Luận án Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ xử lý rong lục Việt Nam và lên men ethanol góp phần phát triển cồn nhiên liệu
Khi nhu cầu năng lượng thế giới tiếp tục tăng và nguồn nhiên liệu hóa thạch đang giảm,
nhiên liệu sinh học là giải pháp thay thế thích hợp. Ethanol là sản phẩm nhiên liệu được sử
dụng phổ biến nhất và được nhiều quốc gia tập trung nghiên cứu. Ethanol thường được sản
xuất từ tinh bột, đường mía và phụ phẩm nông nghiệp. Tuy nhiên việc sử dụng các sản phẩm
nông nghiệp làm nguồn nguyên liệu sản xuất ethanol còn có hạn chế là chiếm một lượng lớn
đất nông nghiệp, cũng như nguồn nước, thời gian và công chăm sóc, canh tác Hơn thế nữa
vấn đề này cũng đang đối mặt với những ý kiến chỉ trích cho rằng không thể sử dụng các sản
phẩm nông nghiệp để sản xuất ethanol trong khi mỗi ngày trên thế giới có hàng triệu người
chết đói vì thiếu lương thực.
Trước tình hình đó, hàng loạt các nghiên cứu nhằm tìm ra một nguồn nguyên liệu mới
trong việc sản xuất cồn sinh học được đẩy mạnh. Trong đó rong biển là một lựa chọn thích
hợp và đang được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Rong biển có sản lượng tự nhiên lớn,
vòng đời sinh trưởng ngắn, dễ thu hoạch, giá thành rẻ và nuôi trồng thu được sinh khối lớn.
Hàm lượng carbohydrate trong một số loài rong cao từ 40 - 79,4 %, rong có lignin thấp dễ
thủy phân, thành phần đường chủ yếu là đường 6 carbon nên dễ dàng lên men tạo ethanol.
Việt Nam có bờ biển dài hơn 3200 km có chứa sinh khối rong biển rất lớn, trong đó rong
lục là phổ biến nhất. Ước tính mỗi năm có khoảng 2 triệu tấn khô được tạo thành. Tuy nhiên
nguồn sinh khối này vẫn chưa được sử dụng hợp lý, chỉ có số ít loài được nghiên cứu chế
biến các sản phẩm sinh học, số còn lại tự phân hủy ngoài tự nhiên gây hiện tượng ô nhiễm. Vì
vậy nghiên cứu sản xuất ethanol từ rong lục là một giải pháp thích hợp để tạo ra nhiên liệu
sạch, giải quyết ô nhiễm môi trường và gia tăng lợi ích kinh tế cho người dân ven biển.
Để sản xuất được ethanol nhiên liệu từ rong lục, cần phải tiến hành các bước: lựa chọn
đối tượng rong lục thích hợp, đảm bảo sinh khối ổn định bằng tiến hành nuôi trồng gia tăng
sinh khối, sử dụng các kỹ thuật xử lý nguyên liệu, tìm các phương pháp thích hợp để đường
hóa rong lục và lên men tạo ethanol. Về nghiên cứu sản xuất ethanol nhiên liệu từ rong lục tại
Việt Nam hiện nay mới được đề cập tuy vậy vẫn chưa có nghiên cứu cụ thể. Do đó, chúng tôi
tiến hành đề tài “Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ xử lý rong lục Việt Nam và
lên men ethanol góp phần phát triển cồn nhiên liệu” để đưa ra được một cách hoàn chỉnh
công nghệ lên men ethanol từ nguồn sinh khối rong lục.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ xử lý rong lục Việt Nam và lên men ethanol góp phần phát triển cồn nhiên liệu
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, luận án này là kết quả nghiên cứu của tôi trong thời gian qua. Những kết quả và số liệu trình bày trong luận án là kết quả nghiên cứu của tôi, không sao chép bất kỳ nguồn nào khác, hoàn toàn trung thực và chưa được tác giả khác công bố. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về kết quả trình bày trong luận án này. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Thay mặt tập thể hướng dẫn PGS TS. Nguyễn Thanh Hằng Nghiên cứu sinh Võ Thành Trung ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện công trình nghiên cứu tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo chân tình của các thầy cô, bạn đồng nghiệp và các cơ quan. Trước hết cho tôi gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS. Nguyễn Thanh Hằng – Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội và TS. Lê Như Hậu phòng Vật liệu hữu cơ từ Tài nguyên Biển, Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã tận tình hướng dẫn và định hướng cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành bản luận án này. Tôi xin cảm ơn tới các thầy cô giáo thuộc Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và góp ý cho tôi rất nhiều trong quá trình học tập và nghiên cứu. Nhân dịp này cho tôi gửi lời cảm ơn tới PGS. Bùi Minh Lý, Viện trưởng -Viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu. Tôi xin cảm ơn GS. Hee Chul Woo, Viện Công nghệ Sản xuất Sạch, Đại học Quốc gia Pukyong Hàn Quốc đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của giáo sư. Tôi xin cảm ơn các giáo sư, phó giáo sư, tiến sĩ là chủ tịch hội đồng, phản biện, thư ký và ủy viên hội đồng đã dành thời gian quý báu để đọc tham gia hội đồng chấm luận án với những góp ý cụ thể, những gợi ý bổ ích, giúp tôi hoàn thiện tốt hơn các nội dung nghiên cứu của luận án. Tôi cũng vô cùng cảm ơn sự khích lệ, động viên và giúp đỡ hết sức nhiệt tình của gia đình, bè bạn và đồng nghiệp đã dành cho tôi để tôi hoàn thành bản luận án nghiên cứu này. Hà Nội,ngày tháng năm 2017 Võ Thành Trung iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. I MỞ ĐẦU............................................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ................................................................................................ 3 1.1 RONG BIỂN ............................................................................................................... 3 1.1.1 Phân loại rong biển .............................................................................................. 3 1.1.2 Thành phần hóa học của các loại rong biển ........................................................ 4 1.1.3 Rong lục ................................................................................................................ 6 1.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ETHANOL TỪ RONG BIỂN ......................................... 7 1.2.1 Tiềm năng rong biển để sản xuất ethanol ............................................................ 7 1.2.2 Quá trình xử lý sơ bộ nguyên liệu rong biển ........................................................ 9 1.2.3 Quá trình thủy phân rong biển ............................................................................. 9 1.2.4 Quá trình lên men ethanol từ dịch thủy phân rong biển .................................... 17 1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT ETHANOL TỪ NGUYÊN LIỆU RONG BIỂN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM ........................................................... 24 1.3.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất ethanol từ nguyên liệu rong biển trên thế giới ..................................................................................................................................... 24 1.3.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất ethanol từ nguyên liệu rong biển ở Việt Nam ..................................................................................................................................... 27 CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................. 30 2.1 VẬT LIỆU ................................................................................................................. 30 2.1.1. Rong lục ............................................................................................................. 30 2.1.2 Chế phẩm Enzyme .............................................................................................. 30 2.1.3 Chế phẩm nấm men ............................................................................................ 30 2.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................................... 31 2.2.1 Các phương pháp phân tích ............................................................................... 31 2.2.2 Phương pháp toán học ....................................................................................... 42 2.2.3 Thiết kế các nghiên cứu ...................................................................................... 43 CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................... 51 3.1 LỰA CHỌN RONG LỤC VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC RONG LU C VIÊ T NAM ......................................................................................................................................... 51 3.1.1 Lựa chọn các loài rong lục Vi t Nam ............................................................ 51 iv 3.1.2 Thành phần hóa học của các loài rong đư c chọn ............................................ 53 3.1.3 Nghiên cứu biến động thành phần hóa học của rong lục Chaetomorpha linum Cladophora socialis theo chu k s ng ......................................................................... 56 3.1.4 Thành phần các loại đường của rong Chaetomorpha linum và Cladophora socialis ......................................................................................................................... 61 3.2 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN RONG CHAETOMORPHA LINUM64 3.2.1 Nghiên cứu xử lý nguyên liệu rong Chaetomorpha linum trước thủy phân ....... 64 3.2.2 Nghiên cứu quá trình thủy phân rong lục bằng axit........................................... 66 3.2.3 Nghiên cứu quá trình thủy phân rong lục bằng chế phẩm enzyme thương mại . 75 3.3 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL TỪ DỊCH THỦY PHÂN RONG CH. LINUM ........................................................................................................ 88 3.3.1Tuyển chọn chủng nấm men trên dịch thủy phân rong Ch.linum bằng axit ........ 88 3.3.2 Tuyển chọn chủng nấm men trên dịch thủy phân rong Ch.linum bằng chế phẩm enzyme ......................................................................................................................... 89 3.3.3 Các yếu t ảnh hưởng đến quá trình lên men của dịch thủy phân bằng axit và enzyme bởi chế phẩm nấm men Red Ethanol .............................................................. 91 3.3.4 T i ưu hóa điều kiện lên men dịch thủy phân rong Ch.linum bằng axit bởi chế phẩm nấm men Red Ethanol ........................................................................................ 96 3.4 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH ĐƢỜNG HÓA VÀ LÊN MEN ĐỒNG THỜI (SSF) CỦA DỊCH RONG LỤC SAU TIỀN XỬ LÝ ......................................................................... 102 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 105 4.1 KẾT LUẬN .............................................................................................................. 105 4.2 KIẾN NGHỊ ............................................................................................................ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 108 PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 116 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1 Thành phần hóa học của rong biển ....................................................................... 4 Bảng 1. 2 So sánh năng suất nuôi trồng của các nguồn sinh khối ......................................... 7 Bảng 1. 3 Thành phần hóa học rong biển và đường tạo thành bởi thủy phân của các loài rong biển ................................................................................................................................ 9 Bảng 1. 4 Vi sinh vật lên men ethanol/butanol từ sinh khối rong biển ............................... 21 Bảng 1. 5 Diện tích và sản lượng tại thời điểm khảo sát (2009) và dự kiến đến năm 2015 ....... 28 Bảng 3. 1 Lựa chọn các loài rong lục ở Việt Nam .............................................................. 51 Bảng 3. 2 Thành phần hóa học của các loài rong lục được chọn ........................................ 54 Bảng 3. 3 Biến động sinh lượng rong lục trong một vụ trồng vào mùa thuận lợi ............... 56 Bảng 3. 4 Năng suất thu hoạch của các đối tượng rong lục được nuôi trồng luân canh trong ao đầm tại miền Trung ......................................................................................................... 57 Bảng 3. 5 Thành phần carbonhydrate của sinh khối rong Ch.linum ................................... 62 Bảng 3. 6 Thành phần các loại đường của rong Cladophora socialis ................................. 63 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của muối NaCl trong nguyên liệu đến quá trình thủy phân rong Ch. linum .................................................................................................................................... 65 Bảng 3. 8 Ảnh hưởng của kích thước rong đến quá trình thủy phân rong Ch. linum ......... 66 Bảng 3. 9 Ảnh hưởng của tỷ lệ rong trong dung dịch đến quá trình thủy phân rong Ch. linum .................................................................................................................................... 66 Bảng 3. 10 Khoảng xác định của các yếu tố như sau .......................................................... 69 Bảng 3. 11 Mức thí nghiệm ................................................................................................. 70 Bảng 3. 12 Ma trận thực nghiệm ......................................................................................... 70 Bảng 3. 13 Kết quả tính bước chuyển động (∆j) của các yếu tố ......................................... 71 Bảng 3. 14 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân rong theo Box-wilson ..................................... 71 Bảng 3. 15 Thành phần và hàm lượng của các loại đường trong dịch thủy phân rong Ch. linum bằng axit .................................................................................................................... 73 Bảng 3. 16 Thành phần dịch thủy phân rong lục bằng axit ................................................ 74 Bảng 3. 17 Ảnh hưởng của nồng độ axit đến quá trình tiền xử lý rong lục ........................ 75 Bảng 3. 18 Hoạt độ các loại enzyme trong chế phẩm enzyme Viscozyme L và Cellulase 76 Bảng 3. 19 Khả năng thủy phân rong Ch.limum thành đường bởi các chế phẩm enzyme thương mại ........................................................................................................................... 77 Bảng 3. 20 Khoảng xác định của các yếu tố trong tối ưu thủy phân bằng enzyme ............. 81 Bảng 3. 21 Mức thí nghiệm trong tối ưu thủy phân bằng enzyme ...................................... 81 vi Bảng 3. 22 Ma trận thực nghiệm trong tối ưu thủy phân bằng enzyme .............................. 82 Bảng 3. 23 Kết quả tính bước chuyển động (∆j) của các yếu tố trong tối ưu thủy phân bằng enzyme ................................................................................................................................. 82 Bảng 3. 24 Tối ưu hóa điều kiện thủy phân rong Ch. linum bằng enzyme ......................... 83 Bảng 3. 25 Thành phần và hàm lượng của các loại đường trong dịch thủy phân rong Ch. linum bằng chế phẩm enzyme Viscozyme L ....................................................................... 85 Bảng 3. 26 Thành phần dịch thủy phân rong Chaetomorha linum bằng chế phẩm enzyme86 Bảng 3. 27 Hiệu suất thủy phân rong Ch. linum bằng axit và bằng chế phẩm enzyme Viscozyme L ........................................................................................................................ 87 Bảng 3. 28 Khả năng lên men ethanol dịch thủy phân rong Ch.linum bằng axit bởi các chủng nấm men khác nhau .................................................................................................. 88 Bảng 3. 29 Kết quả lên men ethanol và hiệu suất của các chủng nấm men trong môi trường dịch thủy phân rong lục bằng axit được xác định bằng HPLC ............................................ 89 Bảng 3. 30 Khả năng lên men ethanol dịch thủy phân rong Ch.linum bằng chế phẩm enzyme bởi các chủng nấm men khác nhau ........................................................................ 90 Bảng 3. 31 Kết quả lên men ethanol và hiệu suất của các chủng nấm men trong môi trường dịch thủy phân rong Ch. linum bằng chế phẩm enzyme được xác định bằng HPLC ........................... 90 Bảng 3. 32 Ảnh hưởng của nguồn nito đến quá trình lên men dịch thủy phân rong lục ..... 91 Bảng 3. 33 Khoảng xác định của các yếu tố trong lên men dich thủy phân bằng axit ........ 96 Bảng 3. 34 Mức thí nghiệm trong lên men dich thủy phân bằng axit ................................. 96 Bảng 3. 35 Ma trận thực nghiệm trong lên men dịch thủy phân bằng axit ......................... 97 Bảng 3. 36 Kết quả tính bước chuyển động (∆j) của các yếu tố trong lên men dich thủy phân bằng axit ...................................................................................................................... 98 Bảng 3. 37 Tối ưu hóa điều kiện lên men dịch thủy phân rong lục bằng axit theo Box- wilson .................................................................................................................................. 98 Bảng 3. 38 Hàm lượng các loại đường và ethanol biến đổi trong quá trình lên men từ dịch thủy phân axit ...................................................................................................................... 99 Bảng 3. 39 Hàm lượng các loại đường và ethanol biến đổi trong quá trình lên men từ dịch thủy phân rong lục bằng enzyme ....................................................................................... 100 Bảng 3. 40 Hiệu suất lên men ethanol của quá trình lên men từ dịch thủy phân rong lục bằng axit và bằng chế phẩm enzyme ............................................... ... romorpha prolifera. Food Science Biotechnology 19(2) 525-533 113 65. Nadja S.J., Anders T., Frank L., Sune T.T., Christian R., Hans L., Anne B.B. (2013) Pretreatment of the macroalgae Chaetomorpha linum for the production of bioethanol – Comparison of five pretreatment technologies. Bioresource Technology 140, 36–42 66. Nag J. K., Hui L., Kwonsu J., Ho N.C., Pyung C.L. (2011). Ethanol production from marine algal hydrolysates using Escherichia coli KO11. Bioresource Technology 102, 7466–7469. 67. Nahak S., Nahak G., Pradhan I., Sahu R.K. (2011). Bioethanol from Marine Algae:A Solution to Global Warming Problem. Journal of Applied Environmental and Biological Sciences 1(4) 74-80. 68. Nigam P.S.; Singh A. (2011). Production of liquid biofuels from renewable resources. Progress in Energy and Combustion Science 37, 52–68 69. Nitin T., Vishal G., Reddy, Bhavanath J. (2013) Enzymatic hydrolysis and production of bioethanol from commonmacrophytic green alga Ulva fasciata Delile. Bioresource Technology 150, 106–112. 70. Ostergaard S.,Olsson L., Johnston M., Nielsen J. (2000) Increasing galactose consumption by Saccharomyces cerevisiaethrough metabolic engineering of the GAL gene regulatory network. Nature Biotechnology 18, 1283–1286 71. Park,Hong J.Y., Jang H.C., Oh S.G., Kim S.H., Yoon J.J., Kim Y.J. (2012) Use of Gelidium amansiias a promising resource for bioethanol: a practical approach for continuous diluteaxit hydrolysis and fermentation. Bioresource Technology 108, 83–88 72. Pattama R. , Anong C. (2006). Nutritional Evaluation of Tropical Green Seaweeds Caulerpa lentillifera and Ulva reticulata. Journal of Natural Sciences 40, 75 - 83 73. Pattana L., Arthit T., Vichean L., Lakkana L.(2010) Acid hydrolysis of sugarcane bagasse for lactic acid production. Bioresource Technology101 (3) 1036–1043 74. Penniman C.A., Mathieson A.C., Penniman C.E., (1986) Reproductive phenology and growth of Gracilaria tikvahiae McLachlan (Gigartinales, Rhodophyta) in the Great Bay Estuary. New Hampshire 29, 147–154. 75. Reith, J.H., Huijgen W., Hal J. and Lenstra J. (2009) Seaweed potential in the Netherlands.Macroalgae. Bioenergy Research Forum. Plymouth, UK, 41 pp 76. Rjiba Ktit, A. Chermiti, M. Mahouachi (2010) The use of seaweeds (Ruppia maritima and Chaetomorpha linum) for lamb fattening during drought periods. Small Ruminant Research 91, 116–119 114 77. Robert E.W. et. al (2007) In vitro fermentability of human milk oligosaccharides by several strains of bifidobacteria. Molecular Nutrition & Food Research 51(11)1398- 1405. 78. Roesijadi G., Copping A.E., Huesemann M.H., Forster J. and Benemann J.R. (2008) Techno-Economic Feasibility Analysis of Offshore Seaweed Farming for Bioenergy and Biobased Products. Battelle Pacific Northwest Division Report, 105 pp 79. Roesijadi G., Jones S.B., Snowden L.J. (2010). Macroalgae as a Biomass Feedstock: A Preliminary Analysis. Pacific Northwest National Laboratory, 40 pp 80. Ronald E. Wrolstad (2012) Food Carbohydrate Chemistry. Wiley-blackwell publishing, 240 pp. 81. Rosset M., Prudencio S.H, Beléia Adel P. (2012) Viscozyme L action on soy slurry affects carbohydrates and antioxidant properties of silken tofu. Food Science and Technology International 18(6), 531-538. 82. Samira A., Ben M., Hawaa S., Faiza A., Fatma F.(2009) Determination of Available Nitrate, Phosphate and Sulfate in Soil Samples. International Journal of Pharmtech Research 1(3), 598-604 83. SeungH.Y., Rupendra M., John F. R.(2003) Specificity of yeast (Saccharomyces cerevisiae) in removing carbohydrates by fermentation. Carbohydrate Research 338 (10) 1127–1132. 84. Somma D., LobkowiczH., Deason. (2010). Growing America’s fuel: an analysis of corn andcellulosic ethanol feasibility in the United States. Clean Technology Environment Policy 12, 373–380. 85. Son C.K., Hoan P., Lien T. B , Thanh N., Duc. T. N. H, Nga L.H., Viet P. T, Hang N.T., Ha H.P., Thanh L.M. (2016) Simultaneous liquefaction, saccharification and fermentation at very high gravity of rice at pilot scale for potable ethanol production and distillers dried grains composition. Food and bioproducts processing 98, 79–85 86. Stanbury P.F.,A. Whitaker, S. J. Hall (2000) Principles of FermentationTechnology, 2nd edition. Butterworth Heinemann, Oxford,367 pp 87. Stephanopoulos G. (2007) Challenges in engineering microbes for biofuels production. Science 315, 801-804. 88. Stuart A. S., Matthew P. D., John S. D., Irmtraud H., Christopher J. H., David J L.S. and Alison G. S. (2010) Biodiesel from algae: challenges and prospects. Current Opinion in Biotechnology 21, 277–286. 115 89. Suthasinee Y., Soottawat B., Passakorn K. (2015) Physico-chemical and gelproperties of agar from Gracilariatenuistipitata from the lake of Songkhla, Thailand. Food Hydrocolloids 51,217-226 90. Tae S.J., Young S.K., Kyeong K.O. (2011) Two-stage axitsaccharification of fractionated Gelidium amansii minimizingthe sugar decomposition. Bioresource Technology 102, 10529–10534 91. Timothy R., Mayes, Todd M., Shank (2001) Financial Analysis with Microsoft Excel. Harcourt College Publishers, 360 pp 92. Tsutsui I., H.Q. Năng, N. H. Dinh, Arai S. and Yoshida T. (2005). The common Marine Plants of Southern Vietnam. Pulished by Japan Seaweed Association, 250 pp 93. Thianming Z., David S. J., Randy L. W. (2008) Comparison of Amylose Determination Methods and the Development of a Dual Wavelength Iodine Binding Technique. Cereal chemistry journal 85 (1) 51-58 94. Thomas P., Jianjun Du, Michelle P., Peter M., Robert B. (2012) The production of butanol from Jamaica baymacro algae. Environment Progress Sustainable Energy 31, 29–36 95. Tristan B., Yannick L., JeanF., Sophie L., William H. and Pi N. (2011) Persicivirga ulvanivorans sp. nov., a marine memberof the family Flavobacteriaceae that degrades ulvanfrom green algae. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 61, 1899–1905. 96. Wang X., Liu X., Wang G. (2011) Two-stage Hydrolysis of Invasive Algal Feedstock for Ethanol Fermentation. Journal of Integrative Plant Biology 53(3) 246–252 97. WargackiA.J., Effendi L., Maung N.W., Drew D. (2012) An engineered microbial platform for direct biofuel production from brown macroalgae. Science335, 308–313 98. Wei N., Quarterman J, Jin Y.S. (2013). Marine macroalgae: an untappedresource for producing fuels and chemicals. Trends in Biotechnology 31 (2), p: 70-77 99. Wi S.G., Kim H.J., Mahadevan S.A. (2009). The potential value of the seaweed Gelidium amansii as an alternative bioenergy resource. Bioresource Technology 100, 6658–6660 100. Yanagisawa M., Nakamuraa K., Arigab O., Nakasakia K. (2011). Production of high concentrations of bioethanol from seaweeds that contain. Process Biochemistry 46,2111–2116. 116 PHỤ LỤC Phụ lục bảng Bảng1. Các loài rong lục đƣợc chọn lựa cho nghiên cứu sản xuất ethanol Stt Thành phần loài Sinh cảnh Tầng số bắt gặp (%) Sinh lƣợng (gram khô/m2) Độ phủ (%) 1 Ulva lactuca Biển 53,6 130 55 2 Ulva papenfussii Ao tôm, biển 57,1 220 70 3 Ulva reticulata Biển 64,3 210 60 4 Enteromorpha torta Mương 100,0 280 65 5 Enteromorpha flexuosa Ao tôm 85,7 190 55 6 Enteromorpha compressa Đầm muối 64,3 120 50 7 Enteromorpha intestinalis Mương 53,6 230 45 8 Chaetomorpha area Ao xử lý nước 75,0 300 80 9 Chaetomorpha linum Ao tôm 71,4 340 60 10 Chaetomorpha capillaris Ao xử lý nước 67,9 210 65 11 Chaetomorpha gracilis Ao tôm 64,3 190 45 12 Chaetomorpha javanica Ao hoang 60,7 150 40 13 Cladophora crispula Ao tôm 75,0 190 55 14 Cladophora flexuosa Ao hoang 67,9 110 40 15 Cladophora socialis Ao hoang 96,4 120 55 117 Bảng 2. Thành phần hóa học rong Chaetomorpha linum biến động theo chu kỳ nuôi trồng Thời gian (tuần) Chaetomorpha linum Protein (%w) Tro (%w) lipid (%w) đƣờng tổng số (%w) 1 21,89 8,69 2,73 64,0 2 20,94 8,62 2,87 65,1 3 18,71 10,00 3,14 66,1 4 19,01 10,09 2,65 66,2 5 17,19 9,61 2,92 68,3 6 17,50 11,38 2,71 65,9 7 15,57 12,47 2,17 67,1 8 15,37 15,01 2,02 64,6 9 15,39 16,24 2,00 63,3 Bảng3.Thành phần hóa học rong Cladophora socialis biến động theo chu kỳ nuôi trồng Thời gian (tuần) Cladophora socialis Protein (%w) Tro (%w) Lipid (%w) đƣờng tổng số (%w) 1 17,78 7,75 2,58 69,8 2 17,59 7,82 2,83 69,7 3 15,61 8,23 2,44 71,9 4 15,46 8,37 2,29 72,1 5 13,80 9,59 2,12 72,6 6 11,80 11,68 1,99 72,5 7 10,52 13,07 1,81 72,1 8 10,67 14,28 1,76 70,8 118 Bảng4.Kết quả mô hình hồi quy tuyến tính trên excel của bố trí thí nghiệm thủy phân rong Ch. linum bằng axit. Mô hình hồi quy tuyến tính Các thông số của mô hình hồi quy Giá trị Biểu hiện của các giá trị R (Hệ số tương quan bội) 0.96 (0<=R<=1). Cho thấy mức độ chặt chẽ của mối liên hệ tương quan bội. R (Hệ số xác định) 0.93 93% ảnh hưởng các biến X, 7% sai số ngẫu nhiên Hệ số xác định mẫu điều chỉnh 0.87 Sai số chuẩn của Y do hồi quy 2.49 Số mẫu 8 ANOVA (Bảng phân tích phƣơng sai) Số bậc tự do Tổng bình phƣơng sai l ch Phƣơng sai F lý thuyết Hồi quy 3 332.01 110.67 17.83 0.008 Số dư 4 24.825 6.20 Tổng 7 356.83875 H số Sai số chuẩn T Stat P-value Mức thấp 95% Mức cao 95% Mức thấp 95,0% Mức cao 95,0% Xo 44.8 0.9 50.9 0.0 42.4 47.3 42.4 47.3 X1 4.3 0.9 4.8 0.0 1.8 6.7 1.8 6.7 X2 4.0 0.9 4.5 0.0 1.5 6.4 1.5 6.4 X3 2.8 0.9 3.1 0.0 0.3 5.2 0.3 5.2 119 Bảng5.Kết quả mô hình hồi quy tuyến tính trên excel của bố trí thí nghiệm thủy phân rong Ch. linum bằng enzyme. Mô hình hồi quy tuyến tính Các thông số của mô hình hồi quy Giá trị Biểu hiện của các giá trị R (Hệ số tương quan bội) 0.923177 (0<=R<=1). Cho thấy mức độ chặt chẽ của mối liên hệ tương quan bội. R (Hệ số xác định) 0.852256 85% ảnh hưởng các biến X, 15% sai số ngẫu nhiên Hệ số xác định mẫu điều chỉnh 0.741448 Sai số chuẩn của Y do hồi quy 2.728782 Số mẫu 8 ANOVA (Bảng phân tích phƣơng sai) Số bậc tự do Tổng bình phƣơng sai l ch Phƣơng sai F lý thuyết Hồi quy 3 171.81 57.27 7.69 0.038 Số dư 4 29.78 7.44 Tổng 7 201.59 H số Sai số chuẩn T Stat P-value Mức thấp 95% Mức cao 95% Mức thấp 95,0% Mức cao 95,0% Xo 41.76 0.57 72.68 0.00 40.17 43.36 40.17 43.36 X1 1.99 0.57 3.46 0.03 0.39 3.58 0.39 3.58 X2 2.39 0.57 4.16 0.01 0.79 3.98 0.79 3.98 X3 3.84 0.57 6.68 0.00 2.24 5.43 2.24 5.43 120 Bảng6.Kết quả mô hình hồi quy tuyến tính trên excel của bố trí thí nghiệm lên men dịch thủy phân rong Ch. linum bằng axit. Mô hình hồi quy tuyến tính Các thông số của mô hình hồi quy Giá trị Biểu hiện của các giá trị R (Hệ số tương quan bội) 0.94 (0<=R<=1). Cho thấy mức độ chặt chẽ của mối liên hệ tương quan bội. R (Hệ số xác định) 0.89 89% ảnh hưởng các biến X, 11% sai số ngẫu nhiên Hệ số xác định mẫu điều chỉnh 0.82 Sai số chuẩn của Y do hồi quy 0.11 Số mẫu 8 ANOVA (Bảng phân tích phƣơng sai) Số bậc tự do Tổng bình phƣơng sai l ch Phƣơng sai F F lý thuyết Hồi quy 3 0.445 0.15 11.87 0.018 Số dư 4 0.05 0.0125 Tổng 7 0.495 H số Sai số chuẩn T Stat P-value Mức thấp 95% Mức cao 95% Mức thấp 95,0% Mức cao 95,0% Xo 1.91 0.04 42.95 0.00 1.78 2.03 1.78 2.03 X1 0.10 0.04 2.20 0.09 -0.03 0.22 -0.03 0.22 X2 -0.19 0.04 -4.28 0.01 -0.31 -0.07 -0.31 -0.07 X3 -0.07 0.04 -1.58 0.19 -0.19 0.05 -0.19 0.05 121 Phụ lục Hình 1 2 3 Hình. 1 Hình thái ngoài tự nhiên (hàng 1 &2) và dưới kính hiển vi (hàng 3 phóng đại 100 lần & hàng 4 phóng đại 400 lần); Rong Mền-Chaetomopha linum (Cột 1); Rong Bún- Enteromorpha torta (cột 2); Rong Lông Cứng-Cladophora socialis (cột 3) Enteromorpha intestinalis Ulva compressa 122 Ulva lactuca Ulva reticulata Chaetomorpha crassa Chaetomorpha javanica Chaetomorpha ligustica Chaetomorpha capilaris Caulerpa serulata Caulerpa racemosea` 123 Valonia aegagropila Boodlea composita Codium repens Cladophoropsis membranacea Halimeda opuntia Bryopsis indica Hình. 2 Hình thái ngoài tự nhiên và dưới kính hiển vi phóng đại 400 lần của các loài rong lục thường xuất hiện ở Việt Nam. 124 Hình. 3 Đường chuẩn trong phân tích đường bằng phương pháp Dubois, 1951 Hình. 4 Đường chuẩn trong phân tích đường khử bằng phương pháp Sommogyi-Nelson, 1954 Hình. 5 Đường chuẩn trong phân tích Ethanol bằng phương pháp Bennet, 1971 125 Hình. 6 Thành phần monosacharid của rong Cladophora socialis 126 Hình. 7 Thành phần monosacharid của rong Chaetomorpha linum. 127 Hình. 8 sắc ký đồ dịch thủy phân bằng axit 128 Hình. 9 Sắc ký đồ dịch lên men bằng axit tại 24 giờ 129 Hình. 10 sắc ký đồ dịch lên men bằng axit tại 48 giờ 130 Hình. 11 Sắc ký đồ dịch lên men bằng axit tại 72 giờ 131 Hình. 12 sắc ký đồ chuẩn các loại đường và ethanol cho dịch thủy phân bằng axit 132 Hình. 13 sắc ký đồ dịch thủy phân bằng chế phẩm enzyme 133 Hình. 14 Sắc ký đồ dịch lên men bằng chế phẩm enzyme tại 48 giờ 134 Hình. 15 sắc ký đồ dịch lên men bằng chế phẩm enzyme tại 96 giờ 135 Hình. 16 sắc ký đồ chuẩn các loại đường và ethanol cho dịch thủy phân bằng enzyme 136 Sắc ký đồ dịch lên men từ dịch thủy phân axit của nấm men Thermosacch Sắc ký đồ dịch lên men từ dịch thủy phân axit của nấm men Sac-BKHCM Sắc ký đồ dịch lên men từ dịch thủy phân axit của nấm men Sac-CCC Sắc ký đồ dịch lên men từ dịch thủy phân axit của nấm men Sac-SHND Hình. 17 Sắc ký đồ dịch lên men của chủng nấm men từ dịch thủy phân bằng axit 137 Sắc ký đồ dịch lên men từ dịch thủy phân chế phẩm enzyme của nấm men Sac-BKHCM Sắc ký đồ dịch lên men từ dịch thủy phân chế phẩm enzyme của nấm men Thermosacch Sắc ký đồ dịch lên men từ dịch thủy phân chế phẩm enzyme của nấm men Sac-CCC Sắc ký đồ dịch lên men từ dịch thủy phân chế phẩm enzyme của nấm men Sac-SHND Hình. 18 Sắc ký đồ dịch lên men của chủng chủng nấm men từ dịch thủy phân bằng chế phẩm enzyme 138 Hình. 19 Thiết bị say rong, Rong sau khi say Hình. 20 Khảo sát kích thước nguyên liệu cho quá trình thủy phân 139 Hình. 21 Vật liệu sử dụng trong phân tích polysaccharide rong lục Hình. 22 Thiết bị đo độ nhớt và mẫu đo Hình. 23 Dịch thủy phân bằng axit Hình. 24 Dịch thủy phân bằng chế phẩm enzyme Hình. 25 Sản phẩm sau lên men của dịch thủy phân axit Hình. 26 Sản phẩm sau lên men của dịch thủy phân chế phẩm enzyme 140 Hình. 27 Chuẩn bị rong cho thủy phân, Nồi hấp, tủ ổn nhiệt, bộ lên men Bioflo. Hình. 28 Nấm men Saccharomyces serevisiae sinh trưởng trong quá trình lên men. 141 Hình. 29 Bố trí thí nghiệm tối ưu của lên men Hình. 30 Máy UVvis so màu các mẫu phân tích đường và ethanol Hình. 31 Hệ thống phân tích HPLC phân tích ethanol và đường
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_xac_dinh_cac_thong_so_cong_nghe_xu_ly_ron.pdf
- bìa lu¬n an.pdf
- bia tom tat.pdf
- thng tin đưa l↑n trang wed (tiếng anh).pdf
- thong tin đưa l↑n trang wed (tiếng việt).pdf
- tom tat.pdf
- trich yeu luan an.pdf