sự có mặt của nấm men tạo thành
ethanol và giải phóng khí CO2.
Quá trình lên men rượu của nấm men gồm hai giai đoạn chính:


Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố cần thiết ảnh hưởng lớn đến hoạt tính của nấm men. Thông
thường nhiệt độ phù hợp cho lên men là 28 – 30°C. Nhiệt độ khoảng hơn 50°C và dưới
0°C thì sự lên men hầu như bị đình trệ. Thông thường quá trình lên men ở nhiệt độ
thấp sẽ kéo dài hơn, nhưng lên men ở nhiệt độ quá cao sẽ làm tổn thất sản phẩm, cũng
như ảnh hưởng đến mùi vị sản phẩm. Trong công nghiệp lên men thực phẩm, nhiệt độ
tối ưu của quá trình lên men có thể không trùng khớp với nhiệt độ tối ưu cho sự sinh
trưởng của vi sinh vật.
-

pH

Nồng độ của ion H+ có ảnh hưởng đáng kể đến sự lên men trong công nghiệp do
pH đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát các vi khuẩn có thể bị nhiễm và ảnh
hưởng lên sự phát triển của nấm men. Năng suất lên men ethanol cao nhất thường dao
động ở pH 4,5 – 4,7. Khi pH được điều chỉnh lên 7 hoặc cao hơn thì acid acetic được
tạo thành từ acetaldehyde dựa vào sự gia tăng hoạt động của enzyme aldehyde
dehydrogenase, glycerol được sản sinh và ức chế sự lên men (Wang et al, 2001).
-

Khí oxy và carbonic

Nấm men là vi sinh vật vừa kỵ khí vừa hiếu khí. Trong điều kiện kỵ khí, chúng
lên men đường tạo thành rượu và khí carbonic (CO2). Còn trong điều kiện đầy đủ oxy,
chúng có khả năng oxy hóa đường thành CO2 và nước, đồng thời sinh sản và phát triển
mạnh. Hàm lượng CO2 hình thành trong quá trình lên men thường hạn chế mạnh sự
sinh sản của nấm men. Trong điều kiện nhiệt độ cao, lượng khí hòa tan trong dung
dịch lên men sẽ giảm xuống, tạo điều kiện kỵ khí cho quá trình lên men của nấm men.

dịch (độ Brix). Nồng độ dịch đường quá cao sẽ làm thay đổi độ nhớt của môi trường
tăng áp suất dẫn đến mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men. Nồng độ ethanol
được sản sinh tăng cao cũng gây ức chế nấm men. Tuy nhiên nếu nồng độ dịch đường
quá thấp thì sẽ không kinh tế vì sẽ làm giảm năng suất lên men, hao phí trong quá trình
chưng cất.
2.5. Ethanol sinh học
Ethanol sinh học (bio-ethanol) là một loại nhiên liệu sinh học dạng lên men và
chưng cất các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường đơn, thường
được sản xuất từ các loại cây nông nghiệp hàm lượng đường cao như bắp, lúa mì, lúa
mạch, mía. Ngoài ra, ethanol sinh học còn được sản xuất từ cây có chứa cellulose.
Cellulose đã được sản xuất thành công và đưa vào sử dụng làm nhiên liệu nhiều nước
trên thế giới. Hiện nay, việc sản xuất ethanol từ các loại cây nông nghiệp có thể ăn
được đang gây lo lắng về vấn đề an ninh lương thực. Chính vì vậy, thế giới đang đi
theo hướng sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa hợp chất cellulose.
2.5.1 Tình hình nghiên cứu ethanol sinh học trong nước.
Trần Diệu Lý (2008) nghiên cứu sản xuất ethanol sinh học từ rơm rạ bằng
phương pháp nổ hơi, thủy phân bằng cellulase và lên men với Saccharomyces
cerevisiae. Kết quả cho thấy từ 1 kg rơm thô sẽ thu được 204,16g glucose, qua đó thu
được 113,72 g ethanol tương đương 144 ml ethanol.
Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

12

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT


Việt Nam, đã sản xuất ethanol khoảng 0,3 triệu tấn/ năm. Mục tiêu của chính phủ tới
Chuyên ngành Vi Sinh Vật Học

13

Viện NC&PT Công Nghệ Sinh Học


Luận văn tốt nghiệp Đại Học Khóa 36 (2010-1014)

Trường ĐHCT

năm 2015 là 1,5 triệu tấn. Quy trình công nghệ sinh học sản xuất ethanol từ phế thải
nông nghiệp của giáo sư Trần Đình Toại (2012) được xem là một sáng chế tiêu biểu
của khoa học Việt Nam. Theo nghiên cứu thử nghiệm, cứ 1 kg rơm rạ sẽ thu được
khoảng 0,4 kg cellulose, nếu chọn được các chủng vi sinh có hệ enzyme với hoạt tính
cao thì hiệu suất của giai đoạn thủy phân có thể đạt 80-90%, có nghĩa là từ 0,4 kg
cellulose sẽ thu được trung bình là 0,34 kg glucose, từ đó sản xuất ra ethanol. Bằng
phương pháp trên, với lượng lớn phế thải nông nghiệp (rơm, rạ) hiện nay của nước ta,
nếu sử dụng 30% để sản xuất ethanol với hiệu suất 15%, chúng ta đã có thể thu được
từ 3,6 đến 4,5 triệu tấn ethanol, vượt mục tiêu mà Chính phủ đặt ra tới năm 2015.
2.5.2 Tình hình nghiên cứu ethanol sinh học ngoài nước.
Keikhosro Karimi et al (2006) nghiên cứu sản xuất ethanol sinh học từ rơm rạ
bằng phương pháp tiền xử lý với acid loãng, thủy phân và lên men đồng thời với
Mucor indicus, Rhizopus oryzae, Saccharomyces cerevisiae.
Một nghiên cứu của Rajeev Sukumaran và cộng sự (2009) nghiên cứu sản xuất
ethanol sinh học từ nguồn sinh khối bã mía. Cơ chất bã mía được đường hóa với chủng
vi sinh vật là Trichoderma reesei RUT C30 và Aspergillus niger MTCC 7956, sau đó
được lên men với nấm men Saccharomyces cerevisiae bằng phương pháp lên men rắn.
Kết quả sản xuất được 0,093 g ethanol trên mỗi gram rơm.