Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

TRẦN THỊ TRÚC THANH

NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CHỦNG VI SINH VẬT CÓ
KHẢ NĂNG THUỶ PHÂN TINH BỘT SỐNG
CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÃ NGÀNH
: 604280

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2008


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. NGUYỄN THỊ THANH KIỀU
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm . . . . . .

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: Trần Thị Trúc Thanh

Giới tính : Nữ

Ngày, tháng, năm sinh : 24/08/1983 .

Nơi sinh : Tây Ninh

Chuyên ngành : Cơng nghệ sinh học

MSHV : 03106683

Khố (Năm trúng tuyển) : 2006
1- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG THUỶ
PHÂN TINH BỘT SỐNG

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Phân lập, làm thuần được vi sinh vật có khả năng thuỷ phân tinh bột sống.

- Khảo sát hoạt tính enzym α-amylase, glucoamylase, enzym thuỷ phân tinh bột sống, và
enzym cellulase; chọn chủng có khả năng thủy phân tinh bột sống tốt nhất.
- Dựa trên nguồn cơ chất chính là bã khoai mì, tiến hành khảo sát các điều kiện ni cấy nhằm
tối ưu hố việc thu nhận enzym từ chủng vi sinh vật đã chọn.
- Thử nghiệm khả năng thuỷ phân tinh bột sống của chủng đã chọn trên các nguồn tinh bột sống
khác nhau, và trên mơi trường bã khoai mì sống.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)


Luận văn này sẽ khơng thể hồn thành nếu khơng có sự giúp đỡ tận tình, những
lời động viên chân thành của những người thân, thầy cô, những anh chị và những
người bạn luôn sát cánh bên tôi. Xin cho tơi gửi đến mọi người lịng biết ơn chân thành
và sâu sắc!
Con xin cảm ơn mẹ! Tuy không ở cạnh con trong suốt q trình làm việc nhưng
mẹ ln dõi theo con với những lo lắng và những lời động viên mộc mạc!
Con xin cảm ơn thầy – PGS. TS Nguyễn Đức Lượng đã nhiệt tình hướng dẫn và
truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm quý báu cho con trong suốt thời gian
thực hiện luận văn!
Em xin cảm ơn thầy cô trong bộ môn Công nghệ Sinh học, trường Đại học Bách
khoa TP. HCM đã cho em những giờ học hữu ích và những kiến thức chun mơn
trong suốt thời gian qua!

Luận văn này cũng sẽ không đạt kết quả nếu khơng có sự giúp đỡ và tạo điều
kiện thuận lợi của các cơ trong phịng thí nghiệm. Em xin chân thành cảm ơn!
Tôi xin cảm ơn chị Phương, chị Như, chị Thúy, chị Huyền, bạn Quang Tâm, bạn
Nhã, bé Trúc và các bạn của tơi đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ, động viên tơi những lúc
khó khăn trong suốt q trình thực hiện đề tài! Tơi cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn
Cao học 2006, và các em sinh viên cùng làm việc trong phịng thí nghiệm!
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn mọi người đã hết lịng giúp đỡ tơi hồn
thành luận văn!


TÓM TẮT
NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG THỦY
PHÂN TINH BỘT SỐNG
Các chủng nấm mốc phân lập được từ mơi trường bã khoai mì đã bị lên
men được đem xác định hoạt tính enzym. Chủng có enzym thuỷ phân tinh bột
sống mạnh nhất sẽ được chọn để khảo sát các điều kiện nuôi cấy nhằm tối ưu hố
việc thu nhận enzym. Enzym thơ sau khi thu nhận được sẽ được dùng để thử khả
năng thuỷ phân tinh bột sống trên các nguồn tinh bột sống khác nhau, và trên mơi
trường bã khoai mì sống. Cơ sở: Ở nơi giàu một nguồn cơ chất nào đó, ở đó sẽ có
vi sinh vật tương ứng mang hệ enzym chuyển hố được cơ chất đó thành thức ăn
cho nó. Phương pháp: Sử dụng môi trường pepton cao nấm men có bổ sung 1%
tinh bột sống để phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng thuỷ phân tinh bột
sống. Các phương pháp xác định đường khử được sử dụng xuyên suốt quá trình
xác định hoạt độ enzym, cũng như đánh giá khả năng thuỷ phân tinh bột sống dựa
vào lượng đường khử được tạo thành. Kết luận: Trong ba chủng nấm mốc phân
lập được, chủng M3 được chọn vì có khả năng sinh tổng hợp enzym thuỷ phân
tinh bột sống, glucoamylase, và cellulase mạnh vượt trội hơn hai chủng cịn lại, dù
khả năng sinh α-amylase khơng mạnh lắm. Trên mơi trường ni cấy có độ ẩm
55%, pH 6.5, bổ sung 5% cám gạo, 4% tinh bột sắn (bột mì) sống thì chủng này có
khả năng sinh tổng hợp enzym mạnh nhất. Chủng nấm mốc này có khả năng thuỷ

phân được nhiều loại tinh bột sống khác nhau như bột bắp, bột gạo, bột sắn, tinh
bột tan, và cả bã khoai mì sống. Trong đó, nó thuỷ phân tinh bột sắn sống, và bã
khoai mì sống tốt nhất. Ứng dụng: Tạo bước khởi đầu cho các nghiên cứu tiếp
theo từ chủng nấm mốc này nhằm tiến tới ứng dụng trong cơng nghệ sản xuất cồn
từ bã khoai mì sống, vừa giảm chi phí sản xuất, vừa đơn giản hố thiết bị sản xuất,
vừa giải quyết được một phần ô nhiễm môi trường do các nhà máy sản xuất bột mì
gây ra.


ABSTRACT
ISOLATION OF MICROORGANISMS, CAPABLE OF HYDROLYSING RAW
STARCH
Objective: Molds, isolated from rotten starch-processing waste from cassava
starch plant were used to determine enzyme activity. The strain with the best capability of
raw starch digetion would be chosen.The optimal culture of production enzymes from
this strain was studied. The crude enzyme would be used to test its raw starch digesting
ability on many sources of raw starch and waste on cassava starch plant. Background: It
is the fact that one place having high concentration of one substract always contains the
suitable microorganisms which have enzymes can transfom this substract to its food.
Method: Pepton-Yeast extract-raw starch-agar medium was used as isolated medium.
Determining reducing sugar methods such as Somogyi-Nelson method, and DNS method
were be used to calculate the enzyme activity and determine raw starch hydrolysis extent.
Conclusion: In three strain of isolated molds, regardless of α-amylase activity is not
good, M3 strain was choosen because it can synthesize raw starch digesting enzyme,
glucoamylase, and cellulase remarkable stronger than the other strains. With the starchprocessing waste from cassava starch plant as the main substract, the culture with 55% of
moisture, pH 6.5, 5% of mash of rice, 4% of raw cassava starch is good for production
enzyme from this mold. This mold can hydrolyse many kind of raw starchs such as raw
corn starch, raw rice starch, raw cassava starch, soluble starch, and raw starch-processing
waste from cassava starch plant. Among them, raw cassava starch and raw starchprocessing waste from cassava starch plant are the best substracts for this mold.
Application: This is one of the first steps for after researches on this mold to aim at

fermenting ethanol from raw starch-processing waste from cassava starch plant. Its
advantages are not only reducing production cost, simplifying equipment, but also
solving a part of enviroment pollution problem from cassava starch processing factories.


MỤC LỤC
Trang
Danh mục bảng .............................................................................................................. 1
Danh mục hình ............................................................................................................... 2
Phần 1: MỞ ĐẦU
1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 4
1.2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................. 5
1.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................... 5
Phần 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
2.1. Tổng quan về tinh bột .............................................................................................. 6
2.1.1. Cấu tạo, tính chất của tinh bột .............................................................................. 6
2.1.2. Tinh bột sắn (khoai mì) ....................................................................................... 12
2.2. Quá trình thủy phân tinh bột .................................................................................. 17
2.2.1. Các enzym thủy phân tinh bột ........................................................................... 17
2.2.2. Quá trình thủy phân tinh bột ............................................................................. 26
2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân tinh bột .................................... 32
2.3. Các nghiên cứu trong và ngồi nước về q trình thủy phân tinh bột sống .......... 36
2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................................ 36
2.3.2.Tình hình nghiên cứu nước ngồi ........................................................................ 38
2.4. Nguồn thu nhận enzym amylase ........................................................................... 39
2.4.1. Các vi sinh vật ..................................................................................................... 39
2.4.2. Thực vật .............................................................................................................. 45
Phần 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
3.1. Nguyên liệu ............................................................................................................ 47
3.1.1. Giống vi sinh vật ................................................................................................. 47

3.1.2. Nguyên vật liệu ................................................................................................... 47
3.1.3. Môi trường PGA ................................................................................................ 48
3.1.4. Môi trường giữ giống ......................................................................................... 48
3.1.5. Dụng cụ thiết bị cơ bản ...................................................................................... 48
3.2. Phương pháp........................................................................................................... 48
3.2.1. Phương pháp phân lập nhanh vi sinh vật thủy phân tinh bột sống .................... 48
3.2.2. Phương pháp giữ giống vi sinh vật .................................................................... 49
3.2.3. Phương pháp xác định hình thái giống .............................................................. 49


3.2.4. Phương pháp nuôi cấy vi sinh vật thu nhận enzym ........................................... 50
3.2.5. Xác định đường khử theo phương pháp Somogyi-Nelson ................................. 52
3.2.6. Xác định đường khử theo phương pháp DNS .................................................... 53
3.2.7. Phương pháp xác định hoạt tính enzym ............................................................. 55
3.2.7.1. Xác định hoạt độ α-amylase theo phương pháp Rukhliadeva Geriacheva ...... 55
3.2.7.2. Glucoamylase .................................................................................................. 57
3.2.7.3. Enzym thủy phân tinh bột sống ....................................................................... 58
3.2.7.4. Cellulase .......................................................................................................... 59
3.3. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm đầu đến việc nuôi cấy thu nhận
enzym ................................................................................................................... 60
3.4. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của pH đầu đến việc nuôi cấy thu nhận enzym
............................................................................................................................... 61
3.5. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của việc thay thế thành phần bã khoai mì bằng
cám gạo đến việc nuôi cấy thu nhận enzym ......................................................... 61
3.6. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung cơ chất cảm ứng đến việc nuôi
cấy thu nhận enzym ............................................................................................. 62
3.7. Phương pháp khảo sát thời gian nuôi cấy thu nhận enzym ................................... 62
3.8. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ nước và cơ chất trong lên men tinh bột
sống đến việc nuôi cấy thu nhận enzym .............................................................. 62
3.9. Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm enzym và cơ chất để thu

được lượng đường khử cao nhất ......................................................................... 63
3.10. Thử khả năng thủy phân tinh bột sống trên các nguồn cơ chất khác nhau .......... 64
Phần 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
A. Kết quả phân lập vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzym thủy phân tinh bột
sống ......................................................................................................................... 65
1. Kết quả khảo sát hoạt tính enzym ............................................................................ 68
1.1. Enzym α-amylase .................................................................................................. 69
1.2. Enzym glucoamylase ............................................................................................ 69
1.3. Enzym thủy phân tinh bột sống ............................................................................. 70
1.4. Enzym cellulase .................................................................................................... 71
2. Xác định hình thái giống M3 ................................................................................... 73
B. Kết quả về nuôi cấy để thu nhận enzym Amylase .................................................. 74
1. Ảnh hưởng của pH đầu ............................................................................................. 75
2. Ảnh hưởng của độ ẩm .............................................................................................. 77


3. Khảo sát việc bổ sung, thay thế một phần bã khoai mì bằng cám gạo .................... 78
4. Khảo sát việc cảm ứng tạo enzym thủy phân tinh bột sống ..................................... 80
5. Thời gian thu nhận enzym ........................................................................................ 81
C. Kết quả nuôi cấy thu nhận enzym amylase trên các nguồn cơ chất khác nhau........ 84
1. Tỉ lệ cơ chất và nước ................................................................................................ 85
1.1. Cơ chất là bã khoai mì khơ .................................................................................... 85
1.2. Cơ chất là bã khoai mì ướt .................................................................................... 86
2. Tỉ lệ enzym : cơ chất và lượng đường khử tạo thành theo thời gian ....................... 87
3. Khảo sát trên các nguồn cơ chất khác nhau ............................................................. 88
Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
A. Kết luận ................................................................................................................... 90
B. Đề nghị .................................................................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 93
Phần 6: PHỤ LỤC

1. Phụ lục kết quả
2. Phiếu kết quả kiểm nghiệm thành phần bã khoai mì thu từ Lị mì số 2, Ấp Giồng Tre,
xã Bình Minh, Thị xã Tây Ninh.


1

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Nhiệt độ hồ hóa của một số loại tinh bột ..................................................... 11
Bảng 2.2: Các nhóm vi sinh vật tìm thấy trong nước thải của nhà máy chế biến tinh bột
sắn ................................................................................................................ 16
Bảng 2.3: Tổng vi sinh vật trong nước thải từ nhà máy chế biến tinh bột sắn ............ 16
Bảng 2.4: Q trình dịch hóa tinh bột trong công nghiệp ............................................ 28
Bảng 3.1: Kết quả phân tích thành phần bã khoai mì ướt ............................................ 47
Bảng 4.1: Kết quả đường chuẩn theo phương pháp Somogyi-Nelson ......................... 68
Bảng 4.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đầu đến sự sinh tổng hợp ................... 75
Bảng 4.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm đầu đến khả năng sinh tổng hợp
enzym ........................................................................................................... 77
Bảng 4.4: Kết quả khảo sát việc bổ sung, thay thế một phần bã khoai mì bằng cám gạo
...................................................................................................................... 78
Bảng 4.5: Kết quả khảo sát việc cảm ứng tạo enzym thủy phân tinh bột sống ........... 80
Bảng 4.6: Kết quả khảo sát thời gian thu nhận enzym ................................................. 81
Bảng 4.7: Kết quả đường chuẩn theo phương pháp DNS ............................................ 84
Bảng 4.8: Kết quả khảo sát tỷ lệ cơ chất (bã khoai mì khơ) và nước .......................... 85
Bảng 4.9: Kết quả khảo sát tỷ lệ cơ chất (bã khoai mì ướt) và nước ........................... 86
Bảng 4.10: Kết quả khảo sát tỉ lệ enzym cơ chất và lượng đường khử tạo thành theo
thời gian ....................................................................................................... 87
Bảng 4.11: Kết quả khảo sát trên các nguồn cơ chất khác nhau .................................. 88

2

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Cấu tạo tinh bột .............................................................................................. 6
Hình 2.2: Cấu trúc phân tử amylose ............................................................................... 7
Hình 2.3: Cấu trúc phân tử amylopectin ........................................................................ 7
Hình 2.4: Amylose và amylopectin ................................................................................ 7
Hình 2.5: Phản ứng thủy phân của tinh bột ................................................................... 8
Hình 2.6: Cấu trúc hạt tinh bột sắn quan sát trên kính hiển vi điện tử qt ................. 13
Hình 3.1: Mẫu bã khoai mì thu trực tiếp từ Lị mì số 2 ................................................ 47
Hình 4.1: Một số vi sinh vật mọc trên mơi trường có tinh bột sống ở đĩa thứ nhất
...................................................................................................................... 65
Hình 4.2: Một số chủng vi sinh vật mọc được trên mơi trường có tinh bột sống ở đĩa
thứ hai .......................................................................................................... 66
Hình 4.3: Chủng M1 đã được làm thuần với bào tử màu xanh lá cây ......................... 66
Hình 4.4: Chủng M2 đã được làm thuần với bào tử màu kem .................................... 66
Hình 4.5: Chủng M3 đã được làm thuần với bào tử có màu trắng xám ánh vàng cam 67
Hình 4.6: Mặt sau của khuẩn lạc chủng M3 ................................................................ 67
Hình 4.7: Khuẩn lạc chủng M3 trong ống thạch nghiêng trên mơi trường PGA ......... 67
Hình 4.8: Đồ thị đường chuẩn glucose theo phương pháp Somogyi-Nelson ............... 68
Hình 4.9: Đồ thị khảo sát hoạt tính α-amylase của 3 chủng nấm mốc ........................ 69
Hình 4.10: Đồ thị khảo sát hoạt tính glucoamylase của 3 chủng nấm mốc ................. 70
Hình 4.11: Đồ thị khảo sát hoạt tính enzym thủy phân tinh bột sống của 3 chủng nấm
mốc .............................................................................................................. 71
Hình 4.12: Đồ thị khảo sát hoạt tính enzym cellulase của 3 chủng nấm mốc ............. 72
Hình 4.13: Hình dạng sợi nấm và kiểu tạo bào tử của chủng M3 ................................ 73
Hình 4.14: Sợi mốc M3 được nhuộm màu ................................................................... 74
Hình 4.15: Đồ thị ảnh hưởng của pH đầu đến sự sinh tổng hợp enzym ....................... 76

3

Hình 4.16: Đồ thị ảnh hưởng của độ ẩm đầu đến sự tổng hợp enzym .......................... 77
Hình 4.17: Đồ thị ảnh hưởng của tỷ lệ thay thế bã khoai mì bằng cám gạo đến sự sinh
tổng hợp enzym ........................................................................................... 79
Hình 4.18: Đồ thị khảo sát % cơ chất cảm ứng bổ sung .............................................. 80
Hình 4.19: Đồ thị khảo sát thời gian thu nhận enzym ................................................. 82
Hình 4.20: Chủng mốc M3 sau khi ni cấy 84 giờ .................................................... 83
Hình 4.21: Có hiện tương tỏa nhiệt và tạo nhiều giọt nước trên thành và nấp hộp ni
cấy sau 4 ngày ............................................................................................... 83
Hình 4.22: Đồ thị đường chuẩn glucose theo phương pháp DNS ............................... 84
Hình 4.23: Đồ thị khảo sát tỷ lệ cơ chất (bã khoai mì khơ) và nước ........................... 85
Hình 4.24: Đồ thị khảo sát tỷ lệ cơ chất (bã khoai mì ướt) và nước ............................ 86
Hình 4.25: Đồ thị khảo sát tỷ lệ enzym cơ chất và đường khử tạo thành theo thời gian
...................................................................................................................... 87
Hình 4.26: Đồ thị khảo sát lượng đường khử đối với các nguồn cơ chất .................... 89


4
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, trong công nghệ sản xuất cồn, rượu từ nguồn nguyên liệu là tinh bột
đều phải qua giai đoạn nấu ngun liệu (cịn được gọi là q trình hồ hóa tinh bột).
Mục đích chính của việc nấu ngun liệu là nhằm phá vỡ màng tế bào của tinh bột, tạo
điều kiện biến chúng thành trạng thái hòa tan trong dung dịch [15]. Dịch cháo này sau
đó được đường hóa bằng acid hay hệ enzym amylase trước khi lên men. Q trình hồ
hóa địi hỏi phải cung cấp năng lượng để gia nhiệt. Để đạt được yêu cầu phá vỡ hồn

tồn hạt tinh bột, nhiệt độ nấu khơng thấp hơn 145-155oC trong thời gian dài, và ở 170180oC trong thời gian ngắn (2-4 phút) [17]. Vì vậy, cơng đoạn này chiếm rất nhiều chi
phí cho q trình gia nhiệt. Và đây được xem là một trong những nguyên nhân chính
làm tăng chí phí sản xuất, ảnh hưởng đền giá thành sản phẩm.
Do đó, việc tìm ra được chủng vi sinh vật với hệ enzym amylase có khả năng
thủy phân trực tiếp hạt tinh bột sống sẽ giúp giảm chi phí cho q trình gia nhiệt, đồng
thời đơn giản hóa thiết bị sản xuất. Từ đó giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất, góp phần
hạ giá thành sản phẩm. Và điều này đặt biệt có ý nghĩa trong việc sử dụng cồn làm
nhiên liệu sinh học trong tình hình giá xăng dầu tăng cao.
Ai cũng biết rằng nguồn liệu chính hiện nay từ dầu mỏ sẽ dần cạn kiệt trong
tương lai khơng xa. Vì vậy từ những thập niên đầu của thế kỉ 20, nguồn nhiên liệu sinh
học thay thế đã bắt đầu được nghiên cứu trong đó nổi bật là cồn sinh học. Đặc biệt là từ
khi giá xăng dầu tăng cao, xăng pha cồn được đẩy mạnh nghiên cứu và rất nhiều quốc
gia đã đưa vào sử dụng nguồn nhiên liệu này. Tuy nhiên, hiện nay cồn sinh học được
sản xuất chủ yếu từ mía, bắp (ngơ), khoai mì (sắn), tấm gạo vốn là những nguồn lương
thực chính của con người. Tại Diễn đàn Năng lượng quốc tế vừa diễn ra ở Roma
(Italia) vào tháng 04/2008, các đại biểu tham dự cho rằng "thủ phạm" chính đứng đằng
sau cuộc khủng hoảng lương thực toàn cầu hiện nay không phải giá dầu cao, mà chủ
yếu do xu hướng phát triển ồ ạt nhiên liệu sinh học.

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


5
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

Nhưng điều đó khơng có nghĩa là từ bỏ việc phát triển nguồn nhiên liệu cồn sinh
học mà cần chuyển hướng sử dụng nguồn nguyên liệu để sản xuất cồn. Thay vì sử
dụng các sản phẩm chính từ nơng nghiệp, ta cần tập trung vào sử dụng nguồn phụ phế

phẩm nông nghiệp, và của ngành sản xuất tinh bột. Vì vậy, đề tài này khơng chỉ nghiên
cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân các nguồn tinh bột sống khác
nhau, mà cịn dựa vào nguồn cơ chất chính là bã khoai mì (một nguồn phụ phế phẩm
của ngành cơng nghiệp sản xuất bột mì) để khảo sát việc thu nhận enzym và thử
nghiệm khả năng thủy phân tinh bột sống. Nếu thành cơng sẽ vừa góp một phần giải
quyết vấn đề nhiên liệu, vừa giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm mơi trường do các nhà
máy sản xuất bột mì gây ra.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
- Phân lập và ổn định được chủng vi sinh vật với hệ enzym có khả năng thủy
phân nguồn tinh bột sống với hiệu suất cao.
- Thu nhận địch đường từ các nguồn tinh bột sống khác nhau, và trên mơi
trường bã khoai mì sống.
1.3. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá thành phần bã khoai mì.
- Phân lập và chọn giống vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống.
- Khảo sát đặc điểm hình thái của chủng vi sinh vật vừa phân lập được.
- Kiểm tra hoạt tính của các enzym α-amylase, glucoamylase, cellulase, và hoạt
tính enzym thủy phân tinh bột sống.
- Khảo sát môi trường thu nhận enzym.
- Khảo sát hiệu quả thủy phân trên các nguồn tinh bột sống khác nhau như: bã

khoai mì, tinh bột sắn, bột bắp, tinh bột tan, bột gạo.

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


6
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

2.1. Tổng quan về tinh bột [2]
2.1.1. Cấu tạo, tính chất của tinh bột
2.1.1.1. Cấu tạo

Hình 2.1: Cấu tạo tinh bột
Tinh bột là polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột
thường có nhiều ở các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài. Một lượng đáng kể tinh bột
cũng có trong các loại quả như chuối và nhiều loại rau. Tinh bột khơng phải là một chất
riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần là amylose và amylopectin. Tỷ lệ giữa
amylose/amylopectin xấp xỉ ¼. Trong tinh bột loại nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) gần
như 100% là amylopectin. Trong tinh bột đậu xanh, dong, riềng hàm lượng amylose
chiếm trên dưới 50%.
Tinh bột là loại polysaccaharide khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị glucose
được nối với nhau bởi các liên kết α-glucoside, có cơng thức phân tử là (C6H10O5)n, ở
đây n có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu.
Thành phần cấu trúc amylose
Amylose là loại mạch thẳng, chuỗi dài từ 500 – 2000 đơn vị glucose, liên kết
nhau bởi liên kết α-1,4 glucoside. Amylose “nguyên thủy” có mức độ trùng hợp không
phải hàng trăm mà là hàng ngàn. Có hai loại amylose:
GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


7
Nghiên cứu phân lập chủng
ng vi sinh vật
v có khả năng thủy phân tinh bột sống
ng

- Amylose có mức
m độ trùng hợp tương đối thấp
p (khoảng
(kho
2000) thường
khơng có cấu trúc bấtt thường
thư
và bị phân ly hoàn toàn bởi β-amylase.
amylase.
- Amylose có mức
m độ trùng hợp lớn hơn, có cấuu trúc án ngữ
ng đối với βamylase nên chỉ bị phân hủy
h 60%.
Trong hạtt tinh bột
b hoặc trong dung dịch hoặc ở trạng
ng thái thối hóa, amylose
thường có cấuu hình mạch
m
giãn, khi thêm tác nhân kết tủaa vào, amylose mới
m chuyển
thành dạng xoắn ốc.
c. Mỗi
M vòng xoắn ốc là 12.97 A0, chiều cao củủa vịng xoắn là 7.91A0.
Các nhóm hydroxyl củủa các gốc glucose được bố trí ở phía ngồi xoắn
xo ốc, bên trong là
các nhóm C-H.

Hình 2.2: Cấu trúc phân tử amylose
Thành phần

ph cấu trúc amylopectin
Amylopectin là polyme m
mạch nhánh, ngoài mạch
ch chính bẳng
b
liên kết α-1,6
glucoside.

Hình 2.3: Cấuu trúc phân tử
t amylopectin

GVHD: PGS. TS Nguyễnn Đức
Đ Lượng

Hình 2.4: Amylose
mylose và amylopectin

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


8
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài chuỗi mạch
nhánh này khoảng 25 – 30 đơn vị glucose. Phân tử amylopectin có thể chứa tới
100,000 đơn vị glucose.
Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi lẽ ở
các phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có những
tính chất giống như amylopectin.
Cấu tạo của amylopectin còn lớn và dị thể hơn amylose nhiều. Trong tinh bột tỷ

lệ amylose/amylopectin khoảng ¼. Tỷ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc thời tiết, mùa
vụ và cách chăm bón.
2.1.1.2. Các phản ứng tiêu biểu của tinh bột
Phản ứng thủy phân
Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa các
đơn vị glucose bằng acid hoặc bằng enzym. Acid có thể thủy phân tinh bột ở dạng hạt
ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa hay dạng past, còn enzym chỉ thủy phân hiệu quả ở dạng
hồ hóa. Một số enzym thường dùng là α-amylase, β-amylase.. Acid và enzym giống
nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết α-D (1,4)
glucoside. Đặc trưng của phản ứng này là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh ra đường.

Hình 2.5: Phản ứng thủy phân của tinh bột

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


9
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxy hóa tạo thành andehyt, xeton và
tạo thành các nhóm cacboxyl. Q trình oxy hóa thay đổi tùy thuộc vào tác nhân oxy
hóa và điều kiện tiến hành phản ứng. Q trình oxy hóa tinh bột trong môi trường kiềm
bằng hypoclorit là một trong những phản ứng hay dùng, tạo ra nhóm cacboxyl trên tinh
bột và một số lượng nhóm cacbonyl. Q trình này cịn làm giảm chiều dài mạch tinh
bột và tăng khả năng hòa tan trong nước, đặc biệt trong mơi trường lỗng.

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể tiến hành ete hóa, este hóa. Một số
monome vinyl đã được dùng để ghép lên tinh bột. Quá trình ghép được thực hiện khi

các gốc tự do tấn công lên tinh bột và tạo ra các gốc tự do trên tinh bột ở các nhóm
hydroxyl. Những nhóm hydroxyl trong tinh bột có khả năng phản ứng với andehyt
trong mơi trường acid. Khi đó xảy ra phản ứng ngưng tụ tạo liên kết ngang giữa các
phân tử tinh bột gần nhau. Sản phẩm tạo thành khơng có khả năng tan trong nước.
Phản ứng tạo phức
Phản ứng rất đặc trưng của tinh bột là phản ứng với iodine. Khi tương tác với
iodine, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy, iodine có thể coi là thuốc thử
đặc trưng để xác định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương pháp trắc quan.
Để phản ứng được thì các phân tử amylose phải có dạng xoắn ốc để hình thành đường
xoắn ốc đơn của amylose bao quanh phân tử iodine. Các dextrin có ít hơn 6 gốc
glucose khơng cho phản ứng với iodine vì khơng tạo được một vịng xoắn ốc hồn
chỉnh. Acid và một số muối như KI, Na SO tăng cường độ phản ứng.
2

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

4

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


10
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iodine, tương ứng
với một vòng xoắn một phân tử iodine. Amylopectin tương tác với iodine cho màu nâu
tím. Về bản chất phản ứng màu với iodine là hình thành nên hợp chất hấp thụ.
Ngồi khả năng tạo phức với iodine, amylose cịn có khả năng tạo phức với
nhiều chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu thơm, phenol,
các xeton phân tử lượng thấp..

Tính hấp thụ của tinh bột
Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất bị hấp thụ thì bề
mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy và
chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên kết với tinh bột thường
ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ của các loại tinh bột
phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng.
Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột
Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép điều
chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong q trình cơng nghiệp,
cịn có ý nghĩa trong q trình bảo quản, sấy và chế biến thủy nhiệt. Rất nhiều tính chất
chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của tinh bột và nước (tính chất thủy
nhiệt, sự hồ hóa, tạo gel, tạo màng). Ngồi ra, nó cũng là cơ sở để lựa chọn tinh bột
biến hình thích hợp cho từng ứng dụng cụ thể. Ví dụ: Để sản xuất các sản phẩm nước
uống hòa tan như cà phê, trà hịa tan thì nên chọn tinh bột biến hình nào có độ hịa tan
cao nhất.
2.1.1.3. Những tính chất vật lí của huyền phù tinh bột trong nước
Độ tan của tinh bột
Amylose mới tách từ tinh bột có độ tan cao hơn song khơng bền nên nhanh
chóng bị thối hóa trở nên khơng hịa tan trong nước. Amylopectin khó tan trong nước

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


11
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

ở nhiệt độ thường mà chỉ tan trong nước nóng. Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn
là một tác nhân tốt để tăng hiệu quả thu hồi tinh bột

Sự trương nở
Khi ngâm tinh bột vào nước thì thể tích hạt tăng do sự hấp thụ nước, làm cho
hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của hạt tinh
bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào nước như
sau: tinh bột bắp: 9.1%, tinh bột khoai tây: 12.7%, tinh bột sắn: 28.4%.
Tính chất hồ hóa của tinh bột
Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxy hóa
khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớn tinh bột bị hồ hóa khi
nấu và trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên. Các biến đổi
hóa lý khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột trương lên, tăng độ trong suốt và độ nhớt, các
phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hịa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để tạo thành gel.
Nhiệt độ hồ hóa khơng phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ nhất định. Tùy
điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kich thước hạt và pH mà nhiệt độ
phá vỡ và trương nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn.
Bảng 2.1: Nhiệt độ hồ hóa của một số loại tinh bột
Tinh bột tự nhiên
Ngơ

0

Nhiệt độ hồ hóa (t C)
62 – 73

Ngô nếp

62 – 72

Lúa miến

68 – 75

Lúa miến nếp

67 – 74

Gạo

68 – 74

Lúa mì
Sắn

59 – 62
52 – 59

Khoai tây

59 – 70

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


12
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

Độ nhớt của hồ tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất lượng
và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột có

nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử tinh bột tập
hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính, độ dẻo và độ nhớt
cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh bột là đường kính
biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột
như kích thước, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử. Nồng độ tinh bột, pH,
nhiệt độ, tác nhân oxy hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác
của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột.
Khả năng tạo gel và sự thối hóa gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp xếp
lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều. Để tạo được
gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ hóa để
chuyển tinh bột thành trạng thái hịa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái yên tĩnh.
Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch
polyglucoside hoặc gián tiếp qua phân tử nước.
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ thoát ra, gọi là
sự thối hóa. Q trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đơng rồi sau đó cho
tan giá.
2.1.2. Tinh bột sắn (khoai mì) [1]
2.1.2.1. Tính chất tinh bột sắn
Tinh bột sắn có màu rất trắng. Trong quá trình sản xuất nếu củ được nghiền khi
chưa bóc vỏ, tinh bột thu được thường có màu tối. Màu xám của tinh bột sắn ảnh
hưởng đến chất lượng cũng như giá cả của sản phẩm. Củ sắn và tinh bột sắn thường có
pH trong khoảng 6.0 – 6.3. Theo tiêu chuẩn của viện Tiêu Chuẩn Ấn Độ, các loại sắn
GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


13
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

ăn được có pH trong khoảng 4.7 – 7.0. Còn theo tiêu chuẩn của Mỹ, các loại sắn tốt có
pH từ 4.5 – 6.5 và độ acid thấp. Tinh bột sắn được sấy khô tốt cũng có tính di động tốt.

Hình 2.6: Cấu trúc hạt tinh bột sắn quan sát trên kính hiển vi điện tử quét
Quan sát bằng SEM, hạt tinh bột sắn có kích thước từ 5 đến 40µm với những hạt
lớn 25 – 35µm, hạt nhỏ 5 – 15µm và nhiều hình dạng, chủ yếu là hình trịn, bề mặt
nhẵn, một bên mặt có chỗ lõm hình nón và một núm nhỏ ở giữa. Dưới ánh sáng phân
cực, các liên kết ngang với mật độ trung bình tới dày đặc có thể thấy rõ. Các nghiên
cứu siêu cấu trúc bằng tia X cho thấy tinh bột sắn có cấu trúc tinh thể dạng A và hỗn
hợp A, B.
Khi hạt tinh bột sắn bị vỡ, có thể quan sát được các rãnh tạo cấu trúc xốp của hạt.
Các rãnh vơ định hình kéo dài từ bề mặt tới tâm của hạt tạo thành các lỗ xốp. Chính
các lỗ xốp này giúp nước thâm nhập làm trương nở tinh bột, phá vỡ các liên kết hydro
giữa các phân tử trong cấu trúc tinh thể, tạo điều kiện cho tác dụng phân hủy của
enzym. Tinh bột sắn có cấu trúc hạt tương đối xốp, liên kết giữa các phần tử trong cấu
trúc tinh thể yếu, vì vậy nó dễ bị phân hủy bởi các tác nhân như acid và enzym hơn so
với các loại tinh bột khác như bắp, gạo.
Tinh bột sắn có hàm lượng amylopectin và phân tử lượng trung bình tương đối
cao 215,000 g/mol so với 30,500; 130,000; 224,500 và 276,000 tương ứng ở amylose

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


14
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

của bắp, tinh bột lúa mì, tinh bột khoai tây và tinh bột bắp sáp. Hàm lượng amylose

nằm trong khoảng 8 – 29%, nhưng nói chung đa số các giống sắn có tỷ lệ amylose 16 18%. Tinh bột sắn có những tính chất tương tự các loại tinh bột chứa nhiều
amylopectin như độ nhớt cao, xu hướng thối hóa thấp và độ bền gel cao. Hàm lượng
amylopectin và amylose trong tinh bột sắn liên quan đến độ dính của củ nấu chín và
nhiều tính chất trong các ứng dụng cơng nghiệp.
Tinh bột sắn có nhiệt độ hồ hóa trong khoảng 58,5 – 700C so với 56 – 660C ở
khoai tây và 62 – 720C ở tinh bột bắp. Việc tạo ra các dẫn xuất của tinh bột nhờ các
liên kết ngang hay việc thêm các chất có hoạt tính bề mặt có thể thay đổi nhiệt độ hồ
hóa. Nhiệt độ hồ hóa cũng ảnh hưởng đến chất lượng nấu của tinh bột, nhiệt độ hồ hóa
thấp thường làm chất lượng nấu thấp do tinh bột dễ bị phá vỡ.
Độ nhớt là tính chất quan trọng giúp tinh bột có nhiều ứng dụng như chất làm
đặc trưng trong công nghiệp thực phẩm, chất hồ vải trong công nghiệp dệt hay chất phủ
trong công nghiệp giấy. Tinh bột lúa mì, bắp và tinh bột gạo có độ nhớt thấp hơn so với
tinh bột sắn và tinh bột khoai tây. Khả năng hồ hóa sớm, độ nhớt cao của tinh bột sắn
thể hiện lực liên kết yếu giữa các phân tử tinh bột trong cấu trúc hạt. Xử lý hóa học và
vật lý (gia nhiệt, xử lý bằng áp suất hơi, thêm các chất hóa học, thay đổi pH của mơi
trường) cũng như sự có mặt của các chất như protein, chất béo, chất có hoạt tính bề mặt
đều có ảnh hưởng tới độ nhớt của tinh bột sắn.
Độ nở và độ hòa tan của tinh bột cũng là những tính chất quan trọng và cũng rất
khác nhau giữa các loại tinh bột. Lực nở được hiểu là thể tích và khối lượng lớn nhất
mà tinh bột có thể đạt được khi nở tự do trong nước. Khả năng nở và hòa tan cao của
tinh bột sắn một lần nữa lại thể hiện lực liên kết yếu trong cấu trúc hạt. Sự có mặt của
các gốc ester có khả năng ion hóa, các chất phụ gia như chất có hoạt tính bề mặt,
những biến tính về mặt hóa học… đều có ảnh hưởng đến khả năng trương nở và hịa
tan của tinh bột. Tính chất này của tinh bột sắn phụ thuộc rất nhiều vào giống sắn, điều

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh

15
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

kiện môi trường sống, thời điểm thu hoạch nhưng lại khơng có liên quan tới kích thước
hạt hay trọng lượng phân tử của tinh bột. Tinh bột sắn dạng paste có độ trong cao do có
khả năng trương nở tốt và xu thế thối hóa thấp. Độ trong cao và tính khơng vị của tinh
bột sắn được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm để làm nhân bánh, nước sốt trong
các món salad, tráng miệng… Khi làm nguội hồ tinh bột ở nồng độ cao, các phân tử
polysaccharide có thể tạo ra một dạng cấu trúc gel. Cấu trúc gel của tinh bột sắn có độ
bền cao hơn so với nhiều loại tinh bột ngũ cốc khác nên có rất nhiều ứng dụng trong
cơng nghiệp thực phẩm, đặc biệt đối với các sản phẩm phải bảo quản trong thời gian
dài.
2.1.2.2. Chất thải của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn và vấn đề môi trường
Chất thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn chủ yếu là bã sắn và nước thải.
Trong thực tế sản xuất, 1 tấn củ sắn tươi sản xuất ra được khoảng 400 kg bột và 200 kg
bã sắn. Và trong quy trình sản xuất từ cơng đoạn rửa củ đến quá trình tách tinh bột khỏi
củ sắn cần một lượng nước lớn, tính trung bình thì để sản xuất ra một tấn tinh bột sắn
sẽ tạo ra 15m3 nước thải có chỉ số COD, BOD cao.
Một trong những điểm cần chú ý là nước thải từ các nhà máy chế biến tinh bột
sắn có chứa hàm lượng cyanide cao. Cyanide là một hợp chất độc hại gây nhiều khó
khăn trong quá trình xử lý nước thải. Do là chất độc đối với người và động vật (giới
hạn cho phép 0.5 – 3.5 mgCN-/kg thể trọng) nên nồng độ cyanide cho phép trong nước
sạch khơng vượt q 0,01ppm.
Ngồi ra, trong nước thải cịn có hàm lượng chất rắn cao, một lượng đường khử,
nitrogen và phosphorus đáng kể. Lượng acid HCN giải phóng ra trong q trình tách
tinh bột sắn làm pH của nước thải có giá trị acid trong khoảng 4.5 – 4.7.
Nhiều dạng vi sinh vật cũng được tìm thấy trong nước thải của các nhà máy sản
xuất tinh bột sắn như vi khuẩn, nấm men, nấm mốc và Actinomycetes (bảng 2.2).
Lượng vi khuẩn và nấm men được tìm thấy nhiều hơn trong nước thải ở những giai

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh


16
Nghiên cứu phân lập chủng vi sinh vật có khả năng thủy phân tinh bột sống

đoạn sau của quá trình sản xuất, trong khi nấm mốc và Actinomycetes lại xuất hiện
nhiều trong nước thải chính của nhà máy. Nguyên nhân do sự có mặt của các chất xơ
cellulose trong nước thải ở những giai đoạn sản xuất đầu tiên đã kích thích sự phát
triển của loại vi sinh vật này.
Bảng 2.2: Các nhóm vi sinh vật tìm thấy trong nước thải của nhà máy chế biến tinh bột
sắn
Nước thải chính
Nước thải phụ
Nước thải phụ
Vi sinh vật
(nhà máy sx lớn) (nhà máy sx lớn) (nhà máy sx nhỏ)
Vi khuẩn
+
Cocci gram (+)
Trực khuẩn gram (+)
+
+
+
+
+
+
Bacilli gram (-)

+
+
Trực khuẩn gram (-)
+
+
+
Vi khuẩn tạo bào tử
Vi khuẩn không tạo bào tử
+
+
+
+
+
Nấm mốc
Aspergillus sp.
+
+
+
Penicillium sp.
+
+
Monocillium sp.
+
Humicola sp.
+
+
Loại không xác định
+
+
+

+
Nấm men
+
+
+
Candida sp
+
+
+
Geotrichum candida
Loại không xác định
Bảng 2.3: Tổng vi sinh vật trong nước thải từ nhà máy chế biến tinh bột sắn
Mẫu
Vi khuẩn
Nấm men
Nấm mốc Actinomycetes
Nước thải chính
5x105
1,2x103
2x104
3x103
(nhà máy sản xuất lớn)
Nước thải phụ
200x105
29x103
1,7x104
2x103
(nhà máy sản xuất lớn)
Nước thải phụ
10,5x105

3,5x103
1,5x104
2x103
(nhà máy sản xuất nhỏ)
(chú ý: lượng vi sinh vật được tính trên 1ml mẫu)

GVHD: PGS. TS Nguyễn Đức Lượng

HVTH: Trần Thị Trúc Thanh