BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH THỦY PHÂN
TẠO ĐƯỜNG GLUCOSE TỪ RONG
VAUCHERIA
SPP
Ngành : MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC
GVHD : CN ĐỖ THỊ TUYẾN
SVTH : PHAN CẨM BÌNH
MSSV : 0851110016 - LỚP: 08DSH3
TP. Hồ Chí Minh, 2012
Đồ án tốt nghiệp
Trang 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Việt Nam có đường bờ biển dài 3.260 km và vùng đặc quyền kinh tế rộng
trên 1 triệu km2 với nguồn tài nguyên sinh vật biển khá phong phú. Trong đó, nguồn
kinh tế khai khác từ rong, tảo mang lại lơi nhuận khá lớn của ngành kinh tế biển.
Tảo được ứng dụng rộng rãi và rất nhiều trên thế giới trên quy mô công nghiệp với
nhiều sản phẩm được chiết xuất từ tảo phục vụ trong nhiều lĩnh vực như : trong y
học, công nghệ mỹ phẩm, công nghiệp thực phẩm, năng lượng xanh... Hiện nay
nước ta có khoảng 700 loài rong tảo thuộc 3 ngành Chlorophyta, Heterkontophyta,
Rhodophyta. Nhiều loài mang lại giá trị kinh tế cao, có khoảng 121 loài đang được
khai thác phục vụ nhu cầu con người.
Với lợi thế về khí hậu nóng ẩm, và diện tích nước mặt nhiều nên rong tảo tại
Việt Nam phát triển khá cao. Trong những năm gần đây, nguồn lợi từ rong tảo
mang lại cho nước ta khá lớn. Nên như cầu khai thác cũng như tìm tòi, nghiên cứu
những loài mới có ý nghĩa hết sức quan trọng. Tảo lục (Chlorphyta) là ngành lớn và
rất đa dạng, phân biệt với các ngành tảo khác ở chỗ luôn có màu lục giống như ở
thực vật. Đến nay trên toàn thế giới biết khoảng 500 chi và 8000 loài. Phần lớn
chúng sống trong nước ngọt gần 90%, còn lại ở biển và đại dương hơn 10%. Trong
các biển và đại dương thế giới đã biết 984 loài thuộc 112 chi , 18 họ và 8 bộ. Hiện
nay có một số loại rong thuộc ngành rong lục Chlorophyta như Vaucheria Spp. là
một loài mới đang trong quá trình nghiên cứu của nhiều nhà khoa học, thuộc ngành
tảo vàng lục có phân bố nhiều ở những vùng nước ngọt nghèo chất dinh dưỡng phát
triển tự nhiên khá nhiều ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long đã được khai thác và
nuôi trồng rộng rãi. Một số loại rong cũng được nghiên cứu nuôi trồng kết hợp với
thủy sản nhằm cải thiện môi trường nước và tăng năng suất tôm nuôi. Lợi ích mà nó
mang lại khá lớn, không chỉ phục vụ như cầu sản xuất thực phẩm, y học, ngành
công nghệ mỹ phẩm, chăn nuôi…mà còn là nguồn nhiên liệu mới trong ngành công
nghệ năng lượng, sản xuất xăng sinh học. Tuy nhiên, khả năng sử dụng tất cả các
loài rong nói trên hay một trong số chúng làm nguyên liệu đầu vào để sản xuất
Đồ án tốt nghiệp
Trang 2
nhiên liệu sinh học lại phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hóa sinh và khả năng
đường hóa.
Hiện nay, các nhà khoa học đã và đang nghiên cứu về tiềm năng của việc sản
xuất sinh nhiên liệu sinh học từ tảo và đã thu được nhiều kết quả khả quan từ nguồn
nguyên liệu này. Và việc xác định các thành phần hóa sinh của rong tảo cũng như
tối ưu hóa quá trình thủy phân tạo đường Glucose từ rong Vaucheria Spp đóng vai
trò quan trọng trong bước khởi đầu của việc tìm ra nguồn nguyên liệu phù hợp sản
xuất xăng sinh học từ tảo.
Đề tài “Tối ưu hóa quá trình thủy phân tạo đường Glucose từ rong
Vaucheria spp.” là nhu cầu cấp thiết giải quyết vấn đề trên.
2. Tình hình nghiên cứu:
Tình hình nghiên cứu rong biển trên thế giới:
Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu thực hiện theo nhiều khiá cạnh đa
dạng sinh học, nguồn lợi, chế biến, nuôi trồng và tạo giống rong biển. Rong biển đã
được nghiên cứu sử dụng trong thực phẩm, công nghiệp và dược phẩm ở nhiều
nước trên thế giới. Các thành phần chiết xuất từ rong có giá trị sinh học như β-
caroten, các chất chống oxy hóa cũng đang được nhiều nhà khoa học quan tâm.
Rong biển rất giàu protein và khoáng chất, có thể tận dụng sử dựng thực phẩm và
thức ăn gia súc. ( Akiko Isa et al., 2009)
Một số nghiên cứu đề cập tới ảnh hưởng của các điều kiện nuôi tới thành
phần hóa sinh của rong. Hàm lượng protein trong rong biển khá cao và chịu ảnh
hưởng bởi các điều kiện nuôi như ánh sáng và dưỡng chất ( Evan &Langdon 2000;
Rosen et al. 2000)
Một số tác giả cũng đã tìm hiểu về cấu tạo thành phần các polysaccharide
của tế bào rong Ulva spp, Enteromorpha sp (Kausik Chattopadhyay, 2006;
Bimalendu Ray, 2006). Kết quả cho thấy các thành phần carbonhydrat có thể chiếm
tới 29% tổng lượng chất khô của rong. Polysacchride thành tế bào của rong thường
chứa các thành phần cellulose và hemicellulose có cấu trúc phân nhánh khá phức
tạp với các đường monosaccharide như rhamnose, xylose, glucose, galactose,
Đồ án tốt nghiệp
Trang 3
..chiếm tỉ lệ chính và một lượng nhỏ hơn protein và sulphate. Khác với tảo đỏ hay
tảo nâu, các loài tảo lục thường không chứa thành phần polysaccharide có tính nhầy
nhưa agar và alginic acid (Akiki Asa at el., 2009) . Hàm lượng lignin cũng rất thấp
trong tế bào. Những đặc tính về hóa lý, tính chất lưu biến và sinh học đặc biệt của
các thành phần carbonhydrat thành tế bào rong biển đã và đang mở ra nhiều cơ hội
sử dụng chúng trong tương lai.
Tình hình nghiên cứu rong biển trong nước:
Ở Việt Nam các nghiên cứu nuôi trồng rong cũng được thực hiện khá nhiều
nhưng chủ yếu ở các giống rong câu Gracilariace và rong sụn Kappaphycus.Một số
loài rong như G. Bailinae cũng đã được nuôi trồng thử nghiệm ở miền Trung Việt
Nam năng suất có thể đạt 8-10 tấn khô/ha trong thời gian nuôi 6 tháng (Huỳnh
Quang Năng & Nguyễn Hữu Dinh, 1999).
Một số nghiên cứu nuôi trồng kết hợp rong với các loài thủy sảnh khác cũng
đã được thực hiện. Nguyễn Hữu Khánh và cộng sự (2005) đã thử nghiệm nuôi trồng
kết hợp tôm hùm với bào ngư , rong sụn và vẹm xanh. Huỳnh Quang Năng (2005)
Đã xây dựng mô hình trồng rong sụn Kappaphycus alvarezii luân canh trong ao đìa
nuôi tôm ven biển. Kết quả thu được rất là khả thi trong việc khai thác tiềm năng
nước mặt.
Một số tác giả cũng đã nghiên cứu về tác động môi trường, khả năng xử lý ô
nhiễm và sinh trưởng của rong trong những điều kiện khác nhau. Ngô Quốc Bưu và
cộng sự (2000) đã nghiên cứu về sử dụng rong biển để xử lý nhiễm bẩn hữu cơ
trong nước thải ao nuôi tôm. Kết quả cho thấy 2 loài nghiên cứu là Gracilacia
hecteroclada và rong sụn Kappaphycus alvarezii đều thể hiện khả năng hấp thụ nitơ
và phosphor trong nước thải.
Đối với rong bún (Enteromorpha or Ulva) và rong Tóc Đốt Chaetomorpha
những nghiên cứu đầu tiên về sinh hóa và tiềm năng ứng dựng của chúng được thực
hiện bởi nhóm nghiên cứu của Viện Sinh học nhiêt đới trong khuôn khổ dự án
FSPSII/SUDA 3.3.4 năm 2009 (do DANIDA tài trợ). Các loài rong này lọc tự nhiên
trong các ao nuôi tôm ở Đồng bằng sông Cửu Long . Kết quả khảo sát sơ bộ cho
Đồ án tốt nghiệp
Trang 4
thấy, người nuôi tôm rất thích sự hiện diện của các loại rong này so với các loại
rong khác và cho rằng sự xuất hiện của chúng đã cải thiện môi trường ao nuôi, làm
thức ăn cho tôm và cải thiên năng suất tôm. Mặc dù rong có tiềm năng rất lớn để
nuôi kết hợp tôm ở các vùng nước lợ, tuy nhiên, hiện nay, chưa có công trình
nghiên cứu sâu nào để đánh giá hết vai trò của rong đối với môi trường ao nuôi, sức
khỏe tăng trưởng của tôm.
Tình hình nghiên cứu sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong biển:
Rong biển được coi là một trong những ứng viên tốt nhất cho con người
trong việc tận dụng tài nguyên mặt nước và là đối tượng phù hợp để chuyển đổi cơ
cấu nông nghiệp – thủy sản trong bối cảnh biến đổi khí hậu ở các vùng ven bờ và
các vùng đất ngập mặn. Thực vật thủy sinh chưa bao giờ được xem xét một cách
nghiêm túc làm nguồn cung cấp nhiên liệu sinh học cho mãi tới thời gian gần đây.
Nhiều dự án khác nhau bắt đầu được thực hiện trong ba năm trời lại đây, là kết quả
của yêu cầu giảm phụ thuộc vào lượng nước ngọt cho trồng trọt và chuyển hoá thực
vật trên cạn.
Nhật Bản là nước đi đầu trong nghiên cứu sử dụng rong lục (green algae)
làm nguyên liệu đầu vào để sản xuất nhiên liệu sinh học. Akiko Isa (2009) đã xác
định thành phần Carbonhydrate của một số loài rong Enteromorpha sp.,
Cheatomorpha sp., Cladophora sp., Ulva sp. Mọc tự nhiên ở Thái Lan, Việt Nam
và Nhật. Kết quả cho thấy rong ở Việt Nam chứa hàm lượng glucose cao nhất
(300mg/g sinh khối) và sử dụng cellulase có thể chuyển 95% carbonhydrate thành
đường.
Mặc dù rong biển đã bắt đầu được nghiên cứu sử dụng làm nguyên liệu đầu
vào cho quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học tại nhiều nước trên thế giới nhưng
hiện nay ở Việt Nam mới chỉ có đề tài của TS. Nguyễn Như Hậu – NITRA“Nghiên
cứu đánh giá tiềm năng rong biển Việt Nam sử dụng làm nguyên liệu sản xuất
ethanol nhiên liệu (Biofuel) đang được triển khai trong ba năm từ 2009 -2011, trong
khuôn khổ đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015 và tầm nhìn đến năm
2025 (Bộ Công Thương).