Sản xuất ethanol sinh học từ rơm bằng cách sử dụng tuần tự Saccharomyces cerevisiae và Pichia stipitis với việc bất hoạt S. cerevisiae bằng nhiệt trước khi lên men xylose

Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia TPHCM
Khoa Kỹ Thuật Hóa Học – Bộ môn Công Nghệ Sinh Học

Báo cáo vi sinh
Đề tài: Sản xuất ethanol sinh học từ rơm bằng cách sử dụng tuần
tự Saccharomyces cerevisiae và Pichia stipitis với việc bất hoạt S.
cerevisiae bằng nhiệt trước khi lên men xylose

GVHD: Phan Thị Huyền


Thành viên

•
•
•
•
•

Phạm Tuấn Anh
Phạm Văn Đại

1410124
1510649

Võ Yến Linh

1511789

Kiều Nhật Văn Khang

1511470

Huỳnh Công Duy

1510449


Nội dung bài thuyết trình

1.Vật liệu
2.Phương pháp
3.Kết quả & thảo luận


Vật liệu


Vật liệu

•

Saccharomyces cerevisiae 

•

Pichia stipitis

•

Rơm đã qua xử lý

Vật liệu
Môi trường YPM
(Yeast Peptone Mannitol )

•
•
•
•

Peptone 5 g,
Dịch chiết nấm men 3 g,
Dịch chiết mạch nha 3 g,
CaCl2 200 mg,

•

KH2 PO4 2,5 g,

•

MgSO4.7H2O

•
•

500 mg, (NH4 )2 SO4 1g),
20 g/l agar

Vật liệu
Saccharomyces cerevisiae

•

Nuôi cấy và bảo quản trong YPM-G
(YPM + 10g/l Glucose)


Vật liệu
Pichia stipitis

Nuôi cấy và bảo quản trong
YPM-X (YPM + 20g/l Glucose)


Rơm

•
•
•
•
•
•

31,5% glucan
14,5% xylan
2,5% arabinose
1,3% galactose

16,8% lignin
21,7% tro và 4,6% nước

Vật liệu


đun nóng với vôi và nước (tỷ lệ 10: 2: 90, dựa trên trọng lượng) tại nhiệt độ 120 ° trong 1h

•

nhiệt độ phòng

•

HCl hoặc CO2

•

trung hòa

làm mát

Tiệt trùng

nghiền

ở máy tiệt trùng bằng hơi nước áp suất cao
phơi khô

•

xay thành 0.5 mm

Rơm
Vật liệu


Vật liệu

Rơm

Trung hòa bằng CO2

Trung hòa bằng HCl

•
•
•
•

Ly tâm
Rửa
Sấy
Bảo quản

•
•
•

Nghiền

Trung hòa pH 6.1
Sử dụng


Phương pháp


Phương pháp

•
•
•
•

Bất hoạt tính S. cerevisiae
Lên men glucose và xylose bằng S.cerevisiae và P. stipitis
Đường hóa đồng thời với quá trình lên men của rơm rạ đã qua xử lí
Phương pháp phân tích


Phương pháp

Bất hoạt tính S. cerevisiae

•

Xác định thời điểm bất hoạt S. cerevisiae

•

Rơm đã xử lý trước (0,5 g), trung hòa bởi HCl được bổ sung 5 mg (NH 4)2 SO4 và 5 ml
nước, đã được khử trùng trong một lọ 10 ml serum (121 ° C trong 15 phút). Các chai đã
được đóng lại với các nút cao su butyl và niêm phong bằng nắp nhôm.


Phương pháp

Bất hoạt tính S. cerevisiae

hỗn hợp enzyme

•
•
•

cellulase
glucosidase
S.cerevisiae

nuôi cấy

Sục khí 5ml khí vô trùng/12h

•
•
•

800 rpm
0
30 C

24h

bất hoạt S.cerevisiae

•
•

0
50 C
6-11h

thêm P.Stipitis

•
•

0
30 C
104h


Phương pháp

Bất hoạt tính S. cerevisiae

•

4 nghiệm thức khảo sát: nghiên cứu ảnh hưởng của sự bất hoạt S. cerevisiae lên quá trình
lên men xylose

 Sc-50_6h-Ps, S. cerevisiae bị bất hoạt ở 50 ° C trong 6 giờ và sau đó thêm P. stipitis.
 Sc-Ps
 Sc-50_6h
 Sc


•
•
•
•
•
•
•
•
•

P stipitis
0
30 C - 300 rpm

lên men
xylose

bất hoạt
S.cerevisiae

sục khí 2ml/phút

0
50 C

6h

lên men
glucose

kị khí
S. cerevisiae

môi trường

0
30 C-300 rpm-8h

Lên men glucose và xylose bằng S. cerevisiae và P. stipitis
YPM 500 ml

Phương pháp


•
•
•
•
•

P stipitis
0
30 C - 300 rpm

lên men

xylose

bất hoạt
S.cerevisia
e

sục khí 2ml/phút

0
50 C

lên men
glucose

6h

trung hòa CO2

•

0
30 C-300 rpm-8h

•
•
•

kị khí

môi trường

S. cerevisiae

Đường hóa đồng thời với quá trình lên men của rơm rạ đã qua xử lí

Phương pháp


Phương pháp

Phương pháp phân tích

•

Mật độ vi sinh vật: OD 600nm

•

Nồng độ glucose, xylose, xilitol, glicerol, axetate và ethanol: HPLC, nhiệt độ
cột: 500C, dung dịch rửa lỏng: H2SO4 5mM, tốc độ dòng: 0.6 ml/phút


Phương pháp

Phương pháp phân tích

•

Hiệu suất=

•
•
=

Hiệu suất năng suất ethanol của cellulose, được định nghĩa là ethanol được sản xuất
trong suốt quá trình lên men 24 giờ của S. cerevisiae
 

•

Hiệu suất năng suất ethanol của xylan là ethanol được sản xuất sau khi thêm P. stipitis,

=


Kết quả và thảo luận


1. Xác định thời gian bất hoạt của

•

o
Sau khi gia nhiệt ở 50 C, glucose dần
xuất hiện => hoạt động của tế bào S.
cerevisiae ngừng hoạt động.

•

o

Sau đó, ủ môi trường ở 30 C, gulcose
được lên men nhanh
=> tb hoạt động lại.

S. cerevisiae

Hình 1. Thời gian bất hoạt của S. cerevisae ở 50°C


1. Xác định thời gian bất hoạt của

S. cerevisiae

Hình 1. Thời gian bất hoạt của S. cerevisae ở 50°C

=> Tế bào S. cerevisiae không chết ở
o
50 C mà chỉ bị bất hoạt.
o
50 C là nhiệt độ thích hợp để làm bất
hoạt S. cerevisiae trong quá trình SSF.


Không có sự khác biệt đáng kể trong ethanol giữa các quá trình bất hoạt và kiểm soát  ít ảnh
hưởng tiêu cực đến sự thủy phân enzyme của rơm rạ.


Sự bất hoạt của S. cerevisiae cũng cho thấy có lợi cho việc giảm sản xuất xylitol. Như vậy, bất
hoạt S. cerevisiae sẽ làm giảm sự lãng phí xylose khi xylose sẽ được lên men bởi P. stipitis sau
quá trình lên men glucose.

 Bất hoạt S. cerevisiae trong 6h cho các thí nghiệm sau