Nghiên cứu tìm nguồn nguyên liệu rẻ tiền cho việc sản xuất hiệu quả polymer sinh học (PHB) từ chủng vi khuẩn đột biến Alcaligenes latus.

Chủ nhiệm đề tài TS. Phạm Thanh Hà
Đơn vị thực hiện Viện Công nghệ Sinh học
Thời gian thực hiện 2008 - 2009
Tổng kinh phí 300 triệu đồng
Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất PHB bằng nguyên liệu rẻ tiền nhằm giảm giá thành sản xuất vật liệu polymer sinh học, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải plastic gây ra.

Nội dung đề tài
  •  Nghiên cứu ảnh hưởng của một số cơ chất rẻ tiền lên sinh trưởng và khả năng sinh tổng hợp PHB của chủng đột biến. 
  • Trên nguồn cơ chất rẻ tiền tốt nhất được lựa chọn, tiến hành nghiên cứu tìm các điều kiện nuôi cấy tối ưu để thu nhận PHB từ chủng đột biến.
  • Lên men vi khuẩn trên nguồn cơ chất rẻ tiền tốt nhất thu sinh khối và sản phẩm polymer.
  • Nghiên cứu phương pháp tách chiết, thu hồi và tinh sạch sản phẩm.
  • Đánh giá chất lượng sản phẩm.
  • Xây dựng quy trình lên men thu sinh khối, qui trình tách chiết thu hồi sản phẩm PHB bởi điều kiện và nguyên liệu rẻ tiền ở qui mô phòng thí nghiệm.
  • Đánh giá khả năng hòa hợp của PHB với các vật liệu khác để làm bao bì.
  • Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của vật liệu blend.
Kết quả đạt được

Về khoa học:

  •  Đã tìm được nguồn cơ chất rẻ tiền cho chủng vi khuẩn (VK) đột biến Alcaligenes latus VN1-20 sinh tổng hợp PHB là bột sắn công nghiệp.
  •  Đã tìm được các điều kiện thích hợp cho chủng VK đột biến A. latus VN1-20 tích lũy PHB cao là bột sắn 40g/L (NH4)2SO4 1g/L, pH môi trường ban đầu 6, nhiệt độ nuôi 28-30oC, thời gian nuôi cấy 44-48 giờ, thể tích môi trường nuôi cấy 125-150 ml/bình tam giác 500ml.
  •  Đã xây dựng được quy trình lên men 2 giai đoạn, trên môi trường dinh dưỡng và môi trường khoáng bị giới hạn N thu sinh khối ở qui mô bình lên men 5L, với các thông số nhiệt độ 28 và 30oC, tốc độ khuấy 300 rpm, dòng thổi khí 1,0 vvm, pH được điều khiển tự động 6,0 ± 0,1, thời gian lên men 12 và 24h. Trong điều kiện lên men 2 giai đoạn có điều khiển, chủng VK đột biến sinh trưởng và cho hàm lượng PHB tại thời điểm kết thúc lên men đạt ~ 15 g/L, với năng suất tích lũy PHB đạt ~ 75% trọng lượng khô tế bào.
  •  Phương pháp thu hồi sử dụng kết hợp sodium hypochlorite và chloroform được lựa chọn cho sản xuất PHB lượng lớn. Đã xây dựng được qui trình tách chiết và tinh sạch PHB sử dụng sinh khối vi khuẩn đông khô, 20 V dung môi sodium hypochlorite và chloroform (tỉ lệ 1:1), chiết rút bằng khuấy từ ở 65oC trong 3 giờ, lọc và kết tủa PHB bằng 5V methanol: nước (tỉ lệ 7:3).
  •  Sản phẩm PHB thu được từ chủng đột biến Alcaligenes latus VN1-20 đã được xác định cấu trúc và đặc điểm lý hóa bằng GC, sắc kí lọc gel, phổ hồng ngoại và phổ cộng hưởng từ hạt nhân một chiều. Chủng A. latus VN1-20 sinh tổng hợp PHB đồng hình trên nguồn bột sắn. Sản phẩm PHB thu được sau tinh sạch có trọng lượng phân tử cao, có những tính chất mong muốn của vật liệu polymer.
  •  Sản phẩm PHB được blend với chitosan. Sản phẩm PHB thu được từ chủng VK đột biến hòa hợp tốt với chitosan. Sản phẩm blend giữa chitosan và PHB đã cải thiện được nhiệt độ nóng chảy của PHB, có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn trong thời gian ngắn.

Về ứng dụng:
 

  • Sản phẩm thu được từ đề tài rất có tiềm năng cho ứng dụng.

Những đóng góp mới

Việc nghiên cứu về polymer phân hủy sinh học đặc biệt là PHB là một vấn đề mới ở Việt Nam, có rất ít các công trình khoa học được công bố.

Sản phẩm

Sản phẩm khoa học:

  •  Đã công bố 03 bài báo.

Sản phẩm cụ thể:
> 200g vật liệu PHB và vật liệu blend với chitosan tinh sạch, lưu giữ tại phòng Công nghệ vật liệu sinh học, Viện Công nghệ sinh học.

Địa chỉ ứng dụng

Công ty sản xuất bao bì dễ phân hủy Vĩnh Phúc.
Kiến nghị:
Việc sản xuất bao bì phân hủy sinh học hiện đang được nhiều nước phát triển trên thế giới quan tâm. Đối với nước ta việc giải quyết ô nhiễm môi trường do chất thải túi nilông gây ra cũng đang là vấn đề cấp thiết.
Để có thể chuyển giao kết quả vào thực tiễn cần phải tiếp tục nghiên cứu:

  •  Hoàn thiện qui trình sản xuất sản phẩm PHB ở qui mô pilot sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền.
  •  Nghiên cứu khả năng hoàn hợp của PHB với các loại polymer khác để làm bao bì dễ phân hủy sinh học.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".