THỬ NGHIỆM sản XUẤT ETHANOL từ vỏ XOÀI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT ETHANOL TỪ VỎ XO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT ETHANOL

TỪ VỎ XOÀI

MSSV: 5085861

Cần Thơ, tháng 05/2013

PHẦN KÝ DUYỆT

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày tháng 05 năm 2013 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Ban Lãnh đạo Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, cùng Quý Thầy Cô đã tận tình giảng dạy tôi trong thời gian học tập vừa qua

Xin đư c ày t ng i t ơn âu c c a mình đ n cô Ngô Thị Phương Dung đã tận tình hư ng d n, gi p đ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài nghiên cứu

Xin gửi ời cảm ơn chân thành nhất đ n thầy Nguyễn Hữu Hiệp, ph ng thí nghiệm Vi inh vật, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công Nghệ Sinh Học, à cố vấn học tập, người đã dìu d t, chỉ ảo cho tôi từ những ngày đầu tiên ư c vào giảng đường đại học

Xin chân thành cảm ơn anh Hu nh Xuân Phong, anh Nguyễn Ngọc Thạnh và anh Phạm H ng Quang – cán ph ng thí ghiệm Công nghệ Sinh học Thực ph m, anh chị cán các ph ng thí nghiệm c a Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học

đã h tr , đ ng g p ý ki n và tạo điều kiện thuận i để tôi thực hiện đề tài

Xin ghi ơn gia đình và tất cả ạn è đã đ ng viên, gi p đ tôi trong uốt thời gian qua

Kính ch c Quý Thầy Cô đư c nhiều ức kh e, thành đạt trên nhiều ĩnh vực và uôn c những cống hi n quý áu cho ự nghiệp giáo dục và đào tạo

Xin chân thành cảm ơn!

Dương Thị Thanh Xuân

TÓM LƯỢC

Ngày nay, các hợp chất lignocellulose ngày càng được ứng dụng trong lĩnh vực công nghệ sinh học do đặc tính rẻ tiền, có thể phục hồi và là nguồn nguyên liệu tạo ra đường dồi dào Quá trình tạo ra nhiên liệu và các hợp chất khác cần có sự tham gia của phản ứng thủy phân các polysaccharide thành đường đơn và sau đó được lên men thành ethanol Đề tài này nhằm khảo sát khả năng sản xuất ethanol từ vỏ xoài để tận dụng nguồn phế phẩm và góp phần xử lý môi trường Nội dung được thực hiện gồm có: khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H 2 SO 4 , nhiệt độ và thời gian đến quá trình thủy phân vỏ xoài, nghiên cứu ảnh hưởng mật số tế bào nấm men và pH đến khả năng lên men, xác định thời gian và nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men ethanol Kết quả nghiên cứu cho thấy vỏ xoài khi được thủy phân với nồng độ H 2 SO 4 3% ở 121 o C trong

1 giờ thì hàm lượng đường khử sinh ra là 8,49% (w/v) Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men cho thấy điều kiện thích hợp cho lên men ethanol từ dịch thủy phân vỏ xoài là mật số tế bào nấm men 10 5

tb/mL và pH 5,5 Thời gian lên men 7 ngày ở nhiệt độ 30 o C cho kết quả độ cồn là 3,08% (v/v)

Từ khóa: ethanol, lên men, Saccharomyces cerevisiae, thủy phân, vỏ xoài

MỤC LỤC

Trang

PHẦN KÝ DUYỆT i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM LƯỢC iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 2

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Sơ ư c về xoài 3

2.2 Sản xuất ethano từ nguyên iệu chứa ce u o e 3

2.3 Nấm men 5

2.4 Lên men ethanol 13

CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 Phương tiện nghiên cứu 18

3.2 Phương pháp nghiên cứu 19

3.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu vỏ xoài 19

3.2.2 Thủy phân vỏ xoài thành dịch đường 19

3.2.2.1 Khảo át ảnh hưởng c a n ng đ H2SO4 19

3.2.2.2 Khảo át ảnh hưởng c a nhiệt đ và thời gian 20

3.2.3 Lên men ethanol với dòng nấm men Saccharomyces cerevisiae 20

3.2.3.1 Khảo át ảnh hưởng c a mật ố giống ch ng 20

3.2.3.2 Khảo át ảnh hưởng c a pH đ n quá trình ên men 21

3.2.3.3 Khảo át ảnh hưởng c a nhiệt đ và thời gian 21

CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23

4.1 Thủy phân vỏ xoài thành dịch đường 23

4.1.1 Ảnh hưởng c a n ng đ H2SO4 đ n quá trình th y phân 23

4.1.2 Ảnh hưởng c a nhiệt đ và thời gian đ n quá trình th y phân 24

4.2 Lên men ethanol với dòng nấm men Saccharomyces cerevisiae 27

4.2.1 Ảnh hưởng c a mật ố giống ch ng 27

4.2.2 Ảnh hưởng c a pH đ n quá trình ên men 28

4.2.3 Ảnh hưởng c a nhiệt đ và thời gian đ n quá trình ên men 29

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 31

5.1 Kết luận 31

5.2 Đề nghị 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 PHỤ LUC

1 Phụ ục hình ảnh

2 Số iệu thí nghiệm

3 K t quả thống kê

4 Các phương pháp phân tích

DANH SÁCH BẢNG

Trang

Bảng 1 Thành phần h a học c a nấm men 7

Bảng 2 Sự hiện diện và ứng dụng c a nấm men trong m t ố thực ph m, thức uống c c n và ản ph m ên men 12

Bảng 3 Ảnh hưởng c a n ng đ acid H2SO4 đ n quá trình th y phân 24

Bảng 4 Ảnh hưởng c a nhiệt đô và thời gian đ n quá trình th y phân 25

Bảng 5 Ảnh hưởng c a mật ố nấm men đ n quá trình ên men 27

Bảng 6 Ảnh hưởng c a pH đ n quá trình ên men 28

Bảng 7 Ảnh hưởng c a nhiệt đ và thời gian ên men ên đ c n 30

DANH SÁCH HÌNH

Trang Hình 1 T ào nấm men quan át dư i kính hiển vi điện tử 6

Hình 2 Cơ ch phân h y đường trong t ào nấm men 15

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU1.1 Đặt vấn đề

Ethano à m t trong những h p chất hữu cơ c nhiều ứng dụng nhất trong đời ống cũng như trong công nghiệp Tùy theo n ng đ , n đư c ử dụng như thức uống, chất át trùng, chất chống đông, chất ức ch , dung môi và à m t chất trung gian trong

ản xuất các h a chất như aceta dehyde, acid acetic, ethy acetate, ethy acry ate, ethy amine, ethy ch oride và g yco ether Bên cạnh đ , ethano c n à nguyên iệu thô

ch y u trong quá trình ản xuất dư c ph m, nhựa, ơn mài, nư c hoa và mỹ ph m Hiện nay, nhu cầu về ethano công nghiệp v i đ tinh ạch cao ngày càng cấp thi t,

ởi ethano đã đư c chứng minh à m t oại nhiên iệu inh học c tiềm năng thay th những ngu n nhiên iệu h a thạch đang dần cạn kiệt (A fenore et a , 2002) C thể pha

tr n h p ý m t ư ng vừa phải ethano v i xăng để àm nhiên iệu nhằm tăng tính thân thiện v i môi trường đ ng thời hạ giá thành

Việc ản xuất ethano từ quá trình ên men chịu ảnh hưởng đáng kể c a giá thành nguyên iệu, hơn m t nửa chi phí ản xuất (C a en et a , 1999) Để giảm chi phí ản xuất thì việc tận dụng các ngu n nguyên iệu rẻ tiền từ ph ph m nông nghiệp à giải pháp đang đư c quan tâm Hầu h t các ph ph m từ trái cây, rau quả au quá trình ch

i n đều c tính thời vụ và không đư c phân h y nhanh ch ng, gây ô nhiễm môi trường

Xoài đư c xem à m t trong những oại trái cây đư c ưu chu ng nhất trên th

gi i ởi màu c hấp d n, mùi vị thơm ngon và giá trị dinh dư ng cao Các nư c ản xuất xoài n nhất trên th gi i (trên 1 triệu tấn/năm) à Ấn Đ , Trung Quốc, Thái Lan, Mexico, Paki tan, Indone ia Sản ư ng xoài c a 6 nư c này chi m 78% ản ư ng xoài th gi i và c ảnh hưởng rất n đ n thị trường xoài th gi i Việt Nam thu c

nh m 20 nư c ản xuất xoài c tiềm năng c a th gi i, ản ư ng xoài c a Việt Nam năm 2003 đạt 306 ngàn tấn trên diện tích khoảng 53.600 ha (Đ Minh Hiền et a , 2006) Xoài không những đư c ử dụng như m t oại trái cây tươi mà c n đư c ch

i n thành nhiều oại ản ph m khác nhau D đ , vài triệu tấn ph ph m từ xoài đư c tạo ra hàng năm từ các nhà máy Trong quá trình ản xuất, v xoài à ph ph m chính, chi m khoảng 15 - 20% thành phần quả và đư c thải ra ngoài môi trường do không c

giá trị kinh t Tuy nhiên, do trong v xoài chứa m t ư ng n chất xơ tổng (73,04%)

và đường khử (Arumugam và Manikandan, 2011) nên nghiên cứu này nhằm khảo át quy trình ản xuất ethano từ v xoài

1.2 Mục tiêu đề tài

Đề tài nhằm nghiên cứu các điều kiện thích h p cho quá trình th y phân và ên men trong quy trình ản xuất ethano từ v xoài

N i dung thực hiện:

- Khảo át ảnh hưởng c a n ng đ H2SO4 trong quá trình th y phân v xoài

- Khảo át ảnh hưởng c a nhiệt đ và thời gian trong quá trình th y phân

- Khảo át ảnh hưởng c a mật ố nấm men trong quá trình ên men

- Khảo át ảnh hưởng c a pH đ n quá trình ên men

- Khảo át ảnh hưởng c a nhiệt đ và thời gian đ n quá trình ên men

CHƯƠNG II

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Sơ lư c về xoài

2.1.1 Xoài

Xoài có tên khoa học là Mangifera indica thu c họ Anacardiaceae, bao g m 73

chi và 600 loài cây phân bố ở vùng khí hậu nhiệt đ i, tuy nhiên cũng c m t số loài sống ở vùng ôn đ i như ở Nam Âu, vùng ôn đ i Châu Á và Châu Mỹ Cây xoài bao

g m lá, hoa, thân cây, v cây, rễ và quả Cây trổ hoa màu vàng xanh và thường trổ hoa vào tháng 3 đ n tháng 4 và c trái vào tháng 7, tháng 8, tuy nhiên cũng c m t số loại

có thể có s m hoặc mu n hơn Cây xoài cao từ 15 - 30 m, á xoài c màu xanh đậm và dài từ 15 - 18 cm, ề ngang từ 3,75 - 10 cm M i quả xoài chỉ c m t hạt to ở giữa G cây xoài mềm và thô, thường dùng àm ván (Bally, 2006)

2.1.2 Ứng dụng của vỏ xoài

Amid Mehrnoush et al (2012) đã xác định trong v xoài c chứa enzyme

po ypheno oxida e c tác dụng tích cực trong phản ứng tạo màu ở trái cây và rau quả Ngoài ra, enzyme này c n c khả năng kháng ệnh và điều h a quá trình quang h p

Hiện nay, trên th gi i đã c nhiều nghiên cứu về công dụng c a v xoài, trong

ố đ đã c nhiều ứng dụng cụ thể Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam oại v này v n

c n à m t ph ph m nông nghiệp, chưa c m t ứng dụng cụ thể nào Do vậy, việc nghiên cứu quy trình ản xuất ethano từ v xoài à tiền đề cho m t hư ng nghiên cứu ứng dụng m i

2.2 Sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa cellulose

Việc ản xuất ethano từ các ngu n nguyên iệu chứa ce u o e không c n à vấn

đề m i c a nhiều nư c trên th gi i nhưng đối v i Việt Nam thì đây à m t vấn đề khá

+

m i Hiện nay, nư c ta chưa c m t nhà máy nào ản xuất ethano từ các ngu n nguyên iệu chứa ce o o e như: rơm rạ, cây c , mùn cưa, ã mía,… Ethano đư c ản xuất ở Việt Nam ch y u từ các ngu n nguyên iệu chứa tinh t (gạo, ngô, n) và từ

rỉ đường Việc nguyên cứu ản xuất ethano từ ngu n nguyên iệu chứa ce u o e à

m t việc àm rất cần thi t nhằm tận dụng đư c các ph ph m từ ngành nông nghiệp, tăng thu nhập cho nông dân

Nguyên iệu khác nhau c thành phần cấu tạo chất không giống nhau nhưng về

cơ ản ch ng đư c cấu tạo từ 3 h p chất (ce u o e, hemice u o e, ignin) và chỉ khác nhau về tỉ ệ giữa ch ng (Jean, 2007)

* Cellulose

Cellulose c công thức phân tử à (C6H10O5)n Hàm ư ng dao đ ng trong m t khoảng rất n (chi m 40 - 60% khối ư ng thực vật) và tùy thu c vào từng oại thực vật Ở g á r ng, hàm ư ng ce u o e chi m 40 - 53%, ở rơm a gạo à 34 - 38%, rơm a mì à 36 - 42% Đây à thành phần cấu tạo ch y u c a màng t ào thực vật

và à h p chất chính c a nguyên iệu chứa ce u o e để ản xuất ethano Nguyên iệu càng giàu ce u o e thì ản xuất ethano càng đạt hiệu quả cao

Cellulose là h p chất cao phân tử, đơn vị m t xích à

anhydro-β-D-G ucopyrano e (gọi ng n gọn à D-anhydro-β-D-G uco e) Điều này đư c xác nhận nhờ ự th y phân cellulose ta thu đư c D-G uco e v i hàm ư ng 96 - 98% o v i ý thuy t Cellulo e c thể tham gia nhiều phản ứng như phản ứng phân h y mạch (th y phân, nhiệt phân, oxy h a) phản ứng tạo nhánh trên phân tử ce u o e Ở đây, ta chỉ xem xét khả năng tham gia phản ứng th y phân c a ce u o e tạo g uco e Ce u o e c thể ị

th y phân v i tốc đ chậm trong môi trường nư c ở nhiệt đ cao Dư i tác dụng c a

x c tác acide, quá trình th y phân xảy ra v i tốc đ n hơn

Phản ứng th y phân đư c iểu diễn theo phương trình tổng quát:

đ n cùng, hemice u o e tạo ra các monosaccharidech y u à hexo e (glucose, mannose, D-galactose), pentose (L-ara ino e ) Trong đ hexo e c khả năng ên men tạo ethano c n pento e không c khả năng này

Hình 1 Tế bào nấm men quan sát dưới kính hiển vi điện tử

2.3.3 Cấu tạo tế bào nấm men

Thành tế bào: Thành t ào nấm men dày khoảng 25 nm, chi m 15 - 30%

trọng ư ng khô c a t ào nấm men, đư c cấu tạo ch y u từ g ucan (60% khối ư ng thành t ào), mannoprotein, chitin và m t lư ng nh lipid

Màng nguyên sinh chất: Màng nguyên sinh chất có 3 tầng k t cấu khác nhau,

đư c cấu tạo ch y u từ protein (50% khối lư ng khô), phần còn ại là lipid và m t ít polysaccharide (Nguyễn Lân Dũng, 1999)

Chất nguyên sinh: Chất nguyên inh c a nấm men cũng tương tự như chất

nguyên inh c a vi khu n, thành phần ch y u à nư c, protein, glucid, lipid, enzyme

Nhân tế bào: Nhân t ào nấm men à nhân điển hình, c màng nhân, ên

trong à chất dịch nhân c chứa hạch nhân Nhân t ào nấm men Saccharomyces cerevisiae c chứa 17 đôi nhiễm c thể

Các bào quan và thành phần khác: ty thể, không ào, ri o ome,…

2.3.4 Các quá trình sinh lý của tế bào nấm men

* Sinh dư ng c a nấm men

Cấu tạo c a t ào nấm men thay đổi khác nhau tùy theo oài, đ tuổi và môi trường ống, nhưng nhìn chung ao g m:

- Nư c: 75 - 85%

- Chất khô: 15 - 25% Trong đ chất khoáng chi m 2 - 14% hàm ư ng chất khô

Bảng 1 Thành phần hóa học của nấm men

Carbon CaO Nitơ Hydro

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, 2003)

Nấm men cũng như các inh vật ống khác cần oxy, hydro, car on, nitơ, pho pho, ka i, magiê,…

- Dinh dư ng carbon

Ngu n car on cung cấp à các oại đường khác nhau: accharose, maltose, lactose, glucose,…

Hô hấp hi u khí:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 674 cal

- Dinh dư ng nitơ:

Nấm men không c men ngoại ào để phân giải protein, nên không thể phân c t

a umin c a môi trường mà phải cung cấp nitơ ở dạng h a tan, c thể à đạm hữu cơ hoặc vô cơ Dạng hữu cơ thường dùng à amino acid, peptone, urea Đạm vô cơ à các muối amon khử nitrate, sulfate,…

- Các vitamin và chất khoáng:

Chất khoáng c ảnh hưởng to n đ n hoạt đ ng ống c a nấm men

+ Pho pho: c trong thành phần nuc eoprotein, polyphosphate c a nhiều enzyme c a ản ph m trung gian c a quá trình ên men rư u, ch ng tạo ra iên k t c năng ư ng n

+ Lưu hu nh: tham gia vào thành phần m t ố acid amin, a umin, vitamin và enzyme

+ Magiê: tham gia vào nhiều phản ứng trung gian c a ự ên men

+ S t: tham gia vào các thành phần enzyme, ự hô hấp và các quá trình khác + Ka i: chứa nhiều trong nấm men, n th c đ y ự phát triển c a nấm men, tham gia vào ự ên men rư u, tạo điều kiện phục h i pho phorin h a c a acid pyruvic

+ Mangan: đ ng vai tr tương tự như magiê

* Cơ chế vận chuyển các chất dinh dưỡng vào trong tế bào nấm men

Nấm men hoàn toàn không c cơ quan dinh dư ng riêng iệt, các chất dinh

dư ng mà n ử dụng ch y u đư c vận chuyển qua thành t ào theo hai con đường

cơ ản

- Th m thấu ị đ ng: trên thành t ào nấm men c những nh , những này

c tác dụng àm cho chất dinh dư ng vận chuyển vào trong t ào từ môi trường ên

ngoài nhờ áp uất th m thấu, ngư c ại chất thải trong quá trình trao đổi cũng đư c thải ra theo con đường này

- Hấp thu ch đ ng: các thành phần dinh dư ng không c khả năng xâm nhập vào t ào theo con đường thứ nhất thì ập tức c hệ permea e hoạt h a Permea e là

m t protid hoạt đ ng, ch ng iên k t v i chất dinh dư ng tạo thành h p chất và h p chất này đi qua thành t ào trong, tại đây ch ng ại tách ra và permease ại ti p tục vận chuyển ti p

* Quá trình sinh trưởng và phát triển

Tuy nhiên đa ố nấm men inh ản ằng phương pháp nảy ch i nên hiện tư ng phát hiện t ào già rất rõ Khi ch i non tách kh i t ào mẹ để ống đ c ập thì nơi tách đ trên t ào mẹ tạo thành m t v t ẹo V t ẹo này không c khả năng tạo ra

ch i m i Cứ như vậy t ào mẹ chuyển thành t ào già theo thời gian

Để xác định ố ư ng t ào nấm men phát triển theo thời gian hiện nay người

ta dùng nhiều phương pháp khác nhau như:

+ Xác định ố ư ng t ào ằng phương pháp đ m trực ti p trên kính hiển vi hay gián ti p trên mặt thạch

+ Đo đ đục c a t ào trong dung dịch nuôi cấy trên cơ ở xây dựng m t đ thị chu n c a mật đ t ào,…

Quá trình inh trưởng c a nấm men trong dịch ên men tĩnh c thể chia àm 5

giai đoạn:

 Giai đoạn tiềm phát: giai đoạn này t ào àm quen v i môi trường, inh khối chưa tăng nhiều

 Giai đoạn ogarit: đây à giai đoạn phát triển rất nhanh, inh khối tăng ào ạt, kèm theo ự thay đổi mạnh m c a dịch ên men

 Giai đoạn chậm dần: tốc đ inh trưởng nấm men giảm dần, thành phần dịch

ên men c n ại ít, các ản ph m ên men đư c tích tụ nhiều

 Giai đoạn ổn định: ố ư ng t ào nấm men không tăng nữa, tốc đ inh ản ằng tốc đ ch t

 Giai đoạn ch t: tốc đ ch t tăng nhanh, tốc đ inh ản rất ít do đ ố ư ng t

ào nấm men giảm dần

2.3.5 Sự sinh sản của nấm men (Lê Xuân Phương, 2001)

* Sinh ản vô tính

 Sinh sản bằng hình thức nảy chồi: bình thường đ n m t giai đoạn nào đ , t

ào phân chia và tạo thành những t ào con, c đầu những t ào này nh hơn t ào

mẹ, au đ n dần, hoặc tách kh i t ào mẹ hoặc không tách kh i mà tạo thành những ch i nh iên k t v i nhau ngay cả khi trưởng thành tạo thành chu i t ào gọi

à khu n ty giả Đây à hình thức inh ản vô tính ch y u nhất ở nấm men

 Sinh sản bằng hình thức phân chia: m t ố oài phân đôi t ào thành 2 t ào

con, c đầu chất nhân chia àm 2 phần, au đ ở phần giữa t ào xuất hiện thành t

ào, thành này n dần ên và màng nguyên inh chất ọt vào ên trong L c này thành

t ào m i phát triển hoàn thiện và chia t ào mẹ àm 2 t ào con đ c ập

* Sinh ản hữu tính ằng t i ào tử (a co pore)

Bào tử t i c a nấm men à những ào tử đư c inh ra trong những t i gọi à t i hay nang (a cu ) m i t i chứa 4 - 8 ào tử t i T i hay nang ào tử c thể đư c inh ra

theo 3 phương thức

 Ti p h p đẳng giao: do 2 t ào nấm men c hình thái, kích thư c giống nhau

ti p h p v i nhau mà tạo thành (Zygosaccharomyces, Schizosaccharomyces)

 Ti p h p dị giao: do 2 t ào nấm men khác nhau về hình thái, kích thư c mà

ti p h p v i nhau tạo thành (Zigopichia, Nadsonia)

 Sinh ản đơn tính: tạo thành ào tử trực ti p từ 1 t ào riêng không thông

qua ti p h p (nhiều oài trong các giống Pichia, Torulosporus, Saccharomyces) Bào

tử t i au khi ra kh i t i gặp điều kiện thích h p phát triển thành m t t ào nấm men m i T ào này ại ti p tục inh ản theo ối nảy ch i Sự hình thành ào tử t i à

m t quá trình đ ng thời mang hai ý nghĩa vừa inh ản, vừa tạo dạng ền vững vì ào

tử t i c v dày chịu đư c điều kiện không thuận i c a môi trường, chịu đư c nhiệt

đ cao và ự khô hạn

2.3.6 Phân lớp nấm men (Lương Đức Ph m, 2006)

Ch y u c hai p: nấm men thật (Ascomyces) và p nấm men giả (Fungi imporfecti)

 L p nấm men thật ( p Ascomyces – p nấm t i): phần n nấm men dùng trong công nghiệp thu c p Ascomyces, đa ố thu c giống Saccharomyces ao g m Endomyces và Schizosaccharomyces

 L p nấm men giả (Fungi imporfecti – nấm men ất toàn): Crytococus (toscula, tornlopsis), Mycoderma, Eandida, Geotrichum (đã đư c x p vào p nấm mốc) và Rhodotorula

* Kh a phân d ng nấm men (Kurtzman và Fell, 1998)

Phân oại các giống nấm men dựa vào m t ố đặc điểm về hình thái, inh ý nấm men: ự nảy ch i c a nấm men, hình dáng nấm men, ự hình thành ào tử, khả năng

ên men các oại đường, khả năng đ ng h a urea

Giống Saccharomyces: sinh ản inh dư ng: t ào nảy ch i nhiều hư ng, đôi khi

c khu n ty giả Sinh ản hữu tính: T i khá ền và hình thành trực ti p từ m t t ào

ư ng i M i t i c chứa 1 - 4 (ít khi nhiều hơn) ào tử t i hình ô van hoặc tr n

nhẵn Đặc điểm inh ý: ên men đường, không hoạt h a urea e

Giống Hanseniaspora: inh ản inh dư ng: nảy ch i ở hai cực hoặc m t cực, c

thể c khu n ty giả không tạo khu n ty thật Sinh ản hữu tính: các t i không ti p h p

M i t i chứa 1 - 4 ào tử t i hình mũ hay hình cầu, nhẵn hay xù xì, c hoặc không c

gờ ở giữa Đặc điểm inh ý: ên men đường, không hoạt h a urea e

2.3.7 Vai trò và ứng dụng của nấm men

Nấm men c nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp thực ph m như dùng trong ản xuất ethano , ánh mì, rư u vang, ia,… Trong đ việc ứng dụng nấm men vào việc ên men các ản ph m nông nghiệp để ản xuất ethano rất đáng đư c quan tâm, ngu n ethano giá thành rẻ đ ng g p đáng kể vào việc giải quy t vấn đề về nhiên iệu và ô nhiễm môi trường M t ố ản ph m ứng dụng c a từng d ng nấm men

cụ thể đư c iệt kê trong Bảng 2

Bảng 2 Sự hiện diện và ứng dụng của nấm men trong một số thực phẩm,

thức uống có cồn và sản phẩm lên men

Bánh mì và t nhão ánh mì S cerevisiae, S exiguus, S rosei

D-Ara ito (chất àm ngọt) Candida diddensiae

Chất tạo nhũ tương C lipolytica

Thức ăn gia cầm và cá Phaffia rhodozyma

Lacto e và ữa ên men C pseudotropicalis, Kluyveromyces fragilis, K lactis

Lên men bia lager S carlsbergensis

Mannito (chất h t m) Torulopsis manitofaciens

Lên men rư u vang S cerevisiae

Xy ito (chất àm ngọt) T candida

Lên men D-xylose C shehatae, Pachysolen tannophilus, Pichia stipitis,

Pichia segobiensis (Nguồn: Jacobson và Jolly, 1989)

2.4 Lên men ethanol

Ethano đư c ản xuất từ các oại nguyên iệu thực vật chứa đường ằng phương pháp lên men vi inh hoặc từ các oại nguyên iệu chứa tinh t và ce u o e thông qua phản ứng trung gian th y phân thành đường Hiện nay trên th gi i, nguyên iệu chứa đường và tinh t đư c ử dụng phổ i n do chi phí ản xuất thấp

Phản ứng h a học tổng quát c thể vi t t m t t như sau:

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2

Lên men g uco e thành ethano đư c thực hiện ởi nhiều oại nấm men, ch y u

là các loài Saccharomyces Nguyên iệu ên men ethano c thể chia thành 3 nh m:

- Các cơ chất giàu đường như: rỉ đường, nư c mía, c cải đường, nư c trái cây

chín,… Sự ên men rư u xảy ra trực ti p từ oại nguyên iệu này và không cần xử ý

- Tinh bột từ các loại ngũ cốc như: a mì, gạo, ngô,… và các oại c như khoai

tây, n,… Ngũ cốc à ngu n nguyên iệu n từ tr ng trọt, nhưng trư c khi ên men phải đư c thuỷ phân thành g uco e, r i m i ên men đường g uco e thành ethanol

- Phức hợp lignocellulose từ gỗ, phế thải nông, lâm nghiệp, giấy in báo,… Đây

à ngu n nguyên iệu d i dào nhất trên Trái đất từ inh khối thực vật, nhưng việc xử ý phân c t ce u o e thành g uco e kh khăn và tốn kém hơn nhiều

Công nghệ gen đã tạo đư c ch ng nấm men S cerevisiae ên men cả đường

xy o e và n àm tăng 40% ản ư ng c n khi ên men dịch th y phân rơm rạ, ẹ ngô

(Nguồn: http://z11.invisionfree.com/Biotechnology/ar/t126.htm, ngày 14/12/2012)

Quá trình ên men đường thành ethano ằng nấm men c vai tr quan trọng đối

v i nhiều quy trình đư c ử dụng trong ngành công nghiệp Các ch ng nấm men đư c

quan tâm g m c S cerevisiae, S uvarum (carlsbergensis) và Kluyveromyces Bên

cạnh ản ph m phụ c a quá trình ên men (thường à g ycero ) tiêu thụ ên đ n 4 - 5% trong tổng ố cơ chất N u gi i hạn đư c những phản ứng này, k t quả c thêm 2,7% ản ư ng ethano thu đư c từ cơ chất (Roehr, 2001)

2.4.1 Cơ chế của quá trình lên men

Lên men à m t quá trình trao đổi chất dư i tác dụng c a các enzyme tương ứng gọi à chất x c tác inh học Tùy theo ản ph m tích tụ au quá trình ên men mà người