SẢN XUẤT ETHANOL BẰNG PHƯƠNG PHÁP lên MEN FED BACTH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
Khoa: Công Nghệ Hoá Học Và Thực Phẩm
MÔN: CÔNG NGHỆ LÊN MEN
ĐỀ TÀI : SẢN XUẤT ETHANOL BẰNG
PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN FED-BATCH

GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
SVTH :
Nguyễn Thái Hoàng An 11116001
Nguyễn Thị Diệp 11116013
Văn Thị Diệu 11116014
Nguyễn Thị Tánh 11116056
Lê Thị Thùy 11116063
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Nhóm 7 Trang 2
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
MỤC LỤC
Trang
Nhóm 7 Trang 3
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
SẢN XUẤT ETHANOL BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN FED-BATCH
(Lên Men Bổ Sung Cơ Chất )
I. Tóm tắt:
Sản xuất ethanol từ glucose trong nuôi cấy mẻ và fed-batch đã được nghiên cứu.
Trong nuôi cấy fed-batch, glucose bổ sung thêm vào ở giờ thứ 16 của quá trình lên
men. Người ta đã nghiên cứu tỉ lệ khác nhau của nồng độ glucose thêm vào sẽ ảnh
hưởng đến quá trình lên men ethanol trong nuôi cấy fed-batch. Lượng glucose bổ sung
vào là 2gL
-1
hr
-1
tạo ra sản phẩm ethanol cao hơn (2.47g ethanol/1g glucose) so với

8gL
-1
hr
-1
(0.23g ethanol/1g glucose) và 4gL
-1
hr
-1
(0.20g ethanol/1g glucose). Sản phẩm
ethanol thu được trong nuôi cấy mẻ là 0.81g ethanol/1g glucose. Phương pháp nuôi
cấy fed-batch với lượng glucose bổ sung vào là 2gL
-1
hr
-1
được chứng minh là hệ thống
lên men tốt hơn nuôi cấy mẻ. Tốc độ phát triển đặc trưng, tốc độ tiêu thụ glucose đặc
trưng và tốc độ sản xuất ra ethanol đặc trưng trong phương pháp lên men fed-batch tại
tốc độ bổ sung glucose 2gL
-1
hr
-1
tương ứng là 0.065hr
-1
, 1.20hr
-1
và 0.0009hr
-1
.
II. Giới thiệu:
Do nhiên liệu dự trữ trên thế giới đang giảm nhanh chóng và giá cả ngày một

tăng lên, một nguồn hydrocacbon phải được tìm thấy để đáp ứng nhu cầu cần thiết cho
ngành hóa học và năng lượng (Sitton và Gaddy,1980, Lee và các cộng sự,1983). Trong
bối cảnh này, phương pháp lên men ethanol có thể thay thế vì nó có thể sản xuất từ các
nguồn nguyên liệu đa dạng. Tầm quan trọng của ethanol tăng lên do làm nguồn năng
lượng thay thế cho hóa học và nhiên liệu lỏng. Rất nhiều nghiên cứu thú vị về lên men
ethanol đã được tìm kiếm 2 thập kỷ trước (Vega và các cộng sự, 1987; Converti và các
cộng sự, 1985). Nhiều quá trình lên men ethanol khác nhau đã được đề xuất gồm lên
men mẻ, lên men liên tục, lên men liên tục với tế bào tái tạo, nuôi cấy fed-batch và
repeated-batch (Yoshida và các cộng sự, 1973). Nuôi cấy fed-batch với sự bổ sung liên
tục glucose và không loại bỏ dịch lên men là một trong những phương pháp phổ biến
Nhóm 7 Trang 4
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
nhất trong sản xuất ethanol trong công nghiệp. Một lợi ích của quá trình này là giảm
sự ức chế cơ chất. Nồng độ glucose cao trong môi trường lên men sẽ ức chế sự phát
triển của vi sinh vật và sản xuất ra ethanol. Một lợi ích khác của quá trình này là cho
năng xuất cao hơn, sự hòa tan oxi vào môi trường cao hơn, giảm thời gian lên men và
giảm sự ảnh hưởng của chất độc trong thành phần môi trường (Stanbury và
Whitaker.1984).
Sản xuất ethanol bằng phương pháp lên men fed-batch và sử dụng men bánh mì.
Nấm men bánh mì một loại thuộc chủng S.cerevisiae, được sử dụng rất nhiều trong sản
xuất protein đơn bào (SCP cho người và động vật) và ethanol từ lên men glucose vì
trạng thái của nó được coi là an toàn (Solomon và các cộng sự, 1997). Chủng nấm men
này có thể sản xuất ethanol nồng độ cao và nó thích hợp nhất cho phương pháp lên
men ethanol (Yan vá các cộng sự, 2006). Do đó, mục đích của bài nghiên cứu này là:
(a) xác định thời gian thêm môi trường trong công nghệ lên men fed-batch, (b) nghiên
cứu lượng glucose tối thích bổ sung vào để sản xuất ethanol bằng S.cerevisiae trong
lên men fed-batch, sử dụng glucose như một nguồn cacbon, (c) nghiên cứu thông số
động lực học của hệ thống gồm tốc độ sinh trưởng đặc trưng, tốc độ hấp thu glucose
đặc trưng, tốc độ sản xuất ethanol đặc trưng và sản xuất sản phẩm ethanol.
III. Nguyên liệu và phương pháp:

1. Micro-organism :
S.cerevisiae (nấm men bánh mì, Mauri-pan) được sử dụng trong suốt ngiên cứu
này, được duy trì ở 4
0
C trong môi trường agar nghiêng. Thành phần của môi trường
agar gồm: 5 gL
-1
nấm men, 5 gL
-1
dịch chiết malt, 5 gL
-1
peptone, 20 gL
-1
glucose và
20 gL
-1
agar. Môi trường được giữ bằng sub-culturing trong 20 ngày và được ủ ở 30
0
C
trong 24 giờ.
2. Môi trường lên men:
Nhóm 7 Trang 5
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Một lít môi trường được chuẩn bị theo nhu cầu của S.cerevisiae , chứa 50.0 gL
-1
glucose, 1 gL
-1
nấm men, 5 gL
-1
KH

2
PO
4
, 2 gL
-1
(NH
4
)
2
SO
4
và 0.4 gL
-1
MgSO
4
7H
2
O.
Môi trường được làm lạnh và tại pH =5.
3. Điều kiện lên men :
i) Nuôi cấy mẻ:
Quá trình lên men được thực hiện trong một cái bình khuấy lên men 2 lít với thể
tích được lên men là 1.5 lít. Trong bình chứa 900ml môi trường lên men và 100ml sinh
khối vi sinh vật và được điều chỉnh ở pH =5.0. Lên men được thực hiện ở tốc độ khuấy
trộn là 250 rpm và ở nhiệt độ là 30
o
C với tốc độ lưu lượng không khí là 1vvm. Mẫu
được đo 2 giờ một lần và quá trình lên men kết thúc sau 42 giờ.
ii) Nuôi cấy mẻ có bổ sung cơ chất ( Fed Batch Culture )
Cơ chất được cung cấp liên tục vào lò phản ứng sinh học bằng một máy bơm nhu

động với tốc độ bổ sung glucose là 2 gL
-1
hr
-1
, 4 gL
-1
hr
-1
và 8 gL
-1
hr
-1
. Tốc độ cánh quạt
là 250 rpm và 30
o
C với tốc độ lưu lượng không khí là 1vvm ở tất cả các lần thực hiện.
4. Các kỹ thuật phân tích :
Dung dịch lên men được lấy khỏi bình lên men và được phân tích tại 1 thời gian
xác định. Sự tăng trưởng của nấm men được đánh giá bằng phép đo quang phổ tại
bước sóng là 260 nm bằng máy quang phổ kế.
Nồng độ glucose được xác định bằng phương pháp sử dụng acid 3,5
dinitrosalicylic (DNS), (Miller, 1959). Trong khi đó, nồng độ ethanol trong môi trường
được xác định bằng phương pháp sắc ký với khí mang là Nitơ và sử dụng
polyethylence glycol làm cột. Phương pháp xác định ngọn lửa ion hóa với các điều
kiện sau: nhiệt độ bơm là 250
o
C, nhiệt độ ban đầu của lò là 45
o
C, nhiệt độ kết thúc của
lò là 350

0
C, tốc độ khí mang là 4 Ml min
-1
và thể tích bơm là 1ML (Agilent
Technologies, 2000).
Nhóm 7 Trang 6
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
5. Các thông số động lực học:
Sản lượng ethanol được tính bằng lượng glucose tiêu thụ và lượng glucose tạo ra
sinh khối. Các thông số động học tăng trưởng đặc trưng như: tốc độ hấp thụ cơ chất
đặc trưng, tốc độ sản xuất ethanol đặc trưng được xác định bằng phương pháp mô
phỏng dựa trên chương trình MATLAB. Tập hợp hệ thống phương trình được rút ra từ
cân bằng vật chất tế bào, đường, ethanol cho lên men Fed batch.
Trong đó X,S,P lần lượt biểu thị cho nồng độ tế bào, glucose, ethanol. V là thể
tích nuôi cấy, S
o
là nồng độ đường và F là tốc độ cơ chất cho vào môi trường trong nồi
lên men. μ, ν và Q lần lượt là tốc độ tăng trưởng cụ thể, lượng glucose tiêu thụ, tốc độ
tạo thành sản phẩm.
IV. Kết quả và bàn luận:
1. Lên men mẻ:
Để tiến hành các đợt lên men mẻ có bổ sung cơ chất, người ta tiến hành thực hiện
lên men mẻ để nghiên cứu xu hướng tăng trưởng của tế bào, tiêu thụ glucose và hình
thành ethanol. Thời gian bổ sung cơ chất cho quá trình lên men mẻ có bổ sung cơ chất
đã được xác định từ kết quả của quá trình lên men mẻ. Dựa trên dữ liệu trình bày trong
hình 1, một pha tăng trưởng ( growth phase ) điển hình được quan sát có thể bao gồm
Nhóm 7 Trang 7
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
các pha sau: lag phase ( 0 – 6 giờ ), pha tăng trưởng theo cấp số nhân ( exponential
growth phase ) ( 6 -30 giờ ), pha giảm tốc ( deceleration phase ) ( 30 -34 giờ ) và pha

ổn định (stationary phase ) (34-42 giờ ).
Trong 6 giờ đầu tiên của quá trình lên men, các loại nấm men thích nghi với điều
kiện thì tự phát triển. Trong suốt exponential phase, khoảng thời gian của giai đoạn
tăng trưởng theo cấp số nhân bị hạn chế do một số nguồn cơ chất giới hạn bị cạn kiệt.
Sau 34 giờ lên men tốc độ tăng trưởng chậm lại vì sự cạn kiệt glucose trong môi
trường.
Nhóm 7 Trang 8
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Dựa trên hình 1, nồng độ glucose được duy trì gần như liên tục trong 6 giờ đầu
tiên. Nồng độ glucose sau đó giảm như dự kiến trong suốt quá trình lên men, trùng hợp
với sự gia tăng sản xuất tế bào và ethanol. Điều này là do các tế bào tiêu thụ glucose
để phát triển và sản xuất ethanol. Sự bổ sung cơ chất được bắt đầu khi nấm men tiêu
thụ hầu hết các cơ chất và phát triển trong exponential phase. Có thể quan sát thấy
rằng glucose trong hệ thống đã cạn kiệt sau 34 giờ.
Nồng độ ethanol được tìm thấy thì tăng lên nhanh chóng trong suốt 20 giờ đầu
tiên của quá trình lên men. Nồng độ ethanol bắt đầu giảm sau khi đạt được nồng độ tối
đa là 18 gL
-1
trong 22 giờ lên men. Ethanol có thể đã được sử dụng như một nguồn
carbon cho sự phát triển của các tế bào nấm men sau giờ thứ 22, khi nồng độ glucose
bắt đầu cạn kiệt (Bauchop và Elsden, 1960; Coppella và Dhurjati, 1989). Bằng cách so
sánh các tế bào và nồng độ ethanol, nó có thể được phân loại như một sản phẩm tăng
trưởng liên quan trong đó sản phẩm được sản xuất đông thời với sư phát triển tế bào.
Hình 1, cho thấy từ quá trình lên men mẻ, người ta xác định thời gian bổ sung cơ
chất tối thích trong quá trình lên men mẻ bổ sung cơ chất là từ giữa giờ thứ 14 – 18.
Do đó, cơ chất đươc quyết định cho vào bắt đầu tại giờ thứ 16 của chu trình lên men
cho tất cả các hệ thống.
2. Lên men Fed batch:
i) So sánh nồng độ tế bào:
Hình 2, cho thấy nồng độ tế bào nói chung được giữ gần như liên tục trong

khoảng 5 giờ đầu tiên và sau đó nó tăng dần trong suốt quá trình lên men. Nhìn chung,
pha ổn định không được quan sát thấy trong nuôi cấy mẻ có bổ sung cơ chất ở tất cả
các tốc độ cung cấp glucose khác nhau.Tương đương, tốc độ bổ sung glucose 2 gL
-1
hr
-
1
thì cho một nồng độ tế bào tốt hơn so với 4 gL
-1
hr
-1
và 8 gL
-1
hr
-1
. Điều này có thể do
tốc độ bổ sung glucose 2 gL
-1
hr
-1
này đã cung cấp một môi trường phát triển tốt hơn
cho nấm men, vì thế các tế bào nấm men có thể phân chia nhanh chóng hơn.
Nhóm 7 Trang 9
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Nó cũng có thể là do nồng độ glucose cao góp phần ảnh hưởng đến thẩm thấu,
dẫn đến sự phát triển chậm hơn của các tế bào nấm men (Thomas cùng các cộng sự,
1992.). Nồng độ cơ chất cao đã ảnh hưởng đến độ pH, độ nhớt và các hoạt động của
môi trường. Thời gian tiếp xúc dài dẫn đến nồng độ cơ chất cao có thể gây ra áp suất
dị hóa.
Các thay đổi của môi trường bằng cách nào đó đã ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng

của tế bào, do đó mà khả năng tồn tại tế bào giảm khi nồng độ glucose tăng lên trong
quá trình lên men ethanol. Xu hướng này phù hợp với các báo cáo của Thomas và
Ingledew (năm 1992).
ii) So sánh nồng độ glucose:
Nhóm 7 Trang 10
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Nồng độ của glucose trong nuôi cấy mẻ có bổ sung cơ chất được nghiên cứu tại
ba tốc độ bổ sung cơ chất và được biểu diễn tại Fig.3
Tại tốc độ bổ sung glucose là 8gL
-1
hr
-1
thì người ta nhận thấy nồng độ glucose
trong môi trường tăng theo cấp số nhân trong suốt quá trình lên men (tăng nhanh nhất
bắt đầu từ giờ thứ 17 của quá trình lên men ). Điều này cũng chỉ ra rằng tốc độ bổ sung
glucose cao hơn rất nhiều so với tốc độ tiêu thụ glucose của nấm men và lượng
glucose dư thừa tạo thành chất tích lũy trong hệ thống.
Fig.3 cũng chỉ ra tại tốc độ bổ sung glucose 4gL
-1
hr
-1
nồng độ glucose nói chung
cao hơn so với nồng độ glucose tại tốc độ bổ sung glucose là 2gL
-1
hr
-1
, nhưng thấp hơn
so với nồng độ glucose tại tốc độ bổ sung glucose là 8gL
-1
hr

-1
. Tại tốc độ bổ sung
Nhóm 7 Trang 11
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
glucose là 2gL
-1
hr
-1
, nồng độ glucose tăng một lượng nhỏ và duy trì với lượng hầu như
không đổi là 10gL
-1
sau 28 giờ lên men. Nguyên nhân dẫn đến điều này là do lượng
glucose bổ sung cho hệ thống được tiêu thụ một cách hoàn toàn bởi nấm men. Có thể
nhận ra tại tốc độ bổ sung glucose là 2gL
-1
hr
-1
thì sự tiêu thụ glucose là tốt nhất.
iii) So sánh nồng độ ethanol:
Từ Fig.4 có thể rút ra một cách tổng quát nồng độ ethanol như sau: Trong nuôi
cấy mẻ có bổ sung cơ chất, tại tốc độ bổ sung glucose là 2gL
-1
hr
-1
thì nồng độ ethanol
thu được cao hơn so với tại tốc độ bổ sung glucose là 4gL
-1
hr
-1
và 8gL

-1
hr
-1
. Tại tốc độ
bổ sung glucose là 2gL
-1
hr
-1
, nồng độ ethanol tạo ra với lượng cao nhất lên đến 17gL
-1
.
Nồng độ ethanol tạo ra khá ổn định,nó được duy trì hầu như không đổi trong suốt 14
giờ (bắt đầu từ giờ thứ 18) trước khi bắt đầu giảm ở giờ lên men thứ 32. Nguyên nhân
dẫn đến nồng độ ethanol giảm là do quá trình oxi hóa ethanol tạo thành acid acetic và
một số hợp chất khác (Mian et al., 1973).
Ở tại cả hai tốc độ bổ sung glucose là 4gL
-1
hr
-1
và 8gL
-1
hr
-1
thì đường biểu diễn
nồng độ ethanol tạo ra biến động tương tự nhau nhưng ở tốc độ 4gL
-1
hr
-1
thì lượng
ethanol sinh ra cao hơn so với tại tốc độ bổ sung glucose là 8gL

-1
hr
-1
. Với tốc độ bổ
sung glucose là 8gL
-1
hr
-1
thì lượng ethanol sinh ra được cho là thấp nhất. Nguyên nhân
có thể là do quá trình dị hóa và sự dư thừa glucose trong quá trình trao đổi chất. Khi
nồng độ glucose vượt quá giá trị giới hạn thì đây có thể là nguyên nhân dẫn đến hàm
lượng ethanol giảm.
iv) Nuôi cấy mẻ có bổ sung cơ chất tại tốc độ bổ sung glucose là 2gL
-1
hr
-1
:
Nuôi cấy mẻ có bổ sung cơ chất tại tốc độ bổ sung glucose là 2gL
-1
hr
-1
được xác
định là tạo ra ethanol với lượng cao nhất. Theo khuynh hướng sinh trưởng của nấm
men, sự tạo thành ethanol và sự tiêu thụ glucose được biểu diễn ở Fig.5.
Nhóm 7 Trang 12
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Mặc dù lượng glucose vẫn được bổ sung liên tục vào hệ thống, tuy nhiên nồng độ
ethanol giảm tại giờ thứ 32 của quá trình lên men. Lượng ethanol đạt được mức cao
nhất là 17gL
-1

.
Số lượng tế bào nấm men tăng theo hàm số mũ sau 6 giờ lên men và kéo dài mãi
cho đến khi kết thúc quá trình lên men và không có pha ổn định. Những kết quả này có
được là nhờ vào sự bổ sung liên tục glucose vào môi trường. Nồng độ glucose được
duy trì với lượng hầu như không đổi bắt đầu từ giờ thứ 28 của quá trình lên men.
Lượng glucose thêm vào vừa đủ sẽ tạo ra một môi trường tối thích cho sự sinh trưởng
của nấm men.
So với nuôi cấy mẻ (Fig.1) thì lượng ethanol sinh ra trong nuôi cấy mẻ có bổ sung
cơ chất ổn định hơn trong một thời gian kéo dài. Trong nuôi cấy mẻ thì ethanol chỉ
được tạo ra với lượng nhiều nhất tại một thời điểm nhất định và nó không duy trì được
năng suất này vì sự cạn kiệt của glucose trong môi trường theo thời gian.
Nhóm 7 Trang 13
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
V. Các thông số động học:
Nhóm 7 Trang 14
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Tốc độ tăng trưởng đặc trưng, tốc độ tiêu thụ glucose, tốc độ sản xuất và hệ số
năng suất thường được áp dụng để đánh giá hoạt động của vi sinh vật. Tốc độ tăng
trưởng đặc trưng của tế bào, tốc độ hấp thu đường đặc trưng, tốc độ sản xuất ethanol
đặc trưng, tốc độ bổ sung cơ chất tại 3 nồng độ glucose khác nhau, được xác định
bằng cách sử dụng phương pháp mô hình. Chương trình MATLAB thường được sử
dụng để giải quyết 3 phương trình cân bằng vật chất khác nhau của tế bào, glucose và
ethanol với các dữ liệu thu được từ các thí nghiệm. Bảng 1 cho thấy tất cả các thông số
động lực học đối với cả 2 quá trình lên men mẻ và lên men có bổ sung cơ chất. Thể
tích môi trường lên men thay đổi tương đối nhỏ và nó được cho là không đáng kể
trong hệ thống này.
Nhóm 7 Trang 15
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Bảng 1 cũng cho thấy rằng tốc độ bổ sung cơ chất của một nồng độ glucose thấp
hơn thì sẽ cho ra lượng sản phẩm cao hơn. Nuôi cấy mẻ có bổ sung cơ chất tại tốc độ

bổ sung nồng độ glucose là 2 gL
-1
hr
-1
thì cho sản lượng cao nhất. Tuy nhiên lượng sản
phẩm tại tốc độ bổ sung glucose 4gL
-1
hr
-1
và 8gL
-1
hr
-1
thì thấp hơn nhiều so với lên
men mẻ. Điều đó có vẻ như là phần nhỏ Cacbon để tổng hợp ethanol được bão
hòa khi nồng độ glucose cao hơn. Điều này chỉ ra rằng tốc độ bổ sung nồng độ
glucose cao hơn thì sẽ không làm tăng sản lượng ethanol. Đó là do sự ức chế cơ chất
tại một nồng độ glucose cao hơn trong hệ thống. Lượng sản phẩm cao nhất trong quá
trình lên men đạt được trong khoảng từ giờ thứ 18 đến giờ thứ 22.
Sự suy giảm trong tốc độ tăng trưởng đặc trưng đã ức chế sự tăng trưởng của tế
bào bằng cách tăng nồng độ glucose bổ sung. Sự suy giảm trong tốc độ tăng trưởng
đặc trưng cho thấy rằng tốc độ sinh tổng hợp thì thấp hơn tại nồng độ glucose cao khi
hệ số duy trì tăng. Như vậy có thể kết luận rằng quá trình nuôi cấy mẻ có bổ sung cơ
chất thì phù hợp nhất tại tốc độ có bổ sung nồng độ glucose là 2gL
-1
hr
-1
đối với bài
nghiên cứu này.
Nhóm 7 Trang 16

Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Nuôi cấy mẻ tại tốc độ có bổ sung nồng độ glucose là 2gL
-1
hr
-1
thì cho sản lượng
ethanol, tốc độ tăng trưởng đặc trưng, tốc độ tiêu thụ đặc trưng và tốc độ hình thành
ethanol đặc trưng cao hơn khi so sánh với nuôi cấy mẻ. Nó cho thấy rằng việc tăng tốc
độ bổ sung glucose dẫn tới dấu hiệu làm giảm hiệu quả lên men. Việc giảm hiệu suất
lên men đột ngột với nồng độ glucose cao nhất có thể là do ảnh hưởng của sự thẩm
thấu. Roukas và các cộng sự (1991) báo cáo rằng trên cơ chất giới hạn, việc giảm hoạt
độ nước và sự khởi đầu của co nguyên sinh có thể làm giảm tốc độ lên men và sự sản
xuất ethanol. Những kết quả này rõ ràng cho thấy tốc độ cơ chất bổ sung có ảnh hưởng
đến thông số động lực học của S.cerevisiae. Carine và các cộng sự (2006) đã nghiên
cứu việc giảm thiểu sản lượng glycerol trong suốt quá trình nuôi cấy mẻ có bổ sung
cơ chất bằng ethanol với năng suất cao trong chủng S.cereisiae và đã tìm thấy rằng
một lượng sản phẩm nấm men trong 0.34 g g
-1
, tốc độ tăng trưởng đặc trưng tối đa là
0.62 g g
-1
hr
-1
thì thu được khi quá trình lên men được bổ sung nồng độ glucose hòa tan
là 700 g L
-1
.
VI. Kết luận:
Trong bài nghiên cứu này, từ quá trình lên men mẻ người ta xác định thời gian
bổ sung cơ chất tốt nhất trong lên men có bổ sung cơ chất là vào giờ thứ 16. Tốc độ

bổ sung nồng độ glucose là 2gL
-1
hr
-1
trong quá trình lên men có bổ sung cơ chất thì thu
được ethanol là nhiều nhất khi so sánh với tốc độ bổ sung glucose là 4gL
-1
hr
-1
và 8gL
-
1
hr
-1
. Lượng sản phẩm tối đa đạt tới giờ thứ 18 đến giờ thứ 22 của quá trình lên men và
sản xuất ethanol được duy trì tại 14gL
-1
từ giờ thứ 16 đến giờ thứ 32 trong thời gian lên
men. Nuôi cấy mẻ có tốc độ bổ sung nồng độ glucose tại 2gL
-1
hr
-1
là một hệ thống lên
men tốt hơn hệ thống lên men mẻ vì nuôi cấy mẻ có bổ sung cơ chất sản xuất một
lượng sản phẩm ethanol cao hơn.
Nhóm 7 Trang 17
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
REFERENCES
Agilent Technologies. (2000). Capillary Column Installation Quick Reference Guide
copyright@1994, 2000.

Bauchop, T. and Elsden, S.R. (1960). The growth of micro-organism in relation to their
energy supply. Journal of General Microbiology, 23, 457.
Carine, B., Sandrine, A., Xavier, Carole, M.J., Uribelarrea, J.L. and Stéphane E.
Guillouet. (2006). Minimization of glycerol production during the high-performance
fed-batch ethanolic fermentation process in Saccharomyces cerevisiae, using a
metabolic model as a prediction tool. Applied and Environmental Microbiology, 72(3),
2134–2140.
Converti, A.P., Lodi, P.A., Parisi, F. and Borghi M.D. (1985). A kinetic study of
saccharomyces strains:Performance at high sugar concentrations. Biotechnology
Bioengineering, 27, 1108-1114.
Coppella, S.J. and Dhurjati, P. (1989). A detailed analysis of Saccharomyces cerevisiae
growth kinetics in batch, fed-batch and hollow-fiber bioreactors. The Chemical
Engineering Journal, 41, B27 – B35.
Mian, F.A., Kuenzi, H.T. and Halvorson, H.O. (1997). Studies on mitochondrial
membrane proteins in Saccharomyces cerevisiae under different degrees of glucose
depression. Journal of Bacteriology, 115, 876.
Miller, G.L. (1959). Use of DNS reagent for the determination of reducing sugars.
Analytical Chemistry, 31, 426-428.
Nhóm 7 Trang 18
Công nghệ lên men GVHD: TS. Trịnh Khánh Sơn
Sitton, O.C. and Gaddy, J.L. (1980). Ethanol production in an immobilized cell reactor.
Biotechnology Bioengineering, 22, 1735-1748.
Solomon, B.O., Odeseye, O.R., Betiku, E. and Pretorius, I.S. (1997). Investigation of
starch degradation ability of Saccharomyces cerevisiae strain ZC89 in batch processes.
JNSChE, 16, 69-76.
Stanbury, P.F. and Whitaker, A. (1984). Principles of Fermentation Technology.
Oxford: Pergamon Press.
Thomas, K.C. and Ingledew, W.M. (1992). Production of 21% (v/v) ethanol by
fermentation of Very High Gravity (VHG) wheat mashes. Journal of Industrial
Microbiology and Biotechnology, 10, 61–68.

Vega, J.L., Clausen, E.C. and Gaddy, J.L. (1987). Acetate addition to an immobilized
yeast column of ethanol production. Biotechnology Bioengineering, 29, 429-435.
Yan Lina and Shuzo Tanaka. (2006). Ethanol fermentation from biomass resources:
current state and prospects. Applied Microbiology Biotechnology, 69, 627-642.
Yoshida, F., Yamane, T. and Nakamoto, K. (1973). Fed-batch hydrocarbon
fermentation with colloidal emulsion feed. Biotechnology Bioengineering, 15, 257-
270.
Nhóm 7 Trang 19