Nghiên cứu yêu tố ảnh hưởng tới việc tổng hợp xenlulaza

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
I.Mở đầu
Cuộc sống ngày càng phát triển theo hớng tiến bộ với những thành tựu
về mặt khoa học kỹ thuật, cũng nh những lợi ích to lớn về kinh tế xã hội. Nh-
ng bên cạnh những gì mà con ngời đợc hởng thụ thì chúng ta cũng đang đối
diện với một vấn đề hết sức nghiêm trọng. Đó chính là sự ô nhiễm môi trờng
do các thành tựu mà chúng ta đã sáng tạo ra. Ô nhiễm môi trờng đã kéo theo
sự mất cân bằng sinh thái cũng nh phá huỷ môi trờng tự nhiên, đe doạ sức
khoẻ con ngời cũng nh các loại động thực vật khác.
Bên cạnh các nguyên nhân gây ô nhiễm môi trờng nh cháy rừng, khai
thác rừng bừa bãi, chảy dầu, các nhà máy điện hạt nhân, dò rỉ phóng xạ. ... thì
một nguyên nhân hết sức to lớn trong việc gây ô nhiễm môi trờng chính là rác
thải mà trong đó rác thải hữu cơ chiếm thành phần chủ yếu. Rác thải hữu cơ
có khả năng phân huỷ, chuyển hoá thành các dạng khác nhau. Sau một thời
gian chuyển đổi, các chất hữu cơ từ các vùng sản xuất nông nghiệp tại các
vùng nông thôn lại quay về làm ô nhiễm không chỉ thành phố mà còn làm ô
nhiễm các vùng nông thôn lân cận thành phố. Chính vì nó có khả năng phát
tán nhanh chóng, gây ô nhiễm trong diện rộng nên nếu không đợc thu gom và
xử lý triệt để thì rác thải hữu cơ sẽ gây hậu quả rất nghiêm trọng. Trong lợng
rác thải hữu cơ thu gom đợc, các chất ligno-xenluloza lại chiếm một lợng hết
sức lớn. Đối với động vật và con ngời, các chất ligno-xenluloza này thờng
không có mấy giá trị dinh dỡng. Trong các phế phẩm nông nghiệp, phần
không đợc sử dụng chiếm đến 50% tổng sinh khối. Khối lợng này đợc thu
gom và thải vào thiên nhiên, vừa gây lãng phí lại vừa gây ô nhiễm môi trờng.
Tuy nhiên, để có thể giải quyết đợc vấn đề ô nhiễm do rác hữu cơ gây nên,
chúng ta vấp phải một vấn đề phức tạp là làm cách nào để có thể tăng khả
năng thu gom và xử lý rác thải nhanh chóng nhằm đẩy nhanh vòng tuần hoàn
1
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
của rác, không để tồn đọng và gây ô nhiễm môi trờng trong khi lợng rác thải
của chúng ta ngày càng tăng lên mà các cơ sở xử lý lại có hạn.

Hiện nay có rất nhiều phơng pháp xử lý rác nh phơng pháp đốt, phơng
pháp chôn lấp thành những bãi chứa.... Tuy nhiên, các phơng pháp này đều
không mang lại những hiệu quả cao do lãng phí diện tích chôn lấp, thời gian
xử lý dài gây ô nhiễm thứ cấp.... Trong khi đó, phơng pháp xử lý rác bằng
công nghệ vi sinh vật tỏ ra có nhiều u điểm nhất cả về hiệu quả kinh tế lẫn kỹ
thuật, tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ dùng cho sản xuất nông nghiệp. Mặc
dù vậy, việc phân huỷ rác dựa trên các vi sinh vật tự nhiên có sẵn trong đống
rác ủ còn gặp nhiều hạn chế nh thời gian phân huỷ quá lâu, quá trình phân
huỷ cha triệt để.... Do đó, chúng ta cần tuyển chọn những chủng vi sinh vật
thích hợp bổ sung vào bên cạnh những vi sinh vật có sẵn để có thể giúp cho
quá trình xử lý đạt kết quả tốt hơn.
Với mong muốn có thể tham gia vào quá trình phân lập và tuyển chọn
các chủng vi sinh vật có khả năng phân huỷ rác thải cao phù hợp với điều kiện
Việt Nam dù bằng phần đóng góp hết sức nhỏ bé của mình, tôi đã thực hiện
đề tài Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến khả
năng sinh tổng hợp xenlulaza của một số chủng vi sinh vật nhằm ứng
dụng xử lý phế thải ligno-xenluloza
2
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
II. Tổng quan
2.1. Sơ lợc tình hình và thành phần của rác thải
sinh hoạt ở Việt Nam
2.1.1. Sơ lợc tình hình rác thải ở Việt Nam
Rác thải từ sinh hoạt của con ngời, rác thải nông nghiệp và rác thải công
nghiệp chiếm thành phần chủ yếu trong khối lợng rác thải thu gom đợc trên
thế giới . ở Việt Nam, tuy sản lợng công nghiệp ít và các đô thị cha phải là
lớn cho nên rác thải công nghiệp cũng nh rác thải sinh hoạt ở những nơi tập
trung dân c còn ít so với các nớc phát triển, nhng do sự quản lý về môi trờng
còn nhiều thiếu sót, ý thức giữ gìn môi trờng của mỗi ngời dân cha cao nên
vấn đề môi trờng nói chung và vấn đề rác thải nói riêng là vấn đề hết sức nan

giải ở Việt Nam, đặc biệt ở các thành phố lớn. Hàng ngày, các thành phố lớn
ở Việt Nam thải ra khoảng 9100 m
3
rác nhng chỉ thu gom đợc khoảng 40
50%.
Chỉ tính ba thành phố lớn ở Việt Nam, lợng rác thải hàng ngày thu gom
đợc là rất lớn. Mỗi ngày Hải Phòng thải ra 270 tấn rác, Hà Nội khoảng 1000
tấn, Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 4000 tấn. Đó chỉ là số liệu trên giấy tờ
mà các công ty vệ sinh đô thị thu gom đợc. Còn số lợng rác thực tế mà ngời
dân thải bỏ thì lớn gấp nhiều lần nh thế. [15,16]
Quá trình đô thị hoá nhanh chóng trong khi hệ thống cơ sở hạ tầng cha
phát triển tơng ứng sẽ làm tăng thêm các khó khăn hiện nay về tình hình ô
nhiễm môi trờng. Cùng với quá trình đô thị hoá thì mức sống của ngời dân
cũng đợc nâng lên và kéo theo đó là lợng rác thải ngày càng lớn.Lợng rác
trung bình ở thành phố Hồ Chí Minh tăng khoảng 20% hằng năm trong khi l-
3
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
ợng rác ở các thành phố lớn trên thế giới chỉ tăng trung bình dới 7%.Tuy
nhiên lợng rác xử lý vẫn cha đợc bao nhiêu so với các nớc trên thế giới. Mặc
dù nớc ta đã quan tâm đến vấn đề này song còn nhiều hạn chế.
Rác thải công nghiệp là những thành phần không thể tham gia vào quá
trình tạo nên sản phẩm hoặc bán thành phẩm phải loại bỏ khỏi các dây
chuyền sản xuất.
Rác thải sinh hoạt là những thành phần đợc loại bỏ từ các gia đình khu
công cộng hay các chợ, siêu thị...
Trong tất cả các loại rác kể trên thì rác thải sinh hoạt là loại chất thải
phức tạp hơn cả. Trớc hết thành phần của rác thải sinh hoạt hết sức đa dạng,
trong thành phần của chúng các hợp chất hữu cơ mà trớc hết là xenluloza và
lignin chiếm tỷ lệ cao nhất, thông thờng là 40 50%, có nhiều trờng hợp
chiếm đến 70 80%.... Bên cạnh đó do ý thức của đại bộ phận dân chúng

còn yếu, sự quản lý và các biện pháp xử lý vẫn cha đạt đợc hiệu quả nh mong
muốn, đòi hỏi phải phù hợp với mức sống và tập tục của cộng đồng. Ngoài ra
mong muốn tận dụng rác thải sinh hoạt để tạo ra các sản phẩm có ích cho xã
hội cũng là một yếu tố quan trọng khiến cho việc xử lý rác thải sinh hoạt còn
gặp nhiều vấn đề nan giải [2, 12, 14].
Là một nớc nông nghiệp nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới nên rác thải
sinh hoạt của Việt Nam có những đặc điểm riêng về thành phần và tính chất.
Độ ẩm trong rác thay đổi theo mùa trong năm - độ ẩm trung bình vào mùa
khô từ 40 45% và vào mùa ma từ 50 80%, lợng rác mỗi ngày tăng lên
một cách nhanh chóng.
Do đó việc nghiên cứu, tuyển chọn ra những chủng vi sinh vật có những
khả năng phân giải xenluloza mạnh, có thể áp dụng vào công nghệ xử lý rác
bằng vi sinh vật ở Việt Nam là rất cần thiết và cần đợc quan tâm hơn.
4
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
2.1.2. Thành phần của các rác thải sinh hoạt ở Việt Nam
Khác với rác thải công nghiệp, rác thải sinh hoạt là một tập hợp không
đồng nhất. Sự không đồng nhất thể hiện ngay ở sự đầu vào của nguyên liệu
ban đầu dùng cho sinh hoạt và thơng mại. Sự không đồng nhất này tạo ra một
số đặc tính rất khác biệt trong thành phần của rác thải sinh hoạt.
2.1.2.1. Thành phần cơ học
Đặc điểm rõ thấy nhất ở rác đô thị của Việt Nam là thành phần các chất
hữu cơ có trong đó. Số lợng này thờng chiếm rất cao, khoảng 55 65%.
Trong thành phần rác thải đô thị, các cấu tử phi hữu cơ (kim loại, rác xây
dựng...) chỉ chiếm khoảng 11 15%, phần còn lại là các cấu tử khác.[5]
Bảng 1: Thành phần rác sinh hoạt ở Hải Phòng,
Hà Nội, TP Hồ Chí Minh
Thành phần rác (%) Hải Phòng Hà Nội TP Hồ Chí Minh
Lá cây, vỏ hoaquả,
xác thực vật

50,70 50,72 62,64
Giấy 2,28 2,72 0,59
Vải vụn, củi gỗ 2,27 6,27 4,25
Nhựa, cao su, da 2,02 0,71 0,46
Vỏ ốc, xơng 3,68 1,06 0,50
Thuỷ tinh 0,72 0,31 0,20
Rác xây dựng 8,45 7,43 16,04
Kim loại 0,14 1,02 0,27
Tạp chất khó phân
giải
23,9 30,21 15,27
Chúng ta nhận thấy rằng thành phần rác thải hữu cơ chiếm một tỷ lệ lớn
trong rác thải sinh hoạt của Việt Nam. So với các nớc phát triển trên thế giới
thì tỷ lệ rác hữu cơ của nớc ta khá cao.[5]
5
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Bảng 2. Thành phần rác sinh hoạt của một số nớc
phát triển trên thế giới (1990)
Thành phần (%) Nhật Pháp Mỹ
Giấy 12,1 30,0 30-40
Thực phẩm 8,1 34,0 9,4
Vải 5,1 2,0 2,0
Gỗ, cỏ 1,9 4,0 0,5
Chất dẻo 19,8 4,0 7,0
Cao su 1,4 10,0 0,5
Kim loại 20,0 7,0 6,5
Thuỷ tinh 22,7 13,0 7,9
Những thứ khác 3,2 13,0 3,2
2.1.2.2. Thành phần hoá học
Trong các cấu tử hữu cơ của rác sinh hoạt, thành phần hoá học của

chúng chủ yếu là: C, H, O, N, S và các chất tro.[14] Thành phần này rất quan
trọng trong việc nghiên cứu xử lý, tái sinh chúng cũng nh trong việc đánh giá
các tác động đến môi trờng nếu không đợc xử lý.[5]
Ta nhận thấy rằng tuỳ thuộc vào các chất khác nhau mà thành phần các
cấu tử hữu cơ có trong các chất dao động thay đổi trong khoảng rộng. Kết quả
này đợc minh hoạ qua bảng 3 dới đây.
Bảng 3: Thành phần hoá học của các cấu tử hữu cơ trong
rác thải sinh hoạt.
Các chất
Thành phần
(%)
6
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
C H O N S Tro
Thực phẩm 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0
Giấy 43,5 6,0 44,0 0,3 0.2 6,0
Caton 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0
Vải 55,0 6,6 31,2 1,6 0,15 -
Cao su 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0
Nhìn qua bảng số liệu chúng ta nhận thấy rằng thành phần của rác thải
hữu cơ hết sức phức tạp. Nếu rác thải đô thị phân huỷ tự do trong môi trờng tự
nhiên thì môi trờng, môi sinh và đặc biệt là các nguồn nớc sẽ bị ô nhiễm một
cách ghê gớm. Có rất nhiều biện pháp để xử lý lợng rác khổng lồ đợc tạo ra
mỗi ngày ví dụ nh thiêu đốt, chôn lấp... nhng bằng cách này hay cách khác,
chính những phơng pháp xử lý này lại có thể gây ra ô nhiễm cho môi trờng
trong tơng lai. Chính vì vậy, phơng pháp xử lý rác bằng vi sinh vật là sự lựa
chọn tối u nhất. Nếu chúng ta kiểm soát đợc quá trình xử lý rác thải đô thị
tạo ra nguồn phân hữu cơ thì đây chính là nguồn dinh dỡng lớn, vừa tạo ra đ-
ợc sự cân bằng về sinh thái, lại vừa tránh đợc nguy cơ gây ô nhiễm môi trờng.
2.2. Các phơng pháp xử lý rác bằng vi sinh vật

2.2.1. Bản chất của phơng pháp
Bản chất của quá trình xử lý rác nhờ vi sinh vật chính là quá trình phân
huỷ rác của các vi sinh vật có sẵn trong rác cũng nh các vi sinh vật đợc bổ
sung vào. Nhờ có các vi sinh vật này mà rác đợc phân huỷ thành các thành
phần nhỏ hơn, tạo ra sinh khối các sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật và
các loại khí nh CO
2
, CH
4
...[4]
7
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Các quá trình chuyển hoá này có thể xảy ra trong điều kiện yếm khí
hoặc hiếu khí.
- Quá trình ủ hiếu khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ nhờ sự có
mặt của oxy tạo ra sản phẩm cuối cùng là CO
2
, NH
3
, nớc, nhiệt và sinh khối
vi sinh vật.
- Quá trình ủ yếm khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ vi sinh vật
nhng không có oxy sản phẩm cuối cùng là CH
4
, CO
2
, NH
3
một lợng nhỏ các
loại khí khác, axit hữu cơ và sinh khối vi sinh vật.

Trong quá trình ủ rác sẽ diễn ra một loạt các quá trình chuyển hoá khác
nhau. Các quá trình này có thể theo những hớng có lợi, cũng nh hớng không
có lợi. Do đó phải làm sao kiểm soát đợc quá trình xử lý, hạn chế những mặt
có hại cho quá trình xử lý, phát huy tối đa những mặt tích cực với mục tiêu
đặt ra là:
- Làm ổn định thành phần rác thải sau quá trình xử lý:
Chất thải hữu cơ khi đợc đa vào môi trờng sẽ còn đợc chuyển hoá liên
tục, vì thế nó cha ổn định. Quá trình lên men sẽ ổn định chúng bằng phản ứng
sinh hoá. Sản phẩm cuối cùng của quá trình này sẽ đợc ổn định khi chúng ta
sử dụng chúng.
- Tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh:
Trong rác thải thờng chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh. Trong quá trình ủ
rác thì các vi sinh vật này sẽ bị tiêu diệt ở các nhiệt độ khác nhau.[6]
E.coli hầu hết chết ở 55
o
C trong 1 giờ, 60
o
C trong 15-20 phút
Shigella sp. chết ở 55
o
C trong 1 giờ
Các vi sinh vật gây bệnh thờng bị tiêu diệt ở trong khoảng nhiệt độ từ
45-60
o
C trong khoảng thời gian ngắn
- Cải tạo chất lợng dinh dỡng của rác thải:
8
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Nhờ có các vi sinh vật mà các chất dinh dỡng thờng tồn tại ở dạng hữu
cơ đã đợc chuyển hoá thành các chất vô cơ và rất thích hợp cho cây trồng. Sau

khi lên men, các chất dinh dỡng này đợc chuyển hoá thành NO
3
hay P
2
O
5
là
những chất có tác dụng làm tăng dinh dỡng của đất có lợi cho cây trồng. Cây
trồng không thể sử dụng nitơ ở dạng hữu cơ mà chỉ có thể sử dụng ở dạng vô
cơ.[5]
Tuy nhiên việc ủ rác cũng có nhiều hạn chế . Do các vi sinh vật cần có
rất nhiều thời gian để phân huỷ đống ủ cho nên việc ủ rác thờng kéo dài, kéo
theo một loạt những vấn đề về kinh tế xã hội. Ngoài ra các đống ủ nếu không
đợc kiểm soát kỹ thì chính chúng sẽ trở thành nguồn gây ô nhiễm ra môi tr-
ờng xung quanh.
2.2.2. Các phơng pháp xử lý rác bằng công nghệ vi sinh vật
Có rất nhiều phơng pháp khác nhau để xử lý rác thải sinh hoạt có chứa
xenluloza và các chất hữu cơ khác. Ngời ta thờng tóm tắt chúng vào các nhóm
sau:
- Phơng pháp sản xuất khí sinh học từ rác (Biogas)
- Phơng pháp chôn lấp rác (landfill)
- Phơng pháp ủ rác (composting)
Tuỳ theo điều kiện kinh tế, xã hội và thành phần tính chất của rác mà
ngời ta áp dụng phơng pháp này hay phơng pháp kia cho phù hợp để có thể
tận dụng hết các u điểm của từng phơng pháp [6,10,11].
2.2.2.1. Phơng pháp sản xuất khí sinh học (Biogas)
Cơ sở của phơng pháp này là nhờ sự hoạt động của các vi sinh vật mà
các hợp chất khó tan (xenluloza, lignin, hemixenluloza, tinh bột và các hợp
chất phân tử khác) đợc chuyển hoá thành các chất dễ tan. Sau đó lại đợc
9

Website: Email : Tel (: 0918.775.368
chuyển hoá thành các chất khí trong đó chủ yếu là metan (chiếm tuyệt đại đa
số >64%).
Ưu điểm của phơng pháp này là ta có thể thu đợc một loạt khí có thể
cháy đợc và cho nhiệt lợng cao, không gây ô nhiễm môi trờng, sử dụng cho
nhiều mục đích. Chất thải sau lên men đợc chuyển hoá thành phân hữu cơ có
chất lợng dinh dỡng cao. Tuy nhiên phơng pháp này có một số nhợc điểm:
- Khó lấy các chất thải sau lên men.
- Là quá trình kỵ khí bắt buộc vì vậy việc thiết kế bể ủ rất phức tạp, tốn
kém và đòi hỏi vốn đầu t lớn.
2.2.2.2. Phơng pháp chôn lấp (landfill) _ phơng pháp ủ rác yếm khí
Chôn lấp là phơng pháp xử lý lâu đời, ở nhiều nơi ngời ta đào một hố
sâu để đổ rác xuống và lấp lại. Đây cũng chính là u điểm của phơng pháp này,
rất dễ thực hiện. Sau một thời gian khoảng 2-3 năm rác đợc lên men và
chuyển hoá thành mùn. Nh vậy phơng pháp này ít tốn kinh phí, dễ thực hiện
nhng vẫn còn có rất nhiều khiếm khuyết. Đó chính là:
- Đòi hỏi thời gian rất dài để phân huỷ
- Đòi hỏi nhiều diện tích đất, tốn diện tích bề mặt
- Làm giảm thể tích rác ít
- Các chất hữu cơ trong rác khi phân huỷ sẽ tạo ra các khí độc hại nh
H
2
S, CH
4
... Ngoài ra lợng nớc rác rỉ ra khó có thể kiểm soát gây ô nhiễm cho
các nguồn nớc xung quanh đặc biệt là các nguồn nớc ngầm.
- Chịu ảnh hởng của thời tiết.
2.2.2.3. Phơng pháp ủ rác hiếu khí (aerobic composting).
Các phơng pháp ủ rác hiếu khí rất phong phú, đợc phân chia thành các
nhiều phơng pháp khác nhau:

10
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
- Phơng pháp ủ rác thành đống lên men tự nhiên có đảo trộn (Windrow
composting): Phơng pháp này là một phơng pháp cổ điển tuy rất dễ thực hiện
nhng ngợc lại rất mất vệ sinh, gây ô nhiễm mạnh nguồn nớc, không khí.
- Phơng pháp ủ thành đống không đảo trộn có thổi khí (Aerated static
pile composting): phơng pháp này có u điểm là tiến hành nhanh hơn, nhiệt độ
của đống rác đợc ổn định và phù hợp với sự phát triển của vi sinh vật.
- Phơng pháp lên men trong các thiết bị (Vessel Composting Unit): ph-
ơng pháp này có quá trình lên men nhanh hơn và dễ kiểm soát hơn nhờ các vi
sinh vật đợc chọn lọc kỹ khi đa vào lên men, bổ sung cho các vi sinh vật tự
nhiên có trong rác thải. Ngoài ra phơng pháp này còn giúp chúng ta kiểm soát
chặt chẽ lợng khí và lợng nớc thải trong quá trình lên men.
- Các hệ thống xử lý rác công nghiệp (Commercial composting
systems): phơng pháp này có tính tự động hoá cao, phân huỷ rác tốt nhng bù
lại để có thể vận hành dây chuyền xử lý thì lại rất tốn kém.
Các phơng pháp xử lý hiếu khí dễ kiểm soát, đem lại hiệu quả xử lý và
bảo vệ môi trờng khá cao. Tuy nhiên phơng pháp này đòi hỏi phải có vốn đầu
t lớn cùng với các thiết bị máy móc hiện đại.
Trong các phơng pháp xử lý rác bằng công nghệ vi sinh vật kể trên, ph-
ơng pháp ủ hiếu khí có u điểm hơn phơng pháp ủ yếm khí vì có thể rút ngắn
quá trình phân hủy rác, dễ cơ giới và tự động hoá. Đây là phơng pháp có khả
năng áp dụng tốt trong điều kiện kinh tế, xã hội của Việt Nam hiện nay và
cũng phù hợp với trào lu công nghệ trên thế giới.
2.3. Sự phân bố và cấu trúc của xenluloza trong
tự nhiên
2.3.1. Sự phân bố của xenluloza trong tự nhiên
11
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Sinh khối thực vật của trái đất ớc tính khoảng 1,8.10

12
tấn. Trong đó
xenluloza chiếm khoảng 4.10
10
tấn. Sản lợng xenluloza đợc tổng hợp hàng
năm trong tự nhiên lớn hơn bất kỳ chất hữu cơ nào khác.
Dới dạng phế thải, xenluloza có trong các phế liệu nông nghiệp chăn
nuôi, công nghiệp, đồ hộp, công nghiệp chế biến gỗ, trong chất thải sinh hoạt
từ nhà bếp, đờng phố ... Sự phân bố đa dạng với khối lợng lớn ở khắp nơi của
xenluloza có trong rác thải là một khó khăn và trở ngại cho việc bảo vệ môi
trờng, do đó để thu gom và xử lý triệt để lợng chất thải hữu cơ này đòi hỏi
phải có những biện pháp và công nghệ phù hợp với từng khu vực, từng vùng.
[3,5,11,20]
Bảng 4. Hàm lợng xenluloza có trong một số nguyên liệu.
Nguyên liệu Xenluloza
(%)
Nguyên liệu Xenluloza
(%)
Kiều mạch
Vỏ đậu tơng
Mía
Cây trởng thành
Bã
Thân ngô
42.8
51.0
34.0
42.0
56.6
36.0

Vỏ hạt
Sợi
Gỗ thông
Giấy báo
Rơm
Lúa mì
60.0
91.0
41.0
40-80
44.0
30.5
12
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
Cỏ
Trấu lúa mì
28.0
30.5
Lúa mạch
Bông
34.0
91.0
2.3.2. Cấu trúc của xenluloza.
Xenluloza là thành phần cơ bản của tế bào thực vật. Thông thờng,
xenluloza của tế bào thực vật chiếm 50% tổng số hydratcacbon có trên trái
đất của chúng ta. Ngời ta nhận thấy rằng trong thiên nhiên hầu nh không gặp
xenluloza ở dạng tinh khiết mà nó thờng tồn tại ở dạng kết hợp với những
chất khác nh hemixenluloza, lignin, pectin... các chất này liên kết với nhau
tạo nên màng tế bào thực vật và có tên gọi chung là ligno-xenluloza. Trong
đó, xenluloza và hemixenluloza chiếm tỷ lệ cao nhất. Hai chất này đợc bao

bọc bởi một lợng lignin.Các thành phần này thờng có tỷ lệ khác nhau trong
các loại cây khác nhau tạo ra các đặc tính hoá lý riêng cho từng loại thực vật.
Về mặt cấu tạo hoá học, xenluloza là một polime mạch thẳng, có thành
phần cấu trúc cơ bản là các D-glucopiranoza. Các gốc này nối với nhau nhờ
liên kết -1,4-glucozit. Mức độ polime hoá của phân tử xenluloza thay đổi
nhiều (từ vài trăm đến 15000) trung bình là 3000.
Các đơn phân glucoza trong xenluloza thì có cấu trúc dạng ghế bành
(hình 1).Trong công thức phối cảnh, ngời ta biểu diễn glucoza số chẵn, quay
góc 180
o
so với glucza số lẻ và các nhóm hydroxyl đều nằm trên mặt phẳng
nằm ngang[11,17].
Hình 1: Cấu trúc của phân tử xenluloza
Dùng phơng pháp phân tích của Rơngen, ngời ta đã chứng minh đợc
rằng phân tử xenluloza có dạng sợi. Các sợi này của xenluloza lại gắn với
nhau nhờ liên kết hydro tạo thành từng bó nhỏ gọi là các microfibrin (hình
13
H
O
O
H
HO
O
CH
2
OH
H
OH
O
H

H
CH
2
OH
H
OH
H
HO
H
H
H
Website: Email : Tel (: 0918.775.368
2A). Microfibrin có cấu trúc không đồng nhất và thờng có hai vùng (hình
2B).
-Vùng kết tinh có cấu trúc trật tự rất cao, vì thế nó rất bền vững với tác
động bên ngoài.
-Vùng vô định hình có cấu trúc trật tự không chặt do đó kém bền vững
hơn.
Hình 2: Cấu trúc bậc cao của xenluloza trong tự nhiên
A - Bó sợi xenluloza song song với nhau nhờ liên kết hydro
B Lát cắt bên của một sợi
Do có cấu trúc nh thế, vùng vô định hình của xenluloza có thể hấp thụ n-
ớc và trơng lên. Trong khi đó vùng kết tinh, mạng lới liên kết hydrogen ngăn
cản sự trơng này. ở vùng kết tinh, enzym chỉ tác dụng lên bề mặt các sợi.[5]
Xenluloza là một hợp chất cao phân tử có cấu trúc rất bền vững. Nó
không tan trong nớc, không đợc tiêu hoá trong đờng tiêu hoá của ngời và
Vùng vô định
hình
Vùng kết tinh
A

B
14