Nghiên cứu điều kiện thủy phân rong lục bằng chế phẩm enzyme thô thu được

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

HÀ THỊ NHÃ PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN THỦY PHÂN
RONG LỤC BẰNG CHẾ PHẨM ENZYM THÔ
THU ĐƢỢC TỪ VI SINH VẬT
Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Mã đề tài: CNTP13B-14

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS NGUYỄN THANH HẰNG

Hà Nội - 2015


LỜI CAM ĐOAN

Học viên: Hà Thị Nhã Phƣơng
Nơi đào tạo: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Người hướng dẫn : PGS. TS Nguyễn Thanh Hằng
Tên luận văn: Nghiên cứu điều kiện thủy phân rong lục bằng chế phẩm
enzym thô thu được từ vi sinh vật
Nội dung cam đoan:
Tôi xin cam đoan, trong suốt quá trình nghiên cứu luận văn thạc sĩ, dưới

sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của giáo viên hướng dẫn, tôi đã tiến hành
nghiên cứu luận văn một cách trung thực, toàn bộ nội dung trong báo cáo luận
văn được tôi trực tiếp thực hiện. Tất cả các nghiên cứu không sao chép từ các
báo cáo khoa học, luận văn tiến sĩ, thạc sĩ hay sách của bất cứ tác giả nào.
Học viên

Hà Thị Nhã Phƣơng

ii


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thanh Hằng đã tận tình trực
tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Viện Công nghệ
Sinh học và Công nghệ Thực phẩm – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, đã
luôn tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt khóa học cũng như trong thời gian
tôi thực hiện đề tài này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tạo
điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu trong suốt quá trình học.
uối c ng, tôi muốn ày t

ng cảm ơn gi đ nh, ạn

, đ ng nghiệp

đã động vi n, giúp đỡ tôi hoàn thành uận v n này.

Học viên

Hà Thị Nhã Phƣơng

iii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ ii
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. iii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iv
DANH MỤC BIỂU ĐỒ............................................................................................... vii
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................... 1
Chƣơng I: TỔNG QUAN ........................................................................................... 3

1.1. Sự phát triển ethanol nhiên liệu từ nguyên liệu rong biển ................... 3
1.1.1.Tình hình nghiên cứu và sản xuất ethanol nhiên liệu từ rong biển trên
thế giới ............................................................................................................................3
1.1.2. Triển vọng về phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam..................... 6
1.2. Nguyên liệu sản xuất ethanol từ rong biển ............................................. 8
1.2.1. Thành phần hóa học của các loại rong biển ......................................... 8
1.2.2. Tiềm năng từ nguồn nguyên liệu rong biển .......................................... 10
1.3. Công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển ............................................... 12
1.3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển .................................... 12
1.3.2. Quá trình xử lý nguyên liệu .................................................................. 13
1.3.3. Quá trình thủy phân rong biển .............................................................. 13
1.3.4. Quá trình lên men dịch thủy phân rong biển ........................................ 19
Chƣơng II: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 21

2.1. Vật liệu ....................................................................................................... 21
2.1.1. Sinh khối rong Lục ............................................................................... 21

2.1.2. Vi sinh vật sinh enzyme thủy phân rong Lục ....................................... 21
2.1.3. Hoá chất ................................................................................................ 22
2.1.4. Thiết bị .................................................................................................. 23
2.2. Phƣơng pháp phân tích ............................................................................ 23
2.2.1. Xác định hàm lượng polysaccharid thô từ sinh khối rong Lục............. 23
iv


2.2.2. Xác định tinh bột thô ............................................................................. 24
2.2.3. Xác định Ulvan thô ............................................................................... 25
2.2.4. Xác định hoạt độ của chế phẩm enzyme .............................................. 25
2.2.5. Xác định đường khử theo phương pháp Somogyi – Nelson ............... 26
2.2.6. Xác định hàm lượng carbohydrat hòa tan của dịch rong Lục thủy
phân bằng phương pháp Dubois ..................................................................... 27
2.2.7. Phương pháp toán học ........................................................................... 28
2.2.8. Thống kê số liệu .................................................................................... 29
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 30
2.3.1. Phương pháp nuôi cấy t hợp bốn chủng vi sinh vật và thu nhận
enzyme thô từ cơ chất rong Lục. ..................................................................... 30
2.3.2. Tiền xử lý .............................................................................................. 30
2.3.3. Thủy phân bằng enzyme ....................................................................... 30
Chƣơng III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................................... 31

3.1. Thành phần polysaccharid của rong Lục ................................................ 32
3.2. Sản xuất và xác định hoạt độ enzym của chế phẩm vi sinh vật ............. 33
3.2.1. Giải thích sơ đồ ..................................................................................... 33
3.2.2. Xác định hoạt độ chế phẩm enzyme thô ............................................... 35
3.3. Khảo sát quá trình thủy phân sinh khối rong Lục từ enzyme vi sinh vật .. 36
3.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân rong Lục ........... 36
3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân rong Lục ... 37

3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân rong Lục .. 37
3.4. Tối ƣu hóa điều kiện thủy phân rong lục để thu nhận dịch thủy phân
có hàm lƣợng đƣờng cao .......................................................................... 38
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 43
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 44
PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 48

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các công ty đang tham gia sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong biển [12] 6
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của các loại rong biển [17] ........................................9
Bảng 1.3. Diện tích nuôi và sản lượng rong biển tại thời điểm khảo sát (2009) và dự kiến
đến năm 2015 [20] ......................................................................................................10
Bảng 1.4. So sánh năng suất nuôi trồng của các nguồn sinh khối ............................11
Bảng 1.5. Thành phần hóa học rong biển và đường tạo thành bởi thủy phân của các
loài rong biển [17] .....................................................................................................14
Bảng 1.6. Bảng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bằng axit................18
Bảng 1.7. Bảng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bằng enzyme .........18
Bảng 3.1. Thành phần polysaccharid rong Lục...............................................32
Bảng 3.2. Hoạt độ chế phẩm enzyme vi sinh vật khi thủy phân các loại polysaccharid .36
Bảng 3.3. Ma trận thực nghiệm .................................................................................39
Bảng 3.4. Kết quả mô hình hồi quy tuyến tính trên excel.........................................40
Bảng 3.5. Kết quả tính bước chuyển động (∆j) của các yếu tố .................................41
Bảng 3.6. Tối ưu hóa điều kiện thủy phân rong theo Box-wilson ............................42

vi

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển ........................................12
Hình 2.1. Chế phẩm sinh học TRICHOMIX-DT …...........................................22
Hình 2.2. Quy trình xử lý nguyên liệu và thủy phân rong biển bằng enzyme ..........31
Hình 3.1. Sơ đồ sản xuất chế phẩm enzym từ nuôi cấy các chủng vi sinh vật …….33
Hình 3.2. Canh trường nuôi cấy vi sinh vậy và chế phẩm enzyme thu được ...........35
Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến quá trình thủy phân .............................................36
Hình 3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình thủy phân .....................................37
Hình 3.5. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình thủy phân....................................38

vii


MỞ ĐẦU
Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp thế giới, nhu cầu về năng lượng trên thế
giới ngày càng tăng và được đáp ứng chủ yếu do nguồn nhiên liệu hóa thạch như
than, dầu và khí tự nhiên. Tuy nhiên, nhu cầu về năng lượng không ngừng tăng
nhanh và nguồn tài nguyên nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt do trữ lượng có hạn
mà sự tăng trưởng nhanh chóng của những nền kinh tế có thu nhập thấp, trung bình
ngày càng lớn. Mặt khác dân số thế giới đang ngày một tăng lên, dự kiến lượng tiêu
thụ khí đốt, than đá, dầu sẽ tăng lên 26% trong 20 năm tiếp theo. Ngoài ra, vấn đề
môi trường và kinh tế đang gặp phải nhiều thách thức liên quan đến việc sử dụng tài
nguyên nhiên liệu hóa thạch, bao gồm hiệu ứng nhà kính, sự nóng lên toàn cầu, rút
xuống sông băng, mực nước biển dâng, mất đa dạng sinh học, dầu thô tăng giá dầu,
và mất an ninh năng lượng. Tất cả những yếu tố này đã nhấn mạnh sự cần thiết phải
thay thế nguồn nhiên liệu hóa thạch bằng các nguồn nhiên liệu khác sạch có hiệu
quả kinh tế và sử dụng cao và có khả năng phục hồi.
Nhiên liệu sinh học là một thay thế tuyệt vời cho các nguồn năng lượng từ
nhiên liệu hóa thạch truyền thống, vì chúng có thể được sản xuất từ nguồn cung sinh
khối tái tạo dồi dào. Trong đó, ethanol nhiên liệu sinh học là một trong những giải

pháp ưu tiên trong chính sách năng lượng của nhiều nước trên thế giới. Nhiên liệu
sinh học như ethanol ít độc hại, có thể phân hủy và tạo ra các chất gây ô nhiễm ít hơn
so với nhiên liệu dầu khí. Các nguồn nguyên liệu đã được nghiên cứu sản xuất ethanol
bao gồm các loại cây lương thực, đường mía, lignocellulose từ gỗ, phụ phẩm nông
nghiệp… Tuy nhiên những nguồn nguyên liệu này gây tác động không tốt đến an ninh
lương thực, kỹ thuật sản xuất, môi trường sản xuất. Do vậy, rong tảo biển là đối tượng
đang được thế giới quan tâm trong lĩnh vực sản xuất ethanol nhiên liệu sinh học.
Việt Nam là nước nằm ở vùng nhiệt đới gió mùa Đông Nam châu Á với hệ
thống sông suối dày đặc cùng với trên 3260km bờ biển, trên 3000 đảo và quần đảo,
cùng với hệ sinh thái điển hình trong vùng nước thềm lục địa rộng lớn như các rạn
san hô, rừng ngập mặn, chuỗi đầm phá ven biển các hệ cửa sông… chúng là nơi

1


sinh sống và phát triển của hàng vạn các loài thủy sinh vật, trong đó có rong tảo
biển. Rong tảo biển là nguồn sinh khối tự nhiên rất đa dạng về chủng loại, phong
phú về sản lượng. Thành phần rong tảo biển có hàm lượng polysacchrid cao, có khả
năng thủy phân thành các dạng đường đơn, đây là nguồn cơ chất quan trọng cho vi
sinh vật thực hiện quá trình lên men sản xuất nhiên liệu sinh học. Bên cạnh đó, rong
biển không có lignin, vì vậy có thể xem rong tảo biển là vật liệu dễ phân giải thành
glucose hơn các thực vật trên cạn, đặc biệt hàm lượng carbonhydrate trong một số
loài rong rất cao từ 40% - 79,4% (Gelidium amansi) và hiệu suất chuyển hóa của
quá trình lên men ethanol khoảng 70%. Mặt khác, rong biển có sản lượng tự nhiên
lớn, vòng đời sinh trưởng ngắn, khả năng sinh sản và sinh trưởng nhanh, có thể
được phát triển trong một loạt các môi trường bao gồm cả nước ngọt, nước mặn,
nước thải đô thị mà không cạnh tranh với đất nông nghiệp; không cần phân bón,
không gây ô nhiễm môi trường; chi phí sản xuất thấp, dễ thu hoạch… Với rất nhiều
những ưu điểm như vậy, hiện nay, rong biển đang được biết đến như là nguồn
nguyên liệu tiềm năng để sản suất ethanol nhiên liệu sinh học thế hệ thứ 3.

Trong công nghệ sản xuất ethanol nhiên liệu từ rong biển, quá trình thủy phân
rong biển đóng vai trò quan trọng nhằm tạo ra các sản phẩm để tiến hành lên men
tạo ra ethanol. Do đó, chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu điều kiện thủy phân
rong Lục bằng chế phẩm enzym thô thu được từ vi sinh vật” để ứng dụng trong
sản xuất cồn nhiên liệu.
Mục đích: Nghiên cứu các điều kiện thủy phân rong Lục bằng chế phẩm enzym thô
thu được từ các chủng vi sinh vật.
Đối tƣợng nghiên cứu: Rong lục Chaetomorpha sp.
Phạm vi nghiên cứu: Xác định các thông số công nghệ thủy phân rong Lục bằng
chế phẩm enzym thô thu được từ các chủng vi sinh vật.
Ý nghĩa khoa học của đề tài
Góp phần tìm nguồn nguyên liệu mới thay thế cho các nguồn nguyên liệu ph
biến trong sản xuất bioethanol hiện nay đang ảnh hưởng đến an ninh lương thực và
chất đốt.
Giải quyết vấn đề kỹ thuật trong sản xuất ethanol nhiên liệu từ rong Lục.

2


Chƣơng I
TỔNG QUAN

1.1. Sự phát triển ethanol nhiên liệu từ nguyên liệu rong biển
1.1.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất ethanol nhiên liệu từ rong biển trên thế giới
Trên thế giới, tình hình nghiên cứu và sản xuất ethanol từ nguyên liệu rong biển
cũng đã được nhiều nước quan tâm.
Brazil là nước sẽ xây dựng nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong biển đầu
tiên trên thế giới vào cuối năm 2013.
Bên cạnh đó, một số nước cũng đã có các dự án phát triển rong biển công nghiệp.
Tại Nhật, dự án Sunrise [7] sản xuất bioethanol từ rong biển Sargassum được

nuôi trồng ở ngoài biển Nhật Bản. Kế hoạch của họ bắt đầu vào năm 2012, phát
triển công nghệ nuôi rong biển vào năm 2016, và thiết lập một quy trình sản xuất
khoảng năm 2020. Nhật Bản bắt đầu triển khai từ tháng 3/2007, theo đó họ sử dụng
t ng cộng 10.000km2 mặt nước để trồng loài rong mơ Sargassum hondawara nhằm
sản xuất mỗi năm 20 triệu mét khối bioethanol, nghĩa là tương đương với 1/3 nhu
cầu tiêu thụ nhiên liệu của nước này.
Tại Na Uy, dự án sản xuất ethanol và các sản phẩm Lipids, Proteins, Iodine từ
rong biển theo quỹ tài trợ của BAL’s R&D bắt đầu từ cuối năm 2010.
Tại Hàn Quốc, dự án 275 triệu USD trong 10 năm để sản xuất 400 triệu gallon
vào năm 2020 xấp xỉ 13% nhu cầu tiêu thụ trong nước. Dự án sẽ nuôi trồng rong
biển trên diện tích 8.600 ha. Đầu tháng 11/2008 một dự án hợp tác được ký giữa
Hàn Quốc và Indonesia nhằm trồng rong ở các đảo Maluku, Belitung và Lombok để
sản xuất biodiesel theo công nghệ Italia [12].
Tương tự, một dự án giữa chính phủ Philippin và Viện Kỹ thuật công nghệ
Hàn Quốc, đầu tư 5 triệu USD để trồng 250 acre rong biển và sản xuất ethanol từ
công nghệ Hàn Quốc.

3


Dự án Sea Gardens Project của trường University of Costa Rica với tài trợ của
World Bank để nuôi trồng rong biển sản xuất bioethanol [12].
Dự án Biomara, phối hợp giữa Hiệp hội Khoa học Biển Scotland và Liên minh
châu Âu với sự điều hành của 2 chính phủ Ailen và Scotland, với mục tiêu sản xuất
nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba từ sinh khối tảo. Đã đầu tư 8 triệu USD vào năm
2009, để đánh giá tiềm năng rong biển và chọn dòng miccroalgae để sản xuất quy
mô công nghiệp [12].
Tại Chile, dự án sản xuất ethanol từ rong biển của Chile giữa Bio-Architecture
Lab (BAL) với Công ty dầu khí ENAP và trường Đại học Los Angeles. Đã đầu tư 5
triệu USD từ năm 2010 để sản xuất 165 triệu lít ethanol vào năm 2012.

Tại Ý, dự án giữa thành phố Venice JV và Nhà máy điện, đã đầu tư 200 triệu
Euro để sản xuất 40 MW bằng nhiên liệu từ rong biển cung cấp cho 1/2 nhu cầu
điện của thành phố và cảng.
Ở Argentina vừa khánh thành nhà máy sản xuất diesel sinh học từ tảo đầu tiên
tại khu vực Mỹ Latinh của công ty Oilfox S.A với mục tiêu thay thế dần cho việc
sản xuất nhiên liệu sinh học từ dầu đậu tương.
Năm 2007, các nhà nghiên cứu của trường Đại học Công nghệ và Khoa học
biển (Tokyo University of Marine Science and Technology), viện nghiên cứu
Mitsubishi (Mitsubishi Research Institute), Viện Công nghiệp nặng (Mitsubishi
Heavy Industries) có kế hoạch triển khai dự án mang tên “Ocean Sunrise Project”,
dự án sẽ thành lập nông trại rong biển và xây dựng nhà máy sản xuất ethanol từ
rong biển. [7].
Ở Đan Mạch, các viện nghiên cứu và trường đại học như National
Evironmental Research Institute (NERI), Technological University of Denmark
(Rio DTU), Danish Technology Institute đã chuẩn bị dự án nghiên cứu tiềm năng
sản xuất Ethanol từ rong lục Ulva sp.

4


Ở Irael, với dự án kỹ thuật xanh “Green Technology”, đã sản xuất thành công
ethanol từ rong biển và tính toán được rằng cứ 5 kg rong khô sẽ sản xuất được 1 lít
nhiên liệu sinh học (Irael Seambiotic Ltd).
Tại Mỹ, các công ty tham gia vào dự án Nghiên cứu Năng lượng sản xuất
nhiên liệu từ rong biển gần đây và đã được Oilgae (2010) thống kê vào danh sách
các công ty tham gia sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong biển (Bảng 1.1).

5

Bảng 1.1. Các công ty đang tham gia sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong biển [12]
Hoạt động

Công ty
Seaweed Energy Solutions (Bồ Đào

Nuôi biển và chuyển đ i thành khí ga và

Nha)

ethanol

Green Gold Algae and Seaweed
Sciences, Inc (Mỹ)

Nuôi ao đất chuyển đ i ethanol

Butamax Advance Fuels-Dupont-

Nuôi biển rong Bẹ và chuyển đ i thành

BioArchitecture Lab-Statoil (Mỹ)

ethanol và butanol

Seambiotic Ltd (Ireland)
Oil Fox (Pháp)

Nuôi ao đất và sử dụng khí CO2 từ nhà máy
điện- Irael

Sản xuất Biodiesel từ rong biển

Economic Development Corporation
(CORFO) and Bio-Architecture Lab

Sản xuất ethanol từ rong biển

(BAL)-( Chilean)
Blue Sun Energy (Mỹ)

Sản xuất nhiên liệu máy bay

Holmfjord AS8 (Na Uy)

Sản xuất nhiên liệu từ rong biển

Sea Gardens Project at the
University of Costa Rica

Sản xuất nhiên liệu từ rong biển

Dự án Sunrise (Nhật)

Sản xuất nhiên liệu từ rong biển Sargassum

Oilfox S.A (Argentina)

Sản xuất nhiên liệu từ rong biển

1.1.2. Triển vọng về phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam

Tại Việt Nam việc phát triển nhiên liệu sinh học rất có triển vọng, nhiên liệu
sinh học có thể làm nhiên liệu thay thế cho xăng dầu có nguồn gốc dầu mỏ. Là một
đất nước có nền nông nghiệp lâu đời, nên Việt Nam có nguồn sinh khối thực vật rất
đa dạng diện tích đất hoang hóa đồi núi còn nhiều. Nhiều giống cây trồng tại Việt

6


Nam có thể sử dụng làm nguyên liệu cho nhiên liệu sinh học ethanol như sắn, ngô,
mía, ngũ cốc và nguồn sinh khối giàu cellulose..., ngoài ra với điều kiện tự nhiên
thích hợp đã du nhập được một số giống cây ngoại lai dùng làm cây nguyên liệu cho
sản xuất diesel (cây cộc rào Jatropha), bên cạnh đó các sản phẩm phụ có nguồn gốc
lipid của quá trình chế biến thủy sản cũng được sử dụng sản xuất nhiên liệu sinh học.
Chính sách hỗ trợ và phát triển nhiên liệu sinh học của nhà nước bao gồm
nhiều đề án với các quyết định rõ ràng:
Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025
(Quyết định 177/2007/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 20/11/2007.
Quyết định 5368/QĐ-BCT của Bộ Công Thương ngày 6/10/2008 và Quyết
định 2696/QĐ-BCT ngày 29/5/2009 về việc phê duyệt danh mục các đề tài, dự án
để tuyển chọn để thực hiện trong năm 2009, 2010 nhằm mục đích hiện thực hóa Đề
án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025.
Quyết định 1842/QĐ-BNN-LN về phê duyệt Đề án “Nghiên cứu, phát triển và
sử dụng sản phẩm cây cọc rào (Jatropha curcas L.) ở Việt Nam giai đoạn 20082015 và tầm nhìn đến 2025”.
Thông tư liên tịch 147/2009/TTLT-BTC-BCT ngày 21/7/2009 Quy định chế
độ quản lý, sử dụng kinh phí ngân sách nhà nước thực hiện Đề án phát triển nhiên
liệu sinh học.
Sự đầu tư mạnh mẽ của các tập đoàn công ty nhà nước và các công ty tư nhân
trong và ngoài nước vào việc phát triển nhiên liệu sinh học ở Việt Nam. Đi đầu
trong lĩnh vực này là Tập đoàn Dầu khí quốc gia (PetroVietnam), bên cạnh đó còn
có một số công ty T ng Công ty Dầu Việt Nam, TNHH Nhiên liệu Sinh học

Phương Đông, Công ty C phần Nhiên liệu Sinh học Dầu khí miền Trung, Công ty
C phần Đồng Xanh, Công ty xuất khẩu cá da trơn Agifish, Tập đoàn Saigon Petro,
Công ty đồ uống Sài Gòn (SABECO).
Tình hình nghiên cứu trong nƣớc:

7


Nhóm nghiên cứu đề tài về biomass, do tiến sĩ Phan Đình Tuấn, trường đại
học Bách Khoa TP.HCM phụ trách. Biomass là đề tài nghiên cứu công nghệ xử l
các phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp như rơm, rạ, trấu... nhằm sản xuất
bioethanol, tiến đến xây dựng cơ sở dữ liệu về sản xuất và sử dụng biomass tại xã
Thái Mỹ, huyện Củ Chi, TP.HCM nhằm phục vụ cho việc thiết kế mô hình biomass
tại Việt Nam. Tuy nhiên hiện nay, đề tài nghiên cứu đang ở giai đoạn thăm dò, có
sự phối hợp với trường đại học Tokyo và đại học sư phạm kỹ thuật Toyohasi, Nhật
bản, thời gian triển khai 4/2005-3/2007.
Năm 2004 phân Viện vật liệu TP. HCM đã nghiên cứu thành công công nghệ
sản xuất dầu biodiesl từ m động vật. Trong đó nhóm nghiên cứu của tiến sĩ
Nguyễn Đình Thành đã ra mắt công nghệ dầu biodiesel từ m cá ba sa, cá tra tại
tỉnh An Giang nhằm giải quyết lượng mở thừa.
Tại Việt Nam vấn đề nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học từ sinh khối tảo là
hướng phát triển mới. Hiện tại đã có một số phòng thí nghiệm tiến hành nghiên cứu
nhiên liệu sinh học từ tảo. Phòng nghiên cứu tảo của Viện Công nghệ Sinh học đã và
đang nghiên cứu Diesel sinh học được sản xuất từ sinh khối vi tảo của Việt Nam.
Ngoài ra còn có một nhóm nghiên cứu sản xuất biobutanol từ sinh khối rong
Enteromorpha sp. của Viện Sinh học Nhiệt đới. Tuy vậy tất cả các công nghệ sản
xuất nhiên liệu sinh học trong thời gian qua từ các nguồn nguyên liệu trên cũng chỉ
mới thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm.
1.2. Nguyên liệu sản xuất ethanol từ rong biển
1.2.1. Thành phần hóa học của các loại rong biển

Rong biển có hàm lượng polysaccharides cao có tiềm năng làm nguyên liệu cho
sản xuất nhiên liệu sinh học, được thể hiện ở bảng dưới đây.

8


Bảng 1.2. Thành phần hóa học của các loại rong biển [17]
Rong
Rong lục

Rong đỏ

Rong nâu

Tỷ lệ nước

70 - 85%

70 - 80%

79 - 90%

80 - 90%

Chất khoáng

10 - 25%

25 - 35%

30 - 50%

-

Carbohydrats

25 - 50%

30 - 60%

30 - 50%

(thành phần)

(Cellulose,

(Agar,

(Alginate,

tinh bột…)

Carrageenan…)

Fucoidan…)

Cellulose

20 - 40%

2 - 10%

2 - 10%

-

Proteins

10 - 15%

7 - 15%

7 - 15%

26 - 63%

1 - 2%

1 - 5%

2 - 5%

2 - 40%

Lipids

4 - 57%

Tuy nhiên, thành phần này lại khác nhau giữa các loài rong biển: rong Lục, Đỏ,
Nâu. Điều này tạo ra một nhu cầu lựa chọn đối tượng nuôi trồng và các công nghệ liên

quan: gồm tinh bột và cellulose.
Carbohydrate trong rong Đỏ gồm: agar, carrageenan, xylane, mannan và một ít
cellulose (2 – 10%). Agar chiếm 50 – 70% trọng lượng khô là nguồn carbohydrate
chính. Agar và carrageenan thủy phân tạo thành galactose, xylane thành xylose,
mannane thành mannose, và rất ít glucose từ cellulose [17]. Qua đó cho thấy hàm
lượng glucose được tạo ra từ rong đỏ sau thủy phân là rất thấp, nên rong Đỏ không
phải là nguyên liệu thích hợp để sản xuất ethanol.
Trong rong Nâu thành phần carbohydrate gồm alginate, fucoidan, laminaran,
cellulose. Hàm lượng alginate cao 30 – 40% trọng lượng khô, là nguồn
carbohydrate chính trong rong Nâu, và 5 – 6% cellulose. Alginate thủy phân thành
D-mannuronic axit và M,D – glucuronic axit hai sản phẩm này tiếp tục thủy phân
thành L – fucose, galatose, glucuronic axit quá trình thủy phân cuối tạo ra glucose
và mannitol, và 5 – 6% glucose được tạo ra từ cellulose [17]. Mặc dù sản phẩm thủy
phân cuối cùng của rong Nâu có chứa nhiều glucose nhưng quá trình thủy phân lại
quá phức tạp do phải trải qua nhiều bước. Do vậy việc sản xuất ethanol từ rong Nâu
cũng không đạt chất lượng.

9


Carbohydrate trong rong Lục gồm cellulose, tinh bột, xylane, mannose,
fructan, paramylon. Trong đó cellulose và tinh bột là hai thành phần chính, cellulose
và tinh bột khoảng 40 – 50% [17]. Do vậy khi thủy phân rong Lục sẽ thu được một
lượng lớn glucose, ngoài ra glucose còn được thu nhận từ thủy phân paramylon
(β – 1,3 – glucan), tạo ra nguồn glucose dồi dào. Rong Lục rất thích hợp làm nguồn
nguyên liệu để sản xuất ethanol.
1.2.2. Tiềm năng từ nguồn nguyên liệu rong biển
Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa Đông Nam với hệ thống sông suối
dày đặc cùng với trên 3260 km bờ biển, 3000 đảo và quần đảo đã tạo ra hệ sinh thái
ngập mặn có diện tích vô cùng lớn, điển hình hệ sinh thái rừng ngập mặn, chuỗi đầm

phá ven biển, các hệ cửa sông. Các hệ sinh thái này là môi trường thích hợp cho các
đối tượng rong Lục phát triển. Theo kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu đánh
giá tiềm n ng rong iển Việt Nam sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ethanol nhiên
liệu” của tác giả Lê Như Hậu, nguồn sinh khối rong biển được thể hiện ở bảng 1.3.
Bảng 1.3. Diện tích nuôi và sản lượng rong biển tại thời điểm khảo sát (2009) và dự
kiến đến năm 2015 [20]
Tiềm năng

Hiện trạng
Loài

Diện tích

Sản lượng

Diện tích

Sản lượng

(ha)

(tấn khô)

(ha)

(tấn khô)

Rong Lục

62.634

42.056

539.512

2.482.581

Rong Đỏ

11.937

5.500

14.073

57.904

Rong Nâu

2.229

9.489

2.229

9.489

76.800

57.045

555.814

2.549.974

T ng

Rong Lục có nguồn sinh khối dồi dào, có thành phần hóa học thích hợp cho
sản xuất ethanol, không cạnh tranh lương thực và chất đốt. Vì vậy rong Lục là
nguồn nguyên liệu tiềm năng, mang tính n định, lâu dài và có hiệu quả sử dụng
cũng như hiệu quả kinh tế cao để sản xuất ethanol nhiên liệu.

10


Một kết quả so sánh dưới đây đã chứng minh sản xuất ethanol nhiên liệu từ
rong biển thuận lợi hơn so với thực vật trên cạn.
Bảng 1.4. So sánh năng suất nuôi trồng của các nguồn sinh khối
Thực vật trên cạn
Đường – Tinh bột
Nguyên liệu thô
Thời

gian

thu

hoạch
Năng suất (tấn
tƣơi/ha)

Khả năng hấp
thụ CO2 (tấn/ha)
Quá trình sản
xuất

Gỗ

Đường, bắp, các loại
củ

Thực vật biển

Gỗ mục, giấy

Rong biển
Các loài rong biển

1-2 lần/ năm

Ít nhất 8 năm

4-6 lần/ năm

180

9

565

5-10

4,6

36,7

Đơn giản

Phức tạp (do tách Đơn giản (không
ligin)

chứa ligin)

Điều kiện nuôi Ánh sáng, CO2, thuỷ Ánh sáng, CO2, thuỷ Ánh sáng, CO2,
trồng

lợi, đất, phân bón

lợi, đất, phân bón

nước biển

Từ bảng 1.4 cho ta thấy, rong biển có khả năng sinh trưởng và phát triển
nhanh, chu kì nuôi trồng ngắn, do vậy có thời gian thu hoạch liên tục nhiều lần
trong năm (4 – 6 lần /năm). So với các loại sinh khối trên cạn, sinh khối rong biển
lớn, sản lượng thu hoạch hàng năm gấp 3 so với sản lượng cây lương thực và 60 lần
so với cây lấy gỗ. Điều kiện canh tác nuôi trồng để rong biển sinh trưởng và phát
triển đơn giản hơn so với thực vật trên cạn, không sử dụng vật liệu khó khăn như:
thuỷ lợi, phân bón, đất,… nên không gây ô nhiễm môi trường, không cạnh tranh đất
canh tác… Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, có vùng biển rộng, là
điều kiện thuận lợi để rong biển sinh trưởng và phát triển cho sinh khối lớn. Ngoài ra,

trong thành phần của rong biển không chứa ligin nên quá trình xử lý, chế biến nguyên
liệu ứng dụng trong quy trình sản xuất ethanol nhiên liệu đơn giản, không yêu cầu kỹ
thuật phức tạp. Công nghệ này đầu tư trang thiết bị ít tốn kém, hiệu suất n định.

11


1.3. Công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển
1.3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển
Rong nguyên
liệu

Rửa mặn
và lọc tạp

Cắt/nghiền
nhỏ

Xử l sơ bộ
(axit)

Chủng giống
vi sinh vật

Lên men

Dịch đường

Thủy phân

Chưng luyện

Tách nước

Thu hồi Ethanol

Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất ethanol từ rong biển
Rong biển là thực vật bậc thấp có cấu tạo tế bào đơn giản, nên quá trình xử lý
và thủy phân rong biển không phức tạp như các nguồn sinh khối thực vật khác.
Thông thường quá trình xử lý thủy phân rong biển theo các tác giả [12], [21] như sau:
Rong biển tươi sau thu hoạch được loại tạp, loại muối sau đó rong được sấy
khô mang lưu giữ chuẩn bị cho quá trình thủy phân.
Trước khi thủy phân rong được xử l cơ học, xay nghiền nhằm làm nhỏ kích
thước rong giúp cho quá trình thủy phân diễn ra dễ dàng.
Thủy phân là quá trình phân hủy các polysaccharid thành các oligo –
monosaccharid. Quá trình này được tiến hành dưới xúc tác của nhiệt độ cao kết hợp
với hóa học (axit, bazơ), hoặc sinh học (enzyme).
Kết quả của quá trình thủy phân tạo ra hỗn hợp dung dịch đường và bã rong.

12


1.3.2. Quá trình xử lý nguyên liệu
Sau thu hoạch, rong biển được tiền xử lý và thủy phân. Hầu hết các dạng sinh
khối phải được xử l trước khi ứng dụng sản xuất nhiên liệu sinh học. Bước đầu tiên
của tiền xử lý là loại bỏ sơ bộ các mảnh vụn như đá, cát, ốc, hoặc rác có trong sinh
khối, thường thao tác bằng tay hoặc rửa [8]. Sau đó, sinh khối được xay nhỏ giảm
diện tích bề mặt giúp nâng cao hiệu quả của quá trình thủy phân [23]. Cuối cùng,
sinh khối được làm mất nước 20-30% để kéo dài thời gian bảo quản và giảm chi phí
vận chuyển trong trường hợp phải được bảo quản trong thời gian dài hoặc vận

chuyển trên quãng đường dài trước khi tiếp tục xử lý [8], [23].
1.3.3. Quá trình thủy phân rong biển
Sau khi tiền xử lý, quá trình thủy phân sinh khối rong biển được diễn ra, các
dạng polysaccharid bị thủy phân thành monosaccharid làm nguyên liệu cho quá
trình lên men. Rong biển được thủy phân bằng hai phương pháp chính gồm thủy
phân bằng axit loãng và thủy phân bằng enzyme.
Nghiên cứu thứ nhất cho thấy carbohydrat rong biển của cả ba loại rong (Nâu,
Đỏ, và Lục) được thủy phân một cách hiệu quả để tạo ra monosacarit bởi axit
H2SO4 loãng ở nhiệt độ cao [15]. Bốn yếu tố quan trọng cho tối ưu quá trình đường
hóa trong quá trình thủy phân acid sulfuric được xác định là: nhiệt độ phản ứng,
thời gian phản ứng, nồng độ acid và khối lượng rong biển.
Nghiên cứu thứ hai cho thấy khi tiền xử lý NaCl trong rong (Gelidium
amansii) có thể cải thiện hiệu quả của quá trình thủy phân bằng enzyme (cellulase,
xylanase, and β – glucosidase) và hàm lượng đường của dịch thủy phân tăng 5% so
với các mẫu không xử l trước [28].
Nghiên cứu thứ ba chứng minh hiệu quả của việc kết hợp tiền xử lý bằng axit
sau đó thủy phân bằng enzyme trong đường hóa rong biển, tạo thành sản lượng
đường khử tối đa 0,566 g/g của rong G. amansii và 0,376 g/g của rong Laminaria
japonica [16].

13


Bảng 1.5. Thành phần hóa học rong biển và đường tạo thành bởi thủy phân của
các loài rong biển [17]
Thành

Ngành

Thành

phần

phần loài

rong

Carbohydrate

Tổng

Lipid

Protein

Tro

Hiệu

Thành

Carbohydra

(%)

(%)

(%)

suất

phần

thủy

đƣờng

t (%)

phân
Gelidium

Rong

Agar,

amansii

Đỏ

Carrageenan,

75,2

0,6

18,5

5,7

34,6

77,2

1,1

13,1

8,6

56,6

83,6

0,9

12,2

3,3

67,5

51,9

1,8

14,8

31,5

37,6

59,5

1,5

8,1

30,9

34

39,6

1,4

13,0

46,0

9,6

54,3

6,2

20,6

18,9

19,4

65,2

2,6

7,0

25,2

59,6

Glucose,
Galactose

Cellulose

Gelidium
amansii
Gelidium
amansii
Laminaria

Rong

Laminarn,

japonica

Nâu

Mannitol,

Laminaria

Alginate,

japonica

Fucoidan,

Sargassum

Cellulose

fulvellum
Ulva

Rong

Tinh

lactuca

Lục

cellulose

Ulva
pertusa

bột,

Glucose,
Mannitol

Glucose

Trung Quốc nghiên cứu sản xuất cồn sinh học từ loài Gracilaria salicornia.
Sinh khối của loài Gracilaria salicornia được thủy phân trong điều kiện H2SO4 2%,
trong 30 phút ở nhiệt độ 120oC, hiệu suất của quá trình thủy phân 4,3 g glucose/kg
rong tươi. Ngoài ra sinh khối Gracilaria salicornia còn được thủy phân bằng
enzyme cellulase và có hiệu suất 13,8 g (glucose/kg rong tươi) cao hơn nhiều so với
thủy phân bằng axit loãng. Sau khi thủy phân dung dịch đường được lên men với
Escherichia coli KO11, đây là loại vi khuẩn tái t hợp có khả năng lên men nguồn
cơ chất galactose, cho hiệu suất lên men 79,1 g ethanol/1kg rong khô (100,2 ml
ethanol/1kg rong khô) [26].
Trung Quốc còn nghiên cứu sản xuất cồn từ bả thải rong Laminaria japonica
sau khi sản xuất aginate. Bả thải được thủy phân bằng axit sunfuric và enzyme

14


cellulase và cellobiase sau đó lên men bằng chủng vi sinh vật Saccharose cerevisiae.
Điều kiện thủy phân và lên men, bằng axit với nồng độ 0; 0,1; 0,2; 0,5 and 1,0%
(w/v) trong thời gian 30 phút, 1 giờ, 1,5 giờ và thủy phân bằng enzyme tại điều kiện
(500C, pH 4,8, 48 giờ) và lên men ở 300C trong 36 giờ. Kết quả thu được sau thủy
phân 277,5 g glucose/kg bã thải khô và hiệu suất lên men là 0,143 lít ethanol/1kg bã
thãi [11].
Nhật Bản cũng sử dụng rong Lục để nghiên cứu sản xuất cồn. Mẫu rong được

thu rải rác tại Việt Nam, Thái Lan, Nhật bao gồm các chi Enteromorpha,
Chaetomorpha, Cladophora, Caulerpa. Sau đó xác định hàm lượng carbohydrat
t ng số, và hàm lượng glucose của từng loài. Các chi Enteromorpha,
Chaetomorpha, Cladophora có hàm lượng glucose cao 180 – 335mg/g. Rong được
xử lý ở nhiệt độ 120oC sau đó thủy phân với phức hệ enzyme Acremonium cellulase.
Sau quá trình thủy phân rong được lên men với Saccharomyces cerevisiae IR-2 [14].
Đầu năm 2011, nhóm nghiên cứu của Mitsunori Yanagisawa của Viện Khoa
học kỹ thuật Tokyo Nhật Bản đã đưa ra kỹ thuật sản xuất cồn từ rong (Ulva pertusa
Kjellman), (Alaria crassifolia Kjellman), và agar weed (Gelidium elegans
Kuetzing). Quá trình thủy phân các polysaccharid của các loại rong này được thực
hiện sau khi đã tiền xử lý với nhiệt 121oC trong 20 phút, sau đó rong được thủy phân
bởi các nhóm enzyme thủy phân cellulose (Avicel, Merck, Germany), thủy phân tinh
bột (Starch, Sol-uble, Wako Pure Chemical Industry Ltd., Japan), thủy phân β-1,3glucan (Curdlan, Wako Pure Chemical Industry Ltd., Japan). Sau đó xác định hàm
lượng carbohydrat t ng số, và hàm lượng glucose của từng loài bởi hệ thống HPLC.
Sau quá trình thủy phân rong được lên men với Saccharomyces cerevisiae IAM 4178.
Sau quá trình lên men thu được 30,0 – 34,4 g/lít (38,02 – 43,59 ml ethanol/lít) [30].
1.3.3.1. Thủy phân bằng axit
Quá trình thủy phân rong biển bằng axit tạo ra hỗn hợp dung dịch đường cần
cho quá trình lên men ethanol. Các ion H+ có trong axit tác động trực tiếp đến
polyme saccharid tại các liên kết mắt xích nối các monosacchadid tạo ra các oligo
hoặc monosaccharid.

15


Các dạng axit sử dụng thủy phân sinh khối rong có tính oxi hóa mạnh (HCl,
H2SO4, HCHO….) nhưng đa phần trong các nghiên cứu thủy phân sinh khối rong
biển các tác giả thường sử dụng axit H2SO4 với nồng độ dao động (0,1 – 5% v/v) kết
hợp nhiệt độ cao (120 – 200oC).
1.3.3.2. Thủy phân bằng enzyme

Trước khi được thủy phân bằng enzyme, rong biển được tiền xử lý bằng axit
loãng nhằm đảm bảo khả năng tiếp cận của enzyme đến các liên kết của các
polysaccharid. Quá trình tiền xử lý sinh khối rong biển phụ thuộc vào cấu trúc sinh
học của mỗi loại rong. Trong sản xuất ethanol đối tượng rong Nâu, Đỏ có quá trình
tiền xử l đơn giản hơn rong Lục.
Sinh khối rong Đỏ Gracilaria salicornia được tiền xử lý trong axit H2SO4
loãng 2% ở nhiệt độ 120oC trong 30 phút sau đó được đường hóa và lên men nhờ
enzyme thủy phân và vi sinh vật [26].
Sinh khối rong Nâu Laminaria japonica, và Sargassum fulvellum được tiền xử
lý trong axit H2SO4 0,1 – 0,3 N ở nhiệt độ 120oC trong 20 phút, sau đó được thủy
phân trong các loại enzyme Celluclast 1,5L, Viscozyme L, Novoprime 959 [18].
Sinh khối rong Lục có kết cấu vỏ tế bào bền vững hơn rong Nâu và rong Đỏ,
nguyên nhân sản phẩm cellulose được t ng hợp từ rong Lục cao hơn các loại rong
khác, do vậy quá trình tiền xử lý cho thủy phân bằng enzyme phức tạp hơn. Rong
Lục Chaetomorpha linum được tiền xử lý ở nhiệt độ cao (180, 190, 200oC trong 10
phút) sau đó sinh khối Chaetomorpha linum được oxi hóa trong nồng độ oxi 12 bars.
Ngoài ra một phương pháp xử lý khác, sinh khối Chaetomorpha linum được gây n
bởi áp suất hơi (1,9 Mpa) sau đó được xử lý ở nhiệt độ 200-210oC trong 5 phút.
Phương pháp thứ ba cho xử lý sinh khối giàu cellulose sử dụng các bước sóng plasma
trong thời gian (20 – 60 phút), điều kiện bước sóng (ø: 7 cm, length: 2 cm) [25].
Sau quá trình tiền xử lý, rong Lục được thủy phân bởi nhóm enzyme hydrolase
là phức hệ enzyme cellulase được thu nhận từ giống vi sinh vật. Trong số những vi
sinh vật có khả năng thủy phân sinh khối rong biển, nấm mốc Trichoderma reesei

16


được quan tâm nhiều hơn cả. Nấm mốc T. reesei có khả năng sinh một loạt các
enzyme phân hủy cellulose thành đường và các cấu thành khác. Hiện nay có nhiều
nghiên cứu tập trung vào đánh giá và phát triển khả năng phân hủy một số chất ức

chế có trong dịch thủy phân nhằm tăng hoạt độ lên men của S.cerevisiae và làm
giảm chi phí cho các công đoạn khử độc dịch thủy phân. Trong công đoạn sản xuất
enzyme, một loạt các gene sinh cellulase của Envinia chrysantheiììi, Acidothermus
cellulolyticus đã được tách dòng và thế hiện. Ngoài ra các vi sinh vật thuộc nhóm
sản xuất cellulase truyền thống như Clostriiỉium. Cellulomonas. Trichoderma,
Penicillium, Neurospora. Fusarium, Aspergillus cũng đang được sử dụng.
Nhóm phức hệ enzyme này tác động đặc hiệu đến các polysaccharid bao gồm
(arabinose, celluose, β – glucan, hemicellulose, xylan). Các polysaccharid này sẽ bị
enzyme cắt tại các vị trí đặt hiệu tạo ra các sản phẩm oligosaccharid và các
monosaccharid (glucose, arabinose, xylose, manose). Đây là các loại đường đơn cần
cho quá trình lên men ethanol của vi sinh vật.
1.3.3.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình thủy phân rong biển
Sau quá trình nuôi trồng và thu hoạch rong biển, sinh khối phải được tiền xử
l trước khi thủy phân. Bước đầu tiên của tiền xử lý là để loại bỏ các yếu tố bên
ngoài, cụ thể các mảnh vụn như đá, cát, ốc, hoặc các dạng chất rắn khác bám vào
trong quá trình khai thác sinh khối quá trình này được thực hiện bằng các thao tác tay,
sấy khô, rửa. Sau đó rong nguyên liệu được xay nhỏ để giảm kích thước bề mặt. Tất
cả bước tiền xử l có tác động trực tiếp nâng cao hiệu quả của quá trình thủy phân.
Sau khi tiền xử lý, thủy phân sinh khối rong biển là quá trình quan trọng để tạo
ra các dạng đường đơn nằm trong các cấu trúc polysaccharides, các đường đơn là
nguyên liệu quan trọng cho lên men. Quá trình thủy phân sinh khối rong biển
thường được tiến hành theo hai phương pháp, một là thủy phân rong biển bằng axit
loãng, hai là thủy phân bằng enzyme, trong đó hai quá trình này chịu tác động của
nhiều yếu tố ảnh hưởng.
Theo các nghiên cứu [11], [26], [5] cho thấy carbohydrat rong biển của các
ngành (Nâu, Đỏ, và Lục) được thủy phân hiệu quả để tạo ra monosacarit bởi axit

17

loãng H2SO4 ở nhiệt độ cao. Bốn yếu tố quan trọng cho tối ưu đường hóa trong quá
trình thủy phân axit H2SO4 loãng được xác định là nhiệt độ phản ứng, thời gian
phản ứng, nồng độ axit, và khối lượng rong biển (bảng 1.6).
Bảng 1.6. Bảng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bằng axit
Thành

Axit

phần loại
Gracilaria
salicornia
Cladophora
socialis

L. japonica

Sulfuric

Khối

Thời

lƣợng/Thể

gian

tích

(phút)

1/20

30

Nhiệt
độ (oC)

Nồng
độ axit

Tác giả

(%v/v)

120

2

(Wang X,
2011)
(Võ Thành

Sulfuric

1/10

40

120

4

Trung,
2011)

Sulfuric

1/10

50

120

1

(Ge L,
2011)

Sinh khối rong biển có nhiều dạng poysaccharid phức tạp vì vậy quá trình thủy
phân sinh khối này bằng enzyme bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Có hai giai đoạn
chính tác động đến quá trình thủy phân bằng enzyme là giai đoạn tiền xử lý và giai
đoạn thủy phân.
Trong giai đoạn tiền xử lý, các tác giả thường sử dụng các phương pháp l
học, hóa học, cơ học tác động trực tiếp lên sinh khối rong biển.
Các yếu tố quan trọng cho tối ưu đường hóa trong quá trình thủy phân bằng
enzyme được xác định là nhiệt độ phản ứng, thời gian phản ứng, nồng độ enzyme,
và khối lượng rong biển. Theo nghiên cứu của tác giả [30] rong Lục Ulva lactuca
được thủy phân bởi enzyme Meicelase có hoạt độ 17 UI/g, thời gian thủy phân 120
giờ, t = 50oC. Còn theo nghiên cứu của tác giả [25] rong Lục Chaetomorpha linum
được thủy phân bởi enzyme Celluclast 1,5 L có hoạt độ 15 UI/g, thời gian thủy phân

24 giờ, t = 50oC, pH = 4,8 (bảng 1.7).
Bảng 1.7. Bảng các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân bằng enzyme

18