Luận văn tận dụng một số phế phụ liệu giàu glucid, tạo các sản phẩm có giá trị

Phần 1:
TỔNG QUAN
TÀI LIÊU
PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. sơ Lược VỀ GLUCID [5,7,12,25,28,32,34,50]
1.1.1. Định nghĩa
Glucid hay saccharid là những hợp chất polvhydroxvl có chứa
nhóm aldehỵd hoặc ceton (các monosaeeharide) hoặc tạo thành
những nhóm như thế khi thủy phân polysaccharide.
Glucid được cấu tạo từ các nguyên tô" c, H, o có công thức
chung là (C
m
)(H20)n thông thường n=m > 3. Trong đó, hydrogen và
oxveen luôn có tỉ lệ 2:1 như trong phân tử nước. Vì vậy gluciđ cũng
có tên gọi là carbohvdrate.
1.1.2. Hàm lượng
Glucid trong thực vật chiếm tỉ lệ khá cao 89-90% thav đổi tuỳ
theo loài, giai đoạn sinh trưởng Hằng năm, thực vật và tảo có khả
năng biến đổi hơn 100 tỉ m
3
C0
2
và nước thành cellulose và các sản
phẩm hữu cơ khác. Trong động vật, lượng glucid thấp hơn, không
vượt quá 2%.
1.1.3. Chức năng
Glucid đóng vai trò là nguồn năng lượng dư trữ quan trọng
của sinh vật: tinh bột có ở thực vật, còn glvcogen có ở động vật và tế
bào vi khuẩn. Chúng làm nhiên liệu cung cấp 60% năng lượng cho cơ
thể sống, tham gia vào thành phần tế bào, mô, làm bộ khung cấu trúc
và vỏ bảo vệ.

Glucid thường được tìm thâ"y ở vách tế bào vi khuẩn và thực
vật cũng như mô hên kêt và vỏ bảo vệ ồ động vật. Glucid liên kết với
protein và lipit màng tạo tạo các phức hợp glucoprotein, glucolipit.
Những châ"t này đóng vai trò làm phương tiện vận chuyển tín hiệu
giữa các tế bào.
1.1.4. Phân loại
Glucid được chia thành 3 nhóm chính monosaccharide,
oligosacchariđe và polysaccharide.
/. 1.4.1.
Monos
accharỉ
de •>
Định
nghĩa
Monosaccharide là đường đơn, về mặt cấu tạo monosaccharide
là dẫn xuât aldehyd hay ceton của một rượu đa chức (polyol).
Monosaccharide có chứa nhóm aldehyd gọi là aldose, còn
monosaccharide có chứa nhóm ceton thì gọi là cetose.
Công thức tổng quát:
CHO CH
2
OH
1 _ r— o
(CHOH)
n
1
u
CH
2
OH (ỷ

H0H
)" -■
CH
2
OH
Aldose Cetose
❖ Tính chất của monosaccharide
- Do nhiều nhóm -OH nên hầu như mọi monosaccharide đều
dễ tan trong nước, không tan trong dung môi hữu cơ.
- Có thể thu nhận monosaccharide ở dạng tinh thể, phần lớn
monosaccharide có vị ngọt.
- Do có chứa nhóm -CHO; >c=0; -OH nên monosaccharide
có tính khử mạnh.
• Phản ứng oxy hóa
Các monosaccharide dễ bị oxy hoá, tùy thuộc vào điều kiện và
chất oxy hoá sẽ tạo ra nhiều phản ứng khác nhau.
- Khi oxy hoá nhẹ trong môi trường acid hay kiềm, chỉ có
nhóm CHO của aldose sẽ bị oxy hoá thành -COOH tạo ra
các acid aldonic. Các cetose bền vững trong điều kiện trên.
- Khi oxy hóa mạnh hơn các aldose, ví dụ dưới tác dụng của
HN0
3
đặc thì cả 2 nhóm CHO và OH bậc 1 đều bị oxy hoá
thành -COOH (acid dicacbocylic) gọi là acid aldaric.
CHO COOH CHO COOH
(CHOH)
n
B 2
» (CHOH)
n

Kiềm
ĩ
n
(CHOH)
n
HjNL>3
» (CHOH)
n
1
n
CH
2
OH CH
2
OH CH
2
OH COOH
Aldose Acỉd aldonic Aldose Acid aldaric
• Phản ứng khử
Khi khử monosaccharide sẽ tạo thành polyol (rượu đa
chức) tương ứng hav còn gọi là alditol. Khi đó nhóm CHO; c=0
chuvển thành nhóm rượu ÍOH).
• Phản ứng tạo Este
Khi phản ứng với acid, các monosaccharide có thể tạo
Hình 1.1: Phản ứng oxy hóa của aldose
thành các este, trong đó quan trọng nhất là phản ứng tạo thành
este photphat của monosaccharide. Chúng là những sản phẩm
trung gian quan trọng của nhiều quá trình trao đổi chất, quang
hợp, hô hâ'p, tổng hợp tinh bột, glycogen như: D-
glyceraldehyd-3-photphat, D- glucose-l-photphat, D-fructose-l,6

bisphotphat
• Phản ứng tạo glycoside
Nhóm OH hemiacetal của monosaccharide dễ dàng tham
gia phản ứng với rượu tạo thành ete tương ứng gọi là glycoside.
Trong thực tế, các phân ứng giữa đường và đường hav phi
đường đều có khả năng thông qua một số kiểu liên kết glycoside
(0_ẹlvcoside; s_ glycoside; N_ glvcoside; và c_ glvcoside).
Liên kết qua nguyên tử o, s, N và c tạo ra các chất có hoạt tính
sinh học khác nhau. Điển hình nhất là các phân tử glucose nối với
nhau bằng liên kết glycoside tạo thành polvsaccharide như tinh
bột, glycogen và cellulose.
• Các monosaccharide tiêu biểu:
Hexose: D-glucose, D-fructose, D-galactose, D-Mannose,
Pentose: L-arabinose, D-xylose, D-ribose,
v° CH
2
OH *v° *v° V
H— c— OH
1
0=0 HO—C—H H—c— OH
1 H—C— OH K—c— OH H—c—OH
HO—C—H HO—Ò—H HO—C—H HO—C—H
1 1 HO—C—H HO—C—H H— c— OH
H—c—OH H—C— OH H—c—OH HO—c—H
1
H—c—OH
1
H—C—OH 1
fH-C— OH r^c— OH
HO— c— K ;^C—OH H—c— OH

CH
2
OH
1
CH
2
OH
CH
2
OH CH
2
OH CH
;
OH CH;OH CH;OH
D-glucose D-fructose D-mannose D-galactose L-arabinosc D-xylose D-ribosc
Hình 1.2: Một sô monosaccharide điển hình
1.1.4.2. Oligosacharid
Oligosaccharide được tạo thành từ một vài (2-lũ) gôk
monosaccharide liên kết nhau bằng liên kết O-glycoside. Tuỳ
thuộc vào sô" phân tử monosaccharide có trong phân tử
oligosaccharide mà chia chúne thành disaccharide, trisacchariđe,
tetrasaccharide
♦> Disaccharide
Disaccharide là oligosaccharide đơn giản nhất do 2
monosaccharide (giôrLe: hoặc khác nhau) liên kết nhau qua liên
kết O-glycoside, có thể chia disaccharide thành 2 nhóm:
disaccharide khử (còn OH-hemiacetal tự do) và disaccharide
không khử (không còn OH-hemiacetal tự do).
Các disaccharide điển hình
- Saccharose: là một disaccharide phổ biến trong tự

nhiên, được câu tạo từ CC-D glucose và |3-D-fructose kết
hợp với nhau bằng liên kết 1,2-0- glycoside. Saccharose
không còn tính khử. Saccharose có nhiều trong thực vật,
trong củ cải đường 10 - 20%, trong nước mía từ 14 -
25%. Saccharose hoà tan tốt trong nước, dễ bị thủy
phân hơn các disaccharide khác. Dưới tác dụng của
enzym (invertase) hoặc acid, saccharose bị thủv phân
tạo a- glucose và ị3-fructose.
- Maltose: (đường mạch nha) được câu tạo từ 2 gốc a-D-
glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1-4-O-glvcosiđe.
Maltose vẫn còn một nhóm OH_hemiaxetal tự do nên
vẫn giữ được tính khử nhưne chỉ bằng một nửa của
glucose. Maltose có trong mầm thóc, mầm dại mạch
sinh ra do amylase thuỷ phân tinh bột. Maltose bị thủv
phân thành 2 a-glucose khi sử dụng maltase hay acid.
Lactose: còn được gọi là đường sữa vì nó có trong sữa từ
4-6%. Lactose được câu tạo từ sự kết hợp của 2 gốc p-D-
aaỉactose và a-D-elucose qua liên kết 1.4-O-glycosiđe.
Lactose vẫn còn tính khử (do vẫn còn
nhómOH_hemiaxetal tự do). Dưới tác dụng của (3-
galactosidase hay acid. lactose bị thủy phân thành glucose
và galactose. Chỉ một sô' loài nấm men có enzvm trên mới
sử dụng được lactose.
CH
2
OH CH
2
OH CH2OH
CHjQH CH2OH
^°\

H
°N
H
1 4^
_
°NỊ
I H0
^Vo
H(\OH Ỵ —O—\H H O /
CH;
OH HCKOH Ỵ—O-Am H^)
H
&OH WK "AOH H/QH
HOH OH H HOH H OH H
OH H OH
a-D-glucose p-D-ỉructose a-D-glucose a-D-giucose p-D-
galactose a-D-glucose
Saccharose Maltose
Lactose
Hình 1.3: Một sô disaccharide điển hình
♦> Trisaccharide
Trisaccharide là oligosaccharide do 3 monosaccharide tạo
nên. Trisaccharide phổ biến nhất là raíinose có trong rỉ đường, hạt
bông và củ cải đường. Rannose dược cấu tạo từ 3 monosaccharide
là galactose, glucose, ữuctose. Rafinose không còn tính khử.
Tetrasaccharide❖
Tetrasaccharide là oligosaccharide có 4 gốc monosaccharide.
Tetrasaccharide tiêu biểu là stachyose được câu tạo từ 2 gốc D-
galactose; 1 BÔc glucose và 1 gốc p- D-fructose. Stachvose cũng
không còn tính khử vì mọi nhóm OH_hemiaxetal đều tham gia tạo

liên kết glycoside. Stachyose phổ biến ở cây họ đậu và một sô' hạt
khác, tập trung ở hạt, củ, rễ. CHỊOH
S
CH
2
íVA
H
^°H
àOH Ý HỒSOH H/—0—\H HQ/^H
H OH H OH OH H
a-D-galactose a-D-gtaẽose p-D-fructose
Raỉinose
1.L4.3. Polysaccharide
Polysaccharide được tạo thành từ vài chục cho đến hàng nahìn
eôc monosaccharide. liên kết nhau bằne liên kết 1-4 -O-glycosiđe, 1-
6-O-glycosiđe đôi khi còn liên kết 1-2 và 1-3-O-elvcoside. Các
monosaccharide trong phân tử polysaccharide có thể thuộc cùng một
loại hav nhiều loại khác nhau. Trong môt sô" trường hựp các gốc
monosaccharide có chứa các nhóm thế như gốc acid acetic,
photphonc, sulíuric và các nhóm khác.
Tinh bột❖
Tinh bột là polysaccharide dự trữ chủ yếu của thực vật. Trong tế
bào tinh bột tồn tại ở dạng hạt nhỏ. Tinh bột là một hỗn hợp gồm 2
cấu tử là amylose và amylopectin
- Amvlose: có câu tạo mạch thẳng, gồm khoảng 200 đến
1000 gốc a-D- glucose nố’i với nhau qua liên kết a-l-4-O-
glycoside, tạo xoắn theo kiểu lò xo, mỗi vòng xoắn có
khoảng 6 đơn vị glucose. Amylose có trọng lượng phân tử
khoảng 20.000 đến 50.000 Da.
- Amylopectin: là polysaccharide phân nhánh, cấu trúc

phân tử
amylopectin gồm một mạch thẳng trung tâm do các a-D-
glucose liên kết nhau bằng liên kết 1-4-O-glycosiđe. Từ
mạch này phát ra các nhánh dài chừng vài chục gôc glucose
và chỗ phân nhánh là liên kết l-6-O- glycoside. Trọng lượne
phân tử lớn khoảng 500.000 đến 1 triệu Da.
Cellulose❖
Cellulose là polysaccharìde cấu trúc phổ biến trong thực vật, thành phần chính của
vách tế bào thực vật. Cellulose có cấu trúc mạch thẳng, dạng sợi cấu tạo từ các gốc P-D-
glucose, liên kết với nhau bằng liên kết (ỉ-1-4-O-glycoside. Trọng lượng phân tử của
cellulose khoảng 50.000 đến 2.500.000 Da. Khi thủy phân bằng H
2
S0
4
hay HC1 đặc, nhiệt
độ cao, cellulose bị thủy phân thành p-glucose, còn với điều kiện nhẹ nhàng hơn thì chỉ
tạo cellobiose.
Pectin [4,7,10,16,22, 28,31,40]❖
Phần ỉ: Tổng quan tài liệu
Tinh bột bị thủy phân dưới tác dụng của enzym hoặc acid tạo thành các sản phẩm có khôi
lượng phân tử thấp hơn gọi là dextrin. Các dextrin có thể bị thủy phân sâu xa hơn bằng
acid hay enzym thời gian lâu hơn, tạo ra maltose và glucose.CH
2
OH ^CHaOH CH
2
OH CH
2
OH
CH
2

GH
Hình 1.5: cấu trúc của amyỉose và amylopectin
Pectin có cấu trúc mạch thẳng chính, cấu tạo từ các gốc a-D-galacturonic acid liên kết
nhau bằng liên kết a-l-4-O-glycosiđe còn gọi là acid polvgalacturonic hay acLd pectic. c
6

của mạch chính có thể bị ester hóa, bị decarboxvl hay giữ nguyên nhóm COOH. Pectin
chứa nhiều trong thành tế bào các mô và trong thưe vật, pectin tồn tại ở 2 dạng;Dạng
protopectin không tan, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào với dạng liên kết polysaccharide
khác như araban, tinh bột, cellulose, galactan
- Dạng pectin hoà tan, chủ yếu trong dịch tế bào.
Trọng lượng phân tử của pectin khác nhau tuỳ thuộc vào nguồn gốc. Pectin của táo,
mận 25.000 đến 35.000 Da. Dung dịch pectin có độ nhớt cao và có khả nãng gelatin hoá,
khả năng này có ở pectin lớn hơn 20.000 Da
Đặc tính quan trọng của pectin là khả năng tạo thành chất keo trong môi trường
acid với nồng độ đường cao. Điều này đã được ứng dung trong sản xuất mứt kẹo. Pectin
hoà tan dưới tác dụng của kiềm pha loãng hoặc pectase, các methoxy bị khử tạo thành
rượu methylic và acid pectin tự do. Chất pectin có vai trò quan trọng trong quá trình chín
của quả, khi quả chín, dưới tác dụng của acid hữu cơ và protopectinase trong quả phần lớn
protopectin chuvển thành pectin hoà tan. Protopectin cũng có thể chuyển thành pectin hoà
tan khi đun nóng với nước hay với acid.
ứng dụng [83,86,88]
Pectin tuy không cung cấp năng lượng nhưng có nhiều giá trị phòng và chữa bệnh như:
kéo dài thời gian tiêu hoá thức ăn trong ruột, giảm béo (do tạo cảm giác no kéo dài), giảm
hấp thu lipid, giảm cholesterol toàn phần trong máu, khống chế tăng cường đường huyết
trước và sau bữa ăn ở người có
bệnh tiểu đường, chổng táo bón, cầm máu, sát trùng. Trong công nghệ dược phẩm, pectin
dùng để chế thuốc uống, tiêm, biệt dược Hacmophobin (Đức), Árhemapectin (Pháp).
Trong công nghệ thực phẩm, pectin được dùng để sản xuất bánh mứt. Chitin [32,35,50]❖
Chitin được cấu tạo từ đơn vị thành phần N-acetyl-D-2lucosamine nôi VỚI nhau

bằne liên kết (3-1-4-O-glycoside, chitin và cellulose đều là nhữna polysaccharide cấu trúc,
về cơ bản chitin có cấu trúc tương tự cellulose nsoai trìr nhóm OH ở c
2
được thay thế
bằng một nhóm acetylamine.
Chitin có thể thay thế một phần hay toàn bộ cellulose hoặc glucan trong thành tế
bào nấm và vài loại tảo. Tuy nhiên chitin ở những loại động vật khône xương sồng thuộc
ngành chân khổp như côn trùng, tôm, cua được chú ý hơn cả. về số lượng, chitin chiếm
vị trí thứ 2 sau cellulose trong sô" các hợp châ"t hữu cơ. Chitin là vật chất chủ yếu câ"u
tạo nên bộ xương bên ngoài của côn trùng và nhuyễn thể.
Nếu đun nóng chitin trong dung dịch kiềm, một phần nhóm N_acetvl bị khử tạo
COOCH
COOC
H 0
H OH
H OH
Hình 1.7: Câu trúc của pectin
-
Phân ỉ: Tông quan tài liệu
thành chitosan. Chitin có thể tan trong một sô" dung dịch như HC1 đậm đặc, HN0
3
, acid
fomic khan và một sô" muối trung tính. Chitin không tan trong nước, dung dịch kiêm y. CH
OH CH OH -s
♦ỉ* Glycogen
Glycogen là polysaccharide dự trữ trong cơ thể người và độne vật. Ngoài ra
glycogen còn có trong nấm mô"c, nâ"m men và một sô" ít thực vật. về câ"u tạo, glycogen
có câ"u tạo mạch nhánh tương tự như amvlopectin nhưng có mức độ phân nhánh cao hơn
(liên kết 1-6 nhiều hơnì. Trone elycogen ứng với 12 liên kết (1-4) thì có một liên kết (1-6).
Trọng lượna phân tử glvcogen 40.000 đến 400.000 Da ứng với khoảng 2.400 - 24.000

gô"c glucose.
1.2. GIỚI THIỆU CHƯNG VE CÁC LOẠI PHẾ PHỤ LIỆU CÔNG -
NÔNG
NGHIỆP [35]
1.2,1. Mục đích và các phương pháp tận dụng phế phụ liệu
Trong quá trình sản xuất công nghiệp cũng như nông nghiệp, bên cạnh những
sản phẩm chính còn thu được một lượne khổng lồ các phế phụ liệu với thành phần hóa
học rất đa dạng. Mỗi loại phế phụ liệu đều có những eiá trị năng lượng nhất định. Nếu
chúng ta không tìm ra các biện pháp để xử lý và tận dụng thì không những gây lãng phí
(do bỏ đi nhiều loại chất quý ) mà còn gâv ảnh hưởng xấu đến môi trường sông, gia
tăng mức độ ô nhiễm môi trường.
Tùv theo mỗi nhóm phế phụ liệu mà chúng ta có những biện pháp xử ỉý và tận
dụng khác nhau cho phù hợp, có tính khoa học và triệt để. Chúng ta có thể khái quát
các phương pháp chung nhất như sau:
Sử dụng ngay phê" liệu mà không qua các quá trình phân giải
Ví dụ: Thu nhận gelatin, collagen từ da cá, vẩy cá phế liệu hav sử dụng mạt
cưa để trồng nấm
Sử dụng phế Liệu thông qua phân giải bằng phương pháp hóa học hay sinh
học
Phương pháp hóa học: Thường sử dụng acid, kiềm, ở điều kiện nhiệt độ cao, hay
các hóa chất khác Ví dụ: Thủy phân các phế liệu của công nghiệp lò mổ động vật bởi
acid để thu nhận acid amine trong sản xuất nước chấm hóa giải.
-
Phân ỉ: Tông quan tài liệu
Hình 1.8: cấu trúc của chỉtin
Phương pháp sinh học: Sử dụng các enzvm của hệ vsv để thủy phân các chất
trong phế liệu. Trong phương pháp sinh học này chia làm 2 hướng:
- Sử dụng phế liệu làm môi trường nuôi cấy vsv tạo sinh khôi (thu những châl
có giá trị trong sinh khôi). Ví dụ: Tạo protein từ nấm men, thu nhận acid
amine trên nguyên liệu phế liệu dầu mỏ.

-
Phân ỉ: Tông quan tài liệu
Sử dụng quá trình lên men trên nguvên liệu là phế liệu tạo các sản phẩm khác
nhau. Ví dụ: Lên men rượu, lên men lactic, lên men citric trên nền rỉđường,
hay sản xuất nưổc châhn lên men từ khô đậu nành, đậu phộnẹ nhờ nấm
mốc.,.
1.2.2. Phân loại các phế phụ liệu [35]
Dựa vào thành phần, bản chất hóa học người ta chia các dạng phế phụ liệu ra các
nhóm sau:
❖ Nhóm các phế liệu giàu đạm (protein, peptide, acid amine )
- Phế liệu lò mổ động vật như: các phủ tạng, các cơ quan tiêu hóa, lông, móng,
sừng, da, huyết (bò, heo )
- Phế liệu của ngành chế biến thủy sản (cá (đầu, vây, vẩv ), tôm, mực .)
- Phế liệu của thực vật đã ép dầu: đậu nành, đậu phộng đã ép dầu. Ví dụ: khô
đậu nành, đậu phông, ngoài ra còn có các loại hạt.
’*♦ Nhóm phế liệu giàu glucid (đường, cellulose, tinh bột, chitin, pectin )
- Phế liêụ ngành công nghiệp gỗ, giấv, bông dệt (mạt cưa, bột giấy, vụn
bông )
- Phế liệu ngành nông nghiệp: rơm rạ, các loài thực vật khác giàu cellulose
- Công nghiệp sữa: vvhey (huvết thanh sữa) giàu lactose và các chất hòa tan
khác (acid amine, vitamin )
- Nhà máy sản xuâh đường: rỉ đường (mía, củ cải )
- Công nghiệp thực phẩm, chế biến sản phẩm từ ngũ cốc, sản xuất tinh bột
(sắn, khoai tây ì: bã thải và nước thải
- Công nghiệp đồ hộp, rau quả: vỏ, bã ép trái câv có chứa pectin (táo, bưởi, cà
rốh )
- Công nghiệp chế biến thủv hải sản: vỏ tôm, cua giàu chitin.
*** Nhóm phê liệu giàu lipid
Các phế liệu của công nghiệp chế biến dầu mỡ, phế liệu của nhà máy sản
xuất dầu thực vật từ đậu nành, những loại hạt chứa dầu

*<* Nhóm phê liệu chứa các sắc tô
THƯ Vỉi V
Phế liệu của các nhà máy sản xuất đồ hộp, giải khát từ trái cây ( chứa các sắc tố
carotenoíd, ilavonoid, chlorophill )
♦> Nhóm phế liệu giàu chất thơm (tinh dầu và nhựa thơm)
Phế liệu từ công nghiệp đồ hộp, giải khát, trái cây (vỏ cam, chanh, quýt, bưởụ
sả, rau thơm bã ép trái cây).
♦ĩ* Nhóm phế liệu của công nghiệp dầu mỏ (các cacbuahvdro là chủ yếu, các hợp
chất có lẫn s ).
Trong phạm vi nghiên cứu của luận vàn này, chúng tôi chỉ đề cập đến nhóm
phế phụ liệu giàu glucid.
1.2.3. Phế phụ liệu giàu glucid và các nghiên cứu tận dụng[35]
Nhóm phế liệu giàu glucid rất đa dạng, liên quan đến nhiều ngành công- nông
nghiệp. Chúng ta có thể chia nhóm phế liệu này thành 5 nhóm nhỏ:
- Phế liệu có chứa đường: rỉ đường từ ngành công nghiệp mía đường, huyết
thanh sữa từ công nghiệp sữa, phế liệu công nghiệp đồ hộp rau quả và giải
khát trái cây
- Phê liệu giàu ceỉlulose: ngành công nghiệp giây, gỗ bông dệt, mạt cưa từ
nông nghiệp: rơm rạ, các loại thực vật khác (vỏ dừa, bã mía )
- Phế liệu giàu tinh bột: công nghiệp thực phẩm, chế biến sản phẩm từ ngũ
cốc; Sản xuất bột ngọt, phế liệu giàu tinh bột(bã khoai mì, khoai tây )
- Phế liệu giàu chitin: ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản: vỏ tôm, cua
chứa rất nhiều chitin.
- Phế liệu giàu pectin: ngành công nghiệp đồ hộp rau quả: vỏ trái cây có
pectin (táo, bưởi, cà rốt, củ cải.,.)
1.2.3. L Phế liệu có chứa đường
Khái niệm "đường” trong mục này là tập hợp tất cả các monosaccharide và
disacchariđe (như glucose, ữuctose, saccharose, lactose, maltose ). Một số phế phu
liệu thuộc nhóm này như: rỉ đường từ nsành công nghiệp mía đường, huvết thanh sữa
từ công nghiệp sữa, các phế liệu từ công nghiệp đồ hộp rau quả và siải khất trái câv,

dịch kiềm sulfit từ công nghiệp sản xuất giấy
Rỉ đường: [2,14,15,24,31,39]❖
Rỉ đường hav mật rỉ là phụ phẩm của công nghệ sản xuất đường từ mía hay củ
cải thường chiếm từ 3 - 5% so với lượng mía đưa vào sản xuất. Rỉ đường là phần còn
lại của dung dịch đường sau khi đã tách phần đường kết tinh, số lượng và chất lượng
của rỉ đường phụ thuộc vào giống mía, cử cải, điều kiện trồng trọt, thổ nhưỡng và
cồng nghệ chế biến của nhà máy đường.
Năm 2000, theo sô" liệu của tổng cồng tv mía đường có khoảng 40 nhà máy
đường, sản xuâ"t với tổng công suâ"t khoảng 12 triệu tân mía. Nếu tính theo tỷ lệ rỉ
đường chiếm 3,5% so với nguyên liệu thì các nhà máy đường sẽ thải ra khoảng 420
ngàn tấn rỉ đường.
—
t ì M . X H . T C N Ị ị l Í M
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của rĩ đường mía và rỉ đường củ cải [2]
Thành phần
Đơn vị tính
Hàm lương mật rỉ
Củ cải
Đường
mía
Đường tổng số % 48-52 48-56
Chất hữu cơ khác % 12-17 9-12
Protein (Nx6,25) % 6-10 2-4
% 0,3-0,7 0.1-0,4
% 2-7 1,5-5
% 0,1-0,5 0,4-0,8
% 0.09 0,06
% 0,02-0,07 0,6-2,0
Biotin ( vitamin H) mg/kg 0,04-0,13 1.2-3,2
Acid íolic mg/kg 0,2 0,04

Inozitol mg/kg 5000-8000 2500-6000
Pantotenat Ca mg/kg 50-110 15-55
Piridoxin (B6) mg/kg 5,4 2-6,5
Riboílavin (B2) mg/kg 0,4 2,5
Tiamin (B1) mg/kg 1,3
1,8
Acid nicotinic
mg/kg
20-45
20-800
Colin mg/kg 400-600
600-800
ứng dụng
Rỉ đường là môi trường thích hợp cho hầu hết vsv, vì vậv từ rỉ đường bằng việc
áp dụng kv thuật lên men bởi vsv chúng ta có thể sản xuâd được các sản phẩm có giá
trị sinh học cao như: cồn, glycerin, các acid hữu cơíacid lactic, citric, acetic ) các
acid amine (glutamic, lizin ) sản xuất nấm men bánh mì. sản xuất sinh khôi vsv nói
chung và nấm men nói riêng, sản xuất các enzym (invertase, phytase ). Một sô" ví dụ
cụ thể: Brabara Zarawska và cộng sự (2001) đã tiến hành thu nhận acid citric khi nuôi
chủng Yarrawỉa lipolytica trên môi trường rỉ đường có nồng độ 20g/l. Với điều kiện
nuôi: nuôi cấy lắc (500 vòng/phút), nhiệt độ 30°c, pH=5,5 thu được acid citric với
hiệu suất 0,61g/g.[47]
Vohra A và Satyanaravna (2004) đã sử dụng chủng Pichia anomala phân lập
từ búp hoa khô Woodfordia /ruticosa nuôi trên môi trường rỉ đường có nồng độ 6%,
pH=6,0 ở 45°c thu được chế phẩm phytase với hoạt độ 176U/g CT và lượng sinh
khối đạt 9g/l.[81].
* Whey [2,14]
Trong công nghệ sản xuất íromage. sau khi tách casein, phần dịch lỏng còn lại
được gọi là huyết thanh sữa (whev). Hàng năm lượng whev thải ra khoảng 74 triệu tấn
với giá trị BOD từ 60.00 - 70.000 mg/1, rất dễ gây ô nhiễm môi trường nếu không

được xử lý. Người ta ước tính có khoảng l,2kg BOD/lkg ữomage tạo ra. Chí có một
số" nước trong đó có Mv và Canada đi đầu trong việc tận dụng nguồn phê liệu này
nhưng cũng chỉ đạt mức dưới 60%.
Có 2 loại whev là: dịch đường sữa ngọt và dịch đường sữa chua. Dịch đường
sữa ngọt thu được từ quá trình sản xuất các loại íromaee cứng và mềm. Còn dịch
đường sữa chua được tạo thành từ quá trình sản xuất íromage thô.
Thành phần
Tỷ lệ (%)
Dịch đường sữa ngọt Dịch đường sữa chua
Trọng lượng khô 6-7 5-6
Chất tro
1
Protein thô
Các hợp chất chứa nitơ
0
bo
1
0,8- 1.0
Protein thực
52,5 43,9
Các peptide 31,3 33,1
Acid amine 2,5 6,1
Creatin 2,6 2,5
Amoniac 1,0 2,3
Urê 9,1 10,3
Các purin
1,0 1,8
Lactose 4,5-5,0 3,8- 4,2
Acid lactic vết
0,8

Acid citric
0,1 0,1
J>H 4,5 - 6,7 3,9- 4,5
Trong bảng 1.2. nhận thấy thành phần chủ yếu trong whey là lactose (chiếm
phần lớn, còn có các đường khác) và protein. Trong nghiên cứu này chỉ quan tâm đến
glucid.
Glucid trong whey sẽ được tận dụng theo 2 hướng:
- Thu nhận lactose bằng kỹ thuật màng (lactose ở dòng permeate) ứng dụng bổ
sung lactose trong công nghệ thực phẩm.
- Sử dụng whey để nuôi cấy vsv tạo các sản phẩm có giá trị: cồn, các acid
hữu cơ, sinh khôi giàu protein
Tận dụng whey để sản xuất cồn có thể đi theo 2 hướng: một là dùng các chủng
vsv có khả năng đồng hóa lactose trực tiếp để tạo cồn. Hai là thủy phân lactose trong
whey bằng tác nhân acid hoặc enzym (p-galactosidase) thành glucose và galactose,
Bảng 1.2. Thành phần của dịch đường sữa ngọt và dịch đường sữa chua [2Ị
sau đó dùng các chủng nấm men (như: Saccharomyces cerevisiae) cho lên men tạo
cồn: Mehaia A.M và cộng sự (1990) sử dụng [3-galactosidase từ nâYn môc cho thủy
phân lactose trong whey, sau đó nuôi Saccharomyces cerevìsiae. Kết thúc quá trình
thu được 160kg/m
3
sinh khối nâVn men, sử dụng làm thức ăn gia súc và thu hồi cồn
với nồng độ 65kg/m
3
[64]. Ngoài ra cũng có thể sử dung Saccharomyces cerevisiae tái
tổ hợp (chuyển gen p-gal) để đồng hóa lactose tạo cồn. Theo cách này Mahmaid
K.Tahoun và cộng sự (1999) đã thu nhân cồn với hiệu suât đạt 4,14%(w/v) từ môi
trường whey chứa 4,6% lactose.[61J.
Ngoài ethanol, David Stevens và cộng sự (1988) đã thu được butanol và acid
butỵric khi sử dụng kết hợp 2 chủng Cỉostridiun beiìerinkịị và Bacilỉuc cereus nuôi
trên môi trường là whey ở pH

opt
=5,5. Tác giả thu được 2,2g/l butanol và 4.5g/'l acic
butyric. [49].
Từ whey có thể nuôi V-SV để tạo ra các acid hữu cơ quan trong: Luig] Chiarini
và cộng sự (1992) đã thu được acid lactic khi nuôi chủng Lactobữciỉỉus heỉveticus với
hàm lượng 26,09g/l.[60]Còn với chủng L. ỉactic. Panesar p.s và cộng sự (2007) lại thu
được 32,95g/l acid lactic, với hiệu suất 94,37%. [71]. Acid oxalic cũng được thu nhận
khi nuôi AspergỉUus niger với hàm lượng 37kg/m\ đạt hiệu suât 0,4 (lượng acid
oxalic/lượng lactose tiêu thụ). Hiệu suất này cao nhâd khi so sánh với các nguồn cơ
chất khác (glucose, íructose, saccharose và acid gluconic) (Santoro R và cộng sự
(1999))[77].
Sản xuất sinh khôi vsv từ whey: Hassan Moeini và cộng sự (2004) thu nhận
SCP và làm giảm BOD trong \vhev khi sử dụng chủng Kỉuyveromyces ỉaaic kết hợp
với Saccharomxces cerevìsiae. Sinh khối đạt 22,38g/l và làm giảm BOD từ
30,000mg/l xuống còn 3450mg/l.[54]. Vdi chủng Kỉuyveromyces marxianus thì lượng
sinh khôi đạt giá trị 105g/l. Hiệu suất thu sinh khôi 0,38g/g lactose tiêu thụ (Tredxvell
Lukondeh và cộng sự (2005))[80]. Một nghiên cứu gần đây của Ghibom Bhak và cộng
sự (2005) cho thấv có thể sử dụng whev để nuôi nẩm bào ngư Pỉeurotus ostreaỉus.
Điều kiện tốì ưu để nuôi nấm là lactose 44g/l, pH
UỮ
=6, t
op
=24,2
c
C [53].
Do vvhey còn chứa lượng lactose cao nên có thể sử dụng để thu nhận p-
galactosidase. Rech R và cộng sự (1999) sử dụng chủng Kluyveromvces marxianus
nuôi cây lấc trên môi trường whey pH=5,5 nhiệt độ 37
c
'C để thu nhận P-

galactosidase.[73]
*> Dịch kiềm sulfit [2,30,31,33]
Dịch kiềm sulíit hay dịch thải sulfit (sulfit waste liquors-SWL) là nguồn nước
thải ỉớn từ nhà máy giấv, nhà máv gỗ Ước tính để sản xaât 1 tân bôt giây thì thai ra
9180 lít nước thải. Như thế hàng năm có khoảng 100 triệu tấn dịch kiềm sulfit thải vào
môi trường. Dịch kiềm này xuất hiện từ việc xử lv gỗ bằng acid b]sulfit, lignin được
sulíonic hóa chuvển thành acid ligninsulíomc tan trong nước. Thành phần
hemicellulose cũng tan hoàn toàn.
(%)
Acid ligninsulíơnic 43
Các hợp chất hemilignin 12
Các thành phần hemicellulose thủy 7,0 ,
phân không hoàn toàn và acid uronic
Các monosaccharide
D-Glucose 2,6
D-Mannose 4,6
D-Galactose
11
D-Xylose
2,6
L-Arabinose 0,9
Acid acetic
6,0
Các chất khác
10
Theo bảng 1.3 nhận thấv thành phần chính của dịch kiềm sulfit là ligninsulfonat và
các đường pentose(xylose, arabinose) và hexose (glucose, manose, galactose). Chỉ số
BOD của dịch kiềm sulíit khá cao 25.000—> 50.000mg/l. Cứ 1 tấn cellulose sản xuất
được bằng phương pháp sunĩit cho 36kg đường trong đó 80% hexose phần còn lại là
pentose. Để sản xuất protein vsv từ dịch kiềm sulíit, người ta thường dùng các chủng

nấm men Candida uiiỉis và c. Tropicalis vì chúng có khả nẫng sử dụng pentose. Theo
Fuchtera (1977): Sinh khối nấm men nuôi trên dịch thải sunfit, có lượng protit khoảng
46% chất khô, lipit 7% chất khô, khoáng 8%. P: 1,8%, a.nucleic: 10,9% chất khô.
Tổng lượng nấm men sản xuất từ dịch thải suníit khoảng 50.000tấn / năm. Dịch kiềm
sulfit có thể được sử dụng để sản xuât acid lactic khi cho lên men từ chủng
Lactobaciỉus pentosus (Seth and Maim 1999)[75]. Ngoài ra dịch kiềm sulíit còn được
ứng dụng để sản xuât cồn. các acid hữu cơ * Phế liệu từ rau quả
Sản lượng rau quả xuất khẩu ngày một tảng ở các nước, đứng đầu là Brazil,
Trung Quốc và Ân Độ. Trong giai đoạn thu hoạch, vận chuvển và bảo quản đã thải ra
một lượng lớn phế liệu do rau quả bị hư hỏng, kém châ't lượng. Thêm vào đó. các nhà
máy chế biến đồ hộp, trái cây đóng hộp, rượu, nước giải khát cũng đã thải vào môi
trường các phế liệu (các phần vụn trái cây, vỏ, lõi quả và các nguyên liệu chưa đạt yêu
Bảng 1.3: Thành phần hóa học tính theo chất khô của dịch
kiềm suựĩt (%) [2]