Lên men Ethanol theo phương pháp chu kỳ sử dụng nấm men cố định

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
----------------------
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
Giáo viên hướng dẫn
(ký tên)
1
MỤC LỤC

2
LỜI MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết, Ethanol đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực,
như: tổng hợp chất hữu cơ; dược phẩm; nhiên liệu sinh học; đặc biệt là lĩnh vực sản
xuất thực phẩm.
Trong sản xuất thực phẩm, Ethanol dùng làm nguyên liệu sản xuất đồ uống
có cồn, dùng làm dung môi, chất diệt khuẩn, . . . nhìn chung Ethanol được biết đến
nhiều nhất như là một loại đồ uống.
Lên men Ethanol là một quy trình sản xuất đã có lịch sử lâu đời, và phổ biến

trên khắp thế giới.
Có nhiều phương pháp lên men Ethanol và sử dụng nhiều loài vi sinh vật
khác nhau. Ứng với mỗi phương pháp, mỗi loại nấm men cho một hiệu suất và giá trị
cảm quan khác nhau. Để có được sản phẩm Ethanol tốt nhất, về mặt kinh tế, cảm
quan, … trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về dòng sản phẩm này. Bài báo cáo
của nhóm chúng em sẽ tìm hiều về lên men Ethanol theo phương pháp chu kỳ, sử
dụng nấm men cố định, đặt biệt về các yếu tố ảnh hưởng và từ đó rút ra kết luận
chung nhất cho phương pháp này.
3
1. TỔNG QUÁT:
1.1 Ethanol:
Ethanol được gọi là rượu etylic, rượu nguyên chất, rượu ngũ cốc, hay rượu
uống, là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi, dễ cháy. Nó được biết đến nhiều nhất
là loại đồ uống có cồn, ngoài ra còn được dùng làm dung môi, nhiên liệu từ cồn.
Theo cách dùng thông thường nó được gọi là rượu uống, hay rượu mạnh.
Ethanol là một rượu mạch thẳng, công thức phân tử: C
2
H
5
OH.
Lên men Ethanol còn được gọi là quá trình lên men rượu, là một quá trình
sinh học trong đó các loại đường như glucose, fructose, và sucrose,… được chuyển
đổi thành năng lượng cho tế bào và do đó sản sinh ra ethanol, khí CO
2
, cũng như các
sản phẩm trao đổi chất khác.
1.2 Phương pháp lên men chu kỳ:
Hình 1. Mô hình lên men chu kỳ sử dụng nấm men cố định
Lên men chu kỳ hay còn gọi là lên men gián đoạn (lên men theo mẻ) trong
đó: men giống và dịch đường ban đầu có thể bơm song song để nấm men được đảo

đều ngay từ đầu. Lượng men giống thường chiếm khoảng 10% so với thể tích thùng
lên men, nhưng dịch đường không bơm đầy thùng lên men ngay mà thời gian đổ đầy
4
một thùng lên men kéo dài từ 6- 8h. Nhờ đó tỷ lệ men giống lúc đầu tăng và hạn chế
được phát triển của tạp khuẩn.
1.3 Nấm men cố định.
1.3.1. Sơ lược về kỹ thuật cố định tế bào:
Kỹ thuật cố định tế bào được định nghĩa là: “Kỹ thuật bao bọc hoặc định vị
các tế bào còn nguyên vẹn lên một “vùng không gian nhất định” nhằm bảo vệ các
hoạt tính xúc tác mong muốn”
Cố định thường là sự bắt chước các hiện tượng xảy ra trong tự nhiên do các
tế bào có thể phát triển trên bề mặt hoặc bên trong các cấu trúc của nguyên liệu có
trong tự nhiên.
1.3.2. Một số tính chất của nấm men cố định:
 Sự thay đổi về sinh trưởng, hình thái tế bào:
Như chúng ta đã biết, quá trình sinh trưởng của vi sinh vật nói chung và nấm
men nói riêng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường quanh nó. Khi cố định tế
bào, do sự tương tác giữa tế bào – chất mang và giữa các tế bào bới nhau mà khả
năng sinh trưởng và hình thái của tế bào cũng có một vài biến đổi.
Theo một số tác giả khả năng sinh trưởng của nấm men cố định kém hơn so
với nấm men tự do.
Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy rằng nấm men cố định luôn sinh trưởng đạt
đến một số lượng tế bào không đổi và giữ nguyên như vậy cho đến khi kết thúc quá
trình lên men.
Bên cạnh đó Melzoch và cộng sự ( năm 1994), cũng thấy rằng 80% tế bào
cố định trong gel alginate đều duy trì hoạt tính trao đổi chất và khả năng phát triển
khi nuôi cấy trong thời gian dài. Saccharomyces cerevisiae cố định trong gel alginate
có thể duy trì khả năng sử dụng đường của chúng ở mức độ tương đối cao và ổn
định, chỉ giảm khoảng 20% sau 1122 giờ nuôi cấy, [1].
Hình thái của nấm men cố định cũng thay đổi nhiều so với nấm men tự do.

 Sự thay đổi về hoạt động trao đổi chất của tế bào:
5
Nhiều nghiên cứu của các tác giả cho thấy rằng nấm men cố định có tốc độ
sử dụng glucose, tốc độ sinh tổng hợp Ethanol và glycerol cao hơn nhiều so với nấm
men tự do mặc dù diện tích bề mặt tế bào của nấm men cố định dùng để vận chuyển
chất dinh dưỡng nhỏ hơn so với của nấm men tự do.
Kết quả nghiên cứu của thầy Lê Văn Việt Mẫn và cô Bùi Thanh
Huyền( 2008), về quá trình lên men cồn sử dụng nấm men cố định trên canxi alginate
cho thấy nấm men cố định có tốc độ sử dụng đường cũng như tốc độ sinh tổng hợp
Ethanol cao hơn hẳn nấm men tự do,[2].
 Những thay đổi về khả năng chống lại các yếu tố bất lợi của môi trường:
Lượng cơ chất càng cao hoặc lượng sản phẩm càng cao thì càng ức chế hoạt
động sống của tế bào nấm men. Tuy nhiên, so với nấm men tự do thì nấm men cố
định khả năng chịu sự ức chế cơ chất và sản phẩm cao hơn.
1.3.3. Nấm men dùng trong lên men Ethanol theo phương pháp chu kỳ bằng
nấm men cố định:
Thường sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae cho phương pháp lên
men này.
 Yêu cầu về dinh dưỡng của nấm men Saccharomyces cerevisie:
Tất cả các chủng của S. cerevisiae có thể phát triển trên glucose, maltose và
trehalose, không phát triển trên lactose và cellobiose. Tuy nhiên sự sinh trưởng trên
các loại đường khác nhau thì khác nhau.
Khả năng sử dụng các loại đường khác nhau của nấm men có thể khác nhau
phụ thuộc vào môi trường hiếu khí hoặc kỵ khí. Một vài chủng không thể phát triển
kỵ khí trong môi trường sucrose và trehalose.
Tất cả các chủng có thể sử dụng ammoniac và urê là nguồn nitơ duy nhất,
nhưng không thể dùng nitrat, vì chúng thiếu khả năng phân giải nitrat thành các ion
amoni. Chúng có thể sử dụng hầu hết các amino axit, peptit ngắn mạch, và đạm cơ
bản như nguồn nitơ. Một số chủng S. cerevisiae không có enzyme protease vì vậy
không thể chuyển hóa được protein ngoại bào.

Nấm men cũng cần photpho, được dùng như là một ion dihydrogen
phosphate, lưu huỳnh, có thể chuyển hóa như một ion sunfate, hoặc lượng sulfur
6
hữu cơ như amino axit methionine và cysteine. Một số kim loại, như magiê, sắt,
canxi và kẽm, cũng cần thiết cho sự tăng trưởng tốt của nấm men.
1.4 Chất mang cố định sử dụng trong sản xuất ethanol:
Kỹ thuật cố định nấm men trong sản xuất rượu đã được nghiên cứu rộng rãi,
tuy nhiên việc ứng dụng kỹ thuật này trong công nghiệp vẫn còn hạn chế. Mục đích
của việc sử dụng nấm men cố định là để cải thiện năng suất sinh Ethanol cũng như
chất lượng sản phẩm. Để có thể ứng dụng thành công trong công nghiệp, chất mang
được sử dụng để cố định phải đạt được độ an toàn thực phẩm, có nhiều trong tự
nhiên, giá thành thấp và không làm ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của rượu.
Các chất mang thường được sử dụng gồm [3,4]:
− Chất mang hữu cơ: Alinate, PVA (polyvinil Alcohol) κ-carrageenan,
Aga, DCM DCM (Delignified Cellulosic Material), …
− Chất mang thực phẩm: miếng lê, miếng mộc qua, miếng táo, nho khô, vỏ
nho,…
− Chất mang vô cơ: γ-alumina, Hydromica, Kissir,...
− Chất mang dạng màng: màng membrane, màng vi lọc sinh học
(biocapsule)
2. QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL:
 Cơ chế sinh học của lên men rượu:
Lên men rượu gồm các quá trình sinh hóa và sinh học rất phức tạp, xảy ra
dưới tác dụng của nhiều enzyme. Đường và các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua bề
mặt tế bào rồi thẩm thấu vào bên trong. Ở đó các enzyme sẽ xúc tác các phản ứng
khác nhau để cuối cùng tạo ra sản phẩm chính là rượu và khí carbonic. Hai chất này
sau khi sinh ra sẽ qua màng tế bào chất vào môi trường lên men. Rượu do rất linh
động nên hòa tan nhanh trong dịch lên men, còn khí carbonic hòa tan kém.
7
8

Hình 2. Con đường tổng hợp Ethanol
9
 Phương trình tổng quát của lên men rượu:
Trong quá trình lên men rượu, mỗi phân tử gam glucose sẽ giải phóng ra
khoảng 50kcal. Năng lượng này sẽ được nấm men sử dụng khoảng 20kcal. Số còn lại
sẽ thải ra canh trường do đó làm tăng nhiệt độ dịch lên men.
Trong quá trình lên men, ngoài sản phẩm chính là rượu và CO
2
, còn tạo ra
nhiều chất khác. Bằng phân tích sắc ký người ta phát hiện trên 50 chất khác nhau,
nhưng có thể xếp thành 4 nhóm chính: acid, este, aldehyl, và rượu bậc cao hay rượu
có số carbon lớn hơn hai.
3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN ETHANOL
THEO PHƯƠNG PHÁP CHU KỲ SỬ DỤNG NẤM MEN CỐ ĐỊNH:
3.1. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất:
31.1. Đường:
Đường là nguồn nguyên liệu chính mà nấm men sẽ sử dụng để chuyển hóa
thành cồn. Tuy nhiên nồng độ dịch đường quá cao sẽ dẫn đến làm tăng áp suất thẩm
thấu và làm mất cân bằng trạng thái sinh lý của nấm men. Kết quả là rượu nhiều sẽ
ức chế không những các tạp khuẩn mà còn cả nấm men. Mặc khác đường nhiều sẽ
dẫn đến tổn thất hoặc phải kéo dài thời gian lên men. Ngược lại nếu nồng độ dịch
đường thấp sẽ không kinh tế làm giảm năng suất thiết bị lên men. Mặc khác sẽ tốn
10
2CO
2
+ 2CH
3
CH
2
OH

C
6
H
12
O
6
zymase
hơi khi chưng cất và tổn thất rượu trong bã rượu và nước thải.
Hình 3. Tốc độ sử dụng đường trong canh trường nấm men Saccharomyces
cerevisiae cố định trong gel alginate
• Cycle I:
• Cycle II: ●
• Nấm men tự do: ▲, ở 30
0
C, pH = 4.5 và nồng độ đường ban đầu là 140g/l (a); 170g/
l (b) và 220 g/l
11
Ảnh hưởng của nồng độ đường đối với hoạt động trao đổi chất của nấm men
được đánh giá qua tốc độ sử dụng đường (hình 3), trích kết quả nghiên cứu của thầy
Lê Văn Việt Mẫn và cộng sự (2008), [2]. Từ Hình 3.2 cho ta thấy:
Chu kỳ II, kéo dài hơn chu kỳ I I vì sự gia tăng nồng độ đường ban đầu làm
cho thời gian lên men bị kéo dài. Ngoài ra khi nồng độ đường ban đầu tăng cao, tốc
độ sử dụng đường cũng giảm. Tuy nhiên, sự thay đổi trong canh trường dùng nấm
men cố định là không nhiều như canh trường dùng nấm men tự do.
So sánh giữa nấm men cố định và nấm men tự do; nấm men cố định, thời
gian lên men luôn kéo dài hơn, nhưng nồng độ đường sót thấp hơn, nồng độ cồn từ
8.4-11.7%, cao gấp đôi trường hợp dùng nấm men tự do. Lý do có thể nấm men cố
định đã được bảo vệ, không bị ảnh hưởng bởi các thay đổi bất lợi như pH, tích lũy
cồn, các yếu tố này đều làm giảm hoạt động trao đổi chất của nấm men.
Một khảo sát khác của Irfana Ikram và cộng sự (2009), [5], khảo sát ảnh

hưởng của nồng độ đường ban đầu tới quá trình lên men. Kết quả như sau:
12
Hình 4. Ảnh hưởng của nồng độ đường đến quá trình lên men Ethanol bằng
nấm men S. cerevisia GC-IIB31 tự do và cố định , nhiệt độ 30 độ C, pH 4.5
Nồng độ đường dao động trong khoảng 12- 21% và thực hiên lên men từ 24-
120h.
Ta thấy rằng ở nồng độ đường 12%, nấm men tự do đạt hiệu suất sinh
Ethanol 2,34%, tiêu thụ 8,08% đường. Tuy nhiên đối với nấm men cố định thì đạt
hiệu suất sinh Ethanol là 4,13% và tiêu thụ 11,04% đường.
Hiệu suất tối đa thu nhận được khi nồng độ đường là 15% ở trong cả 2
trường hợp sử dụng nấm men tự do hay cố định. Nấm men tự do cho 6,49% etanol,
tiêu thụ hết 14,92% đường trong khi đó đối với nấm men cố định thì tạo ra 5,85%
Ethanol và tiêu thụ hết 14.9% đường.
Ở hai nồng độ 18% và 21% còn lại thì hiệu suất thu nhận Ethanol giảm
xuống rất thấp. Khi nồng độ đường lên cao, làm cho độ nhớt tăng cao, làm giảm quá
trình trao đổi chất, giảm hiệu suất tổng hợp ethanol
Kết quả nghiên cứu của Irfana Ikram [5] cho thấy nồng độ đường cho hiệu
suất sinh Ethanol cực đại chỉ đạt 15%, thấp hơn so kết quả thu được của thầy Lê Văn
Việt Mẫn. Có thể sự sai lệch này là do kỹ thuật thực hiện khác nhau như mật độ nấm
men, tạp nhiễm, v, v …
13
Nồng độ đường cũng có ảnh hưởng quyết định tới quá trình lên mên và ảnh
hưởng tới tốc độ tạo thành sản phẩm và năng suất cuối cùng khi được bổ sung vào
trong thời kỳ sinh trưởng phát triển của nấm men. Nồng độ đường ban đầu nó ảnh
hưởng tới lượng Ethanol thành phẩm. Theo hình trên ta thấy sản phẩm Ethanol tối đa
thu nhận được ở môi trường có chứa 15% đường ở trong cả 2 trường hợp lên men sử
dụng nấm men S. cerevisiae cố định hay tự do. Khi nồng độ đường tiếp tục tăng dẫn
đến làm giảm lượng Ethanol là do hàm lượng đường tăng dẫn đến làm tăng độ nhớt
môi trường dẫn đến việc làm giảm quá trình trao đổi chất do đó mà làm giảm hiệu
suất tạo thành ethanol.

Maziar Safaei Asli ( 2009), cũng nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ đường
vào quá trình sản xuất Ethanol theo chu kỳ, sử dụng chủng nấm men Saccharomyces
Cerevesiae SC1, kết quả thể hiện trên hình 5 và 6, [6],.
Hình 5. Ảnh hưởng của nồng độ đường đầu vào quá trình sản xuất ethanol.
14
Hình 6. Ảnh hưởng của nồng độ đường ban đầu vào quá trình chuyển hóa
đường.
Từ hình 5 và 6. cho ta thấy nồng độ đường ban đầu ảnh hưởng tới nồng độ
Ethanol và quá trình chuyển hóa đường trong suốt quá trình lên men. Căn cứ theo
kết quả, nồng độ Ethanol tăng khi tăng nồng độ cơ chất nhưng có sự biến đổi rộng
trong khoảng thời gian diễn ra lên men. Những nồng độ Ethanol tối đa là 23, 46.1 và
95.1 g/l thu nhận được ở 48, 72 và 120h với các dung dịch đường tương ứng là 50,
100 và 250 g/l.
Như ta đã thấy, với nồng độ đường thấp, sản phẩm Ethanol được tạo ra
trong giai đoạn phát triển tăng trưởng của nấm men chỉ trong một thời gian ngắn và
do đó cần ít thời gian lên men. Trong bài nghiên cứu của Pramanik (2003) cho thấy
khi nồng độ Ethanol đạt đến khoảng 95g/l thì nó trở thành chất ức chế, nhưng trong
bài nghiên cứu này không cho thấy hiện tượng trên [7].
Cũng theo kết quả của nghiên cứu này sản lượng Ethanol tối đa và tối thiểu
thu nhận được ở dung dịch đường ban đầu là 100 và 250 g/l.
Bảng 1. Ảnh hưởng của nồng đồ đường ban đầu tới hiệu suất Ethanol
Nồng độ đường ban đầu( g/L ) Hiệu suất lên men
50 0.446
100 0.461
150 0.453
200 0.442
15
Nồng độ đường ban đầu( g/L ) Hiệu suất lên men
250 0.416
Biểu đồ. Ả

n
h hưởng của nồng độ đường ban
đầu tới hiệu suất tổng hợp Et
h
anol
0,39
0,4
0,41
0,42
0,43
0,44
0,45
0,46
0,47
50 100 150 200 250

Hình 7. Ảnh hưởng của nồng độ đường tới hiệu suất tổng hợp Ethanol
Tốc độ sinh trưởng và lượng sinh khối đạt cực đại khi dùng nấm men cố
định sẽ cao hơn khi dùng nấm men tự do. Vì khi lên men với nồng độ cơ chất cao,
dùng nấm men cố định, trên bề mặt chất mang sẽ xuất hiện một gradient nồng độ, và
giúp cho nấm men làm quen dần với môi trường
3.1.2. Ảnh hưởng của khoáng chất:
Khoáng chất đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hoạt động của tế bào
men, đặc biệt là phospho. Phospho thường ở dạng liên kết hữu cơ và có trong thành
phần của photphatit, nucleoproteit cũng như axit nucleic. Phospho, Magie và lưu
huỳnh có tác dụng làm hoạt hóa photphataza trong quá trình lên men. Lưu huỳnh và
sắt đều tham gia phản ứng oxy hóa khử, ngoài ra sắt cùng với các chất vô cơ khác
như Zn, Mn, Cu, Mg.. đều là những chất không thể thiếu đối với nhiều enzym oxy
hóa) oxydaza, katalaza peroxydaza). Canxi còn giúp và loại bỏ các chất độc thải ra
khi lên men, đồng thời giúp cho tổng hợp protit, làm tăng quá trình oxy hóa và có tác

dụng tạo thành một số vitamin.
Bảng 2. Ảnh hưởng của các chất khoáng bổ sung vào môi trường trong quá
trình lên men Ethanol bởi nấm men cố định S.cerevisiae trong gel alginate
16
Khoáng chất Nồng độ Etanol , % khối lượng
20h 48h
Mẫu đối chứng, không bổ sung
khoáng chất
4.48±0.09 8.01±0.16
CuCl
2
( 1mg/L) 4.67±0.09 8.32±0.15
CuCl
2
( 2mg/L) 4.3±0.1 7.58±0.15
CuCl
2
( 3mg/L) 4.12±0.11 7.26±0.16
CaCl
2
( 40mg/L) 4.73±0.12 8.36±0.15
CaCl
2
( 80 mg/L) 4.68±0.11 8.25±0.18
MgSO
4
(2g/l)+ ZnSO
4
(0.3g/L) 4.79±0.1 8.41±0.17
Điều kiện lên men: pH= 5, nhiệt độ 30

o
C, tốc độ khuấy trộn 100 rpm, nồng
độ đường ban đầu là 150 g/l, mật độ tế bào nấm men ban đầu khoảng 2.5*
10
7
CFU/ml, [8]
Từ kết quả của bảng 2 cho ta thấy tầm quan trọng của việc bổ sung thêm
khoáng chất trong môi trường lên men đối với chủng nấm men S. cerevisiae. Nhìn
chung, việc bổ sung các khoáng chất( Cu, Ca, Mg và Zn) đều làm tăng nồng độ
Ethanol, cải thiện quá trình tiêu thụ đường và làm tăng mật độ chất nền alginate hơn
so với trường hợp lên men với nấm men cố định mà không có bổ sung thêm khoáng.
17
Hình 8. Hiệu quả của quá trình lên men từ lõi ngô thủy phẩn bởi nấm men
cố định S.cerevisiae với việc bổ sung các loại khoáng chất khác nhau. Mẫu được
phân tích sau 48h lên men. Điều kiện lên men giống bảng 2
Như chúng ta đã biết thì các muối khoáng tham gia vào quá trình trao đổi
chất của nấm men như là chất hoạt hóa của các enzym, hoặc nó là một phần của
enzym, là một phần của trung tâm hoạt động enzym. Từ hình 8 cho ta thấy việc bổ
sung khoáng chất đều làm tăng hiệu quả của quá trình lên men (trừ trường hợp bổ
sung CuCl
2
(2 mg/L), và hiệu quả quá trình lên men đạt giá trị tối đa ở trường hợp bổ
sung hỗn hợp MgSO
4
(2g/L) và ZnSO
4
(0.3 g/L). Cũng theo nghiên cứu này thì ion
Magie đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong việc giảm thiểu những ảnh hưởng có hại
của đặc tính độc của Ethanol và sốc nhiệt vào chủng S. cerevisiae. Cả stress nhiệt và
Ethanol có thể gây ra rối loạn trong nội cân bằng ion trong tế bào, dẫn đến làm giảm

các hoạt động trao đổi chất và cuối cùng là tế bào chết. Tuy nhiên, ion magie làm
giảm proton, và đặc biệt là tính thấm aninon của màng tế bào bằng tương tác qua lại
với màng phospholipit, kết quả làm ổn định màng. Như vậy, rõ ràng là việc bổ sung
thêm magie đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình lên men có nồng độ cơ
chất và sản phẩm cao. Tương tự như vậy, việc bổ sung thêm Zn cũng rất quan trọng
trong quá trình trao đổi chất của nấm men, đặc biệt trong quá trình lên men với các
cơ chất thiếu Zn.
Các ion Cu cũng làm tăng sản lượng Ethanol và sự sinh sản của nấm men
với nồng độ 1 mg/L. Hơn nữa, với tăng thêm nồng độ của ion Cu (2 và 3 mg/L), các
tác động có lợi về sự ổn định cơ học của các hạt alginate- cố định đã được quan sát.
Mặc khác, nồng độ của các ion Cu cao sẽ gây độc đối với nấm men, do đó mà làm
giảm hiệu quả quá trình lên. Mặc dù vậy, việc bổ sung ion Cu rất cần thiết trong các
quá trình đường hóa và lên men của quá trình lên men từ tinh bột thủy phân, khi đó
Cu có thể hoạt hóa các enzym tham gia quá trình thủy phân tinh bột, ví dụ như enzym
α-amylase, làm cho hiệu quả quá trình đường hóa và lên men tăng lên rõ rệt. Bên
cạnh các ion Cu, các ion Ca và Mg cũng đóng vai trò như những chất hoạt hóa
enzym α-amylase và do đó cũng làm tăng hiệu quả của quá trình đường hóa và lên
men từ cơ chất là tinh bột.
3.1.4. Ảnh hưởng của vitamin:
18
Để đảm bảo cho sự sống, nấm men cần các vitamin B1 có trong thành phần
của coenzym cacboxylaza. B2 có ở dạng este phosphoric, axit nicotin có trong
coenzymaza… Biotin và axit paraaminobenzoic là những chất kích thích cho sinh
trưởng của nấm men.
Bảng 3. Ảnh hưởng việc bổ sung vitamin trong môi trường lên men
Ethanol từ dịch lõi ngô thủy phân bởi nấm men S. cerevisiae cố định trong alginate
Vitamin Nồng độ Etanol( % khối lượng)
20h 48h
Mẫu đối chứng không bổ sung vitamin
4.48±0.09 8.01±0.16

Inositol (1g/l)
4.7±0.1 8.46±0.16
Thiamine (5mg/L)+ Pyridoxine (5mg/L)+
Biotin (10µg/L)
4.61±0.12 8.25±0.15
Ca-pantothenate( 1g/L) 4.81±0.11 8.56±0.18
Hình 9. Hiệu suất của quá trình lên men của dịch lõi bắp thủy phân được lên
men bởi nấm men cố định S. cerevisiae có bổ sung vitamin .
Từ kết quả trên cho ta thấy hiệu quả quá trình lên men đạt cao nhất là
82,08% khi bổ sung Ca- pantothenate( 1g/L), khi bổ sung Ca- pantothenate vào thì
hiệu quả quá trình lên men tăng gần 8% ( từ 76,79 lên 82,08%). Ảnh hưởng của Ca-
pantothenate mạnh hơn nhiều so với ảnh hưởng của hỗn hợp vitamin B (thiamin,
19
pyridoxine và biotin), hỗn hợp vitamin này chỉ làm tăng khoảng 2% so với mẫu đối
chứng (từ 76.79% lên 78.7%). Ca-pantothenate, hỗn hợp vitamin và Inositol đều làm
tăng khả năng chịu đựng của nấm men đối với cồn, từ đó nó kích thích sự tổng hợp
các chất béo vì vậy sẽ làm giảm sự rò rỉ của màng tế bào của nấm men.
Bổ sung khoáng và Vitamin
Dựa trên những kết quả đã thu được, tiếp tục lên men bổ sung đồng thời
vitamin và khoáng chất như sau: MgSO
4
(2g/L), ZnSO
4
(0.3g/L), CuCl
2
(1mg/L), Ca-
pantothenate (1g/L) và Inositol (1g/L). Dựng đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của bổ
sung vitamin và khoáng chất tới sản phẩm Ethanol và việc tiêu thu đường như sau:
Hình 10. Động lực học của quá trình sản xuất Ethanol và tiêu thụ dường
glucose trong quá trình lên men dịch lõi ngô thủy phân bởi nấm men cố định

S.cerevisiae (mẫu không và có bổ sung vitamin và khoáng chất)
20