NHOM19_SX con tu cellulose pot

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM
o0o

BÀI BÁO CÁO MÔN CNSX ĐỒ UỐNG
SẢN XUẤT CỒN TỪ CELLULOSE
GVHD : ThS. Trần Thị Mai Anh

Lớp : DHTP5LT
Nhóm : 19
Lê Văn Châu
Nguyễn Minh Hải
Nguyễn Thị Nàng
Chung Tấn Phong
Nguyễn Thị Bảo Trân
Tp HCM, 05/2011
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là nước có thu nhập trung bình, đang không ngừng đổi mới, hiện
đại hoá để cơ bản trở thành một nước công nghiệp hoá, hiện đại hoá vào năm 2020.
Do đó nhu cầu đi lại, nhu cầu về nguồn nhiên liệu cho sản xuất ngày càng tăng cao.
Trong khi nguồn nhiên liệu hoá thạch đang dần kiệt cạn cùng với những với những
biến động về giá cả xăng dầu trong thời gian gần đang gây khó khăn cho người
dân, cản trở sự phát trỉển của ngành công nghiệp. Để ổn định v
à
đảm bảo an ninh
năng lượng đáp ứng cho nhu cầu con người cũng như các ngành
c
ông nghiệp, các
nhà khoa học đang tập trung nghiên cứu tìm ra những nguồn nhiên
liệ

u mới,
trong đó nghiên cứu phát triển nhiên liệu sinh học có nguồn gốc từ sinh khố
i
động, thực vật là một hướng đi có thể tạo ra nguồn nhiên liệu thay thế phần nào
nguồn nhiên liệu hoá thạch đang cạn kiệt, đảm bảo an ninh năng lượng cho từng
quốc g
ia
.
Mặt khác, nước ta có nguồn phụ phẩm nông nghiệp rất dồi dà như bã mía,
vỏ bắp, rơm rạ, mùn cưa… nên rất thích hợp để sản xuất cồn từ cellulose.
MỤC LỤC
1 GIỚI THIỆU VỀ NHIÊN LIÊU ETHANOL 1
1.1 Vài nét về lịch sử sử dụng nhiên liệu ethanol 1
1.2 Tính chất lý hoá học của ethanol 2
1.3 Lợi ích và hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol 2
1.3.1 Lợi ích 2
1.3.2 Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu ethanol 3
1.4 Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol hiện nay trên thế giới 4
1.5 Một số thông tin về giá cả ethanol nhiên liệu 5
1.6 Tình hình sản xuất và khả năng sử dụng ethanol nhiên liệu ở nước ta 6
2 NGUYÊN LIỆU CELLULOSE 8
2.1 NGUYÊN LIỆU LIGNOCELLULOSE 10
2.1.1 Cấu trúc lignocellulose 10
2.1.2 Cellulose 12
2.1.3 Hemicellulose 14
2.1.4 Lignin 16
2.1.5 Các chất Trích ly 18
2.1.6 Tro 19
2.2 Ezyme cellulase 20
2.2.1 Khái niệm 20

2.2.2 Yêu cầu đối với cellulase 20
2.2.3 Nhóm enzyme cellulase 20
2.2.4 Các nguồn sản xuất cellulase 21
2.2.5 Cấu trúc enzyme cellulase 21
3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CỒN TỪ CELLULOSE 23
3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 24
3.1.1 Mục đích 24
3.1.2 Quá trình chuẩn bị nguyên liệu 25
3.2 Tiền xử lí 25
3.2.1 Mục đích: 25
3.2.2 Các phương pháp xử lý sơ bộ: 27
3.3 Đường hoá và lên men 37
3.3.1 Mục đích 37
3.3.2 Các phương pháp thuỷ phân: 37
3.3.3 Lên men 49
3.4 Tinh chế sản phẩm 60
3.4.1 Mục đích 60
3.5 Xử lý nước thải 65
3.5.1 Mục đích 65
3.5.2 Xử lý nước thải 66
3.6 Các phương pháp thu nhận cồn khan. 67
3.6.1 Mục đích 67
3.6.2 Công nghệ tách nước tạo cồn khan 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 73
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.Tổng sản lượng etanol hàng năm ở một số nước 4
Bảng 2.Diện tích gieo trồng và sản lượng một số loại cây trồng năm 2008 8
8
Bảng 3.Thành phần cellulose, hemicellulose và lignin trong nguyên liệu 8
Bảng 4.Thành phần đường và tro trong các nguyên liệu 8

Bảng 5.Thành phần của vài loại lignocellulose 10
Bảng 6.Các phương pháp xử lý sơ bộ 27
Bảng 7.Điều kiện trong thiết bị phản ứng tiền thuỷ phân: 33
Bảng 8.Các phản ứng xảy ra trong thiết bị phản ứng tiền thuỷ phân và độ chuyển hoá: 33
Bảng 9.Các phản ứng xảy ra trong thiết bị phản ứng tiền thuỷ phân và độ chuyển hoá: 35
Bảng 10.Các phản ứng xảy ra và độ chuyển hóa trong quá trình sản xuất men giống 55
Bảng 11.Điều kiện của quá trình lên men 56
Bảng 12.Các phản ứng xảy ra và độ chuyển hóa của quá trình lên men 57
Bảng 13.Các phản ứng do tạp khuẩn gây ra và độ chuyển hóa 57
Bảng 14.Thành phần của giấm chín, cồn thô, cồn tinh chế, cồn khan 61
Bảng 15.Thành phần các cấu tử theo phần trăm khối lượng 63
Bảng 16.Các điểm đẳng phí của hỗn hợp ethanol-nước 68
Bảng 17.Tính chất của hỗn hợp đẳng phí ethanol-benzen-nước 69
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1Cấu trúc của lignocellulose 11
Hình 2Mối quan hệ cellulose – hemicellulose trong cấu trúc lignocellulose 12
Hình 3Công thức hóa học của cellulose 12
Hình 4Kiểu Fringed fibrillar và kiểu Folding chain 13
Hình 5Acetyl-4-O-methylglucuronoxylan 15
Hình 6Glucomannan 15
Hình 7Arabinoglucuronoxylan 16
Hình 8Các đơn vị cơ bản của lignin 16
Hình 9Cấu trúc lignin trong gỗ mềm với các nhóm chức chính 17
Hình 10 Một số ví dụ về chất trích ly (a) abietic acid (oleoresin); (b) cathechin (flavonoid);
(c) palmitic acid (acid béo) 19
Hình 11Tác dụng của từng enzyme trong cellulase 21
Hình 12Serine, Threonine, Proline 22
Hình 13Mô tả cơ chế quá trình nổ hơi 30
Hình 14Fufural Hydroxymethyl fufural 31
Hình 15Cấu trúc sợi trước và sau khi nổ hơi, bó sợi cellulose được giải phóng ra khỏi lớp

lignin bảo vệ sau khi nổ hơi 32
Hình 16 (d) sợi lignocellulose không nổ hơi có cấu trúc sít chặt ngăn cản sự tấn công của
enzyme, (e) nổ hơi ở 4atm, (f) nổ hơi ở 8atm 32
Hình 17 Ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 đến tốc độ ăn mòn thiết bị 37
Hình 18Thủy phân bằng axit sunfuric loãng 38
Hình 19Thủy phân bằng axit sunfuric đặc 39
Hình 20Sử dụng enzyme để thuỷ phân, thuỷ phân và lên men tách riêng 40
Hình 21Sử dụng enzyme để thuỷ phân, thuỷ phân và lên men đồng thời 41
Hình 22Điều kiện công nghệ của giai đoạn đường hóa 42
Hình 23Các phản ứng xảy ra và độ chuyển hóa trong quá trình đường hóa 42
Hình 24Quá trình tác động của cellobiohydrolase lên đầu vùng kết tinh của cellulose 44
Hình 25Tyrosine, Phenylalanin, Tryptophan, Acid aspartic 45
Hình 26Cơ chế tác động hiệp đồng của enzyme exo-endo và endo-endo. 46
Hình 27Cơ chế quá trình thủy phân 47
Hình 28Quá trình đường phân 51
Hình 29Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của nấm men 52
Hình 30Giống nấm men Pichia stiptis và Saccharomyces cerevisiae 55
Hình 31Nồng độ glucose (ô vuông không màu) và celllobiose (ô vuông màu đen) theo thời
gian của quá trình thủy phân và lên men đồng thời 58
Hình 32Nồng độ ethanol theo thời gian trong quá trình thủy phân và lên men đồng thời 59
Hình 33Ảnh hưởng của việc thêm các thành phần mới vào dịch thủy phân và lên men
đồng thời lúc 80 giờ 60
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 1
1 GIỚI THIỆU VỀ NHIÊN LIÊU ETHANOL
1.1 Vài nét về lịch sử sử dụng nhiên liệu ethanol.
Thời gian đầu ethanol được dùng trong y tế, trong mỹ phẩm, dùng làm dung
môi và sau này nó được biết đến như nguồn nhiên liệu cho động cơ đốt trong được ứng
dụng ở nhiều nước như Anh, Pháp, Mĩ, Canada, Brazil…
Ethanol là cấu tử phối trộn làm tăng chỉ số octane của xăng:
Section 1.1 Để tăng công suất của động cơ, ta phải tăng chỉ số nén. Khi tăng chỉ số nén

ta cần phải tăng chỉ số octane của xăng để tránh hiện tượng cháy kích nổ của nhiên
liệu. Trước đây, để tăng chỉ số octane, người ta thường dùng Tetra etyl chì nhưng hiện
nay nó đã bị cấm sử dụng vì chì rất độc, gây tổn thương cho hệ thần kinh trung ương,
gây ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu cho chúng ta thấy dùng nhóm phụ gia là hợp chất
hữu cơ chứa oxy như: metyl ter butyl ete (MTBE), etyl ter butyl ete (ETBE), methanol,
ethanol, khi pha xăng sẽ làm tăng chỉ số octane của xăng, làm xăng cháy tốt hơn, giảm
phát thải các khí gây ô nhiễm. Mặt khác, công nghệ sản xuất cũng không phức tạp,
giá thành tương đối rẻ, thị trường dễ chấp nhận.
Ngày nay có thể thấy ethanol hoàn toàn có khả năng dùng làm nhiên liệu cho
động cơ đốt trong, thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch. Ethanol đựơc dùng 2
dạng cụ thể sau:
• Ethanol được pha vào xăng với tỉ lệ nhỏ hơn 15%. Với tỉ lệ này thì không
cần thay đổi hay hiệu chỉnh gì động cơ xăng. Tuổi thọ, độ bền của động cơ không hề
thay đổi.
• Ethanol là nhiên liệu thay thế hoàn toàn cho xăng dùng cho những động
cơ đốt trong có cải tiến. Dùng xe FFV (Flex-Fuel Vehicles- ô-tô nhiên liệu linh hoạt).
Xe FFV có thể tự động nhận biết hàm lượng cồn trong bình nhiên liệu để tự điều
chỉnh góc đánh lửa sớm và thay đổi lượng phun nhiên liệu. Dùng xe FFV có tính kinh tế
nhiên liệu cao hơn các xe không FFV, vì xe đã được thiết kế tối ưu về vật liệu, về kết
cấu buồng cháy và hệ thống nhiên liệu. Nhiên liệu E85 (có 85% ethanol trong xăng) là
loại nhiên liệu tốt nhất cho xe FFV. Riêng trong năm 2000
Mỹ đã sản xuất 750.000 chiếc FFV. Hiện nay Mỹ có khoảng 5 triệu xe FFV
cùng với 169.000 trạm bán lẻ E85. Hãng GM trong năm 2005 đã cho ra đời hàng loạt
mác xe chạy bằng nhiên liệu E85 như xe Chevrolet Avalanche, Suburban và GMC
Yukon XL, Chevrolet Silverado và GMC, Chevrolet Tahoe cho cảnh sát. Các nước khác
cũng có xe FFV như BMW E85 Z4 3.0 của Đức. Xe FFV hiệu Falcon và Taurus của Mỹ
tại châu Âu.
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 2
1.2 Tính chất lý hoá học của

ethanol
Tí n

h

c

h ấ

t l

ý h

ọ
c

Ethanol hay Rượu etylic là một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị
ca
y, nhẹ hơn nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml ở 15
0
C), sôi ở nhiệt độ 78,39
0
C,
hóa r
ắ
n ở -114,15
0
C, tan trong nước vô h
ạ
n.

Độ nhớt của ethanol là 1,200 cP ở 20
°C
Tí n

h

c

h ấ

t

h

ó a họ

c

Ethanol là rượu no, đơn chức, có công thức C
2
H
5
OH. Ethanol mang đầy đủ
tí
nh chất của một rượu đơn chức như phản ứng thể với kim loại kiềm, phản ứng este
hó
a
, phản ứng loại nước hay phản ứng tách nước, phản ứng oxi hóa thành andehyt, axit
h
a

y CO
2
tùy theo điều kiện phản ứng. Ngoài ra ethanol còn có một số phản ứng
riêng nh
ư
s
a
u
:
Phản ứng tạo ra butadien-1,3: cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp, ví
dụ
Cu + Al
2
O
3
ở 380-400
0
C, lúc đó xảy ra phản ứng tách loại n
ước
2C
2
H
5
OH -> CH
2
=CH-CH
2
=CH + 2 H
2
O + H

2
Phản ứng lên men giấm: oxi hóa rượu etylic 10 độ bằng oxi không khí có
m
ặt
men giấm ở nhiệt độ khoảng 25
0
C
.
CH
3
-CH
2
-OH + O
2
-> CH
3
-COOH + H
2
O
1.3 Lợi ích và hạn chế khi sử dụng nhiên liệu Ethanol
1.3.1Lợi ích.
Sử dụng ethanol làm nhiên liệu không chỉ là một biện pháp tình thế nhằm
làm tăng chỉ số octane của xăng, thay thế cho những phụ gia gây ô nhiễm môi
trường sinh thái, mà còn đảm bảo an toàn năng lượng cho mỗi quốc gia vì đây là nguồn
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 3
năng lượng có khả năng tái tạo được (Energie renouvelable).
1.3.1.1 Lợi ích về kinh tế.
Sản xuất ethanol làm nhiên liệu góp phần thúc đẩy nền nông nghiệp phát
triển vì ethanol được sản xuất theo dây chuyền công nghệ sinh học, nguyên liệu sản xuất

ethanol là tinh bột của các loại củ hạt như: sắn, khoai, ngô, lúa, gạo, trái cây… Đây là
nguồn nguyên liệu dồi dào trong tự nhiên, tạo ra nhiều công ăn việc làm cho nhiều lao
động ở nông thôn, giải quyết được lượng lương thực bị tù đọng và đặc biệt khuyến
khích được tinh thần lao động sản xuất của người dân.
Ngoài ra việc sử dụng nhiên liệu sinh học nói chung cũng như gasohol nói riêng
giúp cho các quốc gia chủ động trong chính sách năng lượng của mình. Nước nào càng
có nhiều xăng sinh học thì càng ít phụ thuộc vào nước khác và từ đó có thể phát triển
nền kinh tế của mình một cách bền vững.
1.3.1.2 Lợi ích về môi trường.
Việc dùng ethanol làm nhiên liệu, có tác dụng ngăn chặn hiệu ứng nhà kính. Vì
vậy nó được mệnh danh là “xăng xanh”. Theo các tính toán cho thấy: nếu thay thế việc
đốt một lít xăng bằng một lít ethanol thì sẽ giảm 40% lượng phát sinh khí CO
2
vào khí
quyển giúp môi trường được xanh, sạch hơn. Khi đốt ethanol sự cháy xảy ra hoàn toàn
hơn so với khi đốt xăng. Ta thường thấy trong các động cơ xăng
thường xuất hiện các bụi bẩn chính là do các hydrocacbon cháy không hết. Điều
đó phải tốn thời gian lau chùi, sửa chữa động cơ. Khi pha ethanol vào xăng làm cho
xăng cháy hoàn toàn hơn, giảm phát thải các khí gây ô nhiễm môi trường. Hơn nữa,
ethanol được điều chế từ sản phẩm nông nghiệp sẽ làm tăng diện tích đất trồng cây.
Điều này có nghĩa làm tăng diện tích lá phổi của trái đất lên.
1.3.2 Hạn chế khi sử dụng nhiên liệu ethanol.
Hạn chế cơ bản của ethanol nhiên liệu là tính hút nước của nó. Ethanol có
khả năng hút ẩm và hoà tan vô hạn trong nước. Do đó gasohol phải được tồn trữ và bảo
quản trong hệ thống bồn chứa đặt biệt.
Về hiện tượng gây ô nhiễm: tuy giảm các hàm luợng các chất gây ô nhiễm như
HC, CO nhưng lại gây ra một số hợp phần khác như các andehyt, NO
x
cũng là những
chất gây ô nhiễm.

Do nhiệt trị của ethanol nói riêng (PCI
ethanol
=26,8 MJ/kg) và các loại ancol
khác nói chung đều thấp hơn so với xăng (PCI
xăng
=42,5 MJ/kg) nên khi dùng
ethanol để pha trộn vào xăng sẽ làm giảm công suất động cơ so với khi dùng xăng. Tuy
nhiên sự giảm công suất này là không đáng kể nếu ta pha với số lượng ít.
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 4
Tóm lại, việc sử dụng gasohol có nhiều ưu điểm nhưng cũng có những mặt hạn
chế. Tuy nhiên khi phân tích tương quan giữa các mặt lợi và hại người ta vẫn thấy mặt
lợi lớn hơn, mang ý nghĩa chiến lược hơn.
1.4 Tình hình sản xuất và sử dụng nhiên liệu ethanol hiện nay trên thế
giới.
Ethanol có thể sản xuất bằng nhiều phương pháp khác nhau:
• Công nghệ sản xuất ethanol tổng hợp:
Tổng hợp ethanol có nghĩa là sản xuất ethanol bằng phương pháp hoá học, trên
thế giới người ta sản xuất ethanol bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trong công nghệ
tổng hợp hoá dầu ethanol được sản xuất bằng dây chuyền công nghệ hydrat hoá đối với
khí etylen hoặc công nghệ cacbonyl hoá với methanol.
Hydrat hoá: CH
2
=CH
2
+ H
2
O

C

2
H
5
OH
Cacbonyl: C
2
H
5
OH + H
2
O CH
3
OH + CO + 2 H
2
• Công nghệ sản xuất ethanol sinh học:
Công nghệ này dựa trên quá trình lên men các nguồn hydratcacbon có trong tự
nhiên như: nước quả ép, nước thải men bia, ngô, sắn, mùn, gỗ
(C
6
H
10
O
5
)
n
+ n H
2
O nC
6
H

12
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ Q
Trong quá trình sản xuất ethanol sinh học có thể phân thành 2 công đoạn là
công đoạn lên men nhằm sản xuất ethanol có nồng độ thấp và công đoạn làm khan để
sản xuất ethanol có nồng độ cao để phối trộn vào xăng.
Hiện nay, tình hình sản xuất và sử dụng ethanol trên thế giới phát triển rất mạnh
mẽ.
Brazil: sản lượng tiêu thụ ethanol đạt tới 14÷15 triệu tấn/năm đứng đầu thế giới.
Mỹ: Hình thành vành đai nông nghiệp gồm nhiều ban chuyên sản xuất ngô, làm nhiêu
liệu cho hơn 50 nhà máy sản xuất ethanol sinh học với sản lượng tiêu thụ 13 triệu
tấn/năm.
Các nước Canada, Mexico, Pháp, Thụy Điển, Úc, Nam Phi, Trung Quốc
đều đã tùng bước phát triển công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học, chủ yếu là
nhiên liệu hóa thạch pha ethanol sinh học.
Tại Đông Nam Á, Thái Lan là nước đứng đầu về sản xuất và sử dụng ethanol
làm nhiên liệu, khoảng 1,5-1,6 triệu tấn/năm.
Bảng 1. Tổng sản lượng etanol hàng năm ở một số nước
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 5
1.5 Một số thông tin về giá cả ethanol nhiên liệu.
Giá gasohol phụ thuộc nhiều vào giá ethanol nhiên liệu. Khi sản xuất ethanol ở
qui mô lớn, công nghệ tiên tiến từ mật đường, rơm rạ hay ngũ cốc giá rẻ thì giá thành

ethanol sẽ hạ. Trên thế giới, giá thành ethanol nhiên liệu trung bình khoảng 0,35 đến
0,39 USD/Lít (vào thời điểm năm 2004).
Ở Brazil, giá ethanol 95,57% khoảng 0,15 đến 0,24 USD/Lít, ethanol tuyệt
đối 99,8% khoảng 0,25 đến 0,28 USD/Lít.
Thailan, một lít gasohol pha trộn 10% thể tích ethanol có giá bán thấp hơn xăng
thông thường từ 0,5 đên 1,5 Bath.
Trung Quốc, gasohol pha trộn 10% thể tích ethanol khoảng 3,16 Tệ/Lít.
Ở nước ta, chưa có nhà máy sản xuất ethanol nhiên liệu mà chỉ có các nhà máy
sản xuất cồn công nghiệp. Ethanol tuyệt đối phải nhập khẩu từ nước ngoài với giá rất
cao. Hiện nay, nhà nước đang chủ trương sản xuất ethanol nhiên liệu để giảm bớt gánh
nặng từ việc nhập khẩu xăng dầu.
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 6
1.6 Tình hình sản xuất và khả năng sử dụng ethanol nhiên liệu ở nước ta.
Ở nước ta, công nghệ sản xuất ethanol còn rất nhỏ bé và lạc hậu. Chỉ có
ngành sản xuất ethanol sinh học mà nguồn nguyên liệu chủ yếu từ tinh bột (sắn,
ngô, khoai…) và từ rỉ đường. Hoàn toàn chưa có nhà máy sản xuất ethanol từ các nguồn
nguyên liệu chứa cellulose (rơm rạ, mùn cưa, cây cỏ…). Sản phẩm chủ yếu là ethanol
thực phẩm (nồng độ 40% đến 45%) và cồn công nghiệp (nồng độ từ 95,57% đến
96%), một lượng nhỏ được làm khan thành ethanol tuyệt đối (nồng độ 99,5%).
Hiện tại có một số ít nhà máy sản xuất ethanol công nghiệp có công suất tương
đối như nhà máy rượu Hà Nội, nhà máy rượu Bình Tây, nhà máy rượu Tam Hiệp.
Do chưa đáp ứng được nhu cầu nên hiện nay ta vẫn phải nhập khẩu một
lượng ethanol tuyệt đối đóng chai chủ yếu để làm hoá chất cho các nhu cầu khác nhau.
Không có khả năng sử dụng ethanol tuyệt đối làm nhiên liệu vì giá thành đắt.
Ở nước ta, muốn phát triển việc dùng ethanol làm nhiên liệu cần phải có
chương trình sản xuất ethanol tầm cỡ quốc gia. Việc đó đòi hỏi những bước đi thật cụ
thể theo một chiến lược đã hoạch định rõ ràng.
Trong những năm gần đây, tình hình sản xuất ethanol nhiên liệu ở nước ta đã
có bước khởi sắc. Chỉ trong vòng hơn 1 tháng, nước ta đã chứng kiến 2 sự kiện quan

trọng để phát triển việc dùng ethanol nhiên liệu. Đó là:
• Ngày 09/03/2007 Petrosetco (thuộc PetroVietnam) ký kết thỏa thuận hợp
tác thành lập liên doanh xây dựng nhà máy sản xuất ethanol sinh học đầu tiên tại Việt
Nam với tập đoàn Itochu của Nhật Bản. Toàn bộ sản phẩm của nhà máy là cồn 99,8% sẽ
cung ứng cho thị trường trong nước để pha vào xăng, phục vụ cho các hoạt động công
nghiệp và giao thông vận tải. Với công suất 100 triệu lít ethanol/năm, liên
doanh giữa Petrosetco & Itochu mới đáp ứng được 1/7 nhu cầu hiện tại. Trong tương lai
Petrovietnam sẽ xây dựng ít nhất 6 nhà máy nữa với nguồn nguyên liệu đầu vào không
chỉ là sắn lát mà còn từ mật rỉ, ngô và gạo. Có thể nói việc ra đời liên doanh giữa
Petrosetco & Itochu trong dự án này là bước ngoặt quan trọng mở đường cho sự phát
triển của xăng pha cồn nói riêng và nhiên liệu sinh học nói chung ở Việt Nam.
• Không lâu sau lễ ký liên doanh giữa Petrosetco & Itochu, Việt Nam đã
có thêm một nhà máy sản xuất ethanol khan nữa. Ngày 12/04/2007, công ty Đồng
Xanh hợp tác với UBNN tỉnh Quảng Nam tiến hành khởi công xây dựng nhà máy sản
xuất ethanol 99,5% tại Đại Tân, Đại Lộc, Quảng Nam. Mặt dù sản phẩm của nhà máy
không trực tiếp phục vụ cho nhu cầu trong nước mà được đưa đi xuất khẩu nhưng sự
ra đời của nhà máy đã khuấy động phong trào sản xuất ethanol khan ở nước nhà mà
đáng lẽ ra nó phải được phát triển từ lâu.
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 7
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 8
2 NGUYÊN LIỆU CELLULOSE
Hiện nay các hoạt động nghiên cứu và phát triển ở châu Âu về lĩnh vực
ethanol
sinh
học chủ yếu tập trung vào sử dụng các nguồn nguyên liệu cellulose (từ gỗ).
Các
loại cây
trồng quay vòng ngắn (liễu, bạch dương, bạch đàn), các chất thải nông ngh

iệ
p (rơm, bã mía),
các phế thải của công nghiệp gỗ, gỗ thải đều thích hợp để làm nguy
ê
n liệu sản xuất ethanol.
Cứ khoảng 2 - 4 tấn vật liệu gỗ khô hoặc cỏ khô đã có thể cho 1 tấn ethanol. Nguyên nhân
khiến người ta chuyển sang sản xuất ethanol từ
cell
u
l
os
e
(gỗ, thân thảo) là vì các loại này
sẵn có và rẻ tiền hơn so với các loại tinh bột ngũ
c
ố
c
hoặc cây trồng khác, đặc biệt là với
những nguồn chất thải hầu như không có giá
t
r
ị
kinh tế thì vấn đề càng có ý nghĩa, tuy
nhiên quá trình chuyển hóa các vật liệu này s
ẽ
khó khăn hơn.
Bảng 2. Diện tích gieo trồng và sản lượng một số loại cây trồng năm 2008
Bảng 3. Thành phần cellulose, hemicellulose và lignin trong nguyên liệu
Bảng 4. Thành phần đường và tro trong các nguyên liệu
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh

Sản xuất cổn từ cellulose Trang 9
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 10
2.1 NGUYÊN LIỆU LIGNOCELLULOSE
2.1.1 Cấu trúc lignocellulose
Thành phần chính của vật liệu lignocellulose là cellulose, hemicellulose, lignin,
các chất trích ly và tro.
Bảng 5. Thành phần của vài loại lignocellulose
theo Hồ Sĩ Tráng
về cơ bản, trong lignocellulose, cellulose tạo thành khung chính và được bao
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 11
bọc bởi những chất có chức năng tạo mạng lưới như hemicellulose và kết dính như
lignin. Cellulose, hemicellulose và lignin sắp xếp gần nhau và liên kết cộng hóa trị với
nhau. Các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose, và acid 4-O-
methylglucuronic là các nhóm thường liên kết với lignin.
về cơ bản, trong lignocellulose, cellulose tạo thành khung chính và được bao
bọc bởi những chất có chức năng tạo mạng lưới như hemicellulose và kết dính như
lignin. Cellulose, hemicellulose và lignin sắp xếp gần nhau và liên kết cộng hóa trị với
nhau. Các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose, và acid 4-O-
methylglucuronic là các nhóm thường liên kết với lignin.
Hình 1 Cấu trúc của lignocellulose
Các mạch cellulose tạo thành các sợi cơ bản. Các sợi này được gắn lại với nhau
nhờ hemicellulose tạo thành cấu trúc vi sợi, với chiều rộng khoảng 25nm. Các vi sợi này
được bao bọc bởi hemicellulose và lignin, giúp bảo vệ cellulose khỏi sự tấn công của
ezyme cũng như các hóa chất trong quá trình thủy phân.
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 12
Hình 2 Mối quan hệ cellulose – hemicellulose trong cấu trúc lignocellulose
2.1.2 Cellulose

Công thức phân tử: (C
6
H
10
O
5
)
n
.
Có hàm lượng dao động trong một khoảng rất lớn (chiếm 40÷60% khối
lượng thực vật) và tùy thuộc vào từng loại thực vật. Ở gỗ lá rộng, hàm lượng cellulose
chiếm 40÷53%, ở rơm lúa gạo là 34÷38%, rơm lúa mì là 36÷42%.
Là thành phần cấu tạo chủ yếu của màng tế bào thực vật và là hợp
chất chính của nguyên liệu chứa cellulose để sản xuất ethanol. Nguyên liệu càng
giàu cellulose thì sản xuất ethanol càng đạt hiệu quả cao.
Cellulose là một polymer mạch thẳng của D-glucose, các D-glucose được
liên kết với nhau bằng liên kết β 1-4 glucosid. Cellulose là loại polymer phổ biến nhất
trên trái đất, độ trùng hợp đạt được 3.500 – 10.000 DP. Các nhóm OH ở hai đầu mạch có
tính chất hoàn toàn khác nhau, cấu trúc hemiacetal tại C1 có tính khử, trong khi đó OH
tại C4 có tính chất của rượu.
Hình 3 Công thức hóa học của cellulose
Các mạch cellulose được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và liên kết Van
Der Waals, hình thành hai vùng cấu trúc chính là kết tinh và vô định hình. Trong vùng
kết tinh, các phân tử cellulose liên kết chặt chẽ với nhau, vùng này khó bị tấn công
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 13
bởi enzyme cũng như hóa chất. Ngược lại, trong vùng vô định hình, cellulose liên kết
không chặt với nhau nên dễ bị tấn công. Có hai kiểu cấu trúc của cellulose đã được đưa
ra nhằm mô tả vùng kết tinh và vô định hình.
Hình 4 Kiểu Fringed fibrillar và kiểu Folding chain

1/

Kiểu

F r ing e d

Fibr i llar: phân tử cellulose được kéo thẳng và định hướng
theo chìều sợi. Vùng tinh thể có chiều dài 500 Å và xếp xen kẽ với vùng vô định hình.
2/

Ki ể u

F o

l d

ing

c h

ain: phân tử cellulose gấp khúc theo chiều sợi. Mỗi đơn vị
lặp lại có độ trùng hợp khoảng 1000, giới hạn bởi hai điểm a và b như trên hình vẽ.
Các đơn vị đó được sắp xếp thành chuỗi nhờ vào các mạch glucose nhỏ, các vị trí này
rất dễ bị thủy phân. Đối với các đơn vị lặp lại, hai đầu là vùng vô định hình, càng vào
giữa, tính chất kết tinh càng cao. Trong vùng vô định hình, các liên kết β - glucosid giữa
các monomer bịthay đổi góc liên kết, ngay tại cuối các đoạn gấp, 3 phân tử monomer sắp
xếp tạo sự thay đổi 180o cho toàn mạch. Vùng vô định hình sẽ dễ bị tấn công bởi các tác
nhân thủy phân hơn vùng tinh thể vì sự thay đổi góc liên kết của các liên kết cộng hóa trị
(β - glucosid) sẽ làm giảm độ bền nhiệt động của liên kết, đồng thời vị trí này không tạo
được liên kết hydro. [4]

Cellulose được bao bọc bởi hemicellulos và lignin, điều này làm cho cellulose
khá bền vững với tác động của enzyme cũng như hóa chất.
Khả năng tham gia phản ứng:
Cellulose có thể tham gia nhiều phản ứng như phản ứng phân hủy mạch (thủy
phân, nhiệt phân, oxy hóa) phản ứng tạo nhánh trên phân tử cellulose. Ở đây, ta chỉ
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 14
xem xét khả năng tham gia phản ứng thủy phân của cellulose tạo glucose. Cellulose
có thể bị thủy phân với tốc độ chậm trong môi trường nước ở nhiệt độ cao. Dưới
tác dụng của xúc tác acide, quá trình thủy phân xảy ra với tốc độ lớn hơn.
Phản ứng thủy phân được biểu diễn theo phương trình tổng quát:
H
+
(C
6
H
10
O
5
)
n
+ nH
2
O nC
6
H
12
O
6
N h ư ợ

c đ

iểm khi dùng acide làm tác nhân t h

ủ y phân:
- Tốn kém do tốn nhiều acide.
- Gây ăn mòn thiết bị.
- Dễ tạo cặn.
Hiện nay người ta dùng enzyme cellullase để thủy phân cellulose vừa cho
hiệu suất cao, vừa không gây ăn mòn thiết bị.
Cellulase
(C
6
H
10
O
5
)
n
+ nH
2
O n(C
6
H
12
O
6
)
2.1.3 Hemicellulose

Hemicellulose thuộc nhóm polysaccarit phi cellulose. Trong gỗ cũng như
trong nhiều loại thực vật khác, hàm lượng hemicellulose có thể đạt tới 20÷30% so
với gỗ khô tuyệt đối.
Hemicellulose là một loại polymer phức tạp và phân nhánh, độ trùng hợp
khoảng 70 đến 200 DP. Hemicellulose chứa cả đường 6 gồm glucose, mannose và
galactose và đường 5 gồm xylose và arabinose. Thành phần cơ bản của
hemicellulose là β - D xylopyranose, liên kết với nhau bằng liên kết β -(1,4).
Cấu tạo của hemicellulose khá phức tạp và đa dạng tùy vào nguyên liệu, tuy nhiên có
một vài điểm chung gồm:
• Mạch chính của hemicellulose được cấu tạo từ liên kết β -(1,4).
• Xylose là thành phần quan trọng nhất.
• Nhóm thế phổ biến nhất là nhóm acetyl O – liên kết với vị trí 2 hoặc 3.
• Mạch nhánh cấu tạo từ các nhóm đơn giản, thông thường là disaccharide
hoặctrisaccharide. Sự liên kết của hemicellulose với các polysaccharide khác và với
lignin là nhờ các mạch nhánh này. Cũng vì hemicellulose có mạch nhánh nên tồn tại ở
dạng vô định hình và vì thế dễ bị thủy phân.
Gỗ cứng, gỗ mềm và nguyên liệu phi gỗ có các đặc điểm hemicellulose khác nhau:
Gỗ cứng chủ yếu có hai loại hemicellulose:
• Acetyl-4-O-methylglucuronoxylan, là một loại polymer có mạch chính gồm β-D-
xylopyranose liên kết với nhau bằng liên kết β-D (1,4). Trong đó 70% các nhóm OH ở
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 15
vị trí C2 và C3 bị acetyl hóa, 10% các nhóm ở vị trí C2 liên kết với acid 4-O-methyl-D-
glucuronic. Gỗ cứng còn chứa glucomannan, polymer này chứa một tỉ lệ bằng nhau β-D-
glucopyranose và β-D-mannopyranose.
Hình 5 Acetyl-4-O-methylglucuronoxylan
Hình 6 Glucomannan
• Loại thứ hai có mạch chính là β-D-galactopyranose, phân
nhánh.Loại hemicellulose này tạo liên kết –O tại nhóm OH ở vị trí C6 với α-L-
arabinose, β-D- galactose hoặc acid β-D-glucoronic.

Gỗ mềm cũng bao gồm hai loại hemicellulose chính:
• Loại quan trọng nhất là galactoglucomannan, đây là polymer cấu thành từ các
phân tử D-mannopyranose liên kết với D-glucopyranose bằng liên kết β-(1,4) với tỉ lệ
hai monomer tương ứng là 3:1. Tuy nhiên, tỉ lệ này thay đổi tùy theo loại gỗ.
• Arabino-4-O-methylglucuronoxylan, cấu tạo từ các D-xylopyranose, các
monomer này bị thế ở vị trí 2 bằng acid 4-O-methyl-glucuronic, ở vị trí 3 bằng α-L-
arabinofuranose.
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 16
Đối với cỏ, 20 – 40% hemicellulose là arabinoxylan. Polysaccharide này cấu tạo
từ các D-xylopyranose, OH ở C2 bị thế bởi acid 4-O-methylglucuronic. OH ở vị trí C3
sẽ tạo mạch nhánh với α-L-arabinofuranose.
Hình 7 Arabinoglucuronoxylan
Cấu tạo phức tạp của hemicellolose tạo nên nhiều tính chất hóa sinh và lý sinh
cho
cây.
Hemicellulose dễ bị thủy phân hơn so với cellulose. Khi thủy phân đến
cùng, hemicellulose tạo ra các monosaccarit chủ yếu là hexose (D-glucose, D-
mannose, D-galactose), pentose (L-arabinose ). Trong đó hexose có khả năng lên
men tạo ethanol còn pentose không có khả năng này.
2.1.4 Lignin
Lignin là một polyphenol có cấu trúc mở. Trong tự nhiên, lignin chủ yếu
đóng vai trò chất liên kết trong thành tế bào thực vật, liên kết chặt chẽ với mạng
cellulose và hemicellulose. Rất khó để có thể tách lignin ra hoàn toàn.
Lignin là polymer, được cấu thành từ các đơn vị phenylpropene, vài đơn vị cấu
trúc điển hình được đề nghị là: guaiacyl (G), chất gốc là rượu trans-coniferyl;
syringly (S), chất gốc là rượu trans-sinapyl; p-hydroxylphenyl (H), chất gốc là rượu
trans-p-courmary.
Hình 8 Các đơn vị cơ bản của lignin
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh

Sản xuất cổn từ cellulose Trang 17
Cấu trúc của lignin đa dạng, tùy thuộc vào loại gỗ, tuổi của cây hoặc cấu trúc
của nó trong gỗ. Ngoài việc được phân loại theo lignin của gỗ cứng, gỗ mềm và cỏ,
lignin có thể được phân thành hai loại chính: guaicyl lignin và guaicyl-syringly lignin.
Gỗ mềm chứa chủ yếu là guaiacyl, gỗ cứng chứa chủ yếu syringyl. Nghiên
cứu chỉ ra rằng guaiacyl lignin hạn chế sự trương nở của xơ sợi và vì vậy loại nguyên
liệu đó sẽ khó bị tấn công bởi enzyme hơn syringyl lignin.
Hình 9 Cấu trúc lignin trong gỗ mềm với các nhóm chức chính
Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng lignin hoàn toàn không đồng nhất trong
cấu trúc. Lignin dường như bao gồm vùng vô định hình và các vùng có cấu trúc hình
thuôn hoặc hình cầu. Lignin trong tế bào thực vật bậc cao hơn không có vùng vô định
hình. Các vòng phenyl trong lignin của gỗ mềm được sắp xếp trật tự trên mặt phẳng
thành tế bào. Ngoài ra, cả cấu trúc hóa học và cấu trúc không gian của lignin đều bị
ảnh hưởng bởi mạng polysaccharide. Việc mô hình hóa động học phân tử cho thấy
rằng nhóm hydroxyl và nhóm methoxyl trong các oligomer tiền lignin sẽ tương tác với
vi sợi cellulose cho dù bản chất của lignin là kỵ nước.
Nhóm chức ảnh hưởng đến hoạt tính của lignin là nhóm phenolic hydroxyl tự
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 18
do, methoxy, benzylic hydroxyl, ether của benzylic với các rượu thẳng và nhóm
carbonyl. Guaicyl lignin chứa nhiều nhóm phenolic hydroxyl hơn syringyl.
Lignin có liên kết hóa học với thành phần hemicellulose và ngay cả với
cellulose (không nhiều) độ bền hóa học của những liên kết này phụ thuộc vào bản chất
liên kết và cấu trúc hóa học của lignin và những đơn vị đường tham gia liên kết. Carbon
alpha (Cα) trong cấu trúc phenyl propane là nơi có khả năng tạo liên kết cao nhất với
khối hemicellulose. Ngược lại, các đường nằm ở mạch nhánh như arabinose, galactose,
và acid 4-O-methylglucuronic là các nhóm thường liên kết với lignin. Các liên kết có thể
là ether, ester (liên kết với xylan qua acid 4-O-methyl-D-glucuronic), hay glycoxit (phản
ứng giữa nhóm khử của hemicellulose và nhóm OH phenolic của lignin)
Cấu trúc hóa học của lignin rất dễ bị thay đổi trong điều kiện nhiệt độ cao và pH

thấp như điều kiện trong quá trình tiền xử lý bằng hơi nước. Ở nhiệt độ phản ứng cao
hơn 200
o
C, lignin bị kết khối thành những phần riêng biệt và tách ra khỏi cellulose.
Những nghiên cứu trước đây cho thấy đối với gỗ cứng, nhóm ether β-O-4 aryl bị phá
trong quá trình nổ hơi. Đồng thời, đối với gỗ mềm, quá trình nổ hơi làm bất hoạt các
nhóm hoạt động của lignin ở vị trí α như nhóm hydroxyl hay ether, các nhóm này bị oxy
hóa thành carbonyl hoặc tạo cation benzylic, cation này sẽ tiếp tục tạo liên kết C-C.
2.1.5 Các chất Trích ly
Có rất nhiều chất thuộc nhóm thành phần này, chủ yếu là các chất dễ hòa tan.
Theo định nghĩa khái quát trong sách “Kĩ thuật cellulose và giấy” ở trang 64, các chất
trích ly là những chất hoặc có khả năng hòa tan trong những dung môi hữu cơ (như
dietyl ether, methyl terbutyl ether, ether dầu hỏa, diclormethene, acetone, ethanol,
methanol, hexan, toluen, terahydrofuran) hoặc trong nước. Chính vì thế phương pháp
thông dụng nhất để tách nhóm chất này trong việc phân tích thành phần sơ xợi
lignocellulose là dùng trích ly với dung môi ethanol-benzene tỉ lệ 1:2. Những chất này
có thể có cả tính ưa dầu và ưa nước và không được xem là thành phần cấu trúc của gỗ.
Chất nhựa là những chất ưa dầu, có lẽ thường chiếm tỉ lệ ưu thế trong chất trích ly, nên
thường chất trích ly hay được gọi là nhựa (resin).
Các chất trích ly thường có màu, mùi và vị khá đặc trưng. Chúng rất quan trọng
để giữ lại những chức năng sinh học của cây. Đa phần các chất nhựa bảo vệ gỗ khỏi
những tổn thương gây ra bởi vi sinh vật hay côn trùng. Terpenoid, steroid, chất béo, và
những phần tử phenolic như stilbene, lignan, tanmin và flavonoid đều là những chất trích
ly. Các phenolic có thuộc tính diệt nấm và ảnh hưởng đến màu của gỗ. Chất béo và sáp,
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 19
trong nhiều hệ thống sinh học được tận dụng như là nguồn năng lượng trong khi
terpenoid và steroid được biết đến là nhựa dầu. Nhóm cuối cùng cũng có hoạt tính kháng
vi sinh vật và côn trùng. Một số chất trích ly là những dược phẩm quan trọng. Ví dụ,
flavonoid được sử dụng như là chất chống tác nhân oxy hóa và chống virus. Một số

cấu trúc chất trích ly
được thể hiện ở những hình sau:
Hình 10
Một số
ví dụ về chất trích ly (a) abietic acid (oleoresin); (b) cathechin
(flavonoid); (c)
palmitic acid (acid béo)
2.1.6 Tro
Trong các loại gỗ của xứ ôn đới, các nguyên tố khác so với carbon, hydro, oxy
và nito – chiếm khoảng 0,1-0,5% (so với lượng rắn khô trong gỗ). Với loại gỗ xứ nhiệt
đới con số này có thể là 5%. Hàm lượng chất vô cơ được đo bằng hàm lượng tro của
mẫu và nó trong khoảng 0,3-1,5% cho hai loại gỗ mềm và gỗ cứng. Hàm lượng này phụ
thuộc nhiều vào điều kiện môi trường tăng trưởng của cây và vào vị trí trong cây.
Tương tự chất trích ly, thành phần vô cơ của biomass thường thực hiện chức
năng trong một vài con đường sinh học ở thực vật. Kim loại vết thường tồn tại ở dạng
phức hợp như magnesium trong chlorophyll. Một số chất vô cơ từ muối kim loại tồn tại
trong vách tế bào thực vật. Calcium thường là kim loại phong phú nhất, sau đó là kali và
magnesium.
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh
Sản xuất cổn từ cellulose Trang 20
2.2 Ezyme cellulase
2.2.1 Khái niệm
Cellulase là một loại enzyme, có thể được sản xuất từ nấm mốc, vi khuẩn hoặc sinh vật
đơn bào; có khả năng thủy phân cellulose và cả hemicellulose. Ký hiệu là EC 3.2.1.4
2.2.2 Yêu cầu đối với cellulase
Sự phát triển của quá trình chuyển hóa biomass – một nguồn nguyên liệu thô, ít giá trị,
thành ethanol thông qua quá trình lên men đặt ra yêu cầu một số bước đặc biệt là việc
sản xuất enzyme cellulase cần phải được tối ưu. Sản xuất cellulase quan trọng vì việc
thủy phân cellulose có hiệu quả cần một lượng lớn enzyme cellulase (1kg cellulase cho
50 kg cellulose). Giá của enzyme này khá cao từ 0,3 đến 0,81 dollar/gam [9]. Quá trình

sản xuất cellulase gặp hai vấn đề chính: sự sinh trưởng và phát triển chậm của nấm mốc
và quá trình tách cellulase ra khỏi nấm mốc tốn rất nhiều thời gian. Để quá trình sản xuất
ethanol có thể được xây dựng với quy mô lớn, vấn đề được đặt ra là hoạt tính của
enzyme cellulase phải cao hơn loại enzyme đang được sản xuất từ nấm mốc. Hiện nay,
yêu cầu cụ thể đặt ra với enzyme là cellulase phải có giá thành rẻ, hoạt tính đặc hiệu cao,
độ ổn định cao, chịu được pH và nhiệt độ.
2.2.3 Nhóm enzyme cellulase
Mặc dù phổ biến trên trái đất, cellulose lại rất bền vững và khó bị phá vỡ vì cellulose có
độ kết tinh cao, không tan trong nước, có khả năng chống lại các quá trình depolymer
hóa. Quá trình thủy phân cellulose tạo thành glucose được thực hiện nhờ sự tác dụng
hiệp đồng của 3 enzyme khác nhau
• “Endo-1,4-β-glucanases” (EG) hay 1,4-β-D-glucan 4-glucanohydrolases (EC
3.2.1.4), enzyme này sẽ tấn công ngẫu nhiên vào các cơ chất 1,4-β-glucan cả tan và
không tan.
• “Exo -1,4-β-D-glucanases” bao gồm 1,4-β-D-glucan
glucohydrolase (EC 3.2.1.74), enzyme này có tác dụng giải phóng D-glucose
từ 1,4-β-D-glucan và thủy phân chậm D-cellobiose; ngoài ra còn có
enzyme 1,4-β-D-glucan cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) (CBH), enzyme
này sẽ giải phóng cellobiose từ 1,4-β-glucan.
• “β-D-glucosidase” hay còn gọi là β-D-glucoside glucohydrolase (EC 3.2.1.21) có
tác dụng tạo thành D-glucose từ celobiose là cellodextrin, cũng như các olygomer
của glucose.
SVTH: Nhóm 19 lớp DHTP5LT GVHD: ThS. Trần Thị Mai Anh