SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN ETHANOL TỪ NGUYÊN LIỆU BÃ RONG NƯỚC LỢ CHAETOMORPHA SP.

Các tác giả

Email tác giả liên hệ:

anh.hoangkim@stu.edu.vn

DOI:

https://doi.org/10.54644/jte.2025.1589

Từ khóa:

Chaetomorpha sp., Ethanol, Phương pháp SHF, Phương pháp SSF, Phương pháp kết hợp SHF_SSF

Tóm tắt

Bã rong nước lợ Chaetomorpha sp. là phần chứa carbohydrate còn lại sau quá trình tách protein, có tiềm năng lớn làm nguyên liệu sản xuất ethanol.  Bã rong, sau khi trích ly protein được tiền xử lý bằng acid H2SO4 ở nhiệt độ cao, sau đó được chuyển hóa thành ethanol bằng một số phương pháp: đường hóa và lên men tách biệt (SHF), đường hóa và lên men đồng thời (SSF) và phương pháp kết hợp SHF-SSF. Các phương pháp lên men đều sử dụng hệ enzyme cellulase (gồm hỗn hợp cellulase Cellic Ctech2 và β-glucosidase Novozyme 188) và nấm men chịu nhiệt ThermoSacc® (Saccharomyces cerevisiae). Phương pháp SHF được thực hiện theo trình tự là chuyển hóa nguyên liệu thành dung dịch chứa đường và thực hiện quá trình lên men ngay sau đó; phương pháp SSF được tiến hành theo cách sử dụng enzyme để đường hóa và nấm men để lên men cùng lúc; phương pháp kết hợp SHF-SSF được thực hiện theo trình tự là đường hóa nguyên liệu (theo phương pháp SHF), sau đó một lượng bã rong được thêm vào và thực hiện quá trình lên men tiếp theo theo nguyên tắc của phương pháp SSF. Sau khi kết thúc, kết quả cho thấy hiệu suất lên men của phương pháp kết hợp SHF-SSF đạt 89.6%, trong khi đó hai phương pháp SSF và SHF đạt hiệu suất lần lượt là 70 và 54 %. Kết quả cho thấy, phương pháp cải tiến cho hiệu suất vượt trội so với hai phương pháp phổ biến.

Tải xuống: 0

Dữ liệu tải xuống chưa có sẵn.

Tiểu sử của Tác giả

Minh Hai Nguyen, Ho Chi Minh City University of Technology and Education, Vietnam

Full name: Nguyen Minh Hai. Date of birth: 1977. Academic title: PhD. Sex: Male. Administrative position: Lecturer

Institution: Sai Gon Technology University. Address: # 180 Cao Lo Street, 4th Ward, 8th District, Ho Chi Minh City, Vietnam. City/prov: Ho Chi Minh. Working e-mail: hainm@hcmute.edu.vn. ORCID:  https://orcid.org/0009-0005-8410-5110

Van Viet Man Le, University of Technology - Vienam National University Ho Chi Minh City, Vietnam

Full name: Le Van Viet Man. Date of birth: 1971. Academic title: Professor, PhD. Sex: Male. Administrative position: Head of Department. Department: Food Technology – Faculty of Chemical Engineering. Institution: University of Technology - Vietnam National University, Ho Chi Minh City. Address: # 268 Ly Thuong Kiet Street, 14th Ward, 10th District, Ho Chi Minh City, Vietnam. City/prov: Ho Chi Minh. Working e-mail: lvvman@hcmut.edu.vn. ORCID:  https://orcid.org/0000-0003-3284-207X

Kim Anh Hoang, Sai Gon Technology University, Vietnam

Full name: Hoang Kim Anh. Date of birth: 1973. Academic title: Associate Professor, PhD. Sex: Female. Administrative position: Vice Pricipal. Institution: Sai Gon Technology University. Address: # 180 Cao Lo Street, 4th Ward, 8th District, Ho Chi Minh City, Vietnam. City/prov: Ho Chi Minh. Working e-mail: anh.hoangkim@stu.edu.vn. ORCID:  https://orcid.org/0000-0003-1770-1623

Tài liệu tham khảo

H. C. J. Godfray et al., "Food security: the challenge of feeding 9 billion people," science, vol. 327, no. 5967, pp. 812-818, 2010. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1185383

P. S. Nigam and A. Singh, "Production of liquid biofuels from renewable resources," Progress in energy and combustion science, vol. 37, no. 1, pp. 52-68, 2011. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2010.01.003

I. Gelfand, R. Sahajpal, X. Zhang, R. C. Izaurralde, K. L. Gross, and G. P. Robertson, "Sustainable bioenergy production from marginal lands in the US Midwest," Nature, vol. 493, no. 7433, p. 514, 2013. DOI: https://doi.org/10.1038/nature11811

K. A. Hoang, T. H. A. Le, N. M. Bach, and M. H. Nguyen, "Study of the basic chemical composition of brackish water algae Chaetomorpha sp. in the Mekong Delta region," Journal of Science and Technology, vol. 52, pp. 247-254, 2014.

K. A. Hoang, Vietnam's aquatic biomass biofuel project. Việt Nam: Institute of Tropical Biology (Vietnam) and SenterNovem (Netherlands) 2013.

B. Dien and R. Bothast, "A primer for lignocellulose biochemical conversion to fuel ethanol," in Industrially robust enzymes and microorganisms for production of sugars and ethanol from agricultural biomass, National Center for Agricultural Utilization Research, USA, 2009, pp. 73-93.

N. M. Bach, H. M. Huynh, K. A. Hoang, and K. S. Ngo, "Optimization of protein extraction from green algae Chaetomorpha sp. by response surface methodology," Technology Development Journal: Natural Sciences, vol. 3, no. 3, pp. 136-143, 2019. DOI: https://doi.org/10.32508/stdjns.v3i2.864

M. H. Nguyen, N. M. Bach, T. T. Do, T. H. C. Le, K. A. Hoang, and V. V. M. Le, "Optimization of the pretreatment conditions of Chaetomorpha sp. residue by sulfuric acid for bioethanol production," Journal of Chemistry, vol. 6ABC, pp. 815-820, 2013.

G. L. Miller, "Use of Dinitrosalicylic Acid Reagent for Determination of Reducing Sugar," Analytical Chemistry, vol. 31, no. 3, pp. 426-428, 1959/03/01 1959. DOI: https://doi.org/10.1021/ac60147a030

P. Trinder, "Determination of blood glucose using an oxidase-peroxidase system with a non-carcinogenic chromogen," Journal of clinical pathology, vol. 22, no. 2, pp. 158-161, 1969. DOI: https://doi.org/10.1136/jcp.22.2.158

M. Zappala, B. Fallico, E. Arena, and A. Verzera, "Methods for the determination of HMF in honey: a comparison," Food control, vol. 16, no. 3, pp. 273-277, 2005. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2004.03.006

N. Schultz-Jensen et al., "Pretreatment of the macroalgae Chaetomorpha linum for the production of bioethanol–Comparison of five pretreatment technologies," Bioresource technology, vol. 140, pp. 36-42, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.04.060

M. Foston and A. J. Ragauskas, "Changes in lignocellulosic supramolecular and ultrastructure during dilute acid pretreatment of Populus and switchgrass," biomass and bioenergy, vol. 34, no. 12, pp. 1885-1895, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2010.07.023

P. Sannigrahi, D. H. Kim, S. Jung, and A. Ragauskas, "Pseudo-lignin and pretreatment chemistry," Energy & Environmental Science, vol. 4, no. 4, pp. 1306-1310, 2011. DOI: https://doi.org/10.1039/C0EE00378F

L. Hu et al., "Catalytic advances in the production and application of biomass-derived 2, 5-dihydroxymethylfuran," ACS Catalysis, vol. 8, no. 4, pp. 2959-2980, 2018. DOI: https://doi.org/10.1021/acscatal.7b03530

M. Hall, P. Bansal, J. H. Lee, M. J. Realff, and A. S. Bommarius, "Cellulose crystallinity–a key predictor of the enzymatic hydrolysis rate," The FEBS journal, vol. 277, no. 6, pp. 1571-1582, 2010. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1742-4658.2010.07585.x

P. Bansal, M. Hall, M. J. Realff, J. H. Lee, and A. S. Bommarius, "Modeling cellulase kinetics on lignocellulosic substrates," Biotechnology advances, vol. 27, no. 6, pp. 833-848, 2009. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2009.06.005

S. P. Chundawat et al., "Restructuring the crystalline cellulose hydrogen bond network enhances its depolymerization rate," Journal of the American Chemical Society, vol. 133, no. 29, pp. 11163-11174, 2011. DOI: https://doi.org/10.1021/ja2011115

N. Kruer-Zerhusen, B. Cantero-Tubilla, and D. B. Wilson, "Characterization of cellulose crystallinity after enzymatic treatment using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR)," Cellulose, vol. 25, no. 1, pp. 37-48, 2018. DOI: https://doi.org/10.1007/s10570-017-1542-0

N. Trivedi, V. Gupta, C. Reddy, and B. Jha, "Enzymatic hydrolysis and production of bioethanol from common macrophytic green alga Ulva fasciata Delile," Bioresource technology, vol. 150, pp. 106-112, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.09.103

T. Poespowati, A. Riyanto, H. Hazlan, and A. Mahmudi, "Enzymatic Hydrolysis of Liquid Hot Water Pre-treated Macro-alga (Ulva lactuca) for Fermentable Sugar Production," in MATEC Web of Conferences, Indonesia, 2018. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201815601015

S. Peri, S. Karra, Y. Lee, and M. N. Karim, "Modeling intrinsic kinetics of enzymatic cellulose hydrolysis," Biotechnology progress, vol. 23, pp. 626-637, 2007. DOI: https://doi.org/10.1021/bp060322s

N. Trivedi, C. Reddy, R. Radulovich, and B. Jha, "Solid state fermentation (SSF)-derived cellulase for saccharification of the green seaweed Ulva for bioethanol production," Algal research, vol. 9, pp. 48-54, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.algal.2015.02.025

Y. H. Jung, H. M. Park, D. H. Kim, Y. C. Park, J. H. Seo, and K. H. Kim, "Combination of high solids loading pretreatment and ethanol fermentation of whole slurry of pretreated rice straw to obtain high ethanol titers and yields," Bioresource technology, vol. 198, pp. 861-866, 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.09.102

H. Chen and L. Wang, Technologies for biochemical conversion of biomass. Academic Press, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802417-1.00003-X

M. Taherzadeh, L. Gustafsson, C. Niklasson, and G. Lidén, "Physiological effects of 5-hydroxymethylfurfural on Saccharomyces cerevisiae," Applied microbiology and biotechnology, vol. 53, no. 6, pp. 701-708, 2000. DOI: https://doi.org/10.1007/s002530000328

M. Kuglarz, M. A. Morales, K. Dąbkowska, and I. Angelidaki, "Integrated production of cellulosic bioethanol and succinic acid from rapeseed straw after dilute-acid pretreatment," Bioresource technology, vol. 265, pp. 191-199, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.05.099

C. Laluce, J. O. Tognolli, K. F. De Oliveira, C. S. Souza, and M. R. Morais, "Optimization of temperature, sugar concentration, and inoculum size to maximize ethanol production without significant decrease in yeast cell viability," Applied microbiology and biotechnology, vol. 83, no. 4, pp. 627-637, 2009. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-009-1885-z

I. Chung and Y. Lee, "Ethanol fermentation of crude acid hydrolyzate of cellulose using high‐level yeast inocula," Biotechnology and bioengineering, vol. 27, no. 3, pp. 308-315, 1985. DOI: https://doi.org/10.1002/bit.260270315

Y. Cho, M. J. Kim, and S. K. Kim, "Ethanol production from seaweed, Enteromorpha intestinalis, by separate hydrolysis and fermentation (SHF) and simultaneous saccharification and fermentation (SSF) with Saccharomyces cerevisiae," Ksbb Journal, vol. 28, no. 6, pp. 366-371, 2013. DOI: https://doi.org/10.7841/ksbbj.2013.28.6.366

J. H. Park et al., "Use of Gelidium amansii as a promising resource for bioethanol: a practical approach for continuous dilute-acid hydrolysis and fermentation," Bioresource Technology, vol. 108, pp. 83-88, 2012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.12.065

J. ye Lee, P. Li, J. Lee, H. J. Ryu, and K. K. Oh, "Ethanol production from Saccharina japonica using an optimized extremely low acid pretreatment followed by simultaneous saccharification and fermentation," Bioresource technology, vol. 127, pp. 119-125, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.09.122

J. S. Jang, Y. Cho, G. T. Jeong, and S. K. Kim, "Optimization of saccharification and ethanol production by simultaneous saccharification and fermentation (SSF) from seaweed, Saccharina japonica," Bioprocess and biosystems engineering, vol. 35, no. 1-2, pp. 11-18, 2012. DOI: https://doi.org/10.1007/s00449-011-0611-2

F. C. Wu, J. Y. Wu, Y. J. Liao, M. Y. Wang, and L. Shih, "Sequential acid and enzymatic hydrolysis in situ and bioethanol production from Gracilaria biomass," Bioresource Technology, vol. 156, pp. 123-131, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.01.024

H. Kim, C. H. Ra, and S. K. Kim, "Ethanol production from seaweed (Undaria pinnatifida) using yeast acclimated to specific sugars," Biotechnology and bioprocess engineering, vol. 18, no. 3, pp. 533-537, 2013. DOI: https://doi.org/10.1007/s12257-013-0051-8

Tải xuống

Đã Xuất bản

2025-05-28

Cách trích dẫn

[1]
Minh Hai Nguyen, Van Viet Man Le, và Kim Anh Hoang, “SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN ETHANOL TỪ NGUYÊN LIỆU BÃ RONG NƯỚC LỢ CHAETOMORPHA SP”., JTE, vol 20, số p.h 02, tr 35–45, tháng 5 2025.

Số

Chuyên mục

Bài báo khoa học

Categories