Nghiên cứu sản xuất oligo cellulose kích thích sinh trưởng thực vật từ bã rong trong sản xuất agar

MỤC LỤC

Trang
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Nguyên liệu rong biển và tình hình sản xuất agar 3
1.2. Quy trình công nghệ sản xuất agar 4
1.3. Thành phần cơ bản trong bã rong 8
1.4. Các phương pháp xử lý bã rong 8
1.5. Cellulose và oligo cellulose 9
1.5.1. Cellulose 9
1.5.2. Oligo saccharide 12
1.5.3. Các phương pháp sản xuất oligo cellulose 13
1.6. Enzyme Cellulase 14
1.6.1. Định nghĩa và phân loại 14
1.6.2. Tính chất 16
1.6.3. Cơ chế thủy phân cellulose 16
1.7. Ứng dụng của oligo cellulose vào thực vật 17
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19
2.1. Đối tượng nghiên cứu 19
2.1.1. Bã rong 19
2.1.2. Enzyme 19
2.1.3. Hạt đậu xanh 21
2.2. Phương pháp nghiên cứu 22
2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 22
2.2.2. Phương pháp cảm quan 30
2.2.3. Phương pháp phân tích hoá học 30

2.2.4. Phương pháp phân tích xử lý số liệu 30
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 31
3.1. Thành phần bã rong của các quy trình sản xuất agar 31
3.2. Nghiên cứu chế độ thủy phân bã rong 33
3.2.1. Nghiên cứu thăm dò pH thủy phân thích hợp 33
3.2.2. Nghiên cứu thăm dò nhiệt độ thủy phân thích hợp 35
3.2.3. Nghiên cứu thăm dò thời gian thủy phân thích hợp 37
3.2.4. Nghiên cứu thăm dò tỷ lệ enzyme/bã rong thích hợp 39
3.3. Tối ưu hóa quá trình thủy phân bã rong 42
3.4. Đề xuất quy trình 44
3.5. Sản xuất thử theo quy trình đề xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm thu được 45
3.6. Đánh giá hiệu quả quy trình 46
3.6.1. Về mặt kinh tế 46
3.6.2. Về môi trường 47
3.7. Bước đầu đánh giá khả năng ứng dụng oligo cellulose làm chất kích thích
sinh trưởng thực vật 48
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO 54
PHỤ LỤC 1. CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 58
PHỤ LỤC 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 67
PHỤ LỤC 3. HÌNH ẢNH MỘT SỐ THIẾT BỊ DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH
NGHIÊN CỨU 83

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

B505 : Bacillus subtilis VTCC-B-505
CMC : Carbonyl - methyl cellulose
C.ty : Công ty
ĐC : Đối chứng
FAO : Food and Agriculture Organization

h : Giờ
MS : Murashige-Skoog
NC : Nghiên cứu
NXB : Nhà xuất bản
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
ThS : Thạc sĩ
TNHH : Trách nhiệm hữu hạn
TB : Trung bình
τ : Thời gian (h)
t
o
C : Nhiệt độ (
o
C)
v/w : Tỷ lệ eznzyme/cơ chất (ml/g)



DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang

Bảng 3-1. Tỷ lệ bã rong/sản phẩm theo vùng nguyên liệu 31
Bảng 3-2: Thành phần hóa học của bã rong 32
Bảng 3-3: Thành phần kim loại nặng trong bã rong 32
Bảng 3-4. Mức thí nghiệm của các yếu tố 42
Bảng 3-5. Ma trận trực giao cấp một, ba yếu tố 42
Bảng 3-6. Kết quả tối ưu hóa công đoạn thủy phân bã rong 43
Bảng 3-7. Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan oligo cellulose 45
Bảng 3-8. Kết quả phân tích tỷ tệ các thành phần có trong oligo cellulose 45
Bảng 3-9. Kết quả kiểm tra vi sinh vật của sản phẩm oligo cellulose 46

Bảng 3-10. Biến đổi khối lượng sản phẩm qua các công đoạn 46
Bảng 3-11. Chi phí nguyên vật liệu tính cho 1 kg sản phẩm 47
Bảng 3-12. Bảng mô tả thang điểm cảm quan của oligo cellulose 58
Bảng 3-13. Kết quả thí nghiệm thăm dò pH thủy phân thích hợp 59
Bảng 3-14. Kết quả thí nghiệm thăm dò nhiệt độ thủy phân thích hợp 59
Bảng 3-15. Kết quả thí nghiệm thăm dò thời gian thủy phân thích hợp 60
Bảng 3-16. Kết quả thí nghiệm thăm dò tỷ lệ enzyme/bã rong thích hợp 60
Bảng 3-17. Mức thí nghiệm của các yếu tố 61
Bảng 3-18. Ma trận trực giao cấp một, ba yếu tố 61
Bảng 3-19. Bảng kết quả tính toán hệ số hồi quy 62
Bảng 3-20. Bảng kết quả tính hệ số chuẩn Student 62
Bảng 3-21 Số liệu dùng để tính toán S
2
dư
63
Bảng 3-22. Kết quả tối ưu hóa công đoạn thủy phân bã rong 65
Bảng 3-23. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu môi trường cơ bản của nước thải 65
Bảng 3-24. Ảnh hưởng của oligo cellulose lên khả năng sinh trưởng của đậu xanh 66
Bảng 3-25. Nội dung sáu bậc đánh giá cho một chỉ tiêu cảm quan 72
Bảng3-26. Bảng điểm cảm quan 73
Bảng 3-27. Bảng phân cấp chất lượng sản phẩm theo TCVN 3215 – 79 73
Bảng 3-28. Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước
thải công nghiệp. 75
DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình 1-1. Rong câu (Gracilaria Verrucosa) 3
Hình 1-2. Cấu trúc cellulose và mạng lưới liên kết hydrogen [6] 10
Hình 1-3. Sự sắp xếp các chuỗi cellulose trong thành tế bào thực vật [33] 11
Hình 2-1. Bã rong 19
Hình 2-2. Enzyme B505 20

Hình 2-3. Hạt đậu xanh 21
Hình 3-1. Ảnh hưởng của pH đến chất lượng cảm quan của oligo cellulose 34
Hình 3-2. Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng đường khử của oligo cellulose 34
Hình 3-3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng cảm quan của oligo cellulose 36
Hình 3-4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đường khử của oligo cellulose 36
Hình 3-5. Ảnh hưởng của thời gian đến chất lượng cảm quan của oligo cellulose 38
Hình 3-6. Ảnh hưởng của thời gian đến hàm lượng đường khử của oligo cellulose 38
Hình 3-7. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/bã rong đến chất lượng cảm quan của sản
phẩm 40
Hình 3-8. Ảnh hưởng của tỷ lệ enzyme/bã rong đến hàm lượng đường khử của oligo
cellulose 40
Hình 3-9. So sánh các chỉ tiêu môi trường cơ bản của nước thải 48
Hình 3-10. Ảnh hưởng của oligo cellulose lên sự sinh trưởng của rễ cây 49
Hình 3-11. Ảnh hưởng của oligo cellulose lên sự sinh trưởng của thân cây 49
Hình 3-12. Ảnh hưởng của oligo cellulose lên sinh khối tươi của thân cây 50
Hình 3-13. Thiết bị thuỷ phân 83
Hình 3-14. Máy ly tâm 84
Hình 3-15. Máy UV xác định đường khử 84
Hình 3-16. Sản phẩm thuỷ phân ở các nồng độ 85
Hình 3-17. Một số giai đoạn phát triển của cây đậu xanh 85


1

MỞ ĐẦU
Trên thế giới, sản lượng agar ước tính khoảng 7.000 ÷ 10.000 tấn một năm.
Ở Việt Nam, sản lượng rong tươi khoảng 3000 tấn/năm, phần lớn được dùng để sản
xuất agar và carrageenan. Hàng năm, nước ta sản xuất khoảng 500 tấn agar, tuy
nhiên lượng phế thải hữu cơ trong quá trình chế biến agar rất cao khoảng 6 ÷ 8 tấn
bã rong/một tấn sản phẩm. Đặc biệt, bã rong có chứa một lượng nước và chất hữu

cơ cao, vì vậy dễ phân hủy gây mùi hôi thối và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Nhiều cơ sở sản xuất đã đổ trực tiếp nguồn bã thải này ra môi trường tự nhiên. Nếu
bã rong không được xử lý và tận thu sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và
lãng phí nguồn phế liệu.
Trong bã rong, cellulose là thành phần hữu cơ chiếm tỷ lệ cao và rất khó bị
phân hủy bởi cấu trúc phức tạp của nó. Trên thế giới hiện nay, người ta đã tiến hành
xử lý bã rong để làm thức ăn gia súc bằng một số phương pháp thủy phân trong môi
trường kiềm hoặc acid. Tuy nhiên việc thủy phân cellulose bằng phương pháp vật lý
và hóa học rất phức tạp, tốn kém và gây độc hại cho môi trường. Trong khi đó, việc
xử lý các chất thải hữu cơ chứa cellulose bằng công nghệ sinh học, đặc biệt sử dụng
các enzyme cellulase ngoại bào từ vi sinh vật sẽ có nhiều ưu điểm về cả mặt kỹ
thuật, kinh tế và môi trường.
Do vậy, nghiên cứu ứng dụng enzyme cellulase thuỷ phân bã rong trong công
nghệ sản xuất agar để sản xuất oligo-cellulose sẽ mang lại hiệu quả kinh tế vì giúp
tận dụng lượng phế thải này một cách có hiệu quả. Nhưng quan trọng hơn cả là giúp
giảm thiểu nguy cơ gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra còn giúp tiết kiệm chi phí xử
lý chất thải cho các nhà máy chế biến agar. Vì vậy việc làm này mang tính cấp bách
trong thực tế sản xuất hiện nay.
Từ những yêu cầu thực tiễn nêu ra ở trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài
“Nghiên cứu sản xuất oligo cellulose kích thích sinh trưởng thực vật từ bã rong
trong sản xuất agar”.
Ý nghĩa khoa học của đề tài:
- Sự thành công của đề tài sẽ cơ sở khoa học cho việc tận dụng bã rong từ công
nghệ sản xuất agar trong sản xuất oligo cellulose.
- Kết quả của đề tài là các kết quả có hệ thống về các thông số thuỷ phân bã rong.

2

- Tạo ra dữ liệu khoa học có giá trị tham khảo cho học sinh, sinh viên, các nhà
nghiên cứu chế biến cũng như các nhà sản xuất trong lĩnh vực thuỷ sản, nông

nghiệp.

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
- Thành công của đề tài sẽ mở ra một hướng mới cho ngành thuỷ sản và nông
nghiệp.
- Góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường hiện nay của Việt Nam.
- Số liệu của đề tài còn cung cấp thêm các thông số khoa học để bổ sung vào các tài
liệu phục vụ cho giảng dạy ngành Công nghệ Chế biến, ngành Công nghệ sinh học
và ngành Công nghệ Thực phẩm của Trường Đại học Nha Trang và là cơ sở cho các
công trình nghiên cứu tiếp theo.
Nội dung nghiên cứu của đề tài:
- Khảo sát các thành phần cơ bản của bã rong trong công nghệ sản xuất agar tại Hải
Phòng.
- Nghiên cứu quy trình ứng dụng cellulase để sản xuất oligo cellulose từ bã rong.
- Đánh giá chất lượng sản phẩm oligo cellulose thu nhận được.
- Đánh giá hiệu quả của quy trình.
- Bước đầu đánh giá khả năng ứng dụng oligo cellulose để làm chất kích thích sinh
trưởng.




3

Chương 1
TỔNG QUAN

1.1. Nguyên liệu rong biển và tình hình sản xuất agar
Rong biển là thực vật thủy sinh có đời sống gắn liền với nước. Chúng có thể
là đơn bào, đa bào sống thành quần thể. Chúng có kích thước hiển vi hoặc có khi

dài hàng chục mét. Hình dạng của chúng có thể là hình cầu, hình sợi, hình phiến lá
hay hình thù rất đặc biệt. Từ lâu, rong biển là đối tượng nghiên cứu của nhiều nước
trên thế giới [6,31], chúng là loại thực vật biển quý giá được dùng làm nguyên liệu
chế biến nhiều thực phẩm có giá trị cao. Rong Đỏ và rong Nâu là hai đối tượng
được quan tâm nghiên cứu và được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp và
đời sống. Một số loài rong Đỏ có hàm lượng agar, carrageenan, furcellaran cao [6].
Theo tài liệu FAO, nhóm rong cho agar thuộc ngành rong Đỏ bao gồm các
loại như: Gelidium pusillum, Gracilaria asiatica và Acanthopeltis japonica. Rong
biển phân bố ở các vùng nước mặn, nước lợ, cửa sông, vùng triền sâu, vùng biển
cạn, Ở nước ta, có một số vùng chuyên canh trồng rong câu chỉ vàng, thuộc
ngành rong Đỏ, như: Phá Tam Giang (Lăng Cô – Thừa Thiên Huế); Đầm Thị Nại
(Bình Định); Đầm Ô Loan (Phú Yên) [6,15].










a. Tươi b. Khô
Hình 1-1. Rong câu (Gracilaria Verrucosa)

4

Rong câu Gracilaria asiatica loài có giá trị kinh tế cao. Theo báo cáo điều
tra khảo sát của chuyên gia tư vấn thuộc chương trình hỗ trợ phát triển nuôi trồng
thuỷ sản nước lợ SUMA, sản lượng thu hoạch rong câu Gracilaria asiatica ở nước

ta mỗi năm khoảng 5.000 tấn khô, còn theo con số ước tính của tổ chức FAO thì sản
lượng này là khoảng 7.000 tấn. Rong câu phân bố chủ yếu ở các địa phương như
Hải Phòng, Nam Hà, Thái Bình, Thanh Hoá và Thừa Thiên Huế [11;27].
Sản lượng agar trung bình hàng năm của toàn thế giới là 7.000 ÷ 10.000
tấn/năm. Nam Triều Tiên cung cấp nguyên liệu sản xuất agar chiếm 40% tổng sản
lượng toàn thế giới. Sản lượng agar sản Bản và Hàn Quốc).
- Châu Âu: 30% (Pháp, xuất tại các nước như sau:
- Châu Á: 50% (chủ yếu là Nhật Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha).
- Châu Mỹ: 15% (Mỹ, Achentina, Brazil, Chilê).
- Châu Phi: 5% (Marốc) [33,15].
Việt Nam bắt đầu sản xuất agar từ 1960 tại Hải Phòng, sau đó triển khai tại
Huế, Nha Trang và Thành phố Hồ Chí Minh năm 1976. Nguyên liệu sản xuất agar
chủ yếu từ Gracilaria asiatica (rong câu chỉ vàng), Gelidiella acerosa, G.
tenuistipitata. Gần đây nhóm nghiên cứu của phân viện Vật liệu Nha Trang đã
nghiên cứu dùng G. teteroclada làm nguyên liệu sản xuất agar. Tổng sản lượng agar
trên cả nước đạt khoảng 80 ÷ 100 tấn/năm.
Hải Phòng là nơi tập trung các xưởng sản xuất agar, tính chung các quy mô
khác nhau có khoảng 40 xưởng với tổng sản lượng agar ước tính đạt 500 tấn/năm.
Riêng xưởng agar của công ty đồ hộp Hạ Long có thể sản xuất thường xuyên với
công suất 50 tấn/năm, một số xưởng sản xuất agar được tư nhân đầu tư sản xuất với
công suất trung bình 10 tấn/năm. Lượng phế thải hữu cơ tại các cơ sở sản xuất agar
ở Hải Phòng, Thái Bình, Nam Hà khoảng 4.000 tấn. Việc xử lý bã rong đang là vấn
đề nan giải cho các nhà máy sản xuất agar.
1.2. Quy trình công nghệ sản xuất agar
Khảo sát tình hình sản xuất của một số cơ sở chế biến agar nhận thấy quy mô
công nghệ sản xuất agar rất đa dạng, từ quy mô thủ công hộ gia đình có công suất từ
10 ÷ 30kg/ngày đến quy mô bán thủ công có công suất là 100 ÷ 300kg/ngày
[4;8;13].

5

- Quy trình công nghệ sản xuất agar theo quy mô thủ công: Quy mô sản xuất này
phổ biến ở các cơ sở ở các tỉnh miền Trung như Huế, Nha Trang. Công suất chỉ
khoảng 5 ÷ 10 kg/ngày. Quy mô nhỏ làm theo mùa vụ chủ yếu là bán lẻ cho các cơ
sản sản xuất mứt, bánh kẹo, đông sương ở tỉnh.
- Quy trình sản xuất agar theo quy mô hộ gia đình: Đây là quy mô sản xuất nhỏ,
vốn đầu tư ít, thiết bị ít, lao động thủ công, công suất từ 10 ÷ 30kg/ngày. Sản phẩm
chủ yếu là agar dạng sợi bán cho cơ sở thu mua phía Nam và bán lẻ cho các cơ sở
sản xuất bánh kẹo. Chất lượng sản phẩm không cao, giá rẻ, chủ yếu là tiêu thụ nội
địa[4;8].
- Quy trình công nghệ sản xuất agar theo quy mô bán cơ giới: Đây là quy mô sản
xuất bán cơ giới, đầu tư nhiều thiết bị máy móc, công suất 100 ÷ 250 kg/ngày, tập
trung ở Hải Phòng như Công ty Cổ phần đồ hộp Hạ Long, Công ty TNHH Hải
Long, Công ty Cổ phần thương mại Duy Mai, Công ty TNHH Hải Đông, Công ty
TNHH thương mại và sản xuất Hoàng Yến,… Chất lượng sản phẩm agar theo quy
mô sản xuất này sức đông cao, màu trắng sáng, chất lượng ổn định tiêu thụ trong
nước và xuất khẩu sang thị trường Hàn Quốc, Italia, Trung Quốc giá thành sản
phẩm khoảng 10 ÷ 12 USD/1kg sản phẩm. Nguồn rong câu để sản xuất agar là do
các cơ sở thu mua từ các vùng ven biển Việt Nam và rong nhập khẩu từ Trung Quốc
do đó tỷ lệ phế thải bã rong phụ thuộc rất nhiều vào loại rong và chất lượng rong.
Rong câu chỉ vàng ở vùng Bạch Long Vĩ, Cát Hải - Hải Phòng và rong ở Phá Tam
Giang, Lăng Cô - Huế thì có hàm lượng agar cao và tỷ lệ bã rong thấp khoảng
6,75tấn ÷ 7tấn/tấn sản phẩm, nhiều loại rong ở Thái Bình và Nam Định,… thì chất
lượng rong kém hàm lượng agar thấp, tỷ lệ phế thải khoảng 9 ÷ 14tấn/tấn sản
phẩm[4;8].

6


* Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất agar theo quy mô bán cơ giới[6]:

Bã rong

Bao gói, Bảo quản

Tẩy màu

Nguyên liệu
Xử lý kiềm

Rửa trung tính

Xử lý acid

Nấu chiết

Làm nguội cắt sợi

Lọc trong có trợ lọc

Lọc trong lần 1

Nghiền bột

Agar bột

Sấy khô

Ép tách nước


7

+ Nguyên liệu: Rong câu chỉ vàng Gracilaria asiatica được thu mua ở dạng khô ở
các khu vực thuộc vùng ven biển Việt Nam.
+ Xử lý kiềm: Rong câu khô được xử lý trong dung dịch NaOH, nồng độ 24 g/l


0,5 g/l. Tỷ lệ dung dịch/rong là 20/1, nhiệt độ xử lý ở 80 ÷ 95
o

C, thời gian xử lý kể
từ khi dung dịch NaOH sôi là 50 phút. Trong quá trình xử lý cần có chế độ khuấy
đảo và lưu chuyển dịch NaOH trong nồi.
+ Rửa trung tính: Rửa sạch nước đến khi nước rửa trong và có pH = 7, sau đó để
ráo. Rửa bằng máy rửa khuấy đảo trục.
+ Tẩy màu: Tẩy rong bằng dung dịch javen 5% tỷ lệ dung dịch/rong = 10/1.
+ Xử lý acid: Ngâm rong trong dung dịch acid citric có nồng độ 0,3 g/l vào khuấy
đảo đều, thời gian 15 phút. Lượng acid sử dụng phụ thuộc vào màu sắc cũng như độ
cứng của cây rong. Sau khi ngâm, rửa kỹ rong đến khi nước trong. Rửa bằng máy
rửa khuấy đảo trục.
+ Nấu chiết: Đun sôi nước và thả rong câu đã xử lý ở trên vào, lượng nước dùng
được tính theo công thức [6]:



Trong đó:
N: Lượng nước nấu (lít)
A: Hàm lượng agar trong nguyên liệu (%)
D: Sức đông của agar (g/cm
3
)
R: Khối lượng rong khô cho một mẻ nấu (kg)
C: Hệ số phụ thuộc sức đông
Theo kinh nghiệm của các nhà sản xuất tỷ lệ nước cho vào nấu rong là
nước/rong sạch = 5/1.
+ Lọc trong lần 1: Lọc dịch nấu chiết bằng máy ép lọc khung bản để lọc dịch và
loại bỏ bã rong. Nhiệt độ dịch lọc khoảng 80 ÷ 90
0
C. Sau đó, dịch lọc được bơm
vào bể lọc 2.

+ Lọc lần 2: Bể lọc 2 có bổ sung chất trợ lọc có tác dụng hấp phụ màu. Dịch lọc
trong được rót vào các khay tôn và để nguội tự nhiên.
+ Cắt sợi: Cắt sợi thạch bằng máy cắt hoặc ống cắt thủ công theo kích thước
5x5x30cm, sau đó cho sợi thạch vào các túi vải.
+ Ép tách nước: Ép các túi thạch dưới máy ép thuỷ lực, ép loại bỏ nước.
100.

C
RDA
N 

8

+ Sấy khô: Tấm agar sau khi loại bỏ nước có độ ẩm là khoảng 30%, tiếp tục sấy khô
đến 10÷12%.
+ Nghiền bột agar: Máy nghiền có đường kính mắt lưới là 13mm.
+ Đóng bao: Bột agar đựng trong bao polyetylen có hai lớp với kích thước trong
của túi là 270 ÷ 300 mm, khối lượng tịnh của mỗi túi là 500


15g, hoặc tuỳ theo
yêu cầu của đơn đặt hàng. Sau đó, được đóng trong bao bì carton có giấy lót chống
ẩm.
1.3. Thành phần cơ bản trong bã rong
Thành phần chính của chất thải sau quá trình sản xuất agar là bã rong chứa
cellulose, protein và khoáng. Hàm lượng các chất trong bã rong phụ thuộc vào quy
trình công nghệ sản xuất nhưng nhìn chung chứa khoảng 25% chất khô, hàm ẩm
75%. Thành phần chất khô có trong bã rong bao gồm khoảng 40 ÷ 50% hợp chất
hữu cơ chủ yếu là cellulose, chất dinh dưỡng, protein và 50 ÷ 60% hợp chất vô cơ
trong đó có 55% muối vô cơ không tan trong nước và nhiều nguyên tố vi lượng [4].

Cellulose là polyme mạch thẳng của hàng ngàn cấu tử glucose đuợc nối với
nhau bằng liên kết -1,4 glucozit, tạo thành dạng sợi. Cấu trúc bậc 2,3 của cellulose
rất phức tạp, dạng lớp được gắn kết bằng các liên kết hydro, lực liên kết hydro được
trùng hợp nhiều lớp nhưng rất bền vững do đó cellulose không tan và khó phân giải.
Hệ enzyme phân giải cellulose bao gồm:
- Cellubiohydrolase có tác dụng cắt đứt liên kết hydro làm biến dạng
cellulose tự nhiên, phân giải vùng kết tinh dạng cấu trúc vô định hình.
- Endoglucanasecó khả năng cắt đứt các liên kết 1-4 glucosid bên trong phân
tử tạo thành những chuỗi dài. Endoglucanase tiến hành phân giải các chuỗi dài trên
thành các disacaride gọi là cellobiose–gluconase tiến hành thuỷ phân cellobiose
thành glucose [4;13;33].
1.4. Các phương pháp xử lý bã rong
Đặc thù của công nghệ sản xuất agar là lượng phế thải hữu cơ tương đối cao,
trung bình khoảng 6 tấn phế thải/1 tấn sản phẩm [10,15]. Qua các tài liệu và khảo
sát hiện trạng xử lý các chất thải tại các cơ sở sản xuất agar cho thấy, việc xử lý bã
rong ít được quan tâm. Đặc biệt, bã rong có chứa một lượng nước cao, chất hữu cơ
dễ phân hủy, gây mùi chua thối độc hại cho con người. Hầu hết bã rong được xử lý

9

bằng cách đào hố chôn vùi hoặc ủ làm phân bón cho cây trồng gây ra mùi hôi thối,
ô nhiễm môi trường khu vực sản xuất và dân cư. Nhìn chung, trong thực tế có bốn
biện pháp xử lý bã rong sau:
- Biện pháp chôn lấp: Đây là biện pháp mang tính cổ điển, thủ công, đơn
giản nhưng đòi hỏi cần nhiều diện tích đất, tốn nhiều sức lao động, thời gian xử lý
lâu, sinh mùi hôi thối và khí độc gây ô nhiễm môi trường không khí, đất và nguồn
nước ngầm.
- Biện pháp đốt: Bã rong rải ra phơi mưa nắng nhiều ngày rồi đem đốt,
phương pháp này gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, gây hiệu ứng nhà kính và
gây ra một số căn bệnh về đường hô hấp.

- Đổ ra sông hồ: Bã rong được tập trung lại vài ngày và thuê xe chở đi đổ.
Phương pháp này vừa gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng vừa tốn thêm công vận
chuyển. Đây là cách xử lý phổ biến tại các cơ sở sản xuất agar trên địa bàn thành
phố Hải Phòng.
- Biện pháp sinh học: Trộn bã rong với một số chất khác, ủ lại làm phân bón
cho cây trồng. Đây là biện pháp tối ưu hiện nay, vừa tránh gây ô nhiễm môi trường
vừa tận dụng làm phân bón, song phương pháp này vẫn còn một số hạn chế như:
phải có thiết bị, tốn nhân công, chưa có công nghệ cụ thể, thường làm theo thói
quen, hiện nay chưa được sử dụng nhiều.
1.5. Cellulose và oligo cellulose
1.5.1. Cellulose
Cellulose là hợp chất hữu cơ chiếm tỷ lệ cao nhất trong tự nhiên, là thành
phần cơ bản cấu tạo nên thành tế bào thực vật. Năm 1838, Anselin Payen là người
đầu tiên tìm ra cellulose trong sợi bông (chiếm 98%), sau đó những nghiên cứu
khác cũng cho thấy cellulose có hàm lượng rất cao trong thực vật như ở sợi lanh
(80%), gỗ (40 ÷ 50%) [19;6].
Cellulose là một polymer mạch thẳng không cuộn xoắn, được tạo nên từ các
đơn vị là β-D-glucose thông qua liên kết β-1,4-glucoside. Mức độ polymer hóa
được đánh giá dựa vào số phân tử glucose trong chuỗi. Đối với cellulose tự nhiên,
con số này khoảng 10.000 ÷ 14.000 và trọng lượng phân tử của cả chuỗi là 1,5 x 10
6

÷ 2,1 x 10
6
Da, dài 5mm ÷ 7mm [19;4]. Các phân tử glucose trong chuỗi polymer có

10

dạng ghế bành, phân tử này quay 180
o

so với phân tử kia. Các nhóm β-OH
glycoside đều nằm trên mặt phẳng ngang của các phân tử glucose [33].










Hình 1-2. Cấu trúc cellulose và mạng lưới liên kết hydrogen [6]

Liên kết β-1,4 glucoside giữa các phân tử đường trong chuỗi cellulose đóng
một vai trò quan trọng trong việc tạo nên những đặc tính riêng của cellulose và cả vi
sợi. Nhờ liên kết này mà chuỗi cellulose trở nên mở rộng, ít linh động hơn so với
cấu trúc amylose của tinh bột, điều này cần cho các chuỗi cellulose để chúng có thể
kết hợp với nhau và tạo thành cấu trúc dạng sợi. Mặt khác sự tương tác qua lại giữa
các gốc đường của hai chuỗi cellulose nằm cạnh nhau cho phép tạo nên liên kết
hydrogen giữa các chuỗi. Thực tế, các nhóm -OH ở các vị trí C
2
, C
3
, C
6
và nhóm O-
hemiacetal trong phân tử glucose đều có thể tạo liên kết hydrogen với các gốc
đường bên cạnh trong cùng chuỗi cellulose hoặc chuỗi cellulose khác. Chính mạng
lưới liên kết hydrogen mở rộng và liên kết β-1,4 glucoside đã làm cho cấu trúc

cellulose trở nên bền vững, chặt chẽ có thể tồn tại trong các dung dịch kiềm và acid
đậm đặc.
Bằng phương pháp phân tích sử dụng tia rơnghen, người ta đã tìm ra cấu trúc
của cellulose trong tế bào thực vật có dạng sợi. Đơn vị nhỏ nhất của cellulose có
đường kính vào khoảng 3nm. Các sợi sơ cấp hợp lại thành vi sợi hay còn gọi là
mixen. Mỗi vi sợi thường có khoảng 60 phân tử cellulose, có đường kính từ 10 ÷
40nm, dài 100 ÷ 40.000nm [4],[9]. Các vi sợi này hợp lại thành từng bó sợi to hơn

11

nằm đan xen vào nhau có thể quan sát được dưới kính hiển vi quang học. Các bó sợi
cellulose liên kết với lớp polysaccharide trong thành tế bào thực vật tạo nên một
phức hệ bền vững đóng vai trò như lớp kết dính sinh học trong thành tế bào thực vật
(Hình 1.3).













Hình 1-3. Sự sắp xếp các chuỗi cellulose trong thành tế bào thực vật [33]

Cellulose có cấu trúc không đồng nhất gồm hai vùng:

- Vùng kết tinh có trật tự cao.
- Vùng vô định hình có cấu trúc không chặt chẽ, các mạch tập hợp với nhau
nhờ lực Van der Waals, dễ bị tác động bởi các yếu tố bên ngoài. Khi gặp nước,
chúng có thể hấp thu nước và trương phồng lên, nhờ vậy enzyme cellulase rất dễ tác
động. Trong khi đó ở vùng kết tinh, các mạch cellulose liên kết với nhau theo một
trật tự đều đặn nhờ liên kết hydrogen nối nhóm –OH thứ nhất của mạch này với
nhóm –OH ở C
3
của mạch khác nên đã ngăn cản được sự trương này. Nhờ đó mà
enzyme cũng như nhiều phân tử khác khó có thể xâm nhập vào được bên trong phân
tử cellulose để thuỷ phân [4;13].
Trong tế bào thực vật, từng bó sợi cellulose được bao bọc bởi lớp vỏ lignin
và hemicellulose. Chính nhờ cấu tạo chặt chẽ này đã tạo nên sự vững chắc cho tế

12

bào thực vật, hình thành một hàng rào thấm nước qua thành tế bào và mô xylan,
ngăn cản sự xâm nhập của vi sinh vật gây bệnh.
Ngoài ra, tính kỵ nước của chuỗi β-1,4-glucan cũng góp phần ngăn cản sự
thủy phân của enzyme đối với cellulose.
Cellulose là một hợp chất có cấu trúc và các đặc tính lý hóa vô cùng phức tạp
chỉ bị phân hủy khi đun nóng với kiềm hoặc acid. Tuy nhiên nó có thể bị thủy phân
dưới tác dụng của cellulase của các vi sinh vật ở điều kiện bình thường.
Cellulose là hợp chất hữu cơ chiếm tỷ lệ cao nhất trong tự nhiên, là thành
phần cơ bản cấu tạo nên thành tế bào thực vật.
1.5.2. Oligo saccharide
Oligo saccharide là nhóm glucid cấu tạo bởi sự liên kết của một số ít
monosaccharide vì vậy phân tử lượng của chúng không lớn lắm và chúng còn giữ
được một số tính chất như các đường đơn giản. Chúng dễ tan trong nước và dễ kết
tinh. Khi thủy phân bằng acid hoặc enzyme tương ứng sẽ làm đứt các liên kết

glucoside giữa các monosaccharide thành phần của oligo saccharide và giải phóng
các monosaccharide như saccaroza, maltoza, lactoza,
- Disaccharide:
Sự tạo thành disaccharide là do sự kết hợp của 2 monose cùng loại hay khác
loại nhờ liên kết glucosidic. Liên kết glucosidic có thể được tạo thành giữa -OH
glucoside của monose này với -OH glucoside của monose kia, hay giữa một nhóm -
OH glucoside của monose này với -OH (không phải -OH glucoside) của monosen
kia.
Disaccharide chỉ có tính khử khi ít nhất một trong 2 nhóm -OH glucoside ở
trạng thái tự do. Nghĩa là disaccharide sẽ không có tính khử khi 2 nhóm -OH
glucoside liên kết với nhau.
Các disaccharide quan trọng:
+ Maltose do 2 phân tử D-glucose liên kết với nhau ở vị trí C1 - C4 tạo thành. Công
thức cấu tạo: Maltose có nhóm -OH glucoside ở trạng thái tự do nên có tính khử.
Maltose có nhiều trong mầm lúa và mạch nha (maltum) nên gọi nó là maltose.
+ Lactose (đường sữa) do một phân tử D-galactose liên kết với một phân tử D-
glucose ở vị trí C1- C4.

13

+ Saccharose do một phần tử D-glucose liên kết với một phân tử D-fructose ở vị trí
C1-C2. Do đó nó không có tính khử, còn gọi là đường mía vì có nhiều trong mía, dễ
bị thủy phân khi đun nóng.
- Trisaccharide:
Là oligo-saccharide có chứa 3 monosaccharide, phổ biến trong thiên nhiên là
raffinose. Công thức cấu tạo như sau: -D-galactopyranosyl 1-2; -D glucopyranosyl
1-2; -D fructofuranose. Do có công thức như trên nên không có tính khử oxy. Dễ bị
thủy phân, dưới tác dụng của fructofuranosidase sẽ tạo thành fructose và melobiose
với galactosidase sẽ tạo thành galactose và saccharose.
- Cấu tạo của Oligo saccharide

Oligo theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là một vài (few), oligo saccharide có từ 2 ÷
10 monosaccharide liên kết với nhau bằng các liên kết glycoside.
Khi thủy phân bằng acid hoặc enzyme tương ứng sẽ làm đứt các liên kết
glucosid giữa các monosaccharide thành phần của oligo saccharide và giải phóng ra
các monosaccharide.
Oligo saccharide có tính chất sinh học, có thể được dùng thêm vào và là
nguyên liệu chính trong một vài thực phẩm.
Nó được xem là nguồn nguyên liệu sinh học chức năng, có khả năng làm
tăng chức năng miễn dịch, chống u, bướu, kháng sinh, tăng khả năng hấp thụ Ca. Vì
vậy, nó là một nguyên liệu sinh học, được tập trung vào lĩnh vực thực phẩm và y
học.
1.5.3. Các phương pháp sản xuất oligo cellulose
Trên thế giới hiện nay người ta đã tiến hành thử nghiệm thành công nhiều
phương pháp tận dụng bã rong theo phương pháp thuỷ phân trong môi trường kiềm
hay acid, chủ yếu sản phẩm của các phương pháp này thuỷ phân này dùng để bổ
sung vào thức ăn chăn nuôi, bao gồm [4]:
- Phương pháp Bioca: Ngâm bã rong trong dung dịch Ca(OH)
2
0,05N hay
trong dung dịch acid mạnh như acid H
2
SO
4
1N, thì tất cả protein của bã rong sẽ bị
thuỷ phân thành acid amin và peptid dễ tiêu hoá. Sau đó trung hoà sản phẩm bằng
acid hay kiềm thì sẽ thu được chế phẩm có giá trị chăn nuôi cao [4;13].

14

- Phương pháp Jimca: Dùng để sản xuất sản phẩm chăn nuôi bằng phương

pháp thuỷ phân bã rong trong môi trường acid. Xử lý sơ bộ bã rong trong dung dịch
acid HCl 1,5% trong 2 giờ, ở nhiệt độ 20
0
C. Thuỷ phân nguyên liệu bằng dung dịch
HCl trong 2 giờ ở nhiệt độ 20
0
C. Sau đó trung hoà sản phẩm bằng CaO khô đến
pH=5,5 ÷ 5,6, lọc sản phẩm loại bỏ tạp chất rồi cô đặc chế phẩm. Chế phẩm dùng
cho chăn nuôi là dịch lỏng màu nâu chứa khoảng 30% chất khô, chứa 7 loại acid
amin không thay thế, chế phẩm này được dùng như chất phụ gia với cám chăn nuôi
[4;13].
Ngoài ra các kết quả nghiên cứu của Trường Đại học công nghiệp Thực
phẩm Odeca cho thấy hydratcacbon của bã rong dễ dàng phân giải dưới tác dụng
của acid do đó các chế phẩm thuỷ phân tạo thành có thể sử dụng như các chất nền
trong công nghiệp sản xuất men chăn nuôi.
Hiện nay, ở nước ta cũng có rất nhiều đề tài đi sâu vào tận dụng bã thải từ
nông nghiệp có hàm lượng lớn cellulose để sản xuất các chế phẩm sinh học như:
- Nghiên cứu khả năng thủy phân bằng acid loãng và bước đầu đánh giá hiệu
quả sản xuất etanol sinh học từ thân cây ngô, Đề tài nghiên cứu Khoa Môi trường -
Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.
- Nghiên cứu khả năng sản xuất etanol sinh học từ phụ phẩm nông nghiệp -
Luận văn thạc sĩ - Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội.
- Nghiên cứu, đánh giá hiện trạng môi trường các cơ sở chế biến agar, đề
xuất các biện pháp quản lý, BCKH - Viện nghiên cứu Hải sản, Hải Phòng.
1.6. Enzyme cellulase
1.6.1. Định nghĩa và phân loại
* Định nghĩa
Cellulase là hệ enzyme xúc tác cho quá trình chuyển hóa cellulose thành sản
phẩm hòa tan. Phức hệ enzyme cellulase là enzyme khá phức tạp. Một mặt chúng
như enzyme cảm ứng (mà ở đây cellulose lại là chất cảm ứng không chặt chẽ). Một

mặt chúng lại chịu tác động bởi cơ chế điều khiển bởi sản phẩm cuối và chịu sự
kiểm soát bởi cơ chế dị hóa [5;6].
Cellulose là một loại phân tử polyme với các tiểu phần là D-glucose. Các gốc
D-glucose được nối với nhau qua liên kết 1,4- ß-D-glycosid. Hệ thống enzyme thủy

15

phân cellulose bao gồm ít nhất 3 enzyme khác nhau: endoglucanase (1,4-ß-D-
glucan-4-glucanohydrolase, EC.3.2.1.4), exoglucanase (1,4-ß-D glucan-
cellobiohydrolase, EC.3.2.1.91) và ß-glucosidase (ß-D-glucosid glucohydrolase,
EC.3.2.1.21). Các enzyme này có tính đặc hiệu khác nhau và hoạt động hỗ trợ nhau.
Đầu tiên, endoglucanase phá vỡ liên kết 1,4-ß-D-glucoside trong phân tử cellulose,
sau đó exoglucanase tiếp tục thủy phân cellulose thành các phân tử cellobiose và
sau cùng ß-glucosidase phân cắt cellobiose thành glucose [24].
* Phân loại:
Theo phân loại của Hội sinh học phân tử và sinh hóa quốc tế IUBMB, hệ
thống thủy phân cellulose gồm có enzyme: endoglucanase có ký hiệu EC 3.2.1.4,
exoglucanase ký hiệu EC 3.2.1.91 và ß-glucansidase có ký hiệu EC 3.2.1.21 [4].
+ Endoglucanase EC 3.2.1.4
Tên thường gọi: cellulase
Tên hệ thống: 1,4-(1,3:1,4)-ß-D-glucan-4-glucannohydrolase
Đôi khi người ta cũng có thể gọi enzyme này bằng tên khác: endo-1,4-ß-D-
glucanase; ß-1,4-glucanase; cellulase A; endoglucanase; alkali cellulase; cellulase
A
3
; celludetrinase…
Enzyme này thường thủy phân các liên kết 1,4-ß-D- glycoside trong cellulose
và các ß-D-glucan của ngũ cốc.
+ Exoglucanase –EC 3.2.1.91
Tên thường gọi: cellulase 1,4-ß-cellobiosidase

Tên hệ thống: 1,4,ß-D-glucan cellobiohydrolase
Các tên khác: exo-cellobiohydrolase; exoglucanase; CBHI; cellulase C
1;
exo-
ß-1,4-glucan cellobiohydrolase…
Enzyme này có tác dụng thủy phân các liên kết 1,4-ß-D-glycosid, giải phóng
cellobiose từ đầu không khử.
+ ß -glucosidase-EC 3.2.1.21
Tên thường gọi: ß-glucosidase
Tên hệ thống: ß-D-glucosid glucohydrolase
Các tên khác: cellobiase; ß-glucosid glucohydrolase; ß-1,6-glucosidase;
salicilinase; arbutinase…

16

Enzyme này thủy phân các gốc ß-D-glucosid. Một số trường hợp cũng thủy
phân ß-D-galactosidase, ß-D-fucoside; ß-D-xyloside; a-L-arabinoside.
1.6.2. Tính chất
* Tính đặc hiệu
Tính đặc hiệu của enzyme thể hiện ở chỗ mỗi enzyme chỉ tác dụng lên một
cơ chất nhất định. Cellulase thủy phân các liên kết 1,4-ß-D-glucosid trong phân tử
cellulose và các ß- D- glucan của ngũ cốc còn exoglucanase tác động lên các đầu
chuỗi mới tạo thành để sản xuất chủ yếu là cellobiose, ß-glucosidase thủy phân các
gốc ß-D-glucose tạo nên phân tử D-glucose [9].
* Đặc tính vật lý và hóa học
Theo nghiên cứu, hầu hết các cellulose có pH tối ưu, tính hòa tan và thành
phần acid amin giống nhau. Độ bền và tính đặc hiệu cơ chất có thể khác nhau.
- Nhiệt độ tối ưu: 40 ÷ 50
o
C.

- pH tối ưu: thường ở giữa 4 ÷ 5.
* Các chất ức chế
Cellulase bị ức chế bởi các sản phẩm của nó như glucose, cellobiose. Thủy
ngân ức chế cellulase hoàn toàn, trong khi các ion khác như Mn, Ag, Zn chỉ ức chế
nhẹ [9].
1.6.3. Cơ chế thủy phân cellulose
Từ những nghiên cứu riêng rẽ từng loại enzyme đến nghiên cứu tác động
hiệp đồng của cả ba loại enzyme cellulase, nhiều tác giả đều đưa ra kết luận chung
là các loại enzyme cellulase sẽ thay phiên nhau thuỷ phân cellulose để tạo thành sản
phẩm cuối cùng là glucose. Tuy nhiên, hiện nay trật tự phản ứng của các enzyme
vẫn chưa có sự thống nhất và có nhiều tác giả đã trình bày cơ chế tác động của
cellulase theo nhiều cách khác nhau. Có thể tóm tắt cơ chế của một số tác giả như
sau [5;19]:
* Cơ chế của Reese (1950)
Reese là người đầu tiên đề xuất cơ chế thủy phân cellulose hòa tan bởi
enzyme C
x
và C
1
. Theo Reese thì enzyme C
1
là yếu tố tiền thủy phân, nó chỉ có tác
dụng làm trương nở cellulose tự nhiên tạo thành cellulose hoạt động có mạch ngắn

17

hơn. Sau đó, enzyme C
x
sẽ tiếp tục phân cắt các chuỗi này tạo thành các đường tan
và cuối cùng tạo thành glucose [5;18].

* Cơ chế của Erickson (1979)
Erickson và các cộng tác viên đã đưa ra cơ chế tác dụng hiệp đồng của ba
enzyme là exoglucanase, endoglucanase và β -glucosidase.
Đầu tiên, những vùng có mức độ kết tinh thấp trong sợi cellulose bị các
endoglucanase tấn công tạo các đầu tự do. Tiếp đó enzyme exoglucanase sẽ bắt đầu
phân cắt từ các đầu tự do để tạo thành các cellobiose, cellooligosaccharide và
glucose. Enzyme β-glucosidase sẽ thủy phân tiếp và cuối cùng tạo thành đường
glucose [7;18].
* Cơ chế cải tiến của Reese (1980)
Năm 1980, dựa vào quan niệm của Erickson, Reese và các cộng sự của ông
đã đưa ra cơ chế phản ứng mới cho phức hệ enzyme cellulase.
Đầu tiên, C
1
tác dụng lên cellulose kết tinh phá vỡ các liên kết đồng hóa trị
và tạo ra cellulose biến tính hay cellulose trương nở. Sau đó endoglucanase tác dụng
lên đầu chuỗi và giải phóng các cellobiose. Tiếp đó dưới tác dụng của ba enzyme:
endoglucanase, cellobiohydrolase và β-1,4-glucosidase, cellulose sẽ bị phân giải
hoàn toàn và tạo thành glucose [18;28;29].
1.7. Ứng dụng của oligo cellulose vào thực vật
Một số dẫn xuất polysaccharide được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp
và môi trường. Theo Pospiezny (2007) thì các dẫn xuất này có các hoat tính sinh
học có thể ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp như:
- Cảm ứng hệ thống đề kháng của thực vật với các tác nhân gây bệnh khác
nhau.
- Ức chế sinh trưởng của các vi sinh vật.
- Kích thích sự nảy mầm của hạt.
- Tăng năng suất và chất lượng của cây trồng.
- Có hoạt tính kháng tuyến trùng.
- Làm giảm stress của kim loại nặng đối với thực vật.
- Bảo quản các sản phẩm sau thu hoạch.

- Tăng chất lượng của đất và nước.

18

- Kích thích, tăng số lượng và khả năng cố định đạm ở nốt sần của cây họ đậu.
- Tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng, làm giảm lượng phân bón sử dụng.
- Hạn chế thoát hơi nước, tăng cường khả năng chống hạn và tiết kiệm nước tưới.
Cũng theo Pospiezny nhờ đặc tính tương hợp sinh học mà các dẫn xuất này
có thể sử dụng cho cây trồng theo nhiều cách khác nhau:
- Phun lên lá.
- Ngâm ủ, bao phủ hạt giống.
- Xử lý rễ cây con bằng cách nhúng, ngâm.
- Tạo màng bao trái cây, rau, thịt cá.
- Bổ sung vào dung dịch thuỷ canh, phân bón lá.
Một số oligosaccharide có tác dụng cụ thể đối với thực vật như sau:
- Xylo-oligosaccharides: Kích thích sinh trưởng, chất xúc tác, tác nhân cho
quá trình chín của quả [36].
- Pectic-oligosaccharides: Thúc đẩy quá trình chín trong cà chua và các loại
hoa quả khác.
- Oligo-galacturonans (DP 4–6): Giải phóng khí ethylene, thúc đẩy quá trình
chín của quả.
- Oligo-galacturonans (DP 2–9): Tạo ra một quá trình khử cực của màng tế
bào tiềm năng ngay lập tức.
- Rhamnogalacturonide tetrasaccharides: Kích thích các phản ứng phòng vệ
trong các tế bào fructicosus Rubus.
- b-Glucans: Kích thích các phản ứng phòng vệ trong thuốc lá, các tế bào cây
nho và thực vật, giảm Botrytis cinerea và Plasmopara viticola phát triển thực vật bị
nhiễm nho và phytoalexin sinh tổng hợp trong Fabaceae.
- Sulfated fucan oligosaccharides: Gây ra phản ứng cả hai loại cục bộ và hệ
thống trên thuốc lá nhằm chống lại virus khảm thuốc lá.

- Oligo-guluronates từ alginate: Gây ra nổ oxy hóa trong Laminaria digitata
và trong môi trường xung quanh, gây ra một tác dụng ức chế đối với vi sinh vật có
hại tiềm ẩn.
- Carrageenan-oligosaccharides: Bảo vệ các loài tảo đỏ Chondrus crispus
chống lại endophyte tảo gây bệnh màu xanh lá cây.
- Ulvan-oligosaccharides: Là chất bảo vệ thực vật và phản ứng tạo kháng thể
chống căng thẳng phi sinh học hoặc sinh học.

19

Chương 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu
2.1.1. Bã rong
Bã rong được lấy từ cơ sở sản xuất agar Công ty TNHH sản xuất và thương
mại Hoàng Yến phường Lãm Hà, quận Kiến An, thành phố Hải Phòng. Sau quá
trình xử lý và nấu chiết thu agar, bã rong được qua giai đoạn lọc bằng máy ép khung
bản. Mẫu được lấy ngẫu nhiên giữa các lần nấu chiết sau đó ép để giảm bớt hàm
lượng nước và bảo quản ở nhiệt độ 4 ÷ 5
0
C trong tủ lạnh, thời gian bảo quản mẫu
tối đa là 5 ngày, quá 5 ngày lại tiếp tục lấy mẫu mới để tiến hành thí nghiệm.

Hình 2-1. Bã rong
2.1.2. Enzyme
Chế phẩm enzyme được nghiên cứu tuyển chọn và chiết rút trong nội dung
trước của đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học tận dụng bã thải từ công
nghệ sản xuất agar bổ sung thức ăn chăn nuôi” của Viện nghiên cứu Hải sản Hải
Phòng, chủ nhiệm đề tài là ThS. Lê Hương Thuỷ.

20

Hình 2-2. Enzyme B505

Chế phẩm enzyme được nghiên cứu tuyển chọn từ chủng Bacillus subtilis
VTCC-B-505 có khả năng tổng hợp cellulase được thu thập từ bộ sưu tập giống của
Viện Công nghệ Sinh học, trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc
gia. Chủng B505 được nuôi cấy chìm trong môi trường công nghiệp gồm những
thành phần sau: CMC 2g; bột đậu tương 2g, bột gạo 2g; NH
4
Cl 0,4g, KH
2
PO
4
0,6g;
K
2
HPO
4
1g; nước cất 1lit. Chủng vi khuẩn được nuôi trong thời gian 60giờ, pH =
7,0 và nhiệt độ 30ºC, lắc 200v/phút.
Sau thời gian nuôi cấy tối ưu, tiến hành ly tâm loại tế bào vi khuẩn và thu
dịch cellulase ngoại bào. Chế phẩm cellulase ngoại bào thu được được bảo quản
trong tủ lạnh ở nhiệt độ 4ºC (có bổ sung NaN
3
0,02% để diệt vi khuẩn).
Enzyme thu nhận được ký hiệu là B505, có hoạt độ 9,76 ÷ 9,95 (đơn vị/ml)
trong thời gian bảo quản là 4 ngày tại ngăn lạnh của tủ lạnh có nhiệt độ 4 ÷ 5
0
C,
điều kiện để eznzyme hoạt động mạnh nhất là pH=5,5 ÷ 6,5, nhiệt độ 50 ÷ 60
o

C.
Enzyme này thuộc nhóm Endoglucanase, có khả năng thuỷ phân cellulose tốt.