Nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym lignin peroxidase và laccase từ vi sinh vật tổ hợp để ứng dụng trong công nghiệp sản xuất giấy

106



BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Đề án phát triển ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công
nghệ chế biến đến năm 2010



BÁO CÁO TỔNG HỢP
KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

Tên đề tài/dự án:
Nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym lignin peroxidase và
laccase từ vi sinh vật tái tổ hợp để ứng dụng trong công
nghiệp sản xuất giấy

Mã số đề tài, dự án: ĐT.07.08/CNSHCB


Cơ quan chủ trì đề tài/dự án: Viện Công nghệ sinh học
Chủ nhiệm đề tài/dự án: TS. Phạm Thị Bích Hợp

Hà Nội , tháng 11 năm 2010

107

LỜI CẢM ƠN

Tập thể cán bộ thực hiện Đề tài ĐT.07.08/CNSHCB xin chân thành cảm ơn
Bộ Công thương, Văn phòng và Ban chủ nhiệm “Đề án phát triển và ứng
dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020”
đã tin tưởng giao nhiệm vụ thực hiện đề tài.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Viện Công nghệ sinh học và
Phòng thí nghiệm trọng điểm công nghệ gen đã thường xuyên quan tâm, chỉ
đạo sâu sát và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Chúng tôi xin cảm ơn sự hợp tác chặt chẽ, có trách nhiệm và hiệu quả của
các cơ quan, đơn vị phối hợp trong và ngoài Viện Công nghệ sinh học, sự lao
động tận tâm và sáng tạo của các cán bộ tham gia thực hiện đề tài.

Tập thể cán bộ nghiên cứu

108

TẬP THỂ CÁN BỘ THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
ĐT.07.08/CNSHCB


STT
HỌ VÀ TÊN
CHỨC VỤ
CƠ QUAN
1
TS. Phạm Thị Bích Hợp
Chủ nhiệm đề tài
Viện CN sinh học
2
TS. Nguyễn Phương Nhuệ
Thư ký đề tài
Viện CN sinh học
3
TS. Phí Quyết Tiến
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
4
TS. Hồ Tuyên
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
5
TS. Lê Thị Thu Hồng
Nghiên cứu viên

Viện CN sinh học
6
ThS. NCS. Nguyễn Văn Hiếu
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
7
ThS.NCS. Phan Thị Hồng Thảo
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
8
ThS. Vũ Thị Hạnh Nguyên
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
9
ThS. Phạm Thanh Huyền
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
10
CN. Nguyễn Thanh Ngọc
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
11
KS. Vũ VănLợi
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
12
KS. Đỗ Tất Thịnh
Nghiên cứu viên
Viện CN sinh học
13

ThS. Cao Văn Sơn
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
14
KS. Lương Thị Hồng
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
15
KS. Phạm Đức Thắng
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
16
KS. Hy Tuấn Anh
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
17
KS. Đỗ Thanh Tú
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
18
KS. Dương Ngọc Kiên
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
19
KS. Lã Thị Cúc
Nghiên cứu viên
Viện CN Giấy-Xenlulô
20
ThS. Nguyễn Thị Hồng Liên
Nghiên cứu viên

Viện CN sinh học



109

VIỆN KH&CN VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
__________________
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2011


BÁO CÁO THỐNG KÊ
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I. THÔNG TIN CHUNG
1. Tên đề tài:
Nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym lignin peroxidase và laccase từ vi
sinh vật tái tổ hợp để ứng dụng trong công nghiệp sản xuất giấy.
Mã số đề tài: ĐT.07.08/CNSHCB
Thuộc: Đề án phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công
nghiệp chế biến đến năm 2020.
2. Chủ nhiệm đề tài:
Họ và tên: Phạm Thị Bích Hợp
Ngày, tháng, năm sinh: 25 - 11 - 1955 Nam/ Nữ: Nữ
Học hàm, học vị: Tiến sỹ
Chức danh khoa học: Nghiên cứu viên chính Chức vụ Trưởng phòng

Điện thoại:
Tổ chức: 38362599 Nhà riêng: 37543103 Mobile: 0912981515
Fax: 38363144 E-mail: ;
;
Tên tổ chức đang công tác: Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học
và Công nghệ Việt Nam
Địa chỉ tổ chức: 18 Hoàng Quốc Việt, Q. Cầu Giấy, Hà Nội
Địa chỉ nhà riêng: Số 5, ngách 106/2 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà
Nội
3. Tổ chức chủ trì đề tài:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Công nghệ sinh học, Viện KH&CN
Việt Nam
Điện thoại: (04) 38362599 Fax: (04) 38363144

110

E-mail:
Website: http:/www.ibt.ac.vn
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Q. Cầu Giấy, Hà Nội
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS. Trương Nam Hải
Số tài khoản: 931.01.064
Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Ba Đình, Hà Nội
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Công thương

II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ 1/ 2008 đến 12/ 2009.
- Thực tế thực hiện: từ 10/ 2008 đến 10/ 2010
- Được gia hạn (nếu có):
- Lần 1: từ tháng 01 năm 2010 đến hết tháng 9 năm 2010

2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:
a) Tổng số kinh phí thực hiện: 1.500 tr.đ, trong đó:
+ Kính phí hỗ trợ từ SNKH: 1.500 tr.đ.
+ Kinh phí từ các nguồn khác: 0 tr.đ.
b) Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH:
- Tình hình cấp kinh phí từ nguồn SNKH:
Số
TT
Theo kế hoạch
Thực tế đạt được
Ghi chú
(Số đề nghị
quyết toán)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(Tr.đ)
1
2008
800
20/ 11/2008
308

2
2009
700

24/ 4/2009
492

3


30/ 6/2009
426

4


05/04/2010
274


Cộng
1.500
Cộng
1.500


c) Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi:

Đối với đề tài:

111

Đơn vị tính: Triệu đồng
Số

TT
Nội dung
các khoản chi
Theo kế hoạch
Thực tế đạt được
Tổng
SNKH
Nguồn
khác
Tổng
SNKH
Nguồn
khác
1
Trả công lao động
(khoa học, phổ
thông)
588
588
0
588
588
0
2
Nguyên, vật liệu,
năng lượng
683
683
0
683

683
0
3
Thiết bị, máy móc
34
34
0
34
34
0
4
Xây dựng, sửa
chữa nhỏ
0
0
0
0
0
0
5
Chi khác
195
195
0
195
195
0

Tổng cộng
1500

1500
0
1500
1500
0

3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài:
(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn,
phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn
bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)
Số
TT
Số, thời gian ban
hành văn bản
Tên văn bản
Ghi chú
1
4777/QĐ-BCT,
ngày 01/9/2008
Quyết định về việc giao nhiệm
vụ năm 2008
Bộ Công thương
2
07/HĐ- ĐT.
07.08/CNSHCB
ngày 24/10/2008
Hợp đồng nghiên cứu khoa học
và phát triển công nghệ
Bộ Công Thương
3

0171/ BCT-
KHCN, ngày
07/1/2009
Công văn chuyển kinh phí còn
dư năm 2008 tại kho bạc sang
năm 2009
Bộ Công thương
4
0936/QĐ-BCT,
ngày 23/02/2009
Quyết định về việc giao kinh
phí thuộc kế hoạch năm 2009
tiếp tục nhiệm vụ đã giao năm
2008
Bộ Công thương
5
481/ CNSH, ngày
07/ 12/ 200900
Công văn xin điều chỉnh thời
gian thực hiện đề tài
Viện Công nghệ sinh
học
6
6379/QĐ-BCT,
ngày 21/ 12/ 2009
Quyết định về việc gia hạn thời
gian thực hiện các nhiệm vụ
khoa học công nghệ được giao
năm 2008
Bộ Công thương

7
4586/QĐ-BCT,
ngày 14/9/ 2009
Quyết định phê duyệt kế hoạch
đấu thầu mua nguyên liệu, hóa
chất và dụng cụ thí nghiệm
Bộ Công thương

112

4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài:
Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức đã
tham gia thực
hiện
Nội dung
tham gia
chủ yếu
Sản phẩm
chủ yếu
đạt được
Ghi
chú*
1
Viện Công
nghiệp Giấy -

Xenluylô
Viện Công nghiệp
Giấy - Xenluylô
Nghiên cứu
ứng dụng chế
phẩm enzym
phân hủy
lignin trong tẩy
trắng bột giấy
và khử màu
nước thải sản
xuất bột giấy.
- 15 bảng số
liệu; 05 đồ
thị; 05 sơ đồ
quy trình.
- 02 bài báo
trong Tạp chí
Hóa học và
Tc. Công
nghệ sinh
học.


5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:
(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10
người kể cả chủ nhiệm)
Số
TT
Tên cá nhân

đăng ký theo
Thuyết minh
Tên cá nhân
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia
chính
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*
1
TS. Phạm Thị
Bích Hợp
PTB Hợp, Hồ
Tuyên, Nguyễn
Văn Hiếu, Phan
Thị Hồng Thảo,
Vũ Văn Lợi, Đỗ
Tất Thịnh
Chủ nhiệm đề
tài.
Nghiên cứu quy
trình công nghệ
lên men vi sinh
vật sản xuất
enzym lignin
peroxidase và

laccase.
Tổng hợp số
liệu. Viết báo
cáo khoa học.
Viết báo cáo
tổng kết.
- 08 bảng số
liệu; 16 hình
và đồ thị; 02
sơ đồ quy
trình.
- 03 báo cáo
định kỳ.
- 05 bài báo
khoa học.
- Hồ sơ tổng
kết nghiệm
thu cấp cơ sở
và cấp Nhà
nước.

2
TS. Nguyễn
Phương Nhuệ
NP Nhuệ,
Phạm Thanh
Huyền, PTH
Thảo, ĐT Thịnh
Thư ký đề tài.
Nghiên cứu đặc

điểm sinh học
và bảo quản
một số chủng vi
sinh vật tự
nhiên sinh
enzym laccase
được sử dụng
- 13 bảng số
liệu.
- 18 hình và
đồ thị.


113

làm nguồn gen.
3
ThS. Phan Thị
Hồng Thảo
PTH Thảo, NV
Hiếu, VV Lợi,
PT Huyền, ĐT
Thịnh
Nghiên cứu
điều kiện nuôi
cấy và môi
trường lên men
thích hợp cho
các chủng VSV
sinh enzym LiP.

- 02 bảng số
liệu.
- 10 hình và
đồ thị.
- 01 bài báo
(Tạp chí CN
sinh học).

4
TS. Phí Quyết
Tiến
PQ Tiến, VV
Lợi, PTH Thảo
Tạo chủng tái tổ
hợp sinh
isoenzym lignin
peroxidase.
- Tạo được 01
chủng tái tổ
hợp sinh
isoenzym
lignin
peroxidase.
- 01 bài báo
(Tạp chí CN
sinh học).

5
TS. Lê Thị Thu
Hồng

LTT Hồng,
Nguyễn Thanh
Ngọc
Tạo chủng tái tổ
hợp sinh enzym
laccase.
- Tạo được 01
chủng tái tổ
hợp sinh
enzym
laccase.
- 01 bài báo
(Tạp chí CN
sinh học).

6
ThS. NCS.
Nguyễn Văn
Hiếu
NV Hiếu, ĐT
Thịnh, VV Lợi
Nghiên cứu
điều kiện nuôi
cấy và môi
trường lên men
thích hợp cho
các chủng VSV
sinh enzym
laccase.
- 06 bảng số

liệu.
- 06 hình và
đồ thị.

7
TS. Hồ Tuyên
Hồ Tuyên, PTB
Hợp, NV Hiếu,
VV Lợi
Nghiên cứu qui
trình công nghệ
lên men VSV
sinh tổng hợp
enzym lignin
peroxidase và
laccase.
- 01 quy trình
công nghệ lên
men sinh tổng
hợp enzym
lignin
peroxidase.
- 01 quy trình
công nghệ lên
men sinh tổng
hợp enzym
laccase.

8
ThS. Vũ Thị

Hạnh Nguyên
VTH Nguyên,
PTH Thảo, VV
Đánh giá chất
lượng enzym
lignin
- 04 bảng số
liệu.
- 09 đồ thị.


114

Lợi
peroxidase và
laccase.
9
ThS. Cao Văn
Sơn
CV Sơn, Hy
Tuấn Anh, Đỗ
Thanh Tú,
Dương Ngọc
Kiên, Lã Thị
Cúc
Nghiên cứu ứng
dụng chế phẩm
enzym phân
hủy lignin trong
tẩy trắng bột

giấy.
- 07 bảng số
liệu.
- 01 đồ thị.
- 01 bài báo
(Tạp chí CN
sinh học).

10
KS. Lương Thị
Hồng
LT Hồng, Phạm
Đức Thắng
Nghiên cứu ứng
dụng chế phẩm
enzym phân
hủy lignin trong
khử màu nước
thải bột giấy.
- 08 bảng số
liệu.
- 04 đồ thị.
- 02 bài báo
(Tc. Hóa học
và Tc. CN
sinh học).


6. Tình hình hợp tác quốc tế:
Số

TT
Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

Ghi
chú*
1
Nội dung: Trao đổi kinh nghiệm
về công nghệ phân hủy sinh học
lignocellulose.
Kinh phí: 53 triệu đồng.
Địa điểm: Đại học Công nghệ
Suranaree, Nakhon Ratchasima,
Thái Lan.
Số đoàn: 01

Nội dung: Trao đổi kinh nghiệm
về công nghệ phân hủy sinh học
lignocellulose.
Thời gian: 05 ngày
Kinh phí: 53 triệu đồng.
Địa điểm: ĐH Công nghệ
Suranaree, Nakhon Ratchasima,
Thái Lan.
Số đoàn: 01 (05 người)


7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:
Số

TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí, địa
điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh
phí, địa điểm )
Ghi chú*

Không có



8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát
trong nước và nước ngoài)
Số
TT
Các nội dung, công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Người,
cơ quan
thực hiện
Theo kế
Thực tế

115

hoạch
đạt được
1
Nội dung 1: Nghiên cứu tạo
chủng giống vi sinh vật tái tổ
hợp bằng công nghệ gen để
sản xuất enzym phân hủy
lignin.

1/ 2008 đến
6/ 2009
1/2008-
05/2009
Phí Quyết
Tiến, Lê Thị
Thu Hồng,
Nguyễn
Phương Nhuệ,
Phan Thị Hồng
Thảo, Nguyễn
Thanh Ngọc,
Vũ Văn Lợi
1.1
CV1. Tuyển chọn chủng vi sinh
vật tự nhiên có hoạt tính enzym
lignin peroxidase làm nguồn
gen

5/2009

1.2
CV2. Tuyển chọn chủng vi sinh
vật tự nhiên có hoạt tính enzym
laccase làm nguồn gen.

5/2009

1.3
CV3. Nhân dòng gen lip mã
hóa cho 1-2 isoenzym của
lignin peroxidase.

5/2009

1.4
CV4. Tạo chủng vi sinh vật tái
tổ hợp mang gen mã hóa cho 1-
2 isoenzym của lignin
peroxidase. Sàng lọc chủng tái
tổ hợp có khả năng biểu hiện
isoenzym lignin peroxidase cao.

06/2010

1.5
CV5. Nhân dòng gen mã hóa
cho laccase.

12/2009

1.6
CV 6. Tạo chủng vi sinh vật tái
tổ hợp mang gen mã hóa cho
laccase. Sàng lọc chủng tái tổ
hợp có khả năng biểu hiện
enzym laccase cao.

12/2009

2
Nội dung 2: Nghiên cứu xây
dựng quy trình công nghệ sản
xuất enzym lignin peroxidase
8/2008 đến
12/2009
8/2008 đến
06/2010
Phạm Thị Bích
Hợp, Hồ
Tuyên,
Nguyễn Văn
Hiếu, Phan Thị

116

(quy mô phòng thí nghiệm).

Hồng Thảo,

Phạm Thanh
Huyền, Vũ
Văn Lợi, Đỗ
Tất Thịnh
2.1
CV1. Nghiên cứu khả năng
biểu hiện isoenzym LiP của
chủng tái tổ hợp trong bình tam
giác.

5/2009

2.2
CV2. Nghiên cứu môi trường
và chế độ cảm ứng cho sự phát
triển và sinh isoenzym LiP của
chủng tái tổ hợp.

12/2009

2.3
CV3. Tối ưu hóa môi trường
lên men sự phát triển và sinh
isoenzym LiP của chủng tái tổ
hợp.


06/2010

2.4

CV4. Nghiên cứu động thái lên
men sinh tổng hợp isoenzym
LiP trên quy mô bình tam giác.


06/2010

2.5
CV5. Nghiên cứu động thái lên
men sinh tổng hợp isoenzym
LiP trong hệ thống lên men quy
mô 7,5 lit.

06/2010

2.6
CV6. Xây dựng quy trình công
nghệ lên men sản xuất
isoenzym LiP quy mô 7,5 lit.

7/2010

3
Nội dung 3: Nghiên cứu xây
dựng quy trình công nghệ sản
xuất enzym laccase (quy mô
phòng thí nghiệm).

8/2008đến
12/2009

8/2008 đến
06/2010
Phạm Thị Bích
Hợp, Hồ
Tuyên,
Nguyễn Văn
Hiếu, Phan Thị
Hồng Thảo,
Phạm Thanh
Huyền, Vũ
Văn Lợi
3.1
CV1. Nghiên cứu khả năng
biểu hiện enzym laccase của

12/2009


117

chủng tái tổ hợp trong bình tam
giác.

3.2
CV2. Nghiên cứu môi trường
và chế độ cảm ứng cho sự phát
triển và sinh enzym laccase của
chủng tái tổ hợp.

06/2010

3.3
CV3. Tối ưu hóa môi trường
lên men sự phát triển và sinh
laccaza của chủng tái tổ hợp.

06/2010

3.4
CV4. Nghiên cứu động thái lên
men sinh tổng hợp enzym
laccase tái tổ hợp trên quy mô
bình tam giác.


06/2010

3.5
CV5. Nghiên cứu động thái lên
men sinh tổng hợp enzym
laccase tái tổ hợp trong hệ
thống lên men quy mô 7,5 lit.

06/2010

3.6
Xây dựng quy trình công nghệ
lên men sản xuất enzym laccase
tái tổ hợp quy mô 7,5 lit.

7/2010

4
Nội dung 4: Nghiên cứu ứng
dụng enzym phân hủy lignin
(lignin peroxidase, laccase )
trong tẩy trắng bột giấy.

6/2008 đến
11/2009
6/2009 đến
06/2010
Cao Văn Sơn,
Hy Tuấn Anh,
Đỗ Thanh Tú,
Dương Ngọc
Kiên, Lã Thị
Cúc, Phan Thị
Hồng Thảo,
Vũ Văn Lợi
4.1
CV1. Nghiên cứu thành phần
hóa học và lý học của nguyên
liệu gỗ keo tai tượng.

5/2009

4.2
CV2. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân hủy lignin để tiền

xử lý dăm mảnh trong quá trình
sản xuất bột cơ học.

06/2010

4.3
CV3. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân hủy lignin để tiền
xử lý dăm mảnh trong quá trình
nấu bột sunphat

06/2010


118

4.4
CV4. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân hủy lignin trong
quá trình tẩy trắng bột giấy.

06/2010

5
Nội dung 5: Nghiên cứu ứng
dụng enzym phân hủy lignin
trong khử màu nước thải
chứa lignin và dẫn xuất.
6/2008 đến
11/2009

6/2009 đến
06/2010
Lương Thị
Hồng, Phạm
Đức Thắng,
Phan Thị Hồng
Thảo, Vũ Văn
Lợi
5.1
CV1. Xác định tính chất lý-hóa
đặc trưng của nước thải rửa bột
giấy sau nấu dùng cho tẩy
trắng.


5/2009

5.2
CV2. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân huỷ lignin để xử lý
nước thải rửa bột giấy sau nấu.


06/2010

5.3
CV3. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân huỷ lignin kết hợp
với biện pháp hóa học để xử lý
nước thải rửa bột giấy sau nấu.

06/2010

5.4
CV4. Nghiên cứu ứng dụng
enzym phân huỷ lignin kết hợp
với biện pháp sinh học kỵ khí
để xử lý nước thải rửa bột giấy
sau nấu.

06/2010

5.5
CV5. Nghiên cứu sử dụng
enzym phân huỷ lignin kết hợp
với biện pháp sinh học hiếu khí
để xử lý nước thải rửa bột giấy
sau nấu.

06/2010

6
Nội dung 6: Phân tích, đánh
giá chất lượng sản phẩm
enzym.

8/2009 đến
12/2009
8/2009 đến
06/2010

Vũ Thị Hạnh
Nguyên, Phan
Thị Hồng
Thảo, Vũ Văn
Lợi
6.1
CV1. Phân tích đánh giá chất
lượng của enzym lignin
peroxidase (hoạt tính trong dịch

06/2010


119

lên men, hoạt tính riêng, độ bền
nhiệt, độ bền với pH) sau khi
thu hồi.
6.2
CV2. Phân tích đánh giá hoạt
tính của chế phẩm enzym lignin
peroxidase theo thời gian bảo
quản.


06/2010

6.3
CV3. Phân tích đánh giá chất
lượng enzym laccase (hoạt tính

trong dịch lên men, hoạt tính
riêng, độ bền nhiệt, độ bền với
pH, điều kiện và thời gian bảo
quản).


06/2010

6.4
Phân tích đánh giá hoạt tính của
chế phẩm enzym laccase theo
thời gian bảo quản

06/2010

7
Nội dung 7: Đánh giá hiệu
quả kinh tế.
6/2009 đến
12/2009
6/2009 đến
08/2010
Phạm Thị Bích
Hợp, Hồ
Tuyên, Phan
Thị Hồng
Thảo, Cao Văn
Sơn, Lương
Thị Hồng

III. SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN
1. Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:
a) Sản phẩm Dạng I:
Số
TT
Tên sản phẩm và
chỉ tiêu chất lượng
chủ yếu
Đơn
vị đo
Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1
Chủng vi sinh vật tự
nhiên có hoạt tính
enzym lignin
peroxidase
Chủng
06
3-5 chủng
được định
tên; hoạt
tính 800-
1000 nkat/l
dịch lên
06 chủng
được định

tên; hoạt tính
800-1000
nkat/l dịch
lên men.

120

men.
2
Chủng tái tổ hợp
sinh 1 isoenzym
lignin peroxidase
Chủng
01 chủng
01 chủng,
hoạt tính
1500 nkat/l
dịch lên
men.
01 chủng,
hoạt tính
8777 nkat/l
dịch lên
men.
3
Chủng giống vi sinh
vật tự nhiên có hoạt
tính enzym laccase.
Chủng
02

2-3 chủng
được định
tên; hoạt
tính 250-
300 nkat/l
dịch lên
men.
02 chủng
được định
tên; hoạt
tính 2200 -
3100 nkat/l
dịch lên
men.
4
Chủng VSV tái tổ
hợp sinh enzym
laccase.
Chủng
01 chủng
01 chủng,
hoạt tính
400 nkat/l
dịch lên
men.
01 chủng,
hoạt tính
3641 nkat/l
dịch lên men
5

Chế phẩm isoenzym
LiP dạng thô (dịch
lỏng).
Lít
122
100 lít,
hoạt tính
1500 nkat/l
122 lít, hoạt
tính 8777
nkat/l.
6
Chế phẩm enzym
laccase dạng thô
(dịch lỏng).
Lít
122
100 lít,
hoạt tính
400 nkat/l
122 lít, hoạt
tính 3600
nkat/l.

b) Sản phẩm Dạng II:
Số
TT
Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học

cần đạt

Ghi chú

Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1
Qui trình công nghệ sản
xuất chế phẩm enzym
lignin peroxidase tái tổ
hợp bằng lên men vi sinh
vật.
01 quy trình
01 quy trình

2
Qui trình công nghệ sản
xuất chế phẩm enzym
laccase tái tổ hợp bằng lên
men vi sinh vật.
01 quy trình
01 quy trình

3
Kết quả ứng dụng enzym
Bảng số liệu
- 07 bảng số
Ứng dụng

121

lignin peroxidase và
laccase trong tẩy trắng bột
giấy.
liệu; 01 đồ thị;
03 sơ đồ quy
trình.
enzym vào
tiền xử lý
dăm mảnh
bột giấy có
chất lượng
tương đương
nhưng giảm
được 10%
lượng kiềm.
Bột giấy có
độ trắng và
chất lượng
tương đương
với bột tẩy
theo quy
trình ECF,
nhưng mức
dùng clo
hoạt tính
giảm 20%.

4
Kết quả ứng dụng enzym
lignin peroxidase và
laccase trong khử màu
nước thải và dẫn xuất.
Bảng số liệu
- 08 bảng số
liệu; 04 đồ thị;
02 sơ đồ quy
trình.
Thử nghiệm
ở quy mô
phòng thí
nghiệm.
Giảm được
độ màu của
nước thải 10-
15% so với
xử lý bằng
phương pháp
khác.

c) Sản phẩm Dạng III:
Số
TT
Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học
cần đạt

Số lượng,
nơi công bố
(Tạp chí, nhà
xuất bản)
Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được
1
Bài báo khoa học
02
05
- Tạp chí Hóa
học
- Tạp chí CN
sinh học


122

d) Kết quả đào tạo:
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo
Số lượng
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
Theo kế

hoạch
Thực tế đạt
được
1
Sinh viên CNSH
0
03
2009, 2010
2
Thạc sỹ CNSH
01
01
2011

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống
cây trồng:
Số
TT
Tên sản phẩm
đăng ký
Kết quả
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
Theo
kế hoạch
Thực tế
đạt được

Không có



e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế
Số
TT
Tên kết quả
đã được ứng dụng
Thời gian
Địa điểm
(Ghi rõ tên, địa
chỉ nơi ứng dụng)
Kết quả
sơ bộ
1
Thử nghiện chế phẩm
enzym trong tẩy trắng
bột giấy.
06/2009
đến 4/2010
Viện CN Giấy
và Xenluylô,
59 Vũ Trọng
Phụng, Thanh
Xuân, Hà Nội
- Ngâm ủ dăm
mảnh nguyên
liệu với enzyme
theo quy trình

sulfate giảm
10% lượng kiềm.
- Xử lý bột giấy
với enzym trước
các giai đoạn tẩy
trắng ECF cho
phép giảm 20%
mức dùng
chlorin dioxit.
Bột sau tẩy trắng
có chất lượng
tương đương với
bột giấy tiêu
chuẩn .
2
Thử nghiện chế phẩm
enzym trong khử màu
nước thải rửa bột giấy.
06/2009
đến 4/2010
Viện CN Giấy
và Xenluylô,
59 Vũ Trọng
Phụng, Thanh
Xuân, Hà Nội
Xử lý nước thải
rửa bột giấy
bằng enzym cho
kết quả: độ màu
giảm 73,3%,

COD giảm
23,3%, BOD
5


123

giảm 53,8% và
hàm lượng lignin
giảm 62% so với
đối chứng.

2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
- Đã thành lập được bộ sưu tập các chủng vi sinh vật có khả năng sinh lignin
peroxidase và laccase, phù hợp với phạm vi ứng dụng của đề tài.
- Đã làm chủ được công nghệ tạo chủng tái tổ hợp sinh tổng hợp enzym cao
để có thể đưa vào ứng dụng (quy mô phòng thí nghiệm)
- Đã làm chủ được quy trình công nghệ lên men sản xuất các enzym tái tổ
hợp, các quy trình thử nghiệm trong tẩy trắng bột giấy và xử lý nước thải rửa
bột giấy.
- Bước đầu thử nghiệm có hiệu quả trong tẩy trắng bột giấy và xử lý nước thải
nghành giấy ở quy mô nhỏ, làm giảm lượng hóa chất sử dụng trong sản xuất,
nghĩa là giảm lượng xả thải hóa chất độc hại ra môi trường.
- Đã nâng cao được trình độ cán bộ trong nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng
enzym để tiến tới sản xuất enzym ở quy mô lớn hơn.
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
Công nghiệp giấy vốn là một trong những ngành sản xuất gây ô nhiễm môi
trường rất nghiêm trọng. Đây là đề tài đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu sử
dụng enzym phân hủy lignin trong xử lý nguyên liệu gỗ, tẩy trắng bột giấy và

xử lý nước thải rửa bột giấy. Cho đến nay chưa có công trình nào nghiên cứu
vấn đề này, và chưa có doanh nghiệp nào sử dụng enzym trong sản xuất bột
giấy. Tích hợp sử dụng enzym trong công nghiệp giấy góp phần giảm lượng
hóa chất sử dụng trong sản xuất, nghĩa là giảm hóa chất độc hại trong nước
thải, giảm nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.



124

3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài:
Số
TT
Nội dung
Thời gian
thực hiện
Ghi chú
(Tóm tắt kết quả, kết luận
chính, người chủ trì…)
I
Báo cáo định kỳ



Lần 1
11/5/2009
Đề tài triển khai theo đúng
tiến độ

Lần 2

7/12/2009
Đề tài triển khai theo đúng
tiến độ

Lần 3
15/6/2010
Đề tài triển khai theo đúng
tiến độ
II
Kiểm tra định kỳ
9/12/2009
Đề tài triển khai theo đúng
tiến độ.
Trưởng đoàn kiểm tra:
TS. Nguyễn Phú Cường
III
Nghiệm thu cấp cơ sở
06/ 12/ 2010
Hội đồng nghiệm thu cấp cơ
sở đánh giá “Đạt” với 100%
phiếu tán thành.
Chủ tịch Hội đồng:
PGS.TS Quyền Đình Thi
IV
Nghiệm thu cấp Nhà nước
19/ 8/ 2011
Hội đồng nghiệm thu cấp Nhà
nước đánh giá đạt loại Khá
(điểm trung bình 80,43).
Chủ tịch Hội đồng:

GS.TS. Đặng Thị Thu

Chủ nhiệm đề tài
(Họ tên, chữ ký)




Phạm Thị Bích Hợp
Thủ trưởng tổ chức chủ trì
(Họ tên, chữ ký và đóng dấu)











125

BÁO CÁO KẾT QUẢ KHOA HỌC

126

MỤC LỤC

Trang
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
v
Danh mục các bảng
viii
Danh mục các hình
xi
MỞ ĐẦU
1
Chương I: TỔNG QUAN
3
1. Lignin
3
1.1. Lignin trong tự nhiên
3
1.2.Giá trị sử dụng của lignin
4

2. Công nghiệp giấy và ô nhiễm môi trường nước
5
2.1. Các nguồn nước thải từ nhà máy sản xuất bột giấy và giấy
5
2.2. Những tiến bộ trong công nghệ tẩy trắng bột giấy
7
3. Hiện trạng công nghiệp giấy ở Việt Nam
8
3.1. Quy mô sản xuất bột giấy và giấy ở Việt Nam
8
3.2. Những công nghệ sản xuất giấy đang được áp dụng ở Việt
Nam
9
4. Xử lý nước thải rửa bột giấy
11
5. Ứng dụng enzym vi sinh vật trong công nghiệp giấy
12
Chương II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
18
1. Nội dung 1
1.1. Vật liệu và chủng giống vi sinh vật
18
18
1.2. Phương pháp nghiên cứu
18
1.3. Tạo chủng vi sinh vật tái tổ hợp sinh enzym lignin peroxidase
22
1.4. Tạo chủng vi sinh vật tái tổ hợp sinh laccase
25
2. Nội dung 2 và 3

2.1. Vật liệu và môi trường nuôi cấy
28
28

127

2.2. Nghiên cứu khả năng biểu hiện LiP H8 và LAC1 trong bình
tam giác
29
3. Nội dung 4
3.1. Vật liệu, hoá chất và thiết bị
31
31
3.2. Phương pháp nghiên cứu
32
4. Nội Dung 5
4.1. Vật liệu
43
43
4.2. Phương pháp nghiên cứu
43
5. Nội dung 6
44
5.1. Phân tích đánh giá chất lượng của lignin peroxidase sau khi thu
hồi
44
5.2. Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm laccase
46
Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
47

Nội dung 1
48
1.1. Tuyển chọn chủng vi sinh vật tự nhiên có khả năng phân hủy
lignin
48
1.2. Tuyển chọn chủng vi sinh vật tự nhiên có hoạt tính enzym LiP
và laccase làm nguồn gen
49
1.3. Tạo chủng tái tổ hợp sinh lignin peroxidase H8
57
1.4. Tạo chủng vi sinh vật tái tổ hợp sinh laccase
67
Nội dung 2
2.1. Nghiên cứu khả năng biểu hiện isoenzym LiP của chủng tái tổ
hợp trong bình tam giác
84
85
2.2. Nghiên cứu môi trường và chế độ cảm ứng cho sự phát triển và
sinh LiP H8 của chủng C131
87
2.3. Tối ưu hóa môi trường lên men sinh LiP H8 tái tổ hợp
90
2.4. Động thái lên men trong bình tam giác
93

128

2.5. Động thái lên men trong hệ thống Bioflo 110 dung tích 7,5 lít
94
2.6. Quy trình sản xuất lignin peroxidase tái tổ hợp quy mô phòng

thí nghiệm.
96
Nội dung 3
3.1. Tìm điều kiện nuôi cấy thích hợp cho sự phát triển và sinh
enzym laccase của chủng tái tổ hợp PpLAC
106
107
3.2. Tối ưu thành phần môi trường lên men sinh tổng hợp laccase.
112
3.3. Nghiên cứu động thái lên men sinh tổng hợp enzym laccase
trong hệ thống lên men quy mô 7,5 lít.
115
3.4. Xây dựng quy trình công nghệ lên men sản xuất laccase tái tổ
hợp quy mô bình lên men 7,5 lít.
118
Nội dung 4
4.1. Thành phần hóa học và tính chất lý học của nguyên liệu gỗ keo
tai tượng
125
126
4.2. Nghiên cứu ứng dụng enzym phân hủy lignin trong xử lý
nguyên liệu dăm mảnh gỗ
127
4.3. Nghiên cứu ứng dụng enzym phân huỷ lignin vào trong các
giai đoạn tẩy trắng bột hoá học
132
4.4. Tích hợp enzym phân hủy lignin vào quá trình sản xuất bột
giấy
134
Nội dung 5

5.1. Thông số đặc trưng của nước thải rửa bột giấy
145
146
5.2. Nghiên cứu ứng dụng enzym phân huỷ lignin để xử lý nước
thải rửa bột giấy sau nấu
146
5.3. Xác định mức dùng enzym thích hợp
147
5.4. Xác định thời gian xử lý enzym thích hợp
148
5.5. Nghiên cứu ứng dụng enzym kết hợp với xử lý hoá lý
149

129


5.6. Khảo sát khả năng kết hợp enzym với quy trình kỵ khí trong
xử lý nước thải rửa bột giấy
150

5.7. Nghiên cứu sử dụng enzym kết hợp với biện pháp sinh học
hiếu khí để xử lý nước thải
153
5.8. Quy trình thử nghiệm ứng dụng enzym lignin peroxidase và
laccase trong khử màu nước thải rửa bột giấy
155
Nội dung 6
6.1. Phân tích đánh giá chất lượng enzym lignin peroxidase
163
164

6.2. Phân tích, đánh giá chất lượng sản phẩm enzym laccase
170
Nội dung 7
7.1.Uớc tính giá thành của enzym thô cấp độ lên men nhỏ bình
dung tích 7,5 lít
175
175
7.2. Đánh giá tính khả thi kinh tế-kỹ thuật khi ứng dụng enzym vào
giai đoạn tiền xử lý dăm mảnh và tẩy trắng bột giấy trong quá trình
sản xuất giấy
179
7.3. Đánh giá hiệu quả kinh tế-kỹ thuật sử dụng enzym cho xử lý
nước thải giấy
786
Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
191
TÀI LIỆU THAM KHẢO
194
PHỤ LỤC

130

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu
Chú thích

2,4-DCP
2,4-dichlorophenol
ADN
Axit deoxyribonucleic
AOX1
Alcohol oxidase gene
APMP
Alkaline peroxide mechanical pulp
ARN
Axit ribonucleic
ATP
Adenosine triphosphate
BMG
Môi trường BMG (Xem “Vật liệu và phương pháp nghiên
cứu”)
BMGY
Môi trường BMGY (Xem VL&PP)
BMM

Môi trường BMM (Xem VL&PP)
BMMY
Môi trường BMMY (Xem VL&PP)
BOD
Biological oxygen demand
bp
base pair
BSA
Bovine serum albumin
C/ N
Cacbon/ nitơ
CAI
Tần số mã bộ ba phù hợp
cDNA
Complementary DNA
CFU
Cell formation unit
CIAP
Calf intestine alkaline phosphatase
CMC
Carboxylmethyl cellulose
COD
Chemical oxygen demand
DEPC
Diethyl pyrocarbonate
DLM
Dịch lên men
dNTP
Deoxynucleotide