Nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt gel và phương pháp hoạt hóa tới hiệu suất lên men rượu từ rỉ đường bằng phương pháp cố định tế bào

i
LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập tại trường Đại học Nha Trang em đã được các
Thầy Cô cung cấp, truyền đạt và chỉ bảo nhiệt tình tất cả kiến thức nền tảng và
chuyên môn quý giá. Ngoài ra em còn được rèn luyện một tinh thần học tập và làm
việc rất cao. Đây là những yếu tố cơ bản giúp em nhanh chóng hoà nhập với môi
trường làm việc sau khi ra trường. Đó cũng là nền tảng vững chắc giúp em thành
công trong sự nghiệp sau này.
Đồ án tốt nghiệp là cơ hội để em có thể áp dụng, tổng kết những kiến thức mà
mình đã học, đồng thời rút ra những kinh nghiệm thực tế quý giá trong suốt quá
trình thực hiện đề tài.
Trước hết cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu trường ĐH
Nha Trang, Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ thực phẩm, phòng thí nghiệm Công nghệ
thực phẩm, phòng thí nghiệm Hóa sinh, phòng thí nghiệm Vi sinh, phòng thí nghiệm
Công nghệ sinh học đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian thực hiện đề tài
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Đặng Thị Thu Hương - GVHD trực
tiếp của em đã giúp em hoàn thành đồ án một cách thuận lợi. Cô đã luôn bên cạnh
để đóng góp sửa chữa những thiếu sót, khuyết điểm em mắc phải và đề ra hướng
giải quyết tốt nhất từ khi em nhận đề tài đến khi hoàn thành.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các Thầy Cô. Em cũng
xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè, đã ủng hộ, động viên tinh thần
giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Nha Trang, tháng 06 năm 2012
Sinh viên


Tăng Thị Thủy

ii
MỤC LỤC
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH iv
DANH MỤC BẢNG v
LỜI MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 2
1.1. Tổng quan về rỉ đường mía 2
1.1.1. Thành phần hoá học của rỉ đường mía 2
1.1.2. Ứng dụng của rỉ đường mía 3
1.2. Tổng quan về quá trình lên men rượu etylic 5
1.2.1. Bản chất của quá trình lên men rượu etylic 5
1.2.2. Diễn biến và các thời kỳ lên men rượu etylic 7
1.2.3. Nguyên liệu và các phương pháp lên men rượu etylic 9
1.2.4. Tác nhân lên men rượu etylic 10
1.3. Tổng quan về kỹ thuật cố định tế bào 11
1.3.1. Giới thiệu về cố định tế bào 11
1.3.2. Ưu điểm của việc cố định tế bào 12
1.3.3. Các phương pháp cố định tế bào 14
1.3.4. Kỹ thuật cố định tế bào bằng phương pháp bẫy 15
1.3.5. Giới thiệu chung về chất mang Alginate 16
1.3.6. Các nghiên cứu về ứng dụng của alginate trong lĩnh vực cố định tế bào 20
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
2.1. Đối tượng nghiên cứu 24
2.1.1. Nguyên liệu chính - rỉ đường 24
2.1.2. Nguyên liệu phụ 24
2.1.3. Các dụng cụ và thiết bị dùng trong nghiên cứu 24
2.2. Phương pháp nghiên cứu 25
2.3.1. Sơ đồ quy trình 25

2.3.2. Nội dung nghiên cứu 27

iii
2.3.3. Bố trí thí nghiệm 27
2.3.4. Phương pháp xử lý nguyên liệu và nuôi cấy tế bào nấm men 30
2.3.5. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 31
2.3.5.1. Phương pháp phân tích 31
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32
3.1. Kết quả xác định ảnh hưởng của kích thước hạt đến hiệu suất lên men rượu32
3.1.1.Ảnh hưởng của kích thước hạt gel đến thời gian lên men 32
3.1.2. Ảnh hưởng của kích thước hạt gel đến hiệu suất lên men 34
3.2. Kết quả xác định ảnh hưởng của phương pháp hoạt hóa đến hiệu suất lên men rượu 35
3.2.1. Kết quả thí nghiệm xác định số lần tái sử dụng hạt gel 36
3.2.2. Kết quả xác định nồng độ oxy hòa tan bổ sung 37
3.3. Đề xuất quy trình lên men từ rỉ đường bằng tế bào cố định 39
3.4. Đánh giá hiệu suất lên men 39
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 41
Kết luận 41
Đề xuất ý kiến 41


iv
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ lên men rượu etylic . 8
Hình 1.2. Nấm men vừa mới chớm nở được quan sát bằng kính hiển vi điện tử 11
Hình 1.3. Hình ảnh tế bào cố định trong alginate. 12
Hình 1.4. Cấu tạo của hai monomer α-L-guluronic acid và β-D-manuronic acid 16
Hình 1.5. Các dạng alginate 17
Hình 1.6. Mô hình tạo gel dạng vỉ trứng của alginate canxi. 18
Hình 1.7. Quá trình tạo gel alginate canxi theo phương pháp khuếch tán 22

Hình 2.1. Rỉ đường sau khi thu mua. 24
Hình 2.2. Sơ đồ quy trình nghiên cứu 25
Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của kích thước hạt gel đến hiệu suất
lên men 28
Hình 2.4. Sơ đồ thí nghiệm xác định ảnh hưởng của phương pháp hoạt hóa đến
hiệu suất lên men 30
Hình 3.1: Lượng đường sót trong dịch lên men theo thời gian ở các kích thước hạt
gel 1, 2, 5, 10, 25ml 32
Hình 3.2: Hiệu suất lên men theo thời gian ở các kích thước hạt gel 1, 2, 5, 10, 25ml 34
Hình 3.3. Hiệu suất lên men ở các kích thước hạt gel sau 48h lên men 35
Hình 3.4: Hiệu suất lên men sau 48h ở các lần tái sử dụng với kích thước hạt gel 25ml 36
Hình 3.5. Quy trình lên men rỉ đường 39


v
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của rỉ đường mía 2
Bảng 1.2: Thành phần chất hữu cơ của rỉ đường 3
Bảng 1.3. Tóm tắt các đặc điểm chính của các phương pháp cố định 14
Bảng 1.4. Một số ứng dụng của alginate trong kỹ thuật cố định tế bào 20
Bảng 3.1. Thời gian lên men để đường sót 5mg/ml 33
Bảng 3.2: Kết quả xác định hiệu suất lên men sau khi bổ sung oxy 38


1
LỜI MỞ ĐẦU

Rượu etylic hay ethanol là một hợp chất hữu cơ trong dãy đồng đẳng của
rượu metylic có công thức hóa học là C

2
H
5
OH hay CH
3
-CH
2
-OH. Rượu etylic là
một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn nước, sôi ở nhiệt độ
78,39
0
C, hóa rắn ở -114,15
0
C, tan trong nước vô hạn.
Nguyên liệu để sản xuất rượu etylic là các nguyên liệu giàu tinh bột (gạo,
sắn, ngô…) hay đường (rỉ đường…).
Tác nhân để thực hiện quá trình lên men rượu etylic thường là nấm men.
Người ta có thể cho trực tiếp hoặc nhốt chúng trong các „bẫy‟ và khi đó nó trở thành
tế bào cố định. Tế bào cố định được hiểu là ngăn không cho chúng chuyển động tự
do với các tế bào lân cận nó trong pha lỏng. Có nhiều phương pháp cố định đã được
các nhà khoa học nghiên cứu, ở đây chỉ xét phương pháp “bẫy” gel.
Cố định tế bào là một hướng phát triển mới trong công nghệ sinh học.
Những tế bào cố định được nghiên cứu và ứng dụng vào trong hóa học, thực phẩm,
nhiên liệu, y học và xử lý nước thải…
Hiện nay, nguồn rỉ đường chủ yếu dùng làm thức ăn gia súc. Vấn đề xử lý rỉ
đường đang là vấn đề được các nhà máy đường quan tâm, trong đó có một hướng là
cho lên men rượu. Kỹ thuật lên men rượu bằng phương pháp cố định tế bào đã được
áp dụng, nhưng việc nghiên cứu về kích thước hạt gel, phương pháp hoạt hóa tế bào
chưa được quan tâm. Do đó, em được sự phân công của Nhà trường và Khoa Công
nghệ thực phẩm cho thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng của kích thƣớc hạt

gel và phƣơng pháp hoạt hóa tới hiệu suất lên men rƣợu từ rỉ đƣờng bằng
phƣơng pháp cố định tế bào”
Qua hơn 3 tháng thực tập tại phòng thí nghiệm thuộc trung tâm thí nghiệm
thực hành của trường em đã hoàn thành được những yêu cầu của đề tài. Mặc dù em
đã hết sức cố gắng nhưng do thời gian có hạn nên báo cáo không tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý Thầy Cô và các
bạn để báo cáo được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


2
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về rỉ đƣờng mía
Rỉ đường mía là một sản phẩm phụ tạo ra trong quá trình sản xuất đường từ
cây mía, nó chính là đường không kết tinh được, do đó tồn tại ở trạng thái mật và
lẫn một số hợp chất khác.
Màu sắc của rỉ đường mía thường là màu nâu đen, do quá trình caramen hóa,
được tạo thành do phản ứng giữa đường với NH
2
CH
2
COOH [8].
Rỉ đường mía là hỗn hợp gồm nhiều loại đường: Saccharoza, glucoza, fructoza,
maltoza…
1.1.1. Thành phần hoá học của rỉ đƣờng mía [12]
Thành phần hóa học chính xác của rỉ đường mía rất khó dự đoán vì nó phụ
thuộc vào điều kiện thổ nhưỡng, thời tiết, khí hậu, giống mía và giai đoạn thu hoạch
cũng như quy trình sản xuất đường trong từng nhà máy. Do vậy thành phần dinh
dưỡng, mùi vị, màu sắc và độ nhớt của rỉ đường không ổn định. Bảng 1.1 cho thấy
biến động của các thành phần của rỉ đường

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của rỉ đường mía
Thành phần
Trung bình
Biến động
Nước
20
17-25
Sucroza
35
30-40
Glucoza
7
4-9
Fructoza
9
5-12
Các chất khử khác
3
1-5
Các glucid khác
4
2-5
Khoáng
12
7-15
Các chất chứa N
4,5
2-6
Các acid không chứa N
5

2-8

3
Sáp, sterol và phôtpholipid
0,4
0,1-1
Sắc tố
-
-
Vitamin
-
-
Nguồn: Wolfrom và Binkley (1953)
Các loại glucid hoà tan (đường đôi và đường đơn) là thành phần dinh dưỡng
chính của rỉ đường, trong đó sucroza là chủ yếu (bảng 1.1). Rỉ đường mía có đặc
điểm là có tỷ lệ đường khử tương đối cao. Trong chu trình kết tinh các loại đường
khử tăng lên tới mức mà sucroza không thể kết tinh được nữa bởi vì đường khử làm
giảm khả năng hoà tan của sucroza. Các chất khoáng có xu hướng giữ sucroza trong
dung dịch, cho nên cân bằng giữa đường khử và chất khoáng sẽ quyết định sản
lượng sucroza lý thuyết có từ cây mía. Phần sirô còn lại thường được coi là rỉ
đường. Tổng lượng đường trong rỉ đường củ cải đường thường thấp hơn trong rỉ
đường mía, nhưng lại chứa hầu như toàn bộ là sucroza.
Bảng 1.2: Thành phần chất hữu cơ của rỉ đường
Nguồn: Sreg và Van de Meer (1985)
1.1.2. Ứng dụng của rỉ đƣờng mía
Rỉ đường được ứng dụng trong sản xuất nhiều sản phẩm như: bột ngọt, rượu
rum, sản xuất nấm men, acid lactic, cồn, tăng sinh khối protein. Ngoài còn rất nhiều
các quy trình công nghệ tiên tiến khác cũng dùng rỉ đường làm nguyên liệu như:
Micromix-3 kết hợp bổ sung rỉ đường NPK để xử lý rác, xử lý vỏ đầu tôm với rỉ
đường và enzym dùng làm thứ ăn cho gia súc, gia cầm,…

Thành phần
Rỉ đƣờng cải đƣờng
Rỉ đƣờng mía
Sucroza
66
44
Fructoza
1
13
Glucoza
1
10
Acid amin
8
3
Các chất khác
24
30

4
Dùng rỉ đường làm nguyên liệu để lên men vì trong rỉ đường có những đặc
tính phù hợp với quá trình lên men như sau:
Rỉ đường chứa hàm lượng đường cao. Ngoài đường saccharose còn chứa nhiều
chất hữu cơ, vô cơ, các chất thuộc vitamin và các chất điều hoà sinh trưởng. Trong
đó có vitamin H (biotin) là chất kích thích sinh trưởng đối với phần lớn nấm men.
Trong 2 loại rỉ đường thì rỉ đường từ mía có hàm lượng biotin cao hơn rỉ đường từ
củ cải đường. Chính vì thế, ở nhiều nước không có mía, người ta phải nhập rỉ đường
từ mía về trộn chung với rỉ đường từ củ cải đường để đảm bảo hàm lượng biotin cho
nấm men phát triển. Tuy nhiên rỉ đường cũng có những đặc điểm không phù hợp
với quá trình lên men. Muốn sử dụng chúng cho quá trình lên men, ta phải tiến hành

một số quá trình xử lý.
Các đặc điểm ảnh hưởng quá trình lên men là: Rỉ đường thường có màu nâu
sẫm, được tạo ra trong quá trình chế biến đường. Màu này rất khó bị phá hủy trong
quá trình lên men. Sau khi lên men, chúng sẽ bám vào sinh khối nấm men và tạo
cho nấm men có màu vàng sẫm. Màu này không phải màu tự nhiên của nấm men và
việc tách màu ra khỏi sinh khối rất tốn kém và khó khăn. Các chất màu này bao
gồm các hợp chất caramen, phức chất của phenol – Fe +2, Melanoidin, Melanin.
Hàm lượng đường khá cao, nên khi tiến hành lên men phải pha loãng tới nồng độ
thích hợp cho sự phát triển của nấm men. Hệ keo trong rỉ đường có ảnh hưởng xấu
đến quá trình lên men. Hệ keo trong rỉ đường hình thành bởi protein và pectin. Hệ
keo này tạo ra độ nhớt cao làm giảm khả năng hoà tan của oxy, làm cản trở quá
trình trao đổi chất của tế bào nấm men. Nếu hệ keo không được phá sẽ gây thoái
hoá tế bào, dẫn đến hiệu suất thu nhận sinh khối nấm men thấp [1].
Bên cạnh đó sản phẩm phụ là CO
2
thu được trong quá trình lên men rỉ đường
để cung cấp cho các cơ sở sản xuất nước giải khát có gas cũng thu được khối lượng
đáng kể.
C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2

Theo công thức trên lượng CO
2
thu được chiếm (44:46)% = 95,65% khối
lượng cồn tinh khiết, qua khảo sát tại cơ sở sản xuất cồn với giá hiện tại 1.800

5
đồng/kg CO
2
sản phẩm phụ thu được đủ trả chi phí nhân công lao động trong toàn
cơ sở.
 Bảo quản rỉ đường
Hiện nay các công ty sản xuất đường thải ra một lượng rỉ đường từ 32%÷35%
so với đường thành phẩm. Với lượng lớn rỉ đường như vậy không thể tiêu thụ, sử
dụng hết ngay trong vụ ép vì vậy phải có kho chứa.
Kho chứa rỉ đường thường là hệ bồn hình tròn có thể đổ bê tông cốt thép
hoặc bằng thép có sức chứa từ 100 - 200 tấn rỉ, mỗi bồn nhất thiết phải có mái che
mưa nắng. Trước van xả bố trí hệ thống gia nhiệt để làm loãng trước khi lấy rỉ đường
vì rỉ đường để lâu bùn cát và một số đường saccharose kết tinh chặt dưới đáy, mùa
lạnh sẽ không thể lấy ra được
1.2. Tổng quan về quá trình lên men rƣợu etylic
1.2.1. Bản chất của quá trình lên men rƣợu etylic [15]
Lý thuyết về lên men rượu đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu từ lâu.
Năm 1769, Lavoisier phân tích sản phẩm lên men rượu và nhận thấy, khi lên men
đường không chỉ biến thành rượu mà còn tạo ra acid axetic. Năm 1810, Gaylussac
nghiên cứu và thấy rằng, cứ 45 phần khối lượng đường glucoza khi lên men sẽ tạo
ra 23 phần alcol etylic và 22 phần khí cacbonic. Trên cơ sở đó ông đưa ra phương
trình tổng quát về lên rượu như sau:
C
6
H

12
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ Q
Năm 1857, Louis Pasteur tiếp tục nghiên cứu và thấy rằng, cứ 100 phần đường
saccaroza khi lên men sẽ tạo ra 51,1 phần alcol etylic; 48,4 phần CO
2
; 32 phần
glyxerin; 0,7 phần acid succinic và 2 phần các sản phẩm khác. Từ đó ông suy ra, cứ
45 phần khối lượng glucoza khi lên men sẽ cho 21,8 phần rượu chứ không phải 23
phần như Gaylussac đã tính. Tuy nhiên, phương trình lên men do Gaylussac đưa ra
vẫn đúng và được dùng làm cơ sở để tính hiệu suất lên men và hiệu suất thu hồi
rượu theo lý thuyết.
Passteur cho rằng, sự lên men chỉ xảy ra khi có mặt của vi sinh vật. Nếu ngăn
ngừa không cho vi sinh vật tiếp xúc với dịch đường thì hiện tượng lên men sẽ không

6
xảy ra. Ông kết luân, “sự lên men rượu là một quá trình sinh học có liên hệ mật thiết
tới hoạt động của tế bào men”.
Vào khoảng 1871 - 1872, Manaxeni đem nghiền tế bào men với cát thạch anh
rồi mới cho vào dịch đường thì hiện tượng lên men vẫn xảy ra. Đến 1897, Bucher
đem nghiền nát tế bào men rồi cho vào dịch đường ông thấy dịch chiết này vẫn có
khả năng biến đường thành rượu và khí cacbonic. Từ đó người ta gọi các chất chứa
trong dịch các tế bào men là zymaza. Đây chính là tập hợp của nhiều enzyme cùng

tham gia chuyển hóa đường thành rượu và CO
2
.
Dịch men gồm rất nhiều tế bào men riêng biệt, 1 gam men ướt có độ ẩm khoảng
70†75% chứa tới 14 tỉ tế bào. Bề mặt của mỗi tế bào chiếm 5.10
-5
mm
2
. Như vậy 1
gam men ép có bề mặt tổng cộng khoảng 7.000 cm
2
. Nhờ có bề mặt lớn này nên
nấm men hấp thụ đường và các chất dinh dưỡng rất nhanh. Cơ chế lên men rượu
xảy ra như sau:
Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề mặt tế bào rồi thẩm thấu
vào bên trong. Ở đó các emzym sẽ tác dụng qua nhiều giai đoạn trung gian để cuối
cùng tạo ra sản phẩm chính là rượu và khí cacbonic. Hai chất này đều khuếch tán và
tan vào môi trường xung quanh. Rượu rất linh động nên hòa tan nhanh trong dịch
lên men, còn khí cacbonic hòa tan kém và khuếch tán chậm. Lúc đầu hòa tan hoàn
toàn, dần dần tạo thành các bọt khí bám quanh tế bào men và lớn dần tới mức lực
đẩy Archimedes lớn hơn khối lượng tế bào men cộng bọt khí, lúc đó tế bào cùng bọt
khí nổi dần lên, khi tới bề mặt các bọt khí sẽ tan vỡ và hợp thành tiếng rào rào. Bọt
khí tan, tế bào men lại chìm dần, tiếp xúc với dịch đường để hấp thụ và lên men rồi
lại sản xuất ra rượu và khí cacbonic. Như vậy tế bào nấm men từ chỗ là vi sinh vật
không chuyển động đã biến thành tế bào luôn chuyển động trong quá trình lên men.
Nhờ đó mà tăng nhanh tốc độ hấp thụ và chuyển hóa đường thành rượu. Khi đường
và các chất dinh dưỡng trong canh trường còn ít, một lượng lớn tế bào men sẽ lắng
xuống đáy thùng, dịch lên men sẽ trong dần.
Nấm mem có thể lên men trong dịch đường có nồng độ 25†30%, nhưng chậm.
Nồng độ thích hợp cho đa số nấm men dùng trong sản xuất rượu là 15†18%. Nồng

7
độ cao thì áp suất thẩm thấu sẽ lớn, do đó ảnh hưởng xấu tới hiệu quả lên men, lên
men sẽ kéo dài, đường sót lại trong dịch giấm chín sẽ tăng. Nếu lên men ở nồng độ
đường thấp cũng không có lợi vì tổn thất do tạo men sẽ tăng. Ví dụ khi lên men dịch
đường có nồng 16,9%, tổn thất đường do tạo men chiếm 6% so với lượng đường có
trong dung dịch; nếu nồng độ đường là 8,6% thì tổn thất do tạo men chiếm tới
9,84%. Mặt khác, lên men ở nồng độ thấp sẽ làm giảm năng suất của thiết bị, tốn
nhiều hơi khi chưng cất và làm tăng tỉ lệ tổn thất rượu trong bã hèm và nước thải.
Khi lên men có khoảng 95% đường biến thành rượu và CO
2
, 5% còn lại là tạo
các sản phẩm khác và đường sót.
Lên men được tiến hành ở nhiệt độ 28 † 32
0
C và pH = 4,5 - 5,2. Nhiệt độ cao
thì tổn thất sẽ lớn do tạp khuẩn dễ phát triển, tạo nhiều estse aldehyt. Khi lên men ở
29,5
o
C, tổn thất do tạo men là 7,37%, ở 17,5
o
C tổn thất do tạo men là 5,32% và nếu
lên men dịch đường ở 10
0
C thì tổn thất do tạo men chỉ chiếm 4,42% lượng đường
có trong dung dịch. Xét về ảnh hưởng của pH thì tổn thất sẽ tăng nhanh và nhiều
hơn so với giảm pH. Giảm pH từ 5,6 xuống 4,42 hiệu suất lên men tăng 2,3% [4].
1.2.2. Diễn biến và các thời kỳ lên men rƣợu etylic
o Diễn biến của quá trình lên men rượu etylic
Trong quá trình lên men rượu etylic đầu tiên tế bào nấm men hấp thụ đường và

chất dinh dưỡng khác lên bề mặt của nó. Sau đó các chất khuếch tán qua màng bán
thấm của tế bào vào trong tế bào. Sự khuếch tán này tuân theo định luật chung của
sự thẩm thấu. Nước có thể ra vào tự do nhưng đường và các chất hòa tan khác ra
vào tế bào rồi thì không quay ra được. Trong nguyên sinh chất của tế bào nấm men,
đường được chuyển hóa thành rượu etylic và CO
2
. Rượu etylic và CO
2
được tạo
thành thoát ra khỏi tế bào và khuếch tán vào môi trường, rượu etylic hòa tan vào
trong nước. Lúc này môi trường lên men nhanh chóng được bão hòa bởi khí CO
2
,
khí CO
2
hấp phụ trên bề mặt của tế bào nấm men tạo thành như một cái phao, thắng
được trọng lực của tế bào cả bọt khí và nấm men nổi lên. Bọt khí vỡ, tế bào nấm
men lại chìm xuống. Như vậy nếu quan sát vào môi trường lên men ta thấy nấm

8
men vốn không di động trở thành di động. Hiện tượng này góp phần tăng nhanh quá
trình trao đổi chất và tốc độ lên men được tăng nhanh một cách tương ứng [4].

C
6
H
12
O
6
Glucose

CH
2
-O-PO
3
H
2
CHOH
CHO Phosphoglyceraldehyde
(a) (b)

CH
2
-O-PO
3
H
2


Phosphoglyceryl CHOH Phosphoglyceric
CH
2
OH
- H
3
PO
4

CH
3

-CHO Acetaldehyde

Glycerin


Hình 1.1: Sơ đồ lên men rượu etylic [4].
o Các thời kì lên men rượu etylic
Xét về mặt hóa học, lên men rượu etylic bình thường chia làm hai thời kỳ:
- Thời kỳ cảm ứng: Là thời kỳ hướng phản ứng xảy ra theo chiều hướng (a).
Lúc này sản phẩm hình thành glycerin. Bởi lẽ lúc này hàm lượng acetaldehyde
(CH
3
CHO) chưa có nhiều để nhận hydro của coldehydrogensae mà hydro lại
chuyển đến cho phosphoglyceraldehyde tạo thành phosphoglyceryl bị thủy phân
giải phóng acid phosphoric và glycerin.
Thời kỳ tĩnh: Là thời kỳ hướng phản ứng xảy ra theo chiều hướng (b). Lúc
này lượng acetaldehyde đã hình thành nhiều, nên hydro từ alcoldehydrogenase lại
CH
3
-CH
2
OH Ethanol

CH
2
OH
CHOH

CH
2

OH
CH
2
-O-PO
3
H
2

CHOH
COOH
-CO
2

9
chuyển sang acetaldehyde theo chiều hướng phản ứng (b). Sản phẩm chủ yếu là
rượu etylic [4].
1.2.3. Nguyên liệu và các phƣơng pháp lên men rƣợu etylic
Nguyên liệu để lên men rượu etylic
Về nguyên tắc để sản xuất rượu etylic có thể dùng bất kỳ nguyên liệu nào chứa
đường hoặc polysaccaride vì sau thủy phân sẽ biến thành đường lên men được.
Tuy nhiên hiện nay có hai nguồn nguyên liệu chính để sản xuất rượu etylic là
rỉ đường và tinh bột.
Các phương pháp lên men rượu etylic từ rỉ dường
Ở nước ta hiện nay, khi lên men rượu etylic từ rỉ đường vẫn sử dụng một trong 3
phương pháp sau đây:
+ Phương pháp lên men gián đoạn.
Rỉ đường sau khi xử lý tách cặn, được pha loãng xuống 17
0
Bx – 18
0

Bx cho
thêm các chất vi lượng như (NH
4
)
2
SO
4
, B
1
…rồi chuyển vào thùng lên men, trong
thùng lên men đã có sẵn tế bào cố định, sau 64 giờ bình thường đạt:
Độ rượu từ 7% - 11% V.
Axit từ 3 -5 g/lít.
Nồng độ dịch lên men 4 – 4,5
0
Bx.
Đường sót 12 – 15 g/lít.
Lên men gián đoạn nồng độ rượu không cao mà chi phí sản xuất cao, vì vậy
nhiều công ty đường áp dụng phương pháp lên men bán liên tục.
+ Phương pháp lên men bán liên tục (lên men chuyển tiếp): tức là nồng độ
Bx trong dịch lên men không được thay đổi lớn (cao quá 12
0
Bx và thấp dưới 9
0
Bx).
Do đó khi đến thời điểm lên men phát triển tốt (thường nồng độ từ 10
0
Bx – 11
0
Bx )

người ta cho dịch rỉ đường đã được pha loãng ở các nồng độ Bx khác nhau (thường
có nồng độ 19,5- 20
o
Bx) vào thùng lên men để tốc độ lên men cân đối. Quá trình
chuyển tiếp liên tục, dung tích lên men trong thùng cũng tăng liên tục vì vậy rỉ
đường chuyển tiếp nồng độ là 19,5
0
Bx – 20
0
Bx sẽ có nồng độ rượu bình quân khi
kết thúc lên men 8,5%V – 11%V. Kết quả năng suất sử dụng thiết bị tăng, giảm

10
được hơi chưng cất nên chi phí sản xuất giảm nhưng việc quản lý thao tác, theo dõi
tốc độ lên men khó khăn do quá trình chuyển tiếp rỉ đường có nồng độ, tốc độ thay
đổi gây nên. Vì vậy một số cơ sở áp dụng phương pháp lên men liên tục.
+ Phương pháp lên men liên tục
Rỉ đường được cung cấp liên tục cho quá trình lên men chính. Rỉ đường được
chuyển tiếp ở nồng độ thường 20,5
0
Bx – 21
0
Bx, sau 64 giờ lên men độ rượu thu
được từ 8%V - 11%V. Phương pháp lên men liên tục sử dụng thiết bị lên men ít
nhất, chủ động được nồng độ rượu trong dịch lên men, theo dõi điều tiết quá trình
lên men đơn giản, đạt hiệu quả cao do đó chi phí sản xuất giảm [10].
1.2.4. Tác nhân lên men rƣợu etylic [15]
Tác nhân lên men rượu etylic là nấm men. Nấm men thuộc nhóm cơ thể đơn
bào, chúng phân bố rộng rãi trong thiên nhiên, đặc biệt chúng có nhiều ở vùng đất
trồng nho và các nơi trồng hoa quả. Nhiều loài nấm men có khả năng lên men rượu.

Từ lâu người ta đã biết sử dụng nấm men để sản xuất rượu bia. Nấm men sinh sôi
nhanh, tế bào lại chứa nhiều vitamin, acid amin không thay thế, hàm lượng protein
chiếm tới 50% trọng lượng khô của tế bào, nên nhiều loại nấm men còn được sử
dụng để sản xuất protein. Ngoài ra nấm men còn được sử dụng trong công nghệ sản
xuất bánh mì. Tuy nhiên, cũng có nhiều loại nấm men có hại, gây bệnh cho người
và gia súc, làm hư hỏng lương thực, thực phẩm.
Nấm men dùng trong sản xuất rượu etylic thường là các chủng thuộc giống
Saccharomyces, chúng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng trong môi trường
nước mạch nha như các loại đường hoà tan, các hợp chất nitơ (các acid amin,
peptid), vitamin và các nguyên tố vi lượng…qua màng tế bào. Sau đó, hàng loạt các
phản ứng sinh hóa mà đặc trưng là quá trình trao đổi chất để chuyển hoá các chất
này thành những dạng cần thiết cho quá trình phát triển và lên men của nấm men
được tiến hành.
Đặc tính hình thái: có 2 loại nấm men là nấm men chìm và nấm men nổi
Nấm men chìm: Khi quan sát bằng kính hiển vi các tế bào nấm men khi nảy
chồi thường đứng riêng lẻ hoặc cặp đôi. Hình dạng chủ yếu là hình cầu.

11
Nấm men nổi: Tế bào nấm men mẹ và con sau nảy chồi thường dính lại với
nhau tạo thành như chuỗi các tế bào nấm men còn hình dạng chủ yếu hình cầu hoặc
ovan với kích thước 7 – 10
m
.
Cấu tạo
- Nấm men Saccharomyces thuộc họ Saccharomycetaceae, ngành Ascomycota
và thuộc giới nấm.
- Nấm men Saccharomyces cerevisiae có hình cầu hay hình trứng, có kích
thước nhỏ, từ 5-14 mircomet, sinh sản bằng cách tạo chồi hay bào tử.

Hình 1.2. Nấm men vừa mới chớm nở được quan sát bằng kính hiển vi điện tử

- Cấu tạo của nấm men Saccharomyces gồm những thành phần chủ yếu sau:
+ Vách tế bào
+ Màng tế bào chất: nằm sát vách tế bào, có cấu tạo chủ yếu là lipoprotein,
giữ vai trò điều hòa vận chuyển các chất dinh dưỡng cho tế bào.
+ Tế bào chất gồm có mạng lưới nội chất là vị trí của nhiều hệ thống
enzyme khác nhau, đảm bảo sự vận chuyển vật chất cho tế bào và các cấu tử khác
nhau như bộ máy Golgi, lysozom, không bào, chứa các sản phẩm bị phân cắt, hay
chất độc lạ có thể có hại cho tế bào. Trong tế bào chất có nhân chứa thông tin di
truyền cho tế bào và các thành phần liên quan trong quá trình sinh tổng hợp và sinh
sản của tế bào. Năng lượng cung cấp cho tế bào qua những phản ứng xảy ra trong ty
thể cũng nằm trong tế bào chất. Ngoài ra còn có hạt glycogen, hạt mỡ dự trữ chất
dinh dưỡng cho tế bào.
1.3. Tổng quan về kỹ thuật cố định tế bào
1.3.1. Giới thiệu về cố định tế bào


12
Trong những năm 1970 các nhà khoa học đã bắt đầu quan tâm đến một phương
pháp mới cho công nghệ lên men dùng trong công nghệ sản xuất công nghiệp, đó là
phương pháp cố định tế bào. Từ đó đến nay, phương pháp này ngày càng được
nghiên cứu và phát triển rộng rãi. Từ các ứng dụng ban đầu trong công nghiệp thực
phẩm như: sản xuất các loại rượu, bia, acid hữu cơ,… phương pháp này được mở
rộng sang các lĩnh vực khác như: nghiên cứu sinh hóa cơ bản trong phân tích hóa
học, trong xử lý nước, trong sản xuất kháng sinh, kháng nguyên…
Sự phát triển của kỹ thuật cố định tế bào là kế thừa kỹ thuật cố định enzyme
nhưng nó đơn giản và rẻ tiền hơn, đó là do tránh được việc tách và tinh chế enzym.
Do đó hoạt tính của enzym gần như được bảo toàn so với trạng thái tự nhiên của nó.
Kỹ thuật cố định tế là một trong những kỹ thuật mạnh nhất hiện nay dùng trong
công nghệ sinh học [7].

Hình 1.3. Hình ảnh tế bào cố định trong alginate.
1.3.2. Ƣu điểm của việc cố định tế bào
Trong những năm cuối thế kỷ 20, khi mà kỹ thuật cố định enzyme và tế bào ra
đời nó đã được quan tâm, chú ý đặt biệt để thay thế một phần cho các quá trình lên
men truyền thống. Các chất dinh dưỡng hay cơ chất khi đi qua tế bào cố định này sẽ
tạo ra các sản phẩm mong muốn. Có hai đặc điểm có giá trị kinh tế trong việc cố
định tế bào.
Một là: Hoạt tính xúc tác sinh học tương đối kéo dài và mạnh. Sau khi cố định
sự giảm hoạt tính là không thể tránh khỏi được vì các protein là thành phần của chất
xúc tác sinh học không ổn định hoàn toàn. Việc xác định thời gian cho đến khi mất

13
hoạt tính hoàn toàn là không thuận lợi do đường cong suy giảm hoạt tính là không
tuyến tính. Tương tự như quá trình phân ra phóng xạ, người ta thường xác định thời
gian bán rã của chế phẩm cố định. Thời gian này có thể kéo dài từ vài giờ đến vài
năm.
Hai là: Tính bền của chế phẩm tạo thành. Nếu bình phản ứng cao với chất bên
trong đứng yên, các phần bên dưới sẽ bị ép bởi trọng lượng chất bên trên và ảnh
hưởng đến tốc độ dòng chảy và hiệu suất phản ứng. Với các bình phản ứng có cánh
khuấy hay thổi khí, các phần tử sẽ chuyển động và bị vách bình làm mài mòn. Khi
đó tế bào sẽ bị tách ra khỏi chất mang và chất mang bị phá hủy. Cả hai việc đó làm
bẩn dòng sản phẩm. Các bọt khí tạo ra do tế bào cố định cũng ảnh hưởng đến quá
trình, nó ngăn cản không cho cơ chất tiếp xúc với chất xúc tác.
Một khía cạnh khác của tính bền là sự ngăn cản quá trình phân hủy do vi sinh
vật. Điều này có thể thực hiện dưới điều kiện mà vi sinh vật tạp không thể phát triển
như: nhiệt độ cao, nồng độ cơ chất cao, dung dịch có tính kiềm hay acid cao. Trong
một số trường hợp đặc biệt, tính chất kháng sinh của chất mang như lòng trắng
trứng có thể xem như một ưu điểm đặc biệt. Có thể dùng biện pháp thanh trùng ban
đầu cơ chất. Khi đã có hoạt tính và độ bền cao thì vấn đề cần phải quan tâm là sự
khuếch tán ra của sản phẩm phản ứng.

Không thể đạt được một hệ thống thỏa mãn tất cả các điều kiện trên. Tuy
nhiên, tiêu chuẩn về độ bền có giá trị kinh tế hơn tiêu chuẩn về sự khuếch tán. Các
đặc điểm của chế phẩm tế bào cố định được nêu ra dưới đây:
Hoạt tính sinh học cao
Tính ổn định lâu dài của chất xúc tác sinh học
Khả năng tái sinh chất xúc tác sinh học
Ít giảm hoạt tính sinh học trong khi cố định
Ít thất thoát tế bào
Các phân tử không bị nén
Tính chống mài mòn cao
Ngăn cản sự phân hủy do sinh vật tạp

14
Trở lực khuếch tán nhỏ
Dạng hình cầu diện tích bề mặt lớn
Mật độ phù hợp với loại bình phản ứng
Kỹ thuật đơn giản
Chất mang rẻ tiền
Dùng vật liệu không độc
1.3.3. Các phƣơng pháp cố định tế bào
Để lựa chọn được phương pháp cố định tế bào thích hợp cần căn cứ vào rất
nhiều yếu tố. Có nhiều phương pháp cố định tế bào đã được nghiên cứu: phương
pháp hấp thụ, kết bông, liên kết cộng hóa trị, ngăn chặn, bẫy gel. Các phương pháp
này có các ưu điểm và nhược điểm được trình bày như bảng 1.3 dưới đây:
Bảng 1.3. Tóm tắt các đặc điểm chính của các phương pháp cố định
Phương pháp
Ưu điểm
Nhược điểm
Hấp phụ
+ Chất mang trung hòa

+ Chất mang có điện tích

Rẻ, đơn giản, nhẹ nhàng,
có khả năng tái sử dụng.

Thất thoát tế bào, nhạy
cảm đối với sự thay đổi
pH.
Kết bông
Nhẹ nhàng, đơn giản
Thất thoát tế bào, khuếch
tán giới hạn.
Bẫy
+ polyme tự nhiên
+ polyme nhân tạo

Nhẹ nhàng, đơn giản

Khuếch tán giới hạn, độc,
đắt tiền.
Liên kết đồng hóa trị
Vĩnh cửu
Khuếch tán giới hạn, độc,
đắt tiền.
Ngăn chặn
Nhẹ nhàng, đơn giản, có
khả năng tái sử dụng.
Khuếch tán giới hạn, độc,
đắt tiền.

15
1.3.4. Kỹ thuật cố định tế bào bằng phƣơng pháp bẫy
Kỹ thuật bẫy gel do tính nhẹ nhàng dễ thao tác và khả năng ứng dụng rộng rãi,
là một trong những kỹ thuật được nghiên cứu nhiều nhất. Như tên gọi nó là sự bẫy
tế bào bên trong một mạng lưới gel nhỏ hơn kích thước tế bào. Do đó mạng lưới gel
sẽ bao bọc xung quanh các tế bào hơn là tế bào hấp phụ lên trên bề mặt nó. Có một
dải rộng các vật liệu dùng để bẫy gel: từ các polysaccharit, protein đến các polymer
tổng hợp tinh khiết như polyacrylamit. Một cách tổng quát, có thể nói rằng tế bào
được bẫy trong mạng lưới gel, mà gel đó có thể vĩnh cửu hay thuận nghịch. Các gel
mềm và thuận nghịch có chức năng kém trong khi gel vĩnh cửu có thể liên quan đến
các giai đoạn chuẩn bị có tính độc cao. Khi tế bào được bẫy trong gel, để duy trì sự
sống cần phải cung cấp chất dinh dưỡng và các điều kiện cần thiết cho sự phát triển.
Tuy nhiên, sự phát triển quá mức trong một mạng lưới gel yếu có thể làm phá vỡ
mạng lưới và làm thất thoát tế bào.
Một vấn đề cần phải tính đến trong kỹ thuật bẫy gel là trở lực khuếch tán của
gel đối với cơ chất và đối với sản phẩm. Cách tốt nhất để làm giảm trở lực là tạo
một lớp mỏng vật liệu bao xung quanh các nhóm tế bào. Các tế bào được tự do
chuyển động bên trong các vỏ này.
Khi tế bào được bẫy trong mạng lưới gel nó giống như một cái thanh cản trở
sự khuếch tán của cơ chất và sản phẩm. Người ta nhận thấy rằng các phân tử có
kích thước nhỏ bao gồm các cơ chất và sản phẩm có thể khuếch tán với vận tốc có
thể chấp nhận được cho bất kì vật liệu gel nào. Kích thước và dạng vật liệu tạo gel
có thể gây nên những vấn đề khuếch tán nghiêm trọng.
Có hai loại chế phẩm bẫy tế bào: thứ nhất là chế phẩm trong đó toàn bộ tế bào
có khả năng sống được, một số tế bào được bẫy lỏng lẻo trong mạng lưới có thể
được kích thích phát triển bằng cách thêm vào chất dinh dưỡng thích hợp. Như vậy
trên một đơn vị thể tích có thể đạt được mật độ tế bào cao hơn khi nuôi cấy tự do
trong bình lên men. Loại thứ hai là loại cố định liên quan đến sự bẫy các tế bào
không có khả năng sống. Sự mất khả năng sống có thể do chủ ý hay kỹ thuật cố
định, chất mang [11].

16
1.3.5. Giới thiệu chung về chất mang Alginate [13]
Alginate là muối của acid alginic, một thành phần cấu tạo của vách tế bào rong
nâu. Acid alginic là một co-polyme mạch thẳng được cấu thành từ hai monomer là
α-L-guluronic acid và β-D-manuronic acid. Hai monomer này liên kết với nhau để
tạo thành acid alginic thông qua liên kết 1-4 glucoside.
Tỉ lệ hai loại acid này phụ thuộc vào vị trí địa lý, mùa vụ, giống loài và vị trí
trên thân rong dùng để tách chiết acid alginic. Sự khác biệt về thành phần này ảnh
hưởng đến các tính chất của alginate, đặc biệt là tính chất tạo gel. Hai monomer này
kết hợp với nhau để tạo ba block:
- Block homopolyguluronic: gồm các gốc aicd guluronic nối tiếp nhau,
GGGG
- Block homopolymanuronic: gồm các gốc manuronic nối tiếp nhau,
MMMM
- Block luân hợp (alternating): hai gốc luân phiên nối tiếp nhau,
MGMGMG

Hình 1.4. Cấu tạo của hai monomer α-L-guluronic acid và β-D-manuronic acid
Khối lượng phân tử của alginate thương mại nằm trong khoảng 32000 - 200000
tương ứng với múc độ polymer hóa từ 180 ÷ 930. Alginate là một keo ưa nước do
đó nó dễ hút ẩm từ không khí. Hàm lượng ẩm cân bằng của alginate phụ thuộc vào
độ ẩm tương đối của không khí. Acid alginic và các muối của nó sẽ giảm chất lượng
ở nhiệt độ trên 32
o
C, do đó chúng cần được bảo quản ở nơi thoáng mát

17

Hình 1.5. Các dạng alginate

Các muối kim loại kiềm Na, K của acid alginic và propylene glycol alginate
rất dễ tan trong nước và tạo thành dung dịch có độ nhớt rất cao. Người ta ứng dụng
tính chất này của alginate để tách chiết chúng ra khỏi rong nguyên liệu cũng như
trong các ứng dụng khác của alginate. Trong khi đó, muối alginate của các kim loại
đa hóa trị thì không tan trong nước.
Dung dịch 1% của alginate thương mại có độ nhớt nằm trong khoảng 20 - 2000
mPa.s. Độ nhớt của dung dịch alginate phụ thuộc vào 4 yếu tố chính:
(1) Mức độ polymer hóa tăng làm độ nhớt
(2) Nồng độ tăng thì độ nhớt tăng
(3) Nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm
(4) Dung dịch trong nước cứng hoặc có mặt của các chất điện ly sẽ ảnh
hưởng đến độ nhớt của alginate
Ngoài ra, độ nhớt của alginate còn phụ thuộc vào phân tử lượng, hàm lượng
canxi trong phân tử alginate và nguồn gốc của rong.
Độ nhớt của alginate khá ổn định trong khoảng pH = 5-10. Khi pH thấp hơn 4,5
thì độ nhớt của alginate tăng lên và thấp hơn 3,0 thì acid alginic không tan sẽ hình
thành và kết tủa. Trong các hệ có pH thấp trên 6,5 propylene glycol alginate tan tốt hơn
so với alginate Na, nhưng ở pH trên 6,5 propylene glycol alginate giảm chất lượng
nhanh chóng. Do đó propylene glycol alginate thường được ứng dụng ở vùng có pH
thấp.
Đặc tính chảy của alginate phụ thuộc vào nồng độ. Dung dịch 2,5% alginate
của loại có độ nhớt trung bình là một chất dẻo khi tốc độ trượt lớn. Trong khi đó

18
dung dịch 0,5% của alginate cùng loại là một dịch Newton và chỉ là chất giả dẻo khi
tốc độ trượt rất cao. Tính chất giả dẻo của dung dịch alginate được ứng dụng trong
sản xuất sơn.
Một trong những tính chất quan trọng và hữu ích của alginate là khả năng phản
ứng với các ion đa hóa trị để tạo gel. Một ion hai hóa trị thường được sử dụng nhiều
cho mục đích này là ion Ca

++
. Gel tạo thành chứa chủ yếu là nước 99 - 99,5% và 0,5
- 1% là alginate. Đã có nhiều công trình nghiên cứu để làm rõ tính chất của các liên
kết ngang và xác định cấu trúc của hạt gel.
Trước kia người ta cho rằng việc tạo gel đơn giản chỉ là liên kết ion giữa hai
nhóm carboxyl của hai chuỗi polymer gần nhau thông qua ion tạo gel như Ca
++
.
Nhưng những nghiên cứu gần đây cho thấy sự liên kết phức tạp hơn, cả với các
nhóm hydroxyl. Hiện nay mô hình tạo gel được chấp nhận rộng rãi nhất là mô hình
vỉ trứng.








Hình 1.6. Mô hình tạo gel dạng vỉ trứng của alginate canxi.
Do cấu trúc đặc biệt của phân đoạn poly guluronic, nó tạo thành dạng gấp
nếp như vỉ trứng. Khoảng không gian tạo thành giữa các vỉ khi xếp chồng lên nhau
tương tự như chỗ đặt quả trứng, điểm đặc sắc ở đây là kích thước của khoảng trống
này khá phù hợp với kích thước của ion Ca
++
.

19
Việc tạo gel chủ yếu thực hiện ở các phân đoạn poly guluronic. Do đó những
alginate có tỷ lệ poly guluronic cao sẽ tạo gel tốt hơn, hạt gel cứng chắc hơn.

Alginate được sử dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp. Việc sử dụng
alginate trong công nghiệp thực phẩm bắt đầu từ năm 1934 khi công ty Kelco giới
thiệu alginate như là một chất ổn định cho kem. Từ thời điểm đó việc sử dụng
alginate trong công nghiệp thục phẩm tăng lên rất nhanh. Cùng với sự phát triển của
propylene glycol alginate vào năm 1944, alginate và propylene glycol alginate trở
thành hai loại keo quan trọng nhất được sử dụng trong công nhiệp thực phẩm.
Trong công nghiệp thực phẩm alginate được sử dụng làm chất tạo đông, chất ổn
định, nhũ tương hóa, tạo màng và tạo gel. Những ứng dụng này đều dựa trên tính
chất keo nhớt đặc biệt của hợp chất này. Một số tổ chức như Hiệp hội dược phẩm và
thực phẩm (FDA) của Mỹ đã xác định là alginate không độc hại khi sử dụng trong
công nghiệp thực phẩm. Alginate còn được ứng dụng trong các ngành công nghiệp
khác như: công nghiệp dược, công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, xây dựng, khoan
dầu,….Khó có thể liệt kê hết được những ứng dụng của alginate, nhưng hiện nay
một vấn đề mới trong việc sử dụng alginate là ứng dụng của nó trong công nghệ
sinh học.
Một trong những ứng dụng quan trọng của alginate trong công nghệ sinh học
là dùng làm chất mang để cố định tế bào. Kỹ thuật cố định tế bào là xu thế mới của
công nghệ sinh học và tiềm năng của nó hiện đang được khai thác. Phương pháp
này bao gồm các ứng dụng từ việc cố định tế bào sống hoặc đã chết trong bình phản
ứng sinh học, cố định các tế bào thực vật, cố định các tế bào thể lai để tạo các kháng
nguyên đơn dòng, đến việc cố định các tế bào thực vật.
Một số ứng dụng của alginate để cố định tế bào được thể hiện bảng 1.4


20
Bảng 1.4. Một số ứng dụng của alginate trong kỹ thuật cố định tế bào
Loại tế bào
Sản phẩm/mục đích
Vi khuẩn (Bacteria)
Erwinia rhapontici

Pseudomonas dennitrificans
Zymononas mobilis

Isomaltulose
Nước uống có cồn
Ethanol
Tảo xanh - lục (blue - green algane)
Anbena sp

Ammonia
Nấm (Fungi)
Kluyveromycesblugaricus
Saccharomyces cervisiae
Saccharomyces bajnus

Thủy phân dịch sữa
Ethanol
Champagne
Tảo (Algae)
Botryococcus braunii

Hydrocarbons
Tế bào thực vật (Plant cells)
Chatharanthus roseus
Daucus carota
Các loài thực vật khác

Alkaloids
Alkaloids
Các hạt giống nhân tạo

Tế bào động vật có vú (mammalian cells)
Hybridoma
Fibroblasts
Lymphoma cells

Các kháng thể đơn dòng
Interferon-β
Interferon-α
1.3.6. Các nghiên cứu về ứng dụng của alginate trong lĩnh vực cố định tế bào [13]
Khi nghiên cứu cố định tế bào có hai vấn đề quan trọng để có thể khai thác
hiệu quả các tế bào cố định. Thứ nhất là sản phẩm sau khi cố định phải có hoạt tính
xúc tác sinh học mạnh và kéo dài. Độ bền của sản phẩm cố định là điều quan trọng
thứ hai.
Đối với việc cố định các tế bào để lên men rượu thì các tác giả cũng tập trung
vào hai vấn đề này. Có nhiều phương pháp cố định tế bào và các chất mang khác