Luận Văn Thạc Sĩ: Ứng Dụng Bã Mía Thủy Phân Nuôi Cấy Nấm Men Yarrowia Lipolytica PO1G Sinh Tổng Hợp Chất Béo

Mục tiêu chính của nghiên cứu là tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình thủy phân bã mía bằng axit loãng và nuôi cấy Yarrowia lipolytica PO1G để sinh tổng hợp chất béo. Cụ thể, nghiên cứu tập trung vào việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thủy phân như thời gian, nồng độ axit, tỷ lệ bã mía/dung dịch axit, và nhiệt độ. Đồng thời, nghiên cứu cũng tìm hiểu các điều kiện nuôi cấy như nguồn carbon, nguồn nitơ, nhiệt độ, và thời gian để tối ưu hóa sự phát triển và tích lũy chất béo của nấm men.

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc tận dụng bã mía, một phế phẩm nông nghiệp dồi dào, để sản xuất dầu vi sinh vật. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn mở ra hướng đi mới trong sản xuất biodiesel từ nguồn nguyên liệu tái tạo. Yarrowia lipolytica PO1G được chọn vì khả năng tích lũy chất béo cao và khả năng sử dụng các nguồn carbon giá rẻ như bã mía thủy phân. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng trong công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học, góp phần giải quyết vấn đề năng lượng và môi trường.

Quá trình thủy phân bã mía được thực hiện bằng axit sulfuric loãng với các điều kiện khác nhau. Các yếu tố được khảo sát bao gồm thời gian (từ 1 đến 6 giờ), nồng độ axit (từ 1% đến 5%), tỷ lệ bã mía/dung dịch axit (từ 1/10 đến 1/30 g/mL), và nhiệt độ (từ 70°C đến 90°C). Kết quả cho thấy điều kiện tối ưu là thủy phân với 3% H2SO4 trong 6 giờ ở 90°C, tỷ lệ bã mía/dung dịch axit 1/25 g/mL, đạt nồng độ đường tổng cao nhất là 22,45 g/L.

Quá trình nuôi cấy Yarrowia lipolytica PO1G được thực hiện trong môi trường bã mía thủy phân đã khử độc. Các yếu tố được khảo sát bao gồm nguồn carbon (glucose, bã mía thủy phân), nguồn nitơ (pepton, ammonium sulfate), nhiệt độ (từ 24°C đến 30°C), và thời gian (từ 1 đến 7 ngày). Kết quả cho thấy nấm men phát triển tốt nhất trong môi trường bã mía thủy phân với nồng độ đường tổng 30 g/L, nhiệt độ 26°C, thời gian 4 ngày, và pepton là nguồn nitơ. Nồng độ sinh khối và chất béo cao nhất thu được lần lượt là 13,67 g/L và 46,68%.

Quá trình thủy phân bã mía được tối ưu hóa với các điều kiện khác nhau. Kết quả cho thấy thời gian thủy phân 6 giờ, nồng độ axit 3%, tỷ lệ bã mía/dung dịch axit 1/25 g/mL, và nhiệt độ 90°C là điều kiện tối ưu, đạt nồng độ đường tổng cao nhất là 22,45 g/L. Các yếu tố này ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất thủy phân, với thời gian và nhiệt độ là hai yếu tố quan trọng nhất.

Quá trình nuôi cấy Yarrowia lipolytica PO1G được tối ưu hóa với các điều kiện khác nhau. Kết quả cho thấy nấm men phát triển tốt nhất trong môi trường bã mía thủy phân với nồng độ đường tổng 30 g/L, nhiệt độ 26°C, thời gian 4 ngày, và pepton là nguồn nitơ. Nồng độ sinh khối và chất béo cao nhất thu được lần lượt là 13,67 g/L và 46,68%. Phân tích bằng GC cho thấy thành phần dầu thu được tương tự dầu thực vật, chứng tỏ bã mía thủy phân có thể được sử dụng như một nguồn carbon thay thế tiềm năng.

Nghiên cứu đã thành công trong việc tối ưu hóa quá trình thủy phân bã mía và nuôi cấy Yarrowia lipolytica PO1G để sinh tổng hợp chất béo. Bã mía thủy phân đã được chứng minh là nguồn carbon tiềm năng, giúp giảm chi phí sản xuất dầu vi sinh vật. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển biodiesel từ nguồn nguyên liệu tái tạo.

Để phát triển hơn nữa nghiên cứu này, cần tiếp tục khảo sát các điều kiện nuôi cấy trên quy mô lớn hơn, đồng thời nghiên cứu thêm về các loại phế phẩm nông nghiệp khác có thể được sử dụng làm nguồn carbon. Ngoài ra, cần tối ưu hóa quá trình chiết xuất và tinh chế dầu vi sinh vật để nâng cao hiệu quả sản xuất biodiesel.