Sản xuất ethanol từ rơm rạ với hiệu suất cao
Chia sẻ bởi Lê Trung Thành |
Ngày 23/10/2018 |
74
Chia sẻ tài liệu: sản xuất ethanol từ rơm rạ với hiệu suất cao thuộc Bài giảng khác
Nội dung tài liệu:
SẢN XUẤT ETHANOL
TỪ RƠM RẠ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BM. CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TP HCM, tháng 1 năm 2012
2/14/2012
1
Thành viên nhóm 1
Nguyễn Chuyên Thuận 09126217
Lê Văn Huy Tin Em 09126044
Nguyễn Thị Kiều Oanh 09126148
Nguyễn Thị Thanh Thảo 09126200
Nguyễn Thị Lệ Hằng 09126052
Danh Minh Thắng 09126291
Châu Phi Rinne 09126178
Võ Văn Trung 09126293
Lê Văn Phú 09126155
Nguyễn Xuân Thắng 09126208
2
2/14/2012
Nội Dung
TÓM TẮT
GIỚI THIỆU
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
THẢO LUẬN
3
2/14/2012
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÓM TẮT
GIỚI THIỆU
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Tóm Tắt
Nội dung bài báo nghiên cứu khả năng sản xuất ethanol từ rơm của một số loại nấm gồm:
Nguyên liệu: glucose, avicel, cellulose từ rơm rạ đã qua xử lý với acid loãng
Đối tượng vsv: Mucor indicus, Rhizopus oryzae và Saccharomyces cerevisiae
Điều kiện: 38 0C, tối đa 7 ngày, (tốt nhất 2-3 ngày)
Hiệu suất:40-74%(R.oryzae 74%, M.indicus 68%)
Sản phẩm phụ: glycerol, acid lactic,...
4
2/14/2012
Giới Thiệu
Hằng năm: rơm (731 triệu tấn) sản xuất được 205 tỉ lít ethanol
Rơm lignocellulose cellulose glucose
Tác dụng của tiền xử lý: bỏ lignin, hemicellulose, giảm cellulose tinh thể, tăng độ xốp (tăng oxy)
5
2/14/2012
enzyme
Sản xuất ethanol từ 2 phương pháp: (qt đường hóa và lên men đồng thời) SSF và (qt đường hóa và lên men tách biệt) SHF
Ưu điểm SSF: chi phí thấp, năng suất cao, giảm sự ức chế ngược khi sản phẩm tạo thành
Nhược điểm SSF : nhiệt độ thích hợp cho enzyme thủy phân (40-50 0C) cao hơn nhiệt độ cho các vsv lên men.
6
2/14/2012
Giới Thiệu
Giải pháp:
Sử dụng vsv chịu nhiệt: Kluyveromyces marxianus, Candida lusitaniae và Zymomonas mobilis
Nuôi cấy chung với một số vi sinh vật như Brettanomyces clausenii và S. cerevisiae.
Thêm một bước tiền thủy phân sau đó bổ sung vi sinh vật lên men.
7
2/14/2012
Giới Thiệu
Trong 3 chi :Rhizopus, Mucor, Rhicomucor thì khả năng sản xuất ethanol của Rhizopus, Mucor cao nhất
M.indicus sản xuất ethanol từ glucose, xylose, dịch thủy phân gỗ tương ứng là: 0.39, 0.22, 0.44 g/g nguyên liệu.
R.oryzae lượng ethanol sx từ glucose giảm, xylose tăng, dịch thủy phân tăng.
Nhiệt độ tối ưu là: 37 0C
8
2/14/2012
Giới Thiệu
Vi sinh vật và môi trường.
M. indicus CCUG 22424 và R. oryzae CCUG 28958
Chúng được giữ trên môi trường thạch nghiêng:
D-glucose 40g Soy peptone 10g
Agar 20g pH 5.5, 30 ± 10C
Tạo dịch huyền phù bào tử bằng cách bổ sung 10ml dung dịch đệm 0,05M lắc mạnh dịch huyền phù 5(± 1)x106 bào tử/ml của M. indicus hay R. oryzae
9
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Vi sinh vật và môi trường.
S.cerevisiae được sử dụng là chịu nhiệt bằng cách gây stress nhiệt trong alcohol cao độ.
Chúng được tăng sinh ở 30 ± 0,5 0C và duy trì ở 4 0C trong môi trường thạch nghiêng:
Glucose 20g
Dịch nấm men 3g
Dịch mạch nha 3g
Agar 20g
10
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
2. Chuẩn bị cấy chủng nấm
Môi trường:
Tổng thể tích môi trường 50ml, đựng trong bình tam giác 250ml. Hấp tiệt trùng 1210C.
Cấy bào tử nấm vào
Ủ ở 35 ± 0,5 0C
Các bước:
11
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Các thành phần của rơm
27 ±0.5% hemicellulose 39 ±1% cellulose
12 ±0.5% lignin 11 ±0.5% ash
37.5 ±0.5% glucan 20.6 ±0.3% xylan
3. Rơm
12
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
13
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Các bước tiền xử lý rơm với acid loãng:
4. Enzyme
Enzyme: cellulase từ Trichodema reesei.
Các phương pháp đo lường hoạt tính cellulase: FPU, endoglucanase và ß-glycosidase
Enzyme biểu hiện hoạt tính trên 55 FPU/ml
Hoạt tính Endoglucanase được quyết định bởi khả năng chống lại carboxymethyl cellulose ( CMC )
Thí nghiệm hoạt tính CMCase 101 IU / ml
Hoạt tính ß –Glycosidase đo được 112 IU / ml
14
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
5. Thực hiện đồng thời đường hóa và lên men (SSF)
SSF được thực hiện trong đk hiếu khí hay kỵ khí.
Môi trường (g / l):
Dịch chiết nấm men 5g (NH4)2SO4 7.5g
K2HPO4 3.5g MgSO4.7H2O 0.75g
CaCl2.2H2O 1g Nguyên liệu (cellulose)50g
15
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Bổ sung dung dịch đệm citrate 0,05 M, pH 5,5 ± 0,1 đối với nấm sợi và pH 5 ± 0,1 với S.cerevisiae. Tổng thể tích 100ml. Đựng trong bình tam giác 250 ml bổ sung enzyme và 0,1g Tween 80 vào bình vô trùng. Ủ ở 38 0C trong 7 ngày.
Cuối quá trình cần kiểm tra sự tạp nhiễm và các sản phẩm tạo ra.
16
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
6. Phương pháp phân tích
Phân tích bằng HPLC, với các trang thiết bị như máy dò UV/vis, RI, định lượng bằng sắc phổ tia cực tím
Chỉ tiêu phân tích: cellobiose, glucose, ethanol, glycerol, acid lactic, acid pyruvic, acid acetic và acid succinic
17
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Kết quả nghiên cứu
SSF bởi S.cerevisiae
Hiệu quả của việc bổ sung enzyme được kiểm tra và so sánh giữa 15 FPU/g DM cellulose với 30FPU/g DM Avicel.
Sử dụng enzyme cao hơn tăng 20% nồng độ ethanol
Tốc độ sản xuất ethanol nhanh nhất đạt được trong vòng 25h đầu tiên và gần như không đổi trong 4 ngày ở điều kiện kỵ khí và giảm từ từ trong các điều kiện hiếu khí.
1-2 ngày là đủ cho sản xuất ethanol bởi S. cerevisiae dưới điều kiện hiếu khí và khoảng 2 ngày trong điều kiện yếm khí.
18
2/14/2012
SSF bởi S.cerevisiae
Glycerol là sản phẩm phụ chủ yếu của quá trình SSF bởi S.cerevisiae.
Thời gian sản xuất glycerol tương tự như của ethanol
Nồng độ glycerol trong điều kiện SSF kỵ khí cao hơn so với hiếu khí, năng suất cao nhất thu được là 100,8 mg/g.
Glycerol được tạo ra trong điều kiện kị khí sau 80h.
Nồng độ glycerol trong điều kiện hiếu khí đạt tối đa và sau đó giảm.
19
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
Kết quả SSF bởi S. cerevisiae
Thời gian (h)
Ethanol
cellobiose
Glucose
() kỵ khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM; pretreated rơm
() hiếu khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
( ) hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, rơm pretreated.
20
2/14/2012
SSF bởi M. indicus
Phần lớn của ethanol được sản xuất trong 2 ngày đầu tiên và gần như không thay đổi trong 4 ngày cuối cùng của SSF trong điều kiện yếm khí, trong điều kiện hiếu khí tế bào có thể thấm hút một phần ethanol
Sản lượng ethanol thu được từ M.indicus từ rơm rạ trong kỵ khí SSF là 67,6%
21
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
M.indicus sản xuất glycerol trong điều kiện kỵ khí nhiều hơn hiếu khí
Sản lượng glycerol cao nhất là thu được trên SSF kỵ khí của rơm rạ đã qua xử lý là 117.3mg/g, trong khi sản lượng của glycerol trong SSF hiếu khí từ 27 đến 48 mg/g
Tích tụ glucose bắt đầu sau 60 h của SSF
SSF bởi M. indicus
22
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
Kết quả SSF bởi M. indicus
Ethanol
cellobiose
Glucose
() kỵ khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM; pretreated rơm
() hiếu khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, rơm pretreated.
Thời gian (h)
23
2/14/2012
SSF by R.oryzae
Việc sản xuất ethanol xảy ra trong 2-3 ngày đầu tiên
R.oryzae có khả năng đồng hóa ethanol trong điều kiện hiếu khí và kị khí.
Khi tăng gấp đôi nồng độ enzyme 15-30 FPU/g DM, ethanol tạo cũng tăng trong hiếu khí 20% và 17% trong điều kiện kỵ khí
24
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
Khi lên men SSF rơm và Avicel trong điều kiện kị khí sẽ sinh nhiều acid lactic hơn điều kiện hiếu khí
Glycerol do R.oryzae tạo ra thấp hơn nhiều so M.indicus hay S.cerevisiae. Cao nhất là 21,1mg/g
Trong 3 ngày đầu lên men lượng ethanol tạo ra đã đạt được mức tối đa. Nhưng lượng glucose và cellobiose tương đối thấp 1,9 và 0,21 g/l
25
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
Kết quả SSF bởi R.oryzae
Ethanol
cellobiose
Glucose
() kỵ khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM; pretreated rơm
() hiếu khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, rơm pretreated.
Thời gian (h)
26
2/14/2012
Lý thuyết:
1 kg rơm 390 g cellulose 220g ( 283ml) ethanol.
Thực tế:
1 kg rơm 390 g cellulose 208ml ethanol (hiệu suất 73,58%).
Như vậy, ước tính trên thế giới có 731 triệu tấn rơm rạ
=> 152 tỉ lít ethanol/năm.
Con số tương ứng cho S.cerevisiae = 126 tỷ lít ethanol.
Con số tương ứng cho M.indicus = 140 tỷ lít Ethanol.
27
2/14/2012
Thảo luận
Thảo luận
Nấm sợi (M.indicus và R.oryzae) có khả năng sản xuất ethanol tương ứng là 0,19 và 0,28 g/g xylose.
Rơm (27% ) hemicellulose (77%) xylose (nhờ acid loãng) 0,28 g ethanol/g xylose. Hemicellulose của
1kg rơm 65g (83ml) ethanol.
R.oryzae có thể sản xuất ít nhất 291ml ethanol từ 1kg rơm.
Một số cải tiến trong bước tiền xử lý, giúp tăng cường SSF để sản xuất ethanol từ rơm.
28
2/14/2012
M.inducus và R.oryzae có ưu điểm hơn S.cerevisiase: khả năng tăng trưởng trong môi trường có nhiệt độ cao
M.inducus và R.oryzae tạo ra nhiều ethanol hơn S.cerevisiae do S.cerevisiae tạo ra Glycerol trong môi trường nhiệt độ cao lượng ethanol giảm
29
2/14/2012
Thảo luận
Nhiều dẫn xuất của lignin làm tăng nồng độ mol các chất trung gian thay vì tạo ethanol
Khi sử dụng M.inducus và R.oryzae ngoài ethanol còn thu được các sản phẩm có giá trị khác như chất siêu hút ẩm hoặc Glucosamine
Ngoài ra còn sinh sản phẩm phụ là acid lactic, làm giảm glycerol xuống mức thấp, và không sản xuất ethanol
30
2/14/2012
Thảo luận
R. oryzae là sinh vật sử dụng được cellobiose
Nó tạo điều kiện cho tạo dịch đường hóa từ cellulose
Nếu tăng lượng enzyme thì lượng ethanol sẽ tăng lên
Lượng ethanol từ SSF rơm > SSF với Avicel
Ethanol sản xuất từ bã giấy > cellulose tinh thể
Nồng độ enzyme/1g dung dịch cellulose SSF rơm > SSF Avicel
31
2/14/2012
Thảo luận
Tính chất vật lý, cấu trúc cellulose ảnh hưởng đến lượng ethanol
Tránh sấy quá khô lignocellulose vì nó có thể phá vỡ các bào tử nấm
Ethanol có thể giảm hoạt tính của cellulase và giảm khả năng phát triển của VSV
Glucose trong môi trường làm giảm khả năng trao đổi chất và ngừng lên men, quá trình đường hoá vẫn tiếp tục
32
2/14/2012
Thảo luận
Khác với S.cerevisiae, M.indicus và R.oryzae có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cao và nồng độ ethanol cao sau 1 tuần lên men
Có thể sản xuất ethanol từ rơm bằng kĩ thuật SSF nhờ M.indicus và R.oryzae tốt hơn S.cerevisiae
33
2/14/2012
Thảo luận
Tài liệu tham khảo
Keikhosro Karimi, Giti Emtiazi, Mohammad J. Taherzadeh d, Ethanol production from dilute-acid pretreated rice straw by simultaneous saccharification and fermentation with Mucor indicus, Rhizopus oryzae, and Saccharomyces cerevisiae, Enzyme and Microbial Technology 40 (2006) 138–144
Hình ảnh được lấy từ google.com
2/14/2012
34
Thank You For Attention
35
2/14/2012
Toàn thể thành viên nhóm một xin chân thành cám ơn sự theo dõi của qui thầy cô cùng toàn thể các bạn sinh viên, kính chúc thầy cô cùng tất cả các bạn hưởng một mùa xuân vui tươi, hạnh phúc, phát tài phát lôc, vạn sự như ý, tỷ sự như mơ, triệu điều bất ngờ kính chúc ! Kính chúc! Toàn thể thành viên nhóm một xin chân thành cám ơn sự theo dõi của qui thầy cô cùng toàn thể các bạn sinh viên, kính chúc thầy cô cùng tất cả các bạn hưởng một mùa xuân vui tươi, hạnh phúc, phát tài phát lôc, vạn sự như ý, tỷ sự như mơ, triệu điều bất ngờ kính chúc ! Kính chúc!
TỪ RƠM RẠ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BM. CÔNG NGHỆ SINH HỌC
TP HCM, tháng 1 năm 2012
2/14/2012
1
Thành viên nhóm 1
Nguyễn Chuyên Thuận 09126217
Lê Văn Huy Tin Em 09126044
Nguyễn Thị Kiều Oanh 09126148
Nguyễn Thị Thanh Thảo 09126200
Nguyễn Thị Lệ Hằng 09126052
Danh Minh Thắng 09126291
Châu Phi Rinne 09126178
Võ Văn Trung 09126293
Lê Văn Phú 09126155
Nguyễn Xuân Thắng 09126208
2
2/14/2012
Nội Dung
TÓM TẮT
GIỚI THIỆU
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
THẢO LUẬN
3
2/14/2012
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÓM TẮT
GIỚI THIỆU
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Tóm Tắt
Nội dung bài báo nghiên cứu khả năng sản xuất ethanol từ rơm của một số loại nấm gồm:
Nguyên liệu: glucose, avicel, cellulose từ rơm rạ đã qua xử lý với acid loãng
Đối tượng vsv: Mucor indicus, Rhizopus oryzae và Saccharomyces cerevisiae
Điều kiện: 38 0C, tối đa 7 ngày, (tốt nhất 2-3 ngày)
Hiệu suất:40-74%(R.oryzae 74%, M.indicus 68%)
Sản phẩm phụ: glycerol, acid lactic,...
4
2/14/2012
Giới Thiệu
Hằng năm: rơm (731 triệu tấn) sản xuất được 205 tỉ lít ethanol
Rơm lignocellulose cellulose glucose
Tác dụng của tiền xử lý: bỏ lignin, hemicellulose, giảm cellulose tinh thể, tăng độ xốp (tăng oxy)
5
2/14/2012
enzyme
Sản xuất ethanol từ 2 phương pháp: (qt đường hóa và lên men đồng thời) SSF và (qt đường hóa và lên men tách biệt) SHF
Ưu điểm SSF: chi phí thấp, năng suất cao, giảm sự ức chế ngược khi sản phẩm tạo thành
Nhược điểm SSF : nhiệt độ thích hợp cho enzyme thủy phân (40-50 0C) cao hơn nhiệt độ cho các vsv lên men.
6
2/14/2012
Giới Thiệu
Giải pháp:
Sử dụng vsv chịu nhiệt: Kluyveromyces marxianus, Candida lusitaniae và Zymomonas mobilis
Nuôi cấy chung với một số vi sinh vật như Brettanomyces clausenii và S. cerevisiae.
Thêm một bước tiền thủy phân sau đó bổ sung vi sinh vật lên men.
7
2/14/2012
Giới Thiệu
Trong 3 chi :Rhizopus, Mucor, Rhicomucor thì khả năng sản xuất ethanol của Rhizopus, Mucor cao nhất
M.indicus sản xuất ethanol từ glucose, xylose, dịch thủy phân gỗ tương ứng là: 0.39, 0.22, 0.44 g/g nguyên liệu.
R.oryzae lượng ethanol sx từ glucose giảm, xylose tăng, dịch thủy phân tăng.
Nhiệt độ tối ưu là: 37 0C
8
2/14/2012
Giới Thiệu
Vi sinh vật và môi trường.
M. indicus CCUG 22424 và R. oryzae CCUG 28958
Chúng được giữ trên môi trường thạch nghiêng:
D-glucose 40g Soy peptone 10g
Agar 20g pH 5.5, 30 ± 10C
Tạo dịch huyền phù bào tử bằng cách bổ sung 10ml dung dịch đệm 0,05M lắc mạnh dịch huyền phù 5(± 1)x106 bào tử/ml của M. indicus hay R. oryzae
9
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Vi sinh vật và môi trường.
S.cerevisiae được sử dụng là chịu nhiệt bằng cách gây stress nhiệt trong alcohol cao độ.
Chúng được tăng sinh ở 30 ± 0,5 0C và duy trì ở 4 0C trong môi trường thạch nghiêng:
Glucose 20g
Dịch nấm men 3g
Dịch mạch nha 3g
Agar 20g
10
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
2. Chuẩn bị cấy chủng nấm
Môi trường:
Tổng thể tích môi trường 50ml, đựng trong bình tam giác 250ml. Hấp tiệt trùng 1210C.
Cấy bào tử nấm vào
Ủ ở 35 ± 0,5 0C
Các bước:
11
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Các thành phần của rơm
27 ±0.5% hemicellulose 39 ±1% cellulose
12 ±0.5% lignin 11 ±0.5% ash
37.5 ±0.5% glucan 20.6 ±0.3% xylan
3. Rơm
12
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
13
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Các bước tiền xử lý rơm với acid loãng:
4. Enzyme
Enzyme: cellulase từ Trichodema reesei.
Các phương pháp đo lường hoạt tính cellulase: FPU, endoglucanase và ß-glycosidase
Enzyme biểu hiện hoạt tính trên 55 FPU/ml
Hoạt tính Endoglucanase được quyết định bởi khả năng chống lại carboxymethyl cellulose ( CMC )
Thí nghiệm hoạt tính CMCase 101 IU / ml
Hoạt tính ß –Glycosidase đo được 112 IU / ml
14
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
5. Thực hiện đồng thời đường hóa và lên men (SSF)
SSF được thực hiện trong đk hiếu khí hay kỵ khí.
Môi trường (g / l):
Dịch chiết nấm men 5g (NH4)2SO4 7.5g
K2HPO4 3.5g MgSO4.7H2O 0.75g
CaCl2.2H2O 1g Nguyên liệu (cellulose)50g
15
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Bổ sung dung dịch đệm citrate 0,05 M, pH 5,5 ± 0,1 đối với nấm sợi và pH 5 ± 0,1 với S.cerevisiae. Tổng thể tích 100ml. Đựng trong bình tam giác 250 ml bổ sung enzyme và 0,1g Tween 80 vào bình vô trùng. Ủ ở 38 0C trong 7 ngày.
Cuối quá trình cần kiểm tra sự tạp nhiễm và các sản phẩm tạo ra.
16
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
6. Phương pháp phân tích
Phân tích bằng HPLC, với các trang thiết bị như máy dò UV/vis, RI, định lượng bằng sắc phổ tia cực tím
Chỉ tiêu phân tích: cellobiose, glucose, ethanol, glycerol, acid lactic, acid pyruvic, acid acetic và acid succinic
17
2/14/2012
Vật liệu và phương pháp
Kết quả nghiên cứu
SSF bởi S.cerevisiae
Hiệu quả của việc bổ sung enzyme được kiểm tra và so sánh giữa 15 FPU/g DM cellulose với 30FPU/g DM Avicel.
Sử dụng enzyme cao hơn tăng 20% nồng độ ethanol
Tốc độ sản xuất ethanol nhanh nhất đạt được trong vòng 25h đầu tiên và gần như không đổi trong 4 ngày ở điều kiện kỵ khí và giảm từ từ trong các điều kiện hiếu khí.
1-2 ngày là đủ cho sản xuất ethanol bởi S. cerevisiae dưới điều kiện hiếu khí và khoảng 2 ngày trong điều kiện yếm khí.
18
2/14/2012
SSF bởi S.cerevisiae
Glycerol là sản phẩm phụ chủ yếu của quá trình SSF bởi S.cerevisiae.
Thời gian sản xuất glycerol tương tự như của ethanol
Nồng độ glycerol trong điều kiện SSF kỵ khí cao hơn so với hiếu khí, năng suất cao nhất thu được là 100,8 mg/g.
Glycerol được tạo ra trong điều kiện kị khí sau 80h.
Nồng độ glycerol trong điều kiện hiếu khí đạt tối đa và sau đó giảm.
19
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
Kết quả SSF bởi S. cerevisiae
Thời gian (h)
Ethanol
cellobiose
Glucose
() kỵ khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM; pretreated rơm
() hiếu khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
( ) hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, rơm pretreated.
20
2/14/2012
SSF bởi M. indicus
Phần lớn của ethanol được sản xuất trong 2 ngày đầu tiên và gần như không thay đổi trong 4 ngày cuối cùng của SSF trong điều kiện yếm khí, trong điều kiện hiếu khí tế bào có thể thấm hút một phần ethanol
Sản lượng ethanol thu được từ M.indicus từ rơm rạ trong kỵ khí SSF là 67,6%
21
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
M.indicus sản xuất glycerol trong điều kiện kỵ khí nhiều hơn hiếu khí
Sản lượng glycerol cao nhất là thu được trên SSF kỵ khí của rơm rạ đã qua xử lý là 117.3mg/g, trong khi sản lượng của glycerol trong SSF hiếu khí từ 27 đến 48 mg/g
Tích tụ glucose bắt đầu sau 60 h của SSF
SSF bởi M. indicus
22
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
Kết quả SSF bởi M. indicus
Ethanol
cellobiose
Glucose
() kỵ khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM; pretreated rơm
() hiếu khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, rơm pretreated.
Thời gian (h)
23
2/14/2012
SSF by R.oryzae
Việc sản xuất ethanol xảy ra trong 2-3 ngày đầu tiên
R.oryzae có khả năng đồng hóa ethanol trong điều kiện hiếu khí và kị khí.
Khi tăng gấp đôi nồng độ enzyme 15-30 FPU/g DM, ethanol tạo cũng tăng trong hiếu khí 20% và 17% trong điều kiện kỵ khí
24
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
Khi lên men SSF rơm và Avicel trong điều kiện kị khí sẽ sinh nhiều acid lactic hơn điều kiện hiếu khí
Glycerol do R.oryzae tạo ra thấp hơn nhiều so M.indicus hay S.cerevisiae. Cao nhất là 21,1mg/g
Trong 3 ngày đầu lên men lượng ethanol tạo ra đã đạt được mức tối đa. Nhưng lượng glucose và cellobiose tương đối thấp 1,9 và 0,21 g/l
25
2/14/2012
Kết quả nghiên cứu
Kết quả SSF bởi R.oryzae
Ethanol
cellobiose
Glucose
() kỵ khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() kỵ khí SSF, 15 FPU/g DM; pretreated rơm
() hiếu khí SSF, 30 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, Avicel
() hiếu khí SSF, 15 FPU/g DM, rơm pretreated.
Thời gian (h)
26
2/14/2012
Lý thuyết:
1 kg rơm 390 g cellulose 220g ( 283ml) ethanol.
Thực tế:
1 kg rơm 390 g cellulose 208ml ethanol (hiệu suất 73,58%).
Như vậy, ước tính trên thế giới có 731 triệu tấn rơm rạ
=> 152 tỉ lít ethanol/năm.
Con số tương ứng cho S.cerevisiae = 126 tỷ lít ethanol.
Con số tương ứng cho M.indicus = 140 tỷ lít Ethanol.
27
2/14/2012
Thảo luận
Thảo luận
Nấm sợi (M.indicus và R.oryzae) có khả năng sản xuất ethanol tương ứng là 0,19 và 0,28 g/g xylose.
Rơm (27% ) hemicellulose (77%) xylose (nhờ acid loãng) 0,28 g ethanol/g xylose. Hemicellulose của
1kg rơm 65g (83ml) ethanol.
R.oryzae có thể sản xuất ít nhất 291ml ethanol từ 1kg rơm.
Một số cải tiến trong bước tiền xử lý, giúp tăng cường SSF để sản xuất ethanol từ rơm.
28
2/14/2012
M.inducus và R.oryzae có ưu điểm hơn S.cerevisiase: khả năng tăng trưởng trong môi trường có nhiệt độ cao
M.inducus và R.oryzae tạo ra nhiều ethanol hơn S.cerevisiae do S.cerevisiae tạo ra Glycerol trong môi trường nhiệt độ cao lượng ethanol giảm
29
2/14/2012
Thảo luận
Nhiều dẫn xuất của lignin làm tăng nồng độ mol các chất trung gian thay vì tạo ethanol
Khi sử dụng M.inducus và R.oryzae ngoài ethanol còn thu được các sản phẩm có giá trị khác như chất siêu hút ẩm hoặc Glucosamine
Ngoài ra còn sinh sản phẩm phụ là acid lactic, làm giảm glycerol xuống mức thấp, và không sản xuất ethanol
30
2/14/2012
Thảo luận
R. oryzae là sinh vật sử dụng được cellobiose
Nó tạo điều kiện cho tạo dịch đường hóa từ cellulose
Nếu tăng lượng enzyme thì lượng ethanol sẽ tăng lên
Lượng ethanol từ SSF rơm > SSF với Avicel
Ethanol sản xuất từ bã giấy > cellulose tinh thể
Nồng độ enzyme/1g dung dịch cellulose SSF rơm > SSF Avicel
31
2/14/2012
Thảo luận
Tính chất vật lý, cấu trúc cellulose ảnh hưởng đến lượng ethanol
Tránh sấy quá khô lignocellulose vì nó có thể phá vỡ các bào tử nấm
Ethanol có thể giảm hoạt tính của cellulase và giảm khả năng phát triển của VSV
Glucose trong môi trường làm giảm khả năng trao đổi chất và ngừng lên men, quá trình đường hoá vẫn tiếp tục
32
2/14/2012
Thảo luận
Khác với S.cerevisiae, M.indicus và R.oryzae có khả năng chịu đựng được nhiệt độ cao và nồng độ ethanol cao sau 1 tuần lên men
Có thể sản xuất ethanol từ rơm bằng kĩ thuật SSF nhờ M.indicus và R.oryzae tốt hơn S.cerevisiae
33
2/14/2012
Thảo luận
Tài liệu tham khảo
Keikhosro Karimi, Giti Emtiazi, Mohammad J. Taherzadeh d, Ethanol production from dilute-acid pretreated rice straw by simultaneous saccharification and fermentation with Mucor indicus, Rhizopus oryzae, and Saccharomyces cerevisiae, Enzyme and Microbial Technology 40 (2006) 138–144
Hình ảnh được lấy từ google.com
2/14/2012
34
Thank You For Attention
35
2/14/2012
Toàn thể thành viên nhóm một xin chân thành cám ơn sự theo dõi của qui thầy cô cùng toàn thể các bạn sinh viên, kính chúc thầy cô cùng tất cả các bạn hưởng một mùa xuân vui tươi, hạnh phúc, phát tài phát lôc, vạn sự như ý, tỷ sự như mơ, triệu điều bất ngờ kính chúc ! Kính chúc! Toàn thể thành viên nhóm một xin chân thành cám ơn sự theo dõi của qui thầy cô cùng toàn thể các bạn sinh viên, kính chúc thầy cô cùng tất cả các bạn hưởng một mùa xuân vui tươi, hạnh phúc, phát tài phát lôc, vạn sự như ý, tỷ sự như mơ, triệu điều bất ngờ kính chúc ! Kính chúc!
* Một số tài liệu cũ có thể bị lỗi font khi hiển thị do dùng bộ mã không phải Unikey ...
Người chia sẻ: Lê Trung Thành
Dung lượng: |
Lượt tài: 1
Loại file:
Nguồn : Chưa rõ
(Tài liệu chưa được thẩm định)