Công nghệ sản xuất chế phẩm Cellulase

Và ứng dụng trong sản xuất bioethanol

NỘI DUNG

Tổng quan về hệ enzyme cellulase

Công nghệ sản xuất

Ứng dụng trong sản xuất bioethanol

Tài liệu tham khảo

Tổng quan về hệ enzyme cellulaseEnzyme Cellulase là một phức hệ ezyme có tác dụng thủy

phân cellulose thông qua phân cắt liên kết 1,4-ᵝ- glucoside trong cellulose tạo sản phẩm glucose cung cấp cho công nghiệp lên men. Nguồn thu cellulase lớn nhất hiện nay là vi sinh vật.

Hệ Cellulase gồm

- endo-(1,4)-β-D-glucanase (EC.3.2.1.4)

- exo-(1,4)-β-D-glucanase (EC.3.2.1.91)

- β-glucosidases(EC.3.2.1.21)

hoạt động phối hợp thủy phân cellulose thành glucose.

Tính chất enzyme

- Nhiệt độ thích hợp hoạt động 55oC, bền ở 30-45oC- Bền pH=5,5 và hoạt tính cao ở pH= 6- Ít ảnh hưởng bởi các dung môi hữu cơ (trừ n- butanol)- Các ion kim loại và EDTA nồng độ 4-12mM ảnh hưởng làm giảm hoạt tính enzyme.

Cơ chế phản ứng

Các ứng dụng của CellulaseNgành công nghiệp

ứng dụng

Nông nghiệp Chế phẩm bảo vệ thực vật, nâng cao khả năng tăng trưởng cây trồng, bảo vệ đất

Hóa sinh Bioethanol, dung môi hữu cơ, protein đơn bào, axit hữu cơ

Chất tẩy rửa Loại bỏ các chất bẩn trên các loại vải bông thô, không gây ảnh hưởng hệ sợi

Lên men Cải thiện quá trình sản xuất malt, giảm độ nhớt của dịch nha, cải thiện màu sắc và mùi vị rượu vang

Thực phẩm Chất chống oxy hóa, nâng cao chất lượng tinh bột và protein; cải thiện độ nhớt, kết cấu, hương vị của nước hoa quả

Giấy và bột giấy Hỗ trợ quá trình nghiền bột giấy, giảm lượng chất tẩy hóa học, lượng nước tiêu thụ, sản xuất giấy dễ phân hủy sinh học

Dệt may Làm mềm hàng may mặc, tăng tính ổn định của các loại vải cellulose, tẩy thuốc nhuộm

Nguồn enzyme:Động vật: dịch tiết dạ dày bò, các nhóm thân mềm…Vi sinh vật: các loại xạ khuẩn, vi khuẩn, nấm sợi, nấm men…Trong thực tế người ta thường thu nhận enzyme cellulase từ vi sinh vật. Các chủng vi sinh vật thường sử dụng:Nấm mốc: Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus candidus…Xạ khuẩn: Actinomyces griseus, Streptomyces reticuli…Vi khuẩn: Acetobacter xylinum, Bacillus Subtilis, Bacillus pumilis…

Công nghệ sản xuất cellulase

Phối trộn

Công nghệ sản xuất cellulase

Công nghệ sản xuất enzyme

Lên men lỏng

J. Zhuang, M. A. Marchant, S. E. Nokes, H. J. Strobel(2007). “ECONOMIC ANALYSIS OF CELLULASE PRODUCTION METHODS FOR BIO‐ETHANOL” Applied Engineering in Agriculture Vol.23(5): page 681,2007

Tinh sạch Nguồn thu

nhận enzyme(Trichoderma harzianum)

Ly tâm Dịch chiết

Kết tủa bằng (NH4)2SO4

Ly tâm Dịch enzyme

thôLy tâmDịch trong

Tủa muối (NH4)2SO4 25%

Thẩm tích loại muối

Qua cột Sephadex G200, G50(30cm/h)

Enzyme tinh sạch

Thiết bị

Các dạng chế phẩm enzyme

Dạng lỏng Dạng rắnhttp://www.alibaba.com/promotion/promotion_cellulase-enzyme-promotion-list.htmlhttp://www.21food.com/products/cellulase-663645.html

cellulase

Unikzyme CEL

Thông số kỹ thuật chế phẩmHoạt độ

solid product: 10000u/g, 20000u/gliquid product: 10000u/ml, 20000u/mlhoạt độ tính theo phương pháp dns, đơn vị là mgg / g.h.

pH 4.5 -6.0 (tối ưu pH5.0)Nhiệt độ: 40-60 (tối ưu 55)Bảo quản 0-4oCThời gian 12 tháng 

Điều kiện sử dụngCông nghiệp thức ăn:0.1 % sản phẩm rắnCông nghiệp giấy: tùy theo công nghệ

NovozymeCellulclast 1.5 LFGNovozyme®188(β-glucosidase )Novozyme®NS50013(Cellulsase)Novozyme®NS5001(β-glucosidase )Novozyme®NS50012(hỗn hợp β-glucosidase , xylanase)

Ứng dụng trong sản xuất bioethanol • Nguyên liệu là vấn đề đang được thế giới quan tâm• Bioethanol từ phế phẩm nông,lâm nghiệp là nguồn nguyên liệu

phát triển bền vững bên cạnh các phương pháp khác như biodiesel, biogas,…

• Sử dụng cellulase trong quá trình tiền xử lý và thủy phân cellulose thành glucose cho quá trìn lên men ethanol.

• Các hướng nghiên cứu hiện nay tập trung vào cải thiện quá trình tiền xử lý và tạo chủng sinh enzyme thủy phân cellulase có hoạt lực mạnh

Sản xuất bioethanol từ bã mía và rơm rạ

Tiềm năng ứng dụngXu hướng phát triển ứng dụng:Công nghiệp năng lượngCông nghiệp hàng tiêu dùng

Công nghệ sinh học là xu hướng công nghệ hiện đại cùng với phát triển bền vững

Tài liệu tham khảo1. J. Zhuang, M. A. Marchant, S. E. Nokes, H. J. Strobel(2007). “ECONOMIC

ANALYSIS OF CELLULASE PRODUCTION METHODS FOR BIO‐ETHANOL” Applied Engineering in Agriculture Vol.23(5): 679‐687,2007.

2. K.Karthikeyan, Research Scholar Junior Research Fellow, UGC NET Department of Environmental Sciences Bharathiar university Coimbatore- 641 046- 2010.

3. SIBTAIN AHMED, AMMARA BASHIR, HUMA SALEEM, MUBSHARA SAADIA AND AMER JAMIL-PRODUCTION AND PURIFICATION OF CELLULOSEDEGRADING ENZYMES FROM A FILAMENTOUS FUNGUS TRICHODERMA HARZIANUM Pak. J. Bot., 41(3): 1411-1419, 2009.

4. Ramesh Chander Kuhad,Rishi Gupta,and Ajay Singh; Review Article Microbial Cellulases and Their Industrial Applications , Received 14 May 2011; Accepted 9 July 2011, SAGE-Hindawi Access to Research, Enzyme Research, Volume 2011, Article ID 280696, 10 pages

5. QI XU, WILLIAM S. ADNEY, SHI-YOU DING AND MICHAEL E. HIMMEL, chap 3 CELLULASES FOR BIOMASS CONVERSION, Industrial Enzymes, 2007 Published by Springer,P.O. Box 17, 3300 AA Dordrecht, The Netherlands.

bomxuan868