Y HC THC HNH (864) - S 3/2013



45

NGHIÊN CứU HỗN HợP VI SINH VậT Kị KHí
THU NHậN Từ DịCH Rỉ ĐƯờNG SAU LÊN MEN (CMS) Có KHả NĂNG SINH HYDROGEN

Nguyễn Phát Lộc, Nguyễn Dơng Tâm Anh
Trng i hc Khoa hc T Nhiờn

TểM TT
Dch r ng sau lờn men cụ c (CMS
condensed molasses soluble) l sn phm ph ca
quỏ trỡnh lờn men to axớt glutamic. Trong CMS cú
mt h vi sinh vt (VSV) a dng cú kh nng lờn
men ti to hydrogen nh cỏc chng Clostridium
khỏc nhau (Clostridium acetobutylicum, C.
pasteurianum, C. saccharobutylicum, v C.
sporosphaeroides) v chng Acidaminococcus cú
kh nng tiờu th glutamate trong CMS nõng cao quỏ
trỡnh to hydrogen. Dựng cỏc tỏc nhõn nhit, axớt HCl
v baz NaOH tin x lý thu c hn hp VSV
cú kh nng sinh hydrogen. Kt qu: Trong ú, tỏc
nhõn axớt HCl nng 2N x lý CMS trong 60 phỳt
t kt qu lờn men cao: hm lng hydrogen l
585,93 ml/l v hiu sut l 1,53 mol H2/mol glucose,
tng 2 ln so vi mu CMS khụng x lý. Ti u húa
mụi trng nuụi cy hn hp VSV thu c trong
CMS cỏc iu kin ti u: giỏ tr pH 6,5; nhit

nuụi 37oC; nng ng ban u 5g/l vi hm
lng hydrogen l 476,57 ml/l v hiu sut sinh
hydrogen cao 1,60 mol/mol glucose.
T khúa: vi sinh vt k khớ, hydrogen, dch r
ng sau lờn men (CMS).
ANAEROBIC MICROORGANISMS FROM
CONDENSED MOLASSES SOLUBLE (CMS)
CAPPABLE OF GENERATING HYDROGEN
SUMMARY
CMS (condensed molasses solubles) is a
byproduct from molasses microbial fermentation.
CMS contains many kinds of micro-organisms such
as Clostridium sp. (Clostridium acetobutylicum, C.
pasteurianum, C. saccharobutylicum, and C.
sporosphaeroides) and Acidaminococcus sp., that
could give higher hydrogen product from using
glutamate in CMS. Pretreatment CMS with heat-
shock, HCl and NaOH to have a mix of hydrogen
producing bacteria. Results: In there, CMS
pretreated with 2N HCl in 60 minutes is better with
585.93 ml/l hydrogen content and 1.53 H2/mol
hydrogen yield, increase twofold than non-
preatreated CMS. After that, mix of hydrogen
producing bacteria fermentation is conducted in
optimal conditions: 6.5 of initial pH; room temperature
and 5g/l initial glucose concentration for 48h
fermentation. The results obtain are 476.57 ml/l of
hydrogen content with hydrogen production efficiency
is 1.60 mol hydrogen/mol glucose.
Keywords: anaerobic microorganism; hydrogen;

condensed molasses soluble (CMS).
T VN
Vit Nam cú ngun cht thi di do v a dng,
cỏc cht thi cú thnh phn hu c cao l mt li th
cho quỏ trỡnh x lý cht thi kt hp sn xut nhiờn
liu sinh hc. Dung dch r ng sau lờn men (CMS
Condensed Molasses Fermentation Soluble) l mt
vn khú khn trong vic x lý ca cỏc nh mỏy
sn xut mỡ chớnh [1]. Tuy nhiờn, CMS cha hm
lng carbonhydrate v cht dinh dng cao, cựng
vi lng vi sinh vt k khớ a dng chớnh l ngun
cung cp chng ging v nguyờn liu tim nng cho
cỏc quỏ trỡnh sn xut hydrogen sinh hc [1].
T nhng nhn nh, ỏnh giỏ v tỡnh hỡnh nng
lng trờn th gii, iu kin v nguyờn liu ti Vit
Nam, tn dng ngun CMS hiu qu cn cú mt
chng ging tt. ú l lý do chỳng tụi thc hin
ti: Nghiờn cu hn hp vi sinh vt k khớ thu nhn t
dch r ng sau lờn men (CMS condensed
molasses soluble) cú kh nng sinh hydrogen vi
mc ớch:
- Tỡm ra iu kin tin x lý CMS cho hn hp vi
sinh vt cú kh nng lờn men to hydrogen cao nht.
- Kho sỏt iu kin nhit , pH, nng
glucose hn hp vi sinh vt thu nhn t CMS cú
kh nng sinh hydrogen cao nht.
PHNG PHP
1. R ng sau lờn men (CMS): c thu nhn
t Cụng ty c phn hu hn Vedan Vit Nam, xó
Phc Thỏi, huyn Long Thnh, tnh ng Nai. Mu

CMS cú dng lng, mu nõu sm, mựi c trng.
Mu c gi trong thựng 5 lớt v tr 4oC.
2. Nuụi cy VSV k khớ: Bỡnh nuụi cy k khớ l
bỡnh serum 120 ml c y kớn bng nỳt cao su v
úng np nhụm, mi bỡnh cha 40 ml mụi trng
nuụi cy k khớ [1]. Pha lng c kh oxy bng
Na2S vi cht ch th l resazurin, khi mụi trng b
nhim O2 dch mụi trng s húa hng. Pha khớ phớa
trờn c sc khớ N2 tinh khit khong 5 phỳt loi
b O2. Dũng khớ N2 i vo bờn trong bỡnh serum
bng mt kim tiờm, mt kim tiờm khỏc dựng lm ni
dũng khớ N2 y khớ O2 ra to mụi trng k khớ. Sau
ú mụi trng c hp kh trựng 121oC trong 15
phỳt. Hn hp VSV c cy vo mụi trng bng
kim tiờm, trong iu kin cú dũng khớ N2 tinh khit
m bo mụi trng k khớ [3].
3. Phng phỏp x lý CMS: Da trờn cỏc
nghiờn cu v phng phỏp tin x lý bựn thi k
khớ, trong nghiờn cu ny s dng sc nhit, axớt v
baz l ba tỏc nhõn x lý CMS. Mc ớch l loi
b cỏc mm VSV khụng mong mun, ch cũn li VK
sinh H2 thụng qua lng H2 sinh ra cao nht [2].
4. Phng phỏp phõn tớch: sc kớ khớ (GC); nh
lng ng kh bng axớt dinitrosalicylic (DNS);
nh lng protein ni bo ca hn hp VSV cú trong
Y HỌC THỰC HÀNH (864) - SỐ 3/2013



46

CMS bằng phương pháp Bradfort.
KẾT QUẢ
1. Tiền xử lý mẫu CMS

Biểu đồ 1: Hàm lượng hydrogen khi xử lý bằng
NaOH 1N ở các thời gian khác nhau.
Hàm lượng hydrogen ở mẻ 2 tăng khi thời gian xử
lý kéo dài từ 20 phút đến 60 phút thì bắt đầu giảm.
Lượng hydrogen đạt giá trị lớn nhất tại mẫu CMS xử lý
ở 60 phút là 516,88 ml/l. Có thể giải thích rằng, kéo dài
thời gian xử lý bằng bazơ làm cho VSV không sinh H2
và cả VSV sinh H2 bị loại bỏ.

Biểu đồ 2: Hiệu suất sinh hydrogen khi xử lý
bằng NaOH 1N ở các thời gian khác nhau.
Ở cả mẻ 1 và mẻ 2, mẫu CMS xử lý bằng NaOH 1N
trong thời gian 60 phút đạt hiệu suất lên men không
chênh lệch là 1,50 mol H2/mol glucose và 1,53 mol
H2/mol glucose, cao hơn hẳn với mẫu không xử lý.
2. Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy

Biểu đồ 3 Hàm lượng hydrogen và hàm lượng
protein VSV nuôi cấy ở pH ban đầu khác nhau.
Như vậy hệ VSV trong dịch rỉ đường sau lên men
này phát triển tốt ở pH trung tính. Giá trị pH cao
(>7,0) hoặc thấp (<5,0) có thể đã ảnh hưởng đến
hoạt động của enzyme hydrogenase cũng như con
đường biến dưỡng của VSV, từ đó làm giảm hiệu
suất tạo H2. Với nghiên cứu của Lê Thục Hằng [4]
khi tối ưu hóa môi trường nuôi cấy hỗn hợp VSV từ

bùn thải kỵ khí đã chọn pH 6,5 là giá trị pH nuôi ban
đầu đạt hiệu suất 0,68 mol H2/mol glucose sau 36
giờ lên men.


Biểu đồ 4: Hàm lượng hydrogen và hàm lượng
protein VSV nuôi cấy ở nồng độ glucose ban đầu
khác nhau.
KẾT LUẬN
Hỗn hợp VSV từ dịch rỉ đường sau lên men (CMS) có khả năng tạo hydrogen đã được thu nhận thành
công.
KXL Nhiệt Axít Bazơ
Điều kiện xử lý tối ưu

60oC trong 60 phút HCl 2N trong 60 phút NaOH 1N trong 60 phút

Hiệu suất sinh
hydrogen
0,69 mol/ mol glucose 1,41 mol/mol glucose 1,53 mol/ mol glucose 1,53 mol/ mol glucose

 Điều kiện lên men tối ưu đối với hỗn hợp VSV
trong CMS: giá trị pH 6,5; nhiệt độ nuôi 37oC; nồng
độ đường ban đầu 5g/l với hàm lượng hydrogen là
476,57 ml/l và hiệu suất sinh hydrogen cao 1,60
mol/mol glucose.
KIẾN NGHỊ
 Phân lập để tìm ra chủng VSV có khả năng
sinh H2 với hiệu suất cao có trong CMS.
 Cần tận dụng hiệu quả thêm những nguồn thải
thực phẩm khác mà ở đây là dịch rỉ đường sau lên

men (CMS), tìm kiếm thêm những nguồn VSV thu
nhận từ chất thải công nghiệp thực phẩm bên cạnh
những nguồn giống VSV đã được nghiên cứu trước
đó như bùn thải sinh hoạt, phân động vật.
 Nghiên cứu khả năng lên men trên các nguồn
cơ chất khác như sucrose, xylose, anicotate…
 Ứng dụng nghiên cứu lên men ở các hệ thống
lên men liên tục, bioreactor.
Y HỌC THỰC HÀNH (864) - SỐ 3/2013



47

THAM KHẢO
1. Chyi-How Lay, Jou-Hsien Wu, Chin-Lang Hsiao,
Jui-Jen Chang, Chin-Chao Chen, Chiu-Yue Lin (2010),
Biohydrogen production from soluble condensed
molasses fermentation using anaerobic fermentation,
Department of Environmental Engineering and Science,
Feng Chia University, Taiwan.
2. Kaushik Nath (2004), “Improvement of
fermentation hydrogen production: various approaches”.
Appl Microbiol Biotechnol, 65: 520-529.
3. Nguyen TAD, Dark Fermentative Biohydrogen
Production Using Hyperthermophilic Eubacterium
Thermotoga nepolitana, Sukyungkwan University,
Korea.
4. Lê Thục Hằng (2011), Khảo sát khả năng lên
men tạo hydrogen của hỗn hợp vi sinh vật thu nhận từ

bùn thải kị khí, Luận văn Thạc sĩ Sinh học, Trường Đại
học Khoa Học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố
Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh.