I. Nghiên cứu lên men
Nghiên cứu lên men là trọng tâm của luận án, tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình lên men để sản xuất PHA từ vi khuẩn. Quá trình lên men được thực hiện trên các chủng vi khuẩn phân lập từ các vùng đất khác nhau tại Việt Nam, đặc biệt là từ đất rừng ngập mặn. Các yếu tố như nguồn dinh dưỡng, nhiệt độ, và pH được điều chỉnh để đạt hiệu quả cao nhất trong việc tích lũy PHA. Kết quả cho thấy, quá trình lên men với nguồn cacbon từ fructose và glucose mang lại hiệu suất cao nhất. Điều này khẳng định tiềm năng của vi khuẩn phân lập tại Việt Nam trong sản xuất PHA.
1.1. Tối ưu hóa quy trình lên men
Tối ưu hóa quy trình lên men là bước quan trọng để nâng cao hiệu suất sản xuất PHA. Các thí nghiệm được tiến hành trên thiết bị lên men 10 L, với việc điều chỉnh nồng độ dinh dưỡng và thời gian lên men. Kết quả cho thấy, việc bổ sung dinh dưỡng theo từng giai đoạn giúp tăng cường khả năng tích lũy PHA. Đặc biệt, môi trường lên men với nồng độ fructose 20 g/L mang lại hiệu suất cao nhất. Điều này chứng minh tính khả thi của việc sản xuất PHA quy mô phòng thí nghiệm từ vi khuẩn tại Việt Nam.
II. Thu nhận PHA
Thu nhận PHA là quá trình quan trọng sau lên men, bao gồm các bước tách chiết và tinh chế PHA từ sinh khối vi khuẩn. Phương pháp sử dụng NaOH ở nhiệt độ 50°C được chứng minh là hiệu quả nhất trong việc tách chiết PHA. Kết quả phân tích cho thấy, PHA từ vi khuẩn có độ tinh khiết cao và các tính chất vật lý phù hợp với ứng dụng công nghiệp. Điều này khẳng định tiềm năng của tái chế PHA từ nguồn vi khuẩn phân lập tại Việt Nam.
2.1. Tách chiết và tinh chế PHA
Tách chiết và tinh chế PHA là bước quan trọng để thu được sản phẩm có chất lượng cao. Các thí nghiệm được tiến hành với các điều kiện khác nhau về nồng độ NaOH, nhiệt độ, và thời gian xử lý. Kết quả cho thấy, việc sử dụng NaOH ở nồng độ 0.5 M và nhiệt độ 50°C trong 2 giờ mang lại hiệu quả tách chiết cao nhất. Tính chất PHA thu được đáp ứng các yêu cầu về độ bền và khả năng phân hủy sinh học, mở ra tiềm năng ứng dụng trong công nghệ sinh học và sản xuất nhựa sinh học.
III. Ứng dụng PHA
Ứng dụng PHA là mục tiêu cuối cùng của nghiên cứu, với việc đánh giá khả năng phân hủy sinh học và tiềm năng thương mại hóa. Kết quả thử nghiệm cho thấy, PHA từ vi khuẩn có khả năng phân hủy hoàn toàn trong điều kiện chôn lấp tự nhiên sau 4 tuần. Điều này khẳng định tính thân thiện với môi trường của sản phẩm. Ngoài ra, tính khả thi sản xuất PHA từ nguồn vi khuẩn phân lập tại Việt Nam mở ra cơ hội phát triển ngành công nghiệp nhựa sinh học trong nước.
3.1. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học
Đánh giá khả năng phân hủy sinh học là bước quan trọng để xác định tính thân thiện với môi trường của PHA. Các thí nghiệm được tiến hành trong điều kiện chôn lấp tự nhiên, với việc theo dõi sự giảm khối lượng và thay đổi cấu trúc của PHA theo thời gian. Kết quả cho thấy, PHA từ vi khuẩn có khả năng phân hủy hoàn toàn sau 4 tuần, không để lại dư lượng độc hại. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng của PHA trong việc thay thế các loại nhựa truyền thống không phân hủy.
