www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và
kết quả được nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất
kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, 2015

i


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành bản luận án này, tôi đã nhận
được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu của các thầy cô giáo, các nhà khoa học thuộc
nhiều lĩnh vực cùng đồng nghiệp và bạn bè.
Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Ngô Quốc Anh và PGS.TS
Đỗ Quang Kháng đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành bản
luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Hóa Học, Phòng Quản lý
Tổng hợp, anh chị em phòng Công nghệ Vật liệu và Môi trường – Viện Hóa Học
các đồng nghiệp trong và ngoài Viện đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi thực
hiện luận án và hoàn thành mọi thủ tục cần thiết.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và
bạn bè đã luôn quan tâm, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và
hoàn thành luận án.

Hà Nội, ngày

1.3. PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP: RƠM, RẠ Ở VIỆT NAM ...............................23
1.3.1. Phế thải nông nghiệp ................................................................................23
1.3.2. Thành phần hóa học của phế thải nông nghiệp ........................................23
1.4. VI SINH VẬT TRONG XÚC TÁC QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN ...............29
1.4.1. Vi sinh vật ................................................................................................29
1.4.2. Xúc tác sinh học trong quá trình thủy phân .............................................31
1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC THUỘC LĨNH
VỰC CỦA LUẬN ÁN ..................................................................................................39
1.5.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ............................................................39
1.5.2. Các nghiên cứu trong nước ......................................................................43
Chương 2 - NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ 47
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU ...........................................................................................47
iii


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

2.1.1. Các nguyên vật liệu chứa cellulose ..........................................................47
2.1.2. Các chủng vi sinh .....................................................................................48
2.1.3. Hóa chất ....................................................................................................50
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................51
2.2.1. Phương pháp hypoclorit tách cellulose từ rơm rạ ....................................51
2.2.2. Phương pháp xác định độ ẩm của rong biển khô .....................................52
2.2.3. Xác định protein tổng số bằng phương pháp Kieldahl .............................52
2.2.4. Phương pháp xác định hàm lượng tro ......................................................53
2.2.5. Xác định hàm lượng lipid tổng số bằng phương pháp Folch ...................54
2.2.6. Phương pháp định lượng đường khử theo phương pháp acid
dinitrosalicylic (DNS) ........................................................................................55
2.2.7. Phương pháp tiền xử lý phế thải rong nâu ...............................................57
2.2.8. Phương pháp xử lí số liệu .........................................................................60

3.4. Chuyển hóa phế thải rong nâu thành ethanol sử dụng xúc tác sinh học kết
hợp với acid..................................................................................................................118
3.4.1. Hàm lượng cellulose có trong phế thải rong nâu sau quá trình tách alginate 118
3.4.2. Hiệu quả quá trình thủy phân và lên men...............................................119
Nhận xét............................................................................................................120
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 126
CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN .............. 128
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 130
PHỤ LỤC

v


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Đỗ Trung Sỹ

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Chữ viết tắt

Diễn giải

1

ADP

Adenosin diphosphate


7

EG

Endoglucanase

8

FAO

Food and Agriculture Organization

9

HPLC

High performance liquid chromatography

10

IR

Infrared spectroscopy

11

IUPAC

International Union of Pure and Applied Chemistry


17

SSF

Simultaneous saccharification and fermentation

18

UV – VIS

Ultraviolet–visible spectroscopy

iv


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Đỗ Trung Sỹ

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1

Tính chất hoá lý quan trọng của một số nhiên liệu .................................4

Bảng 1.2

Sản lượng ethanol trên thế giới ...............................................................6

Bảng 1.3


Bảng 2.4

Các hóa chất được sử dụng trong luận án .............................................50

Bảng 2.5

Mật độ quang của dãy dung dịch chuẩn glucose theo phương pháp
DNS .......................................................................................................57

Bảng 3.1

Kết quả xác định thành phần sinh hóa của 4 loài rong nâu ...................75

Bảng 3.2

Kết quả xác định hàm lượng đường khử tạo thành trong quá trình
thủy phân rong nâu bởi các lượng enzyme Cellic HTech2 khác
nhau .......................................................................................................81

Bảng 3.3

Kết quả xác định hàm lượng đường khử tạo thành trong quá trình
thủy phân rong nâu bởi enzyme Cellic HTech2 ở các giá trị pH
khác nhau ...............................................................................................83

Bảng 3.4

Kết quả xác định hàm lượng đường khử tạo thành trong quá trình
thủy phân rong nâu bởi enzyme Cellic HTech2 ở các nhiệt độ
khác nhau ...............................................................................................85

Bảng 3.9

Kết quả xác định hàm lượng cellulose và glucose tại các thời điểm
khác nhau trong quá trình thủy phân cellulose bởi dịch lên men
của chủng vi khuẩn Hud 4-1 .................................................................93

Bảng 3.10 Kết quả xác định hàm lượng cellulose và glucose tại các thời điểm
khác nhau trong quá trình thủy phân cellulose bởi dịch lên men
của chủng xạ khuẩn 7P ..........................................................................93
Bảng 3.11 Kết quả xác định hàm lượng cellulose và glucose tại các thời điểm
khác nhau trong quá trình thủy phân cellulose bởi dịch lên men
của chủng nấm A. terreus ......................................................................93
Bảng 3.12 Sự tạo thành glucose trong quá trình thủy phân cellulose bởi một
số chủng vi sinh của Việt Nam..............................................................94
Bảng 3.13 Hiệu suất thủy phân cellulose của các chủng vi sinh ............................95
Bảng 3.14 Kết quả xác định hàm lượng đường khử tạo thành trong quá trình
thủy phân cellulose bởi dịch enzyme của nấm Aspergillus terreus
tại các thời điểm khác nhau và ở các giá trị pH khác nhau ...................99
Bảng 3.15 Kết quả xác định hàm lượng đường khử tạo thành trong quá trình
thủy phân cellulose bởi enzyme của nấm Aspergillus terreus tại
nhiệt độ khác nhau ...............................................................................100
Bảng 3.16 Ảnh hưởng của lượng cellulose và enzyme ban đầu tới lượng
glucose thu được..................................................................................101
Bảng 3.17 Ma trận kế hoạch thực nghiệm và kết quả ..........................................101
Bảng 3.18 Xác địnhh giá trị tối ưu cho hàm lượng glucose nhận được ...............104

vi


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Công thức cấu tạo của alginate ..............................................................19

Hình 1.3

Cấu trúc của alginate .............................................................................20

Hình 1.4

Cấu trúc hóa học của một loại fucoidan được chiết tách từ rong nâu ...21

Hình 1.5

Cấu trúc của một phân đoạn fucoidan ...................................................21

Hình 1.6

Cấu trúc của phân tử cellulose và hemicellulose ..................................25

Hình 1.7

Cấu trúc không đồng nhất của phân tử cellulose...................................26

Hình 1.8

Cấu trúc của lignin.................................................................................28

Hình 1.9

Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật trong nuôi cấy gián đoạn .......29


Sơ đồ quá trình thuỷ phân carbohydrate trong phế thải nông nghiệp ..63

Hình 2.8

Quy trình dự kiến sản xuất ethanol........................................................64

Hình 2.9

Sơ đồ thí nghiệm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy
phân .......................................................................................................66

Hình 2.10 Sơ đồ thí nghiệm kết hợp thủy phân bằng acid và enzyme ...................70

viii


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Đỗ Trung Sỹ
Hình 2.11 Sơ đồ xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men tạo ethanol.
...............................................................................................................71
Hình 3.1

Biểu đồ biểu diễn hàm lượng carbohydrate trong 4 loài rong nâu thu tại
Hải Phòng và Nha Trang .......................................................................76

Hình 3.2

Ảnh cellulose tách được từ rơm, rạ (trái) và phổ IR của cellulose thu
được (phải).............................................................................................77

Hình 3.9

Biểu đồ biểu diễn hàm lượng đường khử tạo thành trong quá trình thủy
phân rong nâu bởi enzyme Cellic HTech2 ở các nhiệt độ khác nhau. ..85

Hình 3.10 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng đường khử tạo thành tại các thời điểm
khác nhau trong quá trình thủy phân rong nâu bằng enzyme Cellic
HTech2 ..................................................................................................87
Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng đường khử trong dịch thủy phân rong nâu
đã qua xử lí acid kết hợp với enzyme Cellic HTech2 ...........................90
Hình 3.12 Sơ đồ quá trình thủy phân cellulose bằng dịch enzyme của các chủng vi
sinh vật ...................................................................................................92
Hình 3.13 So sánh thủy phân cellulose bằng các chủng vi sinh .............................94
Hình 3.14 Hiệu suất thủy phân cellulose thành glucose bằng các chủng vi sinh ...95
Hình 3.15 Sự tạo thành glucose trong quá trình thủy phân cellulose bằng enzyme
cellulase của nấm A. terreus ..................................................................96

ix


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Đỗ Trung Sỹ
Hình 3.16 Sự tạo thành glucose trong quá trình thủy phân cellulose bằng enzyme
cellulase của vi khuẩn C32 ....................................................................97
Hình 3.17 Sự tạo thành glucose trong quá trình thủy phân cellulose bằng enzyme
cellulase của xạ khuẩn 7P ......................................................................97
Hình 3.18 Sự tạo thành glucose trong quá trình thủy phân cellulose bằng enzyme
cellulase của vi khuẩn Hud 4-1 .............................................................97
Hình 3.19 Sự tạo thành glucose trong quá trình thủy phân cellulose bằng enzyme

Với tốc độ tiêu thụ năng lượng như hiện nay và trữ lượng dầu mỏ hiện có, nguồn
năng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong vòng 40-50 năm tới. Hơn nữa, các
chất đốt hóa thạch làm tăng lượng carbon dioxide trong khí quyển, là một trong
những nguyên nhân làm nhiệt độ trái đất ngày càng nóng lên, đây là một vấn đề
mà nhiều tổ chức, quốc gia muốn tìm cách hạn chế trong nhiều năm qua. Do đó,
nhiệm vụ tìm kiếm nguồn thay thế cho nhiên liệu hóa thạch đã được đặt ra trong
gần nửa thế kỷ qua và ngày càng trở nên cấp thiết.
Một trong những hướng đi để giải quyết nhiệm vụ này là sản xuất nhiên liệu
sinh học bằng cách sử dụng sinh khối, tức là các vật liệu có nguồn gốc hữu cơ để
đốt trực tiếp, nhằm tạo ra nhiệt năng, điện năng hoặc chuyển hóa sang các chất
mang năng lượng dạng khí hoặc nhiên liệu lỏng. Nhiên liệu sinh học được sản xuất
từ thực vật và phế thải ví dụ như: các loại cây nông nghiệp, chất thải đô thị hay phụ
phẩm nông lâm nghiệp [35].
Ethanol có thể được sản xuất từ thực vật bao gồm đường, tinh bột và
lignocellulose. Ethanol được sản xuất từ những vật liệu như đường và tinh bột được
coi như là thế hệ đầu tiên của nhiên liệu sinh học. Phần lớn nhiên liệu sinh học ngày
nay trên thế giới là từ thế hệ đầu tiên. Tuy nhiên, việc sử dụng các nguyên liệu thế
hệ này dẫn đến nhiều vấn đề nảy sinh bao gồm an ninh lương thực và việc thay thế
đất nông nghiệp do nhu cầu về nhiên liệu sinh học ngày càng cao [104].
Thế hệ thứ hai của nhiên liệu sinh học là sử dụng phế thải có chứa cellulose
làm nguyên liệu do có số lượng lớn và chi phí thấp. Việc sử dụng các phế thải có
thể làm giảm đáng kể áp lực về nhu cầu đất đai và đáp ứng nhu cầu nhiên liệu sinh
học trên thế giới [96]. Hiện tại, nguyên liệu được nghiên cứu trong sản xuất nhiên
liệu sinh học thế hệ thứ hai phần lớn là phế thải nông nghiệp từ vụ mùa, thực vật
tươi hoặc đã qua chế biến [52], rơm rạ [102], ngô mía [111]... với hàm lượng
hemicellulose cao [72]. Trong nguồn nguyên liệu có nguồn gốc từ biển,

1



gian sau đó nghiên cứu xây dựng quy trình thủy phân tối ưu

4. Xác định điều kiện tối ưu trong quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân
của rong biển và phế thải nông nghiệp

5. Đánh giá hiệu quả của các quá trình chuyển hóa carbohydrate từ rong biển
và phế thải nông nghiệp thành ethanol sinh học

2


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Chương 1- TỔNG QUAN
1.1. VAI TRÒ VÀ TIỀM NĂNG CỦA ETHANOL SINH HỌC
1.1.1. Vai trò của ethanol sinh học
Hiện nay, các nguồn nguyên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, ước tính trữ
lượng dầu mỏ của thế giới đến năm 2050 sẽ cạn. Trong khi đó, hoạt động sống của
con người rất cần năng lượng. Mặt khác, nguồn năng lượng hóa thạch đã gây ra các
vấn đề nghiêm trọng về ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính. Chính vì vậy, nhu
cầu về nguồn nguyên liệu thay thế cho xăng dầu đang là vấn đề cấp thiết cho toàn
thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Việc đầu tư nghiên cứu “nhiên liệu sạch”nhiên liệu sinh học ethanol sinh học đang trở thành đề tài được quan tâm hàng đầu
trên thế giới [18].
Nhiên liệu sinh học là nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn
gốc động thực vật trong đó bao gồm: ngũ cốc, chất thải nông nghiệp, sản phẩm thải
trong công nghiệp... Nhiên liệu sinh học được biết đến với nhiều lợi thế: là một
trong những biện pháp giảm thiểu hiện tượng nóng lên toàn cầu, giúp các quốc gia
chủ động, không bị lệ thuộc vào vấn đề nhập khẩu nhiên liệu, đặc biệt đối với các
quốc gia không có nguồn dầu mỏ và than đá, ổn định tình hình năng lượng cho thế
giới [7]. Nhiên liệu sinh học có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau:

E95... tức là xăng chứa 5%, 20%, 95% ethanol.
Công thức hóa học của ethanol: C2H5OH, CH3-CH2-OH, viết tắt là C2H6O.
Ethanol là một loại nhiên liệu thay thế, được sản xuất bằng phương pháp lên men
và chưng cất các loại ngũ cốc chứa tinh bột có thể chuyển hóa thành đường đơn,
như bắp, lúa mì, lúa mạch, mía, củ cải đường, sắn, các phế phẩm nông nghiệp.
Ngoài ra, ethanol còn được sản xuất từ cây, cỏ có chứa cellulose, gọi là ethanol
sinh học.
- Các phản ứng quan trọng của ethanol:
Phản ứng đốt cháy (Combustion) C2H5OH + 3 O2  2 CO2 + 3 H2O
Lên men (Fermentation) C6H12O6  2 C2H5OH + 2 CO2
Để thấy rằng ethanol có bản chất là nguyên liệu có thể so sánh các chỉ số đặc
trưng với một số nhiên liệu khác (bảng 1.1)
Bảng 1.1 Tính chất hoá lý quan trọng của một số nhiên liệu
Nhiên liệu

Ethanol

Xăng

Hydrogen

Diesel

Benzen

Điểm sôi, °C

78,39

35-195

29,8

26,0

141,9

45,0

Nhiệt độ tự bốc cháy,°C

422,8

246°C

571°C

210°C

- Dưới, vol%

4,3

1,4

4,0

1,3

- Trên, vol%


năng lượng xăng dầu và giảm thiểu ô nhiễm môi trường, ethanol quả thật là một
nhu cầu cấp bách cho thế giới... Ngoài ra, sự có mặt của ethanol trong xăng không
chỉ giảm thiểu được một phần lượng xăng nhập khẩu mà còn góp phần không nhỏ
vào việc giảm thiểu lượng lớn khí thải độc hại ra môi trường, hạn chế ô nhiễm môi
trường, góp phần tăng khả năng đảm bảo an ninh năng lượng của một quốc gia, nhất
là các quốc gia không có nguồn dầu mỏ [5].

5


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

1.1.3. Sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học
Có thể nói, chương trình sản xuất nhiên liệu sinh học (ethanol) đang được
thực hiện hoặc được chuẩn bị và sẵn sàng tại nhiều nước trên thế giới.
Sản lượng ethanol trên thế giới trong những năm gần đây được trình bày
trong bảng sau:
Bảng 1.2 Sản lượng ethanol trên thế giới
(Đơn vị triệu L)
Khu vực

2008

2009

2010

2011

2012


51,584

54,765

54,580

Nam Mỹ

24,456

24,275

25,964

21,637

21,335

Châu Á/ Thái Bình Dương

2,753

2,927

3,115

3,520

3,965

Bảng 1.3: Một số dự án sản xuất ethanol tại Việt Nam
Tên dự án

Công suất

Vốn đầu tư

Nguyên liệu

Nhà máy Ethanol Phú Thọ

100 triệu lít/năm

1.600 tỉ đồng

240 ngàn tấn sắn lát/năm

Nhà máy Bio-ethanol Dung Quất

100 triệu lít/năm

1.600 tỉ đồng

240 ngàn tấn sắn lát/năm

Nhà máy Bio-ethanol Bình Phước

100 triệu lít/năm

1.600 tỉ đồng

trên cả nước. Điều này sẽ giúp các nhà sản xuất ethanol có được đầu ra.
Vào năm 2007, khi các dự án sản xuất nhiên liệu sinh học được lập, giá sắn lát
chỉ khoảng 1.200-1.500 đ/kg, đến năm 2011 giá sắn lát đã tăng lên 5.500- 5.800 đ/kg.
Năm 2012 giá có giảm chút ít những vẫn khoảng 4.000-4.700 đ/kg. Nếu mỗi lít ethanol
cần khoảng 2,4 kg sắn lát thì riêng giá vốn cho nguyên liệu chính đã là 11.280 đồng,
cộng thêm các chi phí khác như: điện, phụ phẩm, lương lao động, khấu hao máy móc,
lãi vay... giá thành làm ra một lít ethanol khoảng 18.000-19.000 đồng/lít .
Các công ty hiện nay chỉ đầu tư xây dựng các nhà máy sản xuất ethanol sinh
học thế hệ I, sản xuất ethanol từ lương thực sắn, mía đường. Như vậy, chúng ta chỉ
đầu tư vào những công nghệ đã lạc hậu trên thế giới. Điều này không chỉ lạc hậu về
mặt khoa học công nghệ và còn tác động xấu tới chiến lược an ninh lương thực
Quốc gia.
Thế hệ II
Thế hệ II được sản xuất từ sinh khối thực vật như các phế thải nông nghiệp
của các loại thân cây lúa, ngô, lúa mỳ. Lignocellulose là thành phần chính cấu tạo
nên sinh khối thực vật, chủ yếu bao gồm cellulose, hemicellulose, lignin. Thí dụ,
trong sinh khối của thực vật như gỗ, cellulose có từ 30-50%, hemicellulose – 2332% và lignin – 15-25%. Hemicellulose gồm có Xylan (hemicellulose A) [5].
Cellulose

Cellulose là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt xích
β-D-Glucose.
Xylan (hemicellulose A)

8


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Xylan – polymer mạch thẳng của D-xylose với liên kết -(1


sử dụng xăng để chạy xe phải pha một tỷ lệ ethanol nhiên liệu, đầu tư trồng và cải
tạo giống mía để sản xuất nhiên liệu sinh học, cải tiến công nghệ sản xuất

9


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

ethanol, nghiên cứu sản xuất ô tô chạy bằng ethanol, miễn giảm thuế sản xuất và
tiêu thụ ethanol [8].
Các nước EU sử dụng đậu tương, hạt cải dầu và dầu mỡ phế thải từ động,
thực vật để sản xuất nhiên liệu sinh học.
Thuỵ Điển dự kiến sau 2020, ethanol sinh học từ cellulose sẽ thay thế toàn
bộ nhiên liệu hoá thạch nhằm chấm dứt phụ thuộc vào dầu mỏ.
Cách đây không lâu tại Indonesia chiếc xe ô tô đầu tiên chạy bằng 100%
nhiên liệu sinh học chế biến từ hạt cây Jatropha đã hoàn tất cuộc chạy thử 3200 km
ở tỉnh Tây Timor. Như vậy, hiện nay trên thế giới cũng như trong khu vực các
loài cây mía, sắn thường được dùng để sản xuất ethanol sinh học còn cọ dầu và
Jatropha dùng để sản xuất diesel sinh học, trong đó Jatropha đang được quan tâm ở
nhiều nước.
1.1.5. Lên men sản xuất ethanol
Ở nước ta, trong những năm gần đây, sản lượng lương thực đạt gần 40 triệu
tấn/năm, phế thải nông nghiệp ước tính chừng 80 -100 triệu tấn. Phế thải nông
nghiệp là dạng sinh khối chủ yếu chứa các polysaccharide (cellulose, hemicellulose)
bỏ lãng phí không được sử dụng một cách có hiệu quả [5].
Việc tái sử dụng các loại phế thải này như một nguồn năng lượng tái tạo là
một vấn đề có nhiều ý nghĩa trong khi các nguồn năng lượng hóa thạch ngày càng
cạn kiệt. Một trong các hướng tái sử dụng các loại phế thải chứa các polysaccharide
(cellulose, hemicellulose) này (gọi chung là lignocellulose) là lên men chuyển thành
nhiên liệu sinh học ethanol thế hệ II.

saccharification and fermentation - SSF). Trong phương pháp “Thủy phân và Lên
men riêng biệt” hai giai đoạn: thủy phân (đường hóa) và lên men ethanol được tiến
hành nối tiếp nhau trong hai bình phản ứng riêng biệt (thủy phân có thể tiến hành
trong bình thứ nhất. Sản phẩm của giai đoạn này được chuyển sang bình thứ hai để
lên men) hoặc trong cùng một bình phản ứng (khi giai đoạn thủy phân kết thúc thì
bắt đầu giai đoạn lên men). Khi thực hiện phương pháp “Đường hóa và Lên men
đồng thời” hai giai đoạn trên được tiến hành đồng thời trong cùng một bình phản
ứng (giai đoạn lên men được bắt đầu ngay sau khi sản phẩm của giai đoạn thủy
phân hình thành). Một ưu điểm rõ nét nhất của phương pháp “Đường hóa và Lên
men đồng thời” là sản phẩm của giai đoạn đầu (glucose sinh ra trong thủy phân
nguyên liệu) không tích lũy nhiều trong bình phản ứng, không gây nên hiện tượng
ức chế giai đoạn sau (lên men ethanol).
Đã có nhiều nghiên cứu và thực nghiệm chứng minh rằng phương pháp “Đường
hóa và Lên men đồng thời”, trong nhiều trường hợp, có nhiều ưu điểm hơn so với
phương pháp “Thủy phân và Lên men riêng biệt”.

11


www.DaiHocThuDauMot.edu.vn

Nhưng để thực hiện “Đường hóa và Lên men đồng thời” cần chú ý rằng,
trong sản xuất nhiên liệu sinh học - ethanol từ sinh khối rong biển, giai đoạn thủy
phân có nhiệt độ tối ưu trong khoảng 45 - 50оC. Như vậy, để sản xuất nhiên liệu
sinh học - ethanol có hiệu quả bằng phương pháp “Đường hóa và Lên men đồng
thời”, cần phải lựa chọn các chủng vi sinh vật lên men hoạt động có hiệu lực cao tại
nhiệt độ nêu tối ưu cho giai đoạn thủy phân. Các chủng vi sinh vật đáp ứng được
yêu cầu ấy thường là các nấm men chịu nhiệt.
1.2. RONG BIỂN
1.2.1. Giới thiệu chung

10 ngành rong theo phân loại của Gollerbakh là:
- Rong Lam – Cyanophyta.
- Rong Giáp – Pyrophyta.
- Rong Vàng ánh – Chrysophyta.
- Rong Khuê - Bacillariophyta.
- Rong nâu – Phaeophyta.
- Rong Đỏ - Rhodophyta.
- Rong Vàng - Xanthophyta.
- Rong Mắt – Euglenophyta.
- Rong Lục – Chlorophyta.
- Rong Vòng – Charophyta.
Trong đó, ba ngành có giá trị kinh tế cao là rong Lục, rong nâu, rong Đỏ.
Ngành rong Lục: có trên dưới 360 chi và hơn 5.700 loài, nét đặc trưng của
loài rong này là có màu lục, sản phẩm quang hợp là tinh bột. Rong có dạng tế bào
đơn giản hoặc phức tạp, nhiều tế bào hình phiến hay dạng sợi, chia nhánh hoặc
không chia nhánh. Trừ một số trường hợp rong chỉ là tế bào trần không có vỏ còn
lại đại đa số có vỏ riêng như chất pectin hay cellulose.
Ngành rong nâu: Có trên 190 chi, hơn 900 loài, phần lớn sống ở biển,
số chi, loài tìm thấy trong nước ngọt không nhiều lắm. Rong có cấu tạo nhiều tế
bào dạng màng giả, dạng phiến, dạng sợi đơn giản, một hàng tế bào chia nhánh,
dạng ống hoặc phân nhánh phức tạp hơn thành dạng cây có gốc, rễ, lá, thân. Rong
sinh trưởng ở đỉnh, ở giữa, ở gốc các rong. Ngoài ra, do các tế bào rong dạng phiến
chia cắt sinh trưởng khuếch tán gọi là sinh trưởng bề mặt.
- Ngành rong Đỏ: có 2.500 loài, gồm 400 chi, thuộc nhiều họ, phần lớn sống
ở biển, có cấu tạo từ nhiều tế bào, trừ một số dạng từ một tế bào hay quần thể.
Rong có dạng hình trụ dẹp dài, phiến chia hoặc không chia nhánh. Sinh trưởng
chủ yếu ở đỉnh, ở giữa đốt hay phân tán. Đặc trưng của loài này là chứa nhiều sắc
tố đỏ.

13