HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
---------------------------------------------------

DƢƠNG VĂN HƢNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ HISTAMINE TRONG
NƢỚC MẮM BẰNG PHƢƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO
VI KHUẨN Virgibacillus campisalis TT8.5 SỬ DỤNG
BIOREACTOR DẠNG NÉN (FIXED BED BIOREACTOR)
VỚI CHẤT MANG PIGBONE

Hà Nội - Năm 2021


HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
---------------------------------------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN XỬ LÝ HISTAMINE TRONG
NƢỚC MẮM BẰNG PHƢƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO
VI KHUẨN Virgibacillus campisalis TT8.5 SỬ DỤNG
BIOREACTOR DẠNG NÉN (FIXED BED BIOREACTOR)
VỚI CHẤT MANG PIGBONE

Ngƣời thực hiện

: Dƣơng Văn Hƣng

MSV

: 620867

Khóa

: 62

Ngành

: Cơng nghệ thực phẩm

Giáo viên hƣớng dẫn

: PGS.TS Nguyễn Hoàng Anh

Địa điểm thực tập

: Bộ mơn hóa sinh thực phẩm –
Cơng nghệ sinh học thực phẩm

Hà Nội - Năm 2021


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là
trung thực và chƣa đƣợc sử dụng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này
đã đƣợc cảm ơn và các thơng tin đƣợc trích dẫn trong chun đề này đã đƣợc ghi rõ
nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 06 tháng 09 năm 2021
Sinh viên thực hiện

Dƣơng Văn Hƣng

i


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành đƣợc khóa luận này, bên cạnh sự cố gắng của bản thân, tôi đã
nhận đƣợc sự giúp đỡ và hƣớng dẫn tận tình của nhiều cá nhân và tập thể.
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Học Viên Nông Nghiệp
Việt Nam, cùng tồn thể các thầy cơ giáo trong khoa Cơng nghệ Thực phẩm đã tận
tình chỉ bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong những năm học
vừa qua.
Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Hoàng
Anh, ThS. Phạm Thị Dịu, ThS. Nguyễn Thị Hồng và Cử nhân Nguyễn Thị Phƣơng
Anh những ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ tơi trong suốt q trình học
tập cùng nhƣ nghiên cứu tại phịng thí nghiệm Trung tâm Khoa học và Cơng nghệ
thực phẩm.
Tơi cũng xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới chị Trần Thị Lan Anh và bạn bè
những ngƣời đã đồng hành giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Và cuối cùng, với tất cả lịng kính trọng và biết ơn vô hạn, tôi xin gửi lời cảm
ơn tới bố mẹ, những ngƣời thân của tơi đã chăm sóc động viên và tạo động lực cho
tơi trong suốt q trình học tập, nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 06 tháng 09 năm 2021
Ngƣời thực hiện

Dƣơng Văn Hƣng


ii


MỤC LỤC
PHẦN I. MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................... 1
1.2 Mục đích và yêu cầu ............................................................................................... 2
1.2.1 Mục đích ............................................................................................................... 2
1.2.2. Yêu cầu................................................................................................................ 2
PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................. 3
2.1. Giới thiệu về nƣớc mắm ......................................................................................... 3
2.1.1. Giới thiệu chung về nƣớc mắm ........................................................................... 3
2.1.2. Quy trình sản xuất nƣớc mắm ............................................................................. 4
2.2.1. Giới thiệu chung về histamine ............................................................................ 5
2.2.2. Tác hại của histamine đối với cơ thể con ngƣời ................................................. 6
2.2.3. Các phƣơng pháp giảm histamine trong nƣớc mắm ........................................... 7
2.3. Phƣơng pháp cố định tế bào ................................................................................... 9
2.3.1. Giới thiệu chung về cố định tế bào ..................................................................... 9
2.3.2. Phƣơng pháp hấp phụ (Adsorption) .................................................................... 9
2.4. Tổng quan về chất mang ...................................................................................... 10
2.4.1.

Khái niệm về chất mang vi sinh vật .............................................................. 10

2.4.2. Yêu cầu khi lựa chọn chất mang ....................................................................... 10
2.4.3. Chất mang pigbone (bột xƣơng lợn) ................................................................. 11
2.4.4. Cách điều chế chất mang pigbone (bột xƣơng lợn) .......................................... 11
2.5. Tổng quan về bioreactor...................................................................................... 12
2.5.1 Tổng quan chung về bioreactor .......................................................................... 12

2.5.2 Các dạng bioreactor............................................................................................ 13
2.6. Tổng quan về vi khuẩn Virgibacillus campisalis ................................................. 16
2.6.1. Giới thiệu chung về chi Virgibacillus ............................................................... 16
2.6.2. Giới thiệu về Virgibacillus campisalis .............................................................. 16
2.6.3. Khả năng phân giải histamine của Virgibacillus campisalis ............................ 16
PHẦN III. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 18
3.1. Vật liệu nghiên cứu .............................................................................................. 18
3.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu........................................................................................ 18
iii


3.1.2. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất ............................................................................ 18
3.1.3. Hóa chất ............................................................................................................ 19
3.2. Địa điểm, thời gian ............................................................................................... 20
3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 20
3.4. Phƣơng pháp nghiên cứu...................................................................................... 20
3.4.1. Phƣơng pháp hoạt hóa chủng vi khuẩn ............................................................ 20
3.4.2. Phƣơng pháp thu hồi sinh khối ......................................................................... 20
3.4.3. Phƣơng pháp cố định tế bào .............................................................................. 21
3.4.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ảnh hƣởng tốc độ dòng chảy đến khả năng phân giải
histamin trong nƣớc mắm cũng nhƣ khả tái sử dụng của chế phẩm tế bào đã cố định
trong bioreactor nén thông qua đánh giá hiệu suất phân giải histamine trong nƣớc
mắm ............................................................................................................................. 21
3.4.5. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng histamine trong nƣớc mắm ........................ 25
3.4.6. Phƣơng pháp xác định hiệu suất phân giải histamine ....................................... 27
3.4.7. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng nitơ tổng số ................................................ 28
3.4.8. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng nitơ amin .................................................... 29
3.4.9. Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng nitơ amoniac .............................................. 30
3.4.10. Phƣơng pháp xác định pH ............................................................................... 31
3.4.11. Phƣơng pháp đo màu sắc ................................................................................ 31

3.4.12. Phƣơng pháp xử lý số liệu............................................................................... 31
PHẦN IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................. 32
4.1. Ảnh hƣởng của tốc độ dòng chảy qua bioreactor nén (chứa tế bào vi khuẩn
Virgibacillus campisalis TT8.5 cố định với chất mang pigbone) đến hiệu suất phân
giải histamine trong nƣớc mắm ................................................................................... 32
4.1.1. Khảo sát điều kiện tĩnh đến hiệu suất phân giải histamine trong nƣớc mắm
bằng phƣơng pháp cố định tế bào vi khuẩn và chất mang Pigbone ............................. 32
4.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của tốc độ dòng chảy đến hiệu suất phân giải histamine
của chế phẩm cố định pigbone .................................................................................... 33
4.2. Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của chế phẩm cố định trong bioreactor nén
(chứa tế bào vi khuẩn Virgibacillus campisalis TT8.5 cố định với chất mang pigbone)
thông qua đánh giá hiệu suất phân giải histamine trong nƣớc mắm ........................... 34
iv


4.3. Phân tích đánh giá chất lƣợng nƣớc mắm đã đƣa qua bioreactor nén và sau một
tháng bảo quản ............................................................................................................ 36
4.3.1. Sự thay đổi về thành phần hóa học ................................................................... 36
4.3.2. Sự thay đổi về màu sắc...................................................................................... 37
4.4. Khảo sát hiệu quả phân giải histamine trong một số loại nƣớc mắm của chế phẩm
cố định trong bioreactor nén ....................................................................................... 39
PHẦN V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 41
5.1. Kết luận ................................................................................................................ 41
5.2 Kiến nghị ............................................................................................................... 41
Tài Liệu Tham Khảo ................................................................................................... 42
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 46

v



DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ cơng nghệ sản suất nƣớc mắm (Lƣơng Đức Phẩm, 2010) ................. 4
Hình 2.2.a Cơng thức cấu tạo ........................................................................................ 5
Hình 2.2.b Cấu trúc khơng gian .................................................................................... 5
Hình 2.3. Chuyển hóa histtidine thành histamine bởi histidine decarboxylase ............ 6
Hình 2.4. Phƣơng trình phản ứng chuyển hóa histamine bằng enzyme của vi sinh vật8
Hình 2.5. Phƣơng pháp hấp phụ tế bào ....................................................................... 10
Hình 2.6 Cấu trúc bề mặt pigbone .............................................................................. 11
Hình 2.7. Các loại lị phản ứng sinh học tế bào cố định (Zhu, 2007) ......................... 13
Hình 2.8. Sơ đồ mơ hình xử lý histamine trong nƣớc mắm sử dụng phƣơng pháp cố
định tế bào Nmn. gari BCC 24369 (Chaikaew và cộng sự, 2015) .............................. 13
Hình 3.1. Sơ đồ sử dụng hệ thống Bioreactor dạng nén ............................................. 22
Hình 3.2. Hệ thống cột XK16 và bơm LC-8A ............................................................ 23
Hình 4.1. Khả năng phân giải histamine trong điều kiện tĩnh .................................... 32
Hình 4.2. Ảnh hƣởng của tốc độ dịng chảy đến khả năng phân giải histamine ......... 33
Hình 4.3. Khả năng tái sử dụng của chế phẩm cố định pigbone qua bioreactor ......... 35
Hình 4.4. Hình ảnh so sánh 2 mẫu nƣớc mắm trƣớc và sau khi xử lý qua hệ thống
bioreactor ..................................................................................................................... 38
Hình 4.5. Khả năng phân giải histamine của chế phẩm cố định pigbone đối với 3 loại
nƣớc mắm qua bioreactor. ........................................................................................... 39

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ............................................................... 18
Bảng 3.2. Thành phần môi trƣờng halophilic 21% ..................................................... 19
Bảng 3.3. Danh sách hóa chất sử dụng trong nghiên cứu ........................................... 19
Bảng 3.4. Công thức cố định ....................................................................................... 21
Bảng 3.5. Bố trí thí nghiệm cho thí nghiệm 1.1 .......................................................... 22

Bảng 3.6. Bố trí thí nghiệm cho thí nghiệm 1.2 .......................................................... 24
Bảng 3.7. Bố trí thí nghiệm cho thí nghiệm 2 ............................................................. 24
Bảng 3.8. Bố trí thí nghiệm cho thí nghiệm 3 ............................................................. 25
Bảng 3.9. Bố trí thí nghiệm cho thí nghiệm 4 ............................................................. 25
Bảng 3.10. Chƣơng trình dẫn xuất hóa tự động trên hệ thống HPLC......................... 26
Bảng 4.1. Sự thay đổi chất lƣợng nƣớc mắm qua phản ứng và qua bảo quản ............ 36
Bảng 4.2. Màu sắc nƣớc mắm sau 1 tháng bảo quản .................................................. 37
Bảng 4.3. Bảng chất lƣợng của các loại nƣớc mắm sau khi qua bioreactor ............... 39

vii


DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Chữ viết tắt

Tên đầy đủ

Bioreactor

Lò phản ứng sinh học

BME

β-mercaptoethanol

EDTA

Ethylene Diamine Tetracetic Acid

FAO


Food and Agriculture Organization of the United Nations

HA

Môi trƣờng halophilic

HPLC

High-performance liquid chromatography (Sắc ký lỏng hiệu năng cao)

OPA

O-Phthalaldehyde

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

viii


PHẦN I. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Nƣớc mắm là một loại gia vị ƣa chuộng thƣờng có mặt trong bữa ăn của ngƣời
Việt Nam. Trong nƣớc mắm có rất nhiều thành phần dinh dƣỡng nhƣ hàm lƣợng
protein cao, các amino acid thiết yếu nhƣ valin, methionine, phenylalanin, isoleucine,
lysin… và khoáng chất (Lopetcharat và cộng sự, 2001). Tuy có giá trị dinh dƣỡng
cao nhƣng trong nƣớc mắm đang vƣớng phải sự có mặt của một lƣợng lớn histamine
gây ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe của ngƣời sử dụng (Zaman và cộng sự, 2010).

Histamine hàm lƣợng cao có thể gây ngộ độc, biểu hiện nhƣ ngứa, phát ban, nổi mề
đay, nhức đầu, đau bụng, tiêu chảy, mạch nhanh, khó thở, co thắt khí quản, hạ huyết
áp do giãn mạch…(Nguyễn Trần Thị Giáng Hƣơng, 2006). Vì vậy cần tìm ra giải
pháp nhằm làm giảm hàm lƣợng histamine có trong nƣớc mắm.
Hiện nay có một số phƣơng pháp có thể làm giảm hàm lƣợng histamine nhƣ
phƣơng pháp vật lý, hóa học, vi sinh…, tuy nhiên phƣơng pháp vật lí, hóa học lại gây
ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời cũng nhƣ gây tốn chi phí. Do đó, phƣơng pháp
sinh học đang đƣợc hƣớng đến bởi tính an tồn của nó và đặc biệt việc ứng dụng các
vi khuẩn có khả năng phân giải histamine mang lại hiệu quả cao (Leuscher và cộng
sự, 1998; Mah và cộng sự, 2009;...). Hiện nay, có 2 cách tiếp cận để ứng dụng vi
khuẩn trong phân giải histamin trong nƣớc mắm là: (1) bổ sung trực tiếp vi khuẩn
vào trong chƣợp mắm, (2) hoặc ứng dụng vi sinh vật cố định trong chất mang để
phân giải trực tiếp histamin trong nƣớc mắm thành phẩm. Tuy nhiên phƣơng pháp bổ
sung trực tiếp vi sinh vật tự do vào quá trình lên men nƣớc mắm lại khó kiểm sốt
các yếu tố hay các chủng vi khuẩn khác có trong nƣớc mắm. Do đó, hƣớng ứng dụng
tế bào vi khuẩn cố định để phân giải histamin trong nƣớc mắm thành phẩm cần đƣợc
nghiên cứu.
Kết quả nghiên cứu trƣớc của PGS.TS. Nguyễn Hoàng Anh (kết quả chƣa công
bố) đã chỉ ra rằng cố định chủng vi khuẩn Virgibacillus campisalis TT8.5 (do nhóm
phân lập đƣợc) bằng phƣơng pháp hấp phụ luôn đạt hiệu suất cố định và khả năng
phân giải histamin cao. Trong đó, chất mang pigbone (bột xƣơng lợn) rẻ tiền, dễ
dàng ứng dụng ở quy mô công nghiệp cho hiệu suất cố định và khả năng phân giải
histamin cao. Bên cạnh việc tìm ra chất mang phù hợp thì việc lựa chọn loại
1


bioreactor để tăng hiệu quả phân giải histamin cũng nhƣ độ tái sử dụng của chất
mang cũng rất cần phải quan tâm. Các bioreactor cố định tế bào có thể đƣợc vận hành
ở các dạng khác nhau: bioreactor dạng nén; bioreactor dạng khuấy đảo; bioreactor
tầng sơi; bioreactor nâng khí. Hiện nay, các bioreactor dạng nén (fixed bed

bioreactor) đƣợc sử dụng rộng rãi vì sự đơn giản của chúng, có thể dễ dàng kiểm sốt
hoạt động, tiết kiệm chi phí với thiết lập đơn.
Xuất phát từ những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu điều kiện xử lý histamine
trong nƣớc mắm bằng phƣơng pháp cố định tế bào vi khuẩn Virgibacillus
campisalis TT8.5 sử dụng bioreactor loại nén (fixed bed bioreactor) với chất
mang pigbone” đƣợc thực hiện.
1.2 Mục đích và yêu cầu
1.2.1 Mục đích
Nghiên cứu điều kiện xử lý histamine trong nƣớc mắm bằng phƣơng pháp cố
định tế bào vi khuẩn Virgibacillus campisalis TT8.5 sử dụng bioreactor loại nén
(fixed bed bioreactor) với chất mang pigbone
1.2.2. Yêu cầu
- Nghiên cứu sự ảnh hƣởng của tốc độ dòng chảy qua bioreactor nén (chứa tế
bào vi khuẩn Virgibacillus campisalis TT8.5 cố định trên chất mang pigbone) đến
hiệu suất phân giải histamine trong nƣớc mắm.
- Nghiên cứu khả năng tái sử dụng của chế phẩm tế bào cố định trong bioreactor
nén thông qua đánh giá hiệu suất phân giải histamine trong nƣớc mắm.
- Đánh giá chất lƣợng nƣớc mắm sau khi xử lý histamin qua bioreactor nén và
sau một tháng bảo quản.
- Khảo sát hiệu quả phân giải histamine trong một số loại nƣớc mắm của chế
phẩm cố định trong bioreactor nén.

2


PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về nƣớc mắm
2.1.1. Giới thiệu chung về nước mắm
Nƣớc mắm là sản phẩm lên men từ các loại cá, là sản phẩm truyền thống của
ngƣời Việt Nam. Bản chất của quá trình sản xuất nƣớc mắm gồm 2 giai đoạn: chuyển

hóa protein thành các amino acid và tạo hƣơng thơm. Đối với q trình chuyển hóa
protein thành amino acid: đây là q trình chính trong sản xuất nƣớc mắm. Q trình
này xảy ra nhờ enzym protease của vi sinh vật và protease có trong tụy tạng của cá.
Trong điều kiện tự nhiên quá trình này gồm 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn I: từ khi bắt đầu ƣớp cá đến tháng thứ 3. Trong giai đoạn này hệ
enzym metalo protease chủ động thủy phân protein từ đầu N trở đi và hình thành các
acid amin nhƣ: alanine, isoleucine, arginine, acid aspartic,... đồng thời “tháo gỡ” sự
ức chế trong cấu trúc enzym serin protease.
+ Giai đoạn II: sau khi chuỗi ức chế đƣợc “tháo gỡ” serin protease hoạt động
mạnh, thủy phân các peptid và protein cịn lại cho đến khi chƣợp chín. Các amino
acid đƣợc hình thành trong thời kỳ này là proline, valine, tyrosine, phenylalanine,...
Nhƣ vậy, muốn tăng nhanh quá trình thủy phân và “tháo gỡ” chuỗi ức chế cần giảm
bớt độ mặn ở thời gian đầu và tạo điều kiện cho bể chƣợp ở t0= 40-45 OC hoặc bổ
sung vào chƣợp những chế phẩm enzym protease.
Tạo mùi là hồn thiện q trình thủy phân, hình thành hƣơng vị đặc trƣng của
nƣớc mắm từ các sản phẩm phụ của quá trình lên men. Hiện nay nƣớc ta có khoảng
600 nhà máy chế biến nƣớc mắm phân bố trong cả nƣớc, với nhiều thƣơng hiệu nổi
tiếng nhƣ nƣớc mắm Phú Quốc, Phan Thiết, Khánh Hòa, Cát Hải (Lƣơng Đức Phẩm,
2010).

3


2.1.2. Quy trình sản xuất nước mắm
2.1.2.1. Quy trình sản xuất

Cá + muối
Trộn
Lên men
Chiết rút lần 1


Nƣớc mắm
nguyên chất

Bã chƣợp chín

Chiết rút lần 2

Nƣớc mắm chiết
rút lần 2

Bã

Pha đấu

Nƣớc mắm
thành phẩm

Làm phân bón hoặc
thức ăn gia súc
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ sản suất nƣớc mắm (Lƣơng Đức Phẩm, 2010)
2.1.2.2. Thuyết minh quy trình
Xử lý nguyên liệu: Nguyên liệu phải đƣợc rửa sạch, loại bỏ tạp chất và
chuẩn bị chế biến.
Ƣớp muối: Trƣớc khi chế biến, phải tiến hành vệ sinh thùng chƣợp và tính
tốn lƣợng muối cho vào khi chƣợp. Cho cá và muối vào thùng, cứ một lớp cá thì
một lớp muối và dùng bàn cào gỗ để dàn đều lớp cá và lớp muối. Nên rải nhiều lớp
muối mỏng thay vì ít lớp nhƣng dày. Phủ một lớp muối mặt dày khoảng 2 – 3 cm
trên cùng.
Thời gian ủ 2 ngày, đây là giai đoạn lên men khơ, cả khối chƣợp nóng lên đến gần

400C. Lên men khơ yếm khí vừa có tác dụng phân giải tốt, vừa tạo hƣơng vị thơm ngon.
4


Giai đoạn lên men chế biến chƣợp cổ truyền đây là quá trình thủy phân protein trong
cá nhờ hệ enzyme protease. Sản phẩm cuối cùng là amino acid hoặc peptide cấp thấp.
Chiết rút: Quá trình kéo rút nƣớc mắm là quá trình rút đạm trong bã bằng cách
dùng lƣợng nƣớc bổi hoặc nƣớc thuộc ít đạm cho chuyển lƣợt từ thùng này qua thùng
khác để tăng đạm và tăng hƣơng vị. Sau khi chƣợp chín, nƣớc mắm chỉ có mùi thơm
thuần túy, khơng cịn mùi hỗn tạp của chƣợp nữa. Tuy vậy, phần bã vẫn còn mùi
tanh, rút phần nƣớc có màu vàng trong phía trên (nƣớc mắm cốt). Cịn lại phần
xƣơng thịt cá chƣa phân giải hết tiếp tục cho lên men. Với mỗi lần chiết rút ta lại bổ
sung nƣớc muối vào để làm nƣớc thuộc. Quá trình lên men tiếp tục phân giải hết
lƣợng thịt cá còn sót lại. Q trình lên men và chiết rút dừng lại khi tất cả thịt cá đã hoàn
toàn đƣợc phân giải.
Phối trộn: Muốn thu đƣợc nƣớc mắm có hƣơng vị thơm ngon và có hàm lƣợng
nitơ nhƣ mong muốn, ta phải pha các loại nƣớc mắm có hàm lƣợng nitơ khác nhau,
thƣờng pha nƣớc mắm có hàm lƣợng nitơ cao với nƣớc mắm có lƣợng nitơ thấp
thành loại nƣớc mắm có hàm lƣợng nitơ trung bình.
2.2.1. Giới thiệu chung về histamine
Histamine là một amine sinh học, có cơng thức phân tử là C5H9N3, danh pháp
hóa học là 2-(3H-imidazol-4-yl) ethanamine. Nó là 1 hợp chất dị vịng, có 2 nhóm
amine (diamines), dạng tinh thể, dễ hút ẩm, nhiệt độ nóng chảy 83,5 ºC, nhiệt độ sơi
209,50C, dễ hịa tan trong nƣớc và ethanol, tan rất ít trong diethyl ether. Histamine có
đặc tính chịu nhiệt, thậm chí khi đƣợc nấu chín histamine vẫn khơng bị phá hủy
(Luten và cộng sự, 1992).

Hình 2.2.a Cơng thức cấu tạo

Hình 2.2.b Cấu trúc khơng gian


Trong cơ thể ngƣời, histamine là một chất nội sinh đƣợc tạo ra một cách tự
5


nhiên qua q trình decarboxyl hóa amino acid histidine với sự xúc tác của histidine
decarboxylase (FAO, 2013). Histamine đƣợc tìm thấy trong các tế bào mast, tập
trung nhiều ở mũi, miệng, thành mạch máu….
Mặc dù có vai trị quan trọng với cơ thể con ngƣời. Tuy nhiên số lƣợng cần thiết
cho các hoạt động sinh lý là có giới hạn. Do đó nếu histamine đƣợc đƣa vào cơ thể
qua việc tiêu hóa thực phẩm vƣợt quá giới hạn sẽ gây ảnh hƣởng nguy hiểm tới sức
khoẻ con ngƣời nhƣ gây ngộ độc và ung thƣ (Shalaby, 1996).
Các amine sinh học trong thực phẩm nói chung đƣợc hình thành chủ yếu do sự
loại nhóm α-carboxyl của các amino acid tƣơng ứng. Histamine đƣợc hình thành bởi
sự tách nhóm α-carboxyl ra khỏi amino acid histidine. Histidine là một trong các
amino acid không thay thế mà cơ thể ngƣời không tự tổng hợp, đƣợc cung cấp từ
thức ăn. Histidine thƣờng đƣợc tìm thấy trong thực phẩm nhƣ cá, thịt, trứng và các
sản phẩm từ sữa (Wickham, 2011)

Histidine

Histamine

Hình 2.3. Chuyển hóa histidine thành histamine bởi histidine decarboxylase
2.2.2. Tác hại của histamine đối với cơ thể con người
Ngộ độc thực phẩm do thức ăn chứa histamine cao xảy ra ở rất nhiều nƣớc và
đƣợc phát hiện đầu tiên ở cá ngừ, cá nục, cá thu... Nguyên nhân ngộ độc thực phẩm
do sự chuyển hóa từ histtidine thành histamine trong thức ăn chín.
Theo Nguyễn Trần Thị Giáng Hƣơng, 2007 thì histamine xâm nhập vào cơ thể
ngƣời với liều lƣợng lớn sẽ gây ngộ độc cho một loạt các cơ quan:

Đối với mạch máu: histamine gây dãn cơ trơn mạch máu, tăng thấm của thành
mạch dẫn đến các triệu chứng nhƣ phù, nổi mề đay và tăng độ nhớt máu. Histamine tác
động lên các mạch máu ngoại biên, động mạch chủ gây hạ huyết áp, đỏ bừng và nhức
đầu.

6


Đối với tim: histamine làm tăng co bóp tim tăng cả về tốc độ và cƣờng độ của
sự co bóp. Bên cạnh đó, nó có thể gây ra sự co hoặc giãn của các cơ trơn bên ngoài thành
mạch.
Đối với hệ tiêu hóa: ở ngƣời, histamine gây co cơ trơn trong phế quản và ruột.
Sự co lại của cơ trơn trong ruột dẫn đến chuột rút bụng, tiêu chảy và nơn mửa, tăng
tiết acid dịch vị do đó có thể gây viêm loét dạ dày - tá tràng.
Đối với hệ hô hấp: gây sổ mũi, hen suyễn do ảnh hƣởng của viêm, phù nề và co
thắt khí quản.
Đối với hệ thần kinh: histamine kích thích mạch các nơron thần kinh gây nên
cảm giác đau và ngứa.
2.2.3. Các phương pháp giảm histamine trong nước mắm
Có 2 phƣơng pháp chính giúp làm giảm histamine trong thực phẩm (Renes và
cộng sự, 2014):
- Thứ nhất là kiểm soát chất lƣợng nguyên liệu, đảm bảo vệ sinh trong quá trình
sản xuất: các phƣơng án kiểm soát tập trung vào việc xử lý và bảo quản nguyên liệu.
Duy trì chất lƣợng vệ sinh của nguyên liệu, đảm bảo điều kiện vệ sinh trong tồn bộ
q trình sản xuất. Tuy nhiên nếu chỉ đảm bảo vệ sinh đơn thuần, trong khi các biến
đổi vật lý và hóa học của nguyên liệu vẫn diễn ra, sẽ góp phần thúc đẩy sự tấn công
của các vi sinh vật và làm tăng hoạt tính sinh amine;
- Thứ hai là thực hiện các tác động cơng nghệ trong q trình sản xuất. Các
phƣơng pháp chủ yếu đƣợc sử dụng bao gồm phƣơng pháp vật lý, hóa học và vi sinh
vật. Những phƣơng pháp kiểm soát hàm lƣợng histamine chủ yếu dựa vào sự ức chế

tăng trƣởng hoặc tiêu diệt vi khuẩn sinh histamine và hoạt động của histamine
decarboxylase;
Phƣơng pháp vật lý: sử dụng phƣơng pháp chiếu xạ, áp suất thủy tinh cao hoặc
thay đổi thành phần khơng khí trong bao gói sản phẩm đã đƣợc nghiên cứu sử dụng để
làm giảm hàm lƣợng histamine trong thực phẩm (Naila và cộng sự, 2010). Phƣơng
pháp này có hiệu quả cao và độ chắc chắn cao trong việc tiêu diệt các vi sinh vật có
khả năng sinh enzyme dearboxylase cũng nhƣ phân hủy các amine đã đƣợc tạo thành
nhƣng nó có thể tạo ra các hợp chất mang gốc tự do có hại (Naila và cộng sự, 2010;
Kim và cộng sự, 2004);
7


Phƣơng pháp hóa học: Vai trị của chất bảo quản (kháng khuẩn) đối với việc
hạn chế sự hình thành histamine trong thực phẩm vẫn còn chƣa rõ ràng;
Phƣơng pháp vi sinh vật: sử dụng vi sinh vật có khả năng phân hủy histamine
đƣợc cho là giải pháp hiệu quả bởi tỷ lệ phân giải histamine đạt khoảng trên 30%.
Bên cạnh đó, sử dụng vi sinh vật thƣờng có chi phí thấp, không cần trang thiết bị đặc
biệt. Phƣơng pháp sinh học trong việc phân giải histamine trong nƣớc mắm gồm hai
hƣớng đi chính là: Sử dụng các chủng khởi động (starter culture) trong sản phẩm lên
men và bổ sung các chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa, phân giải histamine.
Hiện nay, việc ứng dụng các vi khuẩn có chứa các enzyme phân giải histamine đang
nổi lên nhƣ là một phƣơng pháp hữu hiệu trong việc giảm hàm lƣợng histamine trong
thực phẩm lên men. Một số nƣớc nhƣ Đài Loan, Malaysia, và Thái Lan đã nghiên
cứu ứng dụng vi sinh vật trong việc làm giảm hàm lƣợng histamine trong các sản
phẩm lên men từ cá nói chung, cũng nhƣ với nƣớc mắm nói riêng (Zaman và cộng
sự, 2010, 2011; Lee và cộng sự, 2015, Tapingkae và cộng sự, 2010).Histamine đƣợc
phân giải thơng qua q trình oxy hóa tách nhóm amine (oxidative deamination)
đƣợc xúc tác bởi enzyme histamine oxidase hoặc histamine dehydrogenase đƣợc sinh
ra từ một số vi sinh vật.


Hình 2.4. Phƣơng trình phản ứng chuyển hóa histamine bằng enzyme của vi
sinh vật

8


2.3. Phƣơng pháp cố định tế bào
2.3.1. Giới thiệu chung về cố định tế bào
Kĩ thuật cố định tế bào đƣợc định nghĩa là: “kĩ thuật bao bọc hoặc định vị các tế
bào cịn ngun vẹn trên một vùng khơng gian nhất định nhằm bảo vệ các hoạt tính
xúc tác mong muốn”
Kĩ thuật cố định các xúc tác sinh học nói chung và kĩ thuật cố định tế bào nói
riêng đã có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống. Các
loại hình kĩ thuật này đã mang lại nhiều hiệu quả kinh tế thiết thực và nhanh chóng đi
vào thực tế. Cố định tế bào đƣợc hiểu là sự giam giữ các tế bào trong một khơng gian
phản ứng và vẫn giữ đƣợc tính chất xúc tác và có thể đƣợc tái sử dụng nhiều lần hoặc
liên tục để sản xuất những sản phẩm theo mong muốn. Nói cách khác cố định tế bào
nhằm hạn chế mọi sự vận động vật lí của các tế bào bằng cách cố định chúng trên các
vật thể gọi là chất mang bằng nhiều phƣơng pháp nhƣ hấp thụ, liên kết ion, liên kết
nguyên tử, bọc trong gel mà khơng ảnh hƣởng tới hoạt tính sinh học của chủng. (Karel
và cộng sự, 1985).
Kỹ thuật cố định đƣợc chia làm 3 phƣơng pháp chính:
Phƣơng pháp hấp phụ là phƣơng pháp cố định các tế bào vi khuẩn trên bề mặt
chất mang nhờ lực tƣơng tác vật lý giữa vi sinh vật với bề mặt chất mang (Kozlyak
và cộng sự, 1993; Nikovskaya, 1989)
Phƣơng pháp bao bọc là phƣơng pháp sử dụng các polyme tự nhiên hay tổng
hợp bao bọc các tế bào vi sinh vật bên trong chúng. (Górecka và Jastrzębska, 2011).
Phƣơng pháp liên kết chéo là phƣơng pháp sử dụng các liên kết cộng hóa trị
giữa hỗ trợ vơ cơ và tế bào sử dụng một tác nhân liên kết (Akin, 1987).
Từ kết quả các đề tài trƣớc của PGS. TS. Nguyễn Hoàng Anh, phƣơng pháp hấp

phụ với chấp mang pigbone luôn đạt hiệu suất cố định cao và cũng chính là phƣơng
pháp đƣợc đề tài sử dụng
2.3.2. Phương pháp hấp phụ (Adsorption)
Phƣơng pháp hấp phụ là các tế bào đƣợc cố định trên bề mặt chất mang. Kỹ
thuật này dựa trên sự tƣơng tác vật lý giữa vi sinh vật với bề mặt chất mang. Phƣơng
pháp này có ƣu điểm là đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả (Akin, 1987);
Sự cố định của vi sinh vật trên các chất mang phù hợp sẽ kích thích q trình
trao đổi chất của vi sinh vật, bảo vệ các tế bào khỏi các tác nhân bất lợi và duy trì
hoạt động sinh lý của chúng (Kozlyak và Cộng sự, 1993; Nikovskaya, 1989);
9


Một số chất mang đƣợc sử dụng trong phƣơng pháp này là celite, pigbone,
mảnh chitosan, …

Hình 2.5. Phƣơng pháp hấp phụ tế bào
2.4. Tổng quan về chất mang
2.4.1. Khái niệm về chất mang vi sinh vật
Là các hợp chất hữu cơ hoặc vơ cơ tự nhiên hoặc tổng hợp có tác dụng làm nơi
trú ngụ và bảo vệ vi sinh vật chuyên tính trong chế phẩm từ lúc sản xuất đến khi sử
dụng (Chu Thị Thơm và cộng sự, 2006).
2.4.2. Yêu cầu khi lựa chọn chất mang
Yêu cầu khi lựa chọn sử dụng chất mang
Điểm quan tâm đầu tiên khi lựa chọn chất mang là phải rẻ tiền. Điều này liên
quan đến hiệu quả kinh tế của quy trình cơng nghệ, đặc biệt là khi quy trình đó ứng
dụng vào quy mô công nghiệp;
- Không chứa các chất độc hại đối với vi sinh vật tuyển chọn;
- Chịu đƣợc các điều kiện môi trƣờng nhƣ khuấy trộn, áp lực trong quy trình
sản xuất
- Về mặt hóa học chất mang phải bền vững, không tan trong môi trƣờng phản

ứng, không đƣợc làm mất hay ức chế hoạt tính của enzyme của vi sinh vật
- Có tính kháng khuẩn cao, bền vững với sự tấn cơng của vi sinh vật, phù hợp
hình dạng thiết bị phản ứng sinh học
- Khả năng hút nƣớc cao 150-200%;
- Hàm lƣợng carbon hữu cơ cao, tốt nhất >60%;
- Hàm lƣợng muối khống khơng vƣợt q 1%;
- Kích thƣớc hạt phù hợp với đối tƣợng sử dụng.
(Chu Thị Thơm và cộng sự, 2006)

10


2.4.3. Chất mang pigbone (bột xương lợn)
Xƣơng động vật, thƣờng đƣợc xử lý sau khi thịt đã đƣợc loại bỏ hồn tồn,
khơng độc hại, cơ học mạnh và xốp. Nó bao gồm khoảng 60 % hữu cơ và 40% chất
vô cơ. Hầu hết thành phần hữu cơ của nó là collagen chứa một lƣợng lớn tiềm năng
các vị trí liên kết để gắn vào enzyme, trong khi chất vô cơ của nó thành phần gần với
hydroxyapatite. Có ứng dụng trong việc cố định enzyme bởi thành phần và độ an
toàn của nó.
Xƣơng lợn đã đƣợc kiểm tra tính phù hợp của nó nhƣ một vật liệu hỗ trợ cho
việc cố định lipase. Nó đã đƣợc quan sát rằng các hạt xƣơng lợn (pigbone) phân tán
dễ dàng trong cả dung môi phân cực và không phân cực, và lipase dễ dàng bị hấp thụ
(Negishi và cộng sự, 1989)

Hình 2.6 Cấu trúc bề mặt pigbone
Hình 2.6 cho thấy cấu trúc bề mặt của các hạt pigbone có hình dạng khơng đều
và độ xốp cao. Theo báo cáo trƣớc đó diện tích bề mặt của xƣơng là hơn 100m2 trên
một gam thành phần vô cơ. Độ xốp này là một lợi thế bổ sung cho sự cố định tế bào
(Negishi và cộng sự, 1989).
2.4.4. Cách điều chế chất mang pigbone (bột xương lợn)

Chất mang pigbone là chất mang thuộc phƣơng pháp cố định hấp phụ và đƣợc
điều chế từ xƣơng lợn .Cách điều chế chất mang nhƣ sau:
Xƣơng ống đƣợc chặt hai đầu và làm sạch, loại bỏ mỡ, xƣơng đƣợc hấp tiệt
trùng ở 120°C trong 20 phút, và sau đó nghiền thành các hạt nhỏ. Hạt khác nhau có
kích thƣớc từ 37-105µm đƣợc chọn bằng sàng. Bột xƣơng lợn đƣợc rửa bằng etanol 5
lần và rửa lại bằng nƣớc cất 1 lần.

11


2.5. Tổng quan về bioreactor
2.5.1 Tổng quan chung về bioreactor
Bioreactor, đƣợc dịch nghĩa là lò phản ứng sinh học, là một thiết bị đƣợc xây
dựng cho sinh vật phát triển nhƣ nấm men, vi khuẩn hoặc tế bào trong điều kiện đƣợc
kiểm soát. Hệ thống này đƣợc sử dụng để sản xuất các sản phẩm nhƣ kháng sinh và
insulin và vơ cùng hữu ích trong các mơ hình vĩ mơ nhƣ nhà máy xử lý nƣớc thải
bằng phƣơng pháp sinh học. Lị phản ứng bioreactor đóng vai trị quan trọng có khả
năng điều khiển nhiệt độ, các phƣơng tiện khí cần thiết để bắt đầu phản ứng sinh hóa,
kiểm sốt nhiệt độ, độ ẩm, pH và oxy. Khi đƣợc kết hợp với tốc độ phù hợp sẽ tạo
điều kiện tăng trƣởng cần thiết và năng suất tối đa cho tế bào (Sokol và Korpal, 2004;
González và cộng sự, 2001; Sa và Boaventura, 2001)
Do có thời gian phản ứng ngắn hơn, năng suất cao hơn và sự ổn định hoạt động
của các tế bào, cũng nhƣ dễ dàng hơn trong quá trình xử lý hạ nguồn nên bioreactor
với các tế bào cố định đƣợc sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sinh học. Tuy nhiên,
khi xử lý với hệ thống tế bào cố định, điều quan trọng là phải chọn loại lò phản ứng
phù hợp. Quyết định này phụ thuộc vào loại cố định và dạng hỗ trợ đƣợc sử dụng
cũng nhƣ các yêu cầu và điều kiện chuyển khối lƣợng của quy trình (Genisheva và
cộng sự, 2014).
Các lị phản ứng sinh học tế bào cố định phổ biến nhất đƣợc sử dụng cho các
ứng dụng bao gồm lò phản ứng sinh học dạng khuấy đảo (stirred tank bioreactor), lò

phản ứng sinh học dạng nén (packed bed bioreactor), lò phản ứng tầng sơi
(fluidizedbed bioreactor) và lị phản ứng sinh học khí đẩy (air-lift bioreactor).

12


Hình 2.7. Các loại lị phản ứng sinh học tế bào cố định (Zhu, 2007)
Đối với các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến bioreactor:
Ngoài nƣớc: thành phẩm bằng tế bào vi khuẩn đƣợc cố định, cho đến nay mới
chỉ có cơng bố của Chaikaew và cộng sự (2015). Trong đó, kỹ thuật hấp phụ tế bào vi
khuẩn Natrinema gari trên chất mang pigbone, sử dụng bioreactor loại nén (packedbed bioreactor) cho kết quả tốt với hiệu suất phân giải histamine đạt tới 51

3%.

Phƣơng pháp này có ƣu điểm là dễ thực hiện, chất lƣợng nƣớc mắm không bị ảnh
hƣởng, thậm chí màu của nƣớc mắm sáng đẹp và ổn định hơn trong quá trình bảo
quản 6 tháng sau khi xử lý. Vi khuẩn cố định có thể đƣợc tái sử dụng 9 lần liên tiếp.
Tuy nhiên, tồn tại của cách làm này là tốc độ xử lý còn thấp, mới đạt khoảng 0,5 ml
nƣớc mắm đƣợc xử lý phút, khó áp dụng ở quy mơ cơng nghiệp.

Hình 2.8. Sơ đồ mơ hình xử lý histamine trong nƣớc mắm sử dụng phƣơng
pháp cố định tế bào Nmn. gari BCC 24369 (Chaikaew và cộng sự, 2015)
Trong nƣớc: hiện chƣa có nghiên cứu trong nƣớc về sử dụng bioreactor chứa tế
bào cố định để phân giải histamine trong nƣớc mắm
2.5.2 Các dạng bioreactor
2.5.2.1 Bioreactor thùng khuấy (Stirred Tank Bioreactor)
Bioreactor thùng khuấy là hệ thống phản ứng sinh học có chứa một hoặc nhiều
cánh khuấy, thƣờng đƣợc lắp với các vách ngăn cố định để cải thiện hiệu suất khuấy.
Ƣu điểm chính của bioreactor thùng khuấy là hoạt động hiệu quả trong việc pha
trộn các thành phần trong thùng phản ứng. Thiết bị sử dụng linh hoạt, cho phép kiểm

soát dễ dàng nhiệt độ và độ pH của phản ứng và nguồn cung cấp hoặc loại bỏ các
13


chất khí, đồng thời phạm vi mật độ pha trộn rộng và có thể sử dụng cho mơi trƣờng
có độ nhớt cao. Đây là một thiết bị đƣợc xây dựng dễ dàng, đa năng và tiết kiệm chi
phí, cho phép nạp chất xúc tác đơn giản và thay thế (Chaplin và Bucke, 1990).
Nhƣợc điểm của hệ lên men cánh khuấy bắt nguồn từ ƣu điểm của nó. Bộ phận
cánh khuấy rất hiệu quả trong việc pha trộn các thành phần trong thùng khuấy, nhƣng
lại tiêu thụ một lƣợng lớn công suất. Một trong những vấn đề lớn liên quan đến
bioreactor dạng khuấy, đặc biệt là những loại có cánh quạt thông thƣờng nhƣ tua-bin
cánh phẳng hoặc cánh quạt, là lực cắt mạnh tác động lên các hạt. Những lực này có
thể làm hỏng nghiêm trọng các hạt, đặc biệt là những hạt có gốc gel (Shuler và cộng
sự, 1996). Ngồi ra giá thành cho thiết bị khá cao.
2.5.2.2 Biorector dạng tầng sôi (Fluidized Bed Bioreactor)
Trong bioreactor tầng sôi, các tế bào cố định đƣợc duy trì trong chuyển động
bằng dịng chảy liên tục của dung dịch cấp liệu.Bioreactor tầng sôi thích hợp cho các
hoạt động hai và ba pha (rắn – lỏng và rắn – lỏng – khí, tƣơng ứng), chất lỏng hoặc
hỗn hợp khí và chất lỏng đƣợc đƣa vào đáy của bioreactor. Dòng đi lên của tiêm chất
lỏng dẫn đến huyền phù của các hạt tế bào bất động và mở rộng lớp đệm (Buchholzi,
2005).
Ƣu điểm của bioreactor kiểu tầng sơi: nhờ q trình chuyển động, sự phối trộn
đƣợc đồng đều hay nói cách khác, hiệu quả phản ứng đƣợc tăng cao. So với lò phản
ứng dạng thùng khuấy thì lị phản ứng dạng tầng sơi có nguy cơ ơ nhiễm thấp hơn do
khơng có trục niêm phong và năng suất cao hơn vì ít trộn ngƣợc hơn (Zhu, 2007).
Đồng thời bioreactor kiểu tầng sơi có khả năng hoạt động liên tục.
Tuy nhiên khi ứng dụng, bioreactor tầng sôi lại tốn không gian lớn do sự giãn
nở các vật liệu bên trong lị phản ứng, ngồi ra do dòng chảy trong lò đi từ dƣới lên
nên cũng tiêu thụ một lƣợng cơng xuất khơng nhỏ.Từ đó cho thấy những khó khăn
trong hoạt động và mở rộng quy mơ (Bestami và cộng sự, 2018).

2.5.2.3 Bioreactor dạng khí đẩy (Air-life Bioreactor)
Bioreactor nâng khơng khí có thể đƣợc coi là một biến thể đặc biệt của
bioreactor tầng sơi. Nó thƣờng chứa một ống dự thảo khí vịng lặp bên trong cột. Khi
sủi bọt khí gây ra dịng chảy chất lỏng cùng với các hạt lơ lửng trong ống nháp bên

14


trong.Sau đó, khí thốt ra từ đỉnh của lị phản ứng sinh học và chất lỏng với các hạt lơ
lửng đƣợc dẫn qua ống dẫn xuống chỗ khơng có khí (Zhu, 2007).
Ƣu điểm của bioreactor dạng khí đẩy: So với lị phản ứng tầng sơi, lị phản ứng
khí đẩy có ƣu điểm là khơng vận hành các đặc tính tầng sơi nên có lực đẩy thấp, do
đó các tế bào động thực vật có thể hoạt động. Có thể tránh đƣợc hiện tƣợng giãn nở
tầng trong lò phản ứng tầng sôi. Do chiều cao của bồn chứa, áp suất ở đáy tăng nên
khối lƣợng chuyển hóa cũng tăng. Có thể sử dụng bồn chứa có kích thƣớc lớn. Đồng
thời hệ thống đƣợc thiết kế đơn giản, khơng có các bộ phận chuyển động.
Nhƣợc điểm: Hệ thống dạng khí đẩy sẽ tạo bọt dƣ thừa và Giới hạn đối với hệ
thống có độ nhớt thấp (Freeman và cộng sự, 1998).
2.5.2.4. Bioreactor dạng nén (Fixed Bed Bioreactor)
Bioreactor dạng nén với 2 tên gọi Packed bed bioreactor hoặc Fixed bed
bioreactor. Một hệ thống bioreactor có thể cung cấp năng suất cực cao trong một kích
thƣớc nhỏ gọn và cũng chính là dạng bioreactor đƣợc sử dụng trong đề tài nghiên
cứu.
Đối với việc ứng dụng trong công nghiệp của các tế bào cố định, các bioreactor
dạng nén đƣợc sử dụng rộng rãi vì sự đơn giản, dễ dàng kiểm sốt hoạt động. Ngồi
ra, bioreactor nén tiết kiệm chi phí với thiết lập đơn giản và vận hành dễ dàng (Lee
và cộng sự, 2003). Với cách vận hành dòng chảy hƣớng lên thƣờng đƣợc ƣu tiên hơn
chảy xuống vì nó khơng nén lớp cố định trong cột nhƣ dòng chảy đi xuống (Riitonen
và cộng sự, 2013). Bằng cách chọn một tốc độ dịng chảy thích hợp, nó có thể đạt
đƣợc tốc độ phản ứng rất cao hoặc thậm chí chuyển đổi hồn tồn chất nền trong một

lần vƣợt qua cột. Ngồi ra nó cịn cho phép chất xúc tác sinh học đƣợc gắn trên bề
mặt chất mang trong bioreactor dạng nén có thể lƣu trữ một lƣợng có thể tích lớn và
đƣợc lƣu giữ lâu dài mà không cần tách, tái chế hệ thống (Deront và cộng sự, 1998;
Beg và cộng sự, 1996)
Do những lợi thế tiềm năng của bioreactor dạng nén cố định toàn bộ tế bào,
bioreactor dạng nén đã đƣợc sử dụng trong một loạt các ứng dụng, chẳng hạn nhƣ
phân hủy sinh học các hợp chất độc hại, phenol, cadmium, hydro sunfua, crom hóa trị
sáu; Cr (VI) và thuốc nhuộm tổng hợp và sản xuất biohydrogen và cồn sinh học

15