Nghiên cứu sản xuất bao bì dễ phân hủy sinh học từ Polylactic trên cơ sở nguồn axit lactic tạo ra bằng phương pháp lên men vi sinh vật

Chủ nhiệm đề tài TS. Trần Đình Mấn
Đơn vị thực hiện Viện Công nghệ Sinh học
Thời gian thực hiện 2007 - 2008
Tổng kinh phí 200 triệu đồng
Mục tiêu đề tài
  • Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất axit lactic bằng phương pháp lên men vi sinh vật hiệu suất cao.
  • Có được quy trình công nghệ sản xuất vật liệu dùng làm bao bì dễ phân hủy sinh học từ polylactic tổng hợp từ axit lactic.
Nội dung đề tài
  • Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất axit lactic bằng phương pháp lên men vi sinh vật hiệu suất cao.

+ Tuyển chọn 1-2 chủng vi khuẩn lên men men L-lactic acide cao, đạt >80% so với lý thuyết.
+ Lựa chọn môi trường và phương pháp lên men thích hợp.
+ Xây dựng mô hình lên men axit lactic ở quy mô 10-20 lít dịch lên men/mẻ.

  • Nghiên cứu phương pháp tách và làm sạch axit lactic từ dung dịch lên men.
  • Xây dựng quy trình công nghệ tổng hợp polylactic từ L-lactic acide.

+ Nghiên cứu điều kiện phản ứng để tổng hợp chất trung gian lactide.
+ Nghiên cứu điều kiện phản ứng để tổng hợp và kết tinh L-polylactic từ chất trung gian lactide bằng phương pháp mở vòng lactide.
+ Nghiên cứu khảo sát tính chất của polylactic (cấu trúc, hình thái học, cơ lý và hóa lý dung dịch) bằng phương pháp hiện đại: cộng hưởng từ hạt nhân, SEM, TEM...

  • Nghiên cứu chế tạo bao bì từ L-polylactic tổng hợp được.

+ Nghiên cứu tính hòa hợp hóa học của polylactic với polymer khác để làm bao bì.

  • Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của bao bì sản xuất từ polylactic.
Kết quả đạt được

- Tuyển chọn được 2 chủng vi khuẩn HN11 và HN34 sinh L-axit lactic. Hai chủng trên được phân loại theo Kit chuẩn APl 50 CHL Medium: chủng vi khuẩn lactic HN11 gần giống với Lactococcus lactic subsp. lactic và chủng vi khuẩn lactic HN34 gần giống với Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii.
- Đã xác định điều kiện lên men thích hợp của chủng Lactococcus lactic subsp. lactic HN11 là: nhiệt độ tối thích 300C, pH = 7, thời gian khoảng 80-84 giờ. Chủng Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii HN34 là: nhiệt độ tối thích 370C, pH = 6,5 cũng trong khoảng thời gian khoảng 80-84 giờ.
- Hai chủng Lactococcus lactic subsp. lactic HN11 và Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii HN34 đều có khả năng sinh trưởng trên các môi trường như nước rau cải, bắp cải, nước giá, nước cà chua, nước chiết ngô và MRS. Chủng Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii HN34 sinh tổng hợp 12,6 g/l L(+)-axit lactic trong môi trường MRS có NH4NO3 và ở thời gian 80-84 h.
- Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm đã xác định được thành phần môi trường lên men tối ưu của chủng vi khuẩn lactic HN34: glucoza - 22 g/l; cao thịt 6,4 g/l và cao nấm men - 3,6 g/l. Trên môi trường tối ưu axit lactic đạt 18,6 g/l, hiệu suất chuyển hóa đường thành axit lactic đạt gần 85%. - Xây dựng được quy trình lên men axit lactic quy mô 20 l/mẻ, năng suất 18,4 g/l và quy trình tách chiết axit lactic bằng phương pháp qua lactate canxi với hiệu suất thu hồi 50%, nồng độ axit >55%. Thử nghiệm phương pháp tách axit lactic qua màng lọc silica kích thước 0,1µm cho kết quả khả quan có thể ứng dụng cho sản xuất axit lactic.
- Đã nghiên cứu quy trình tách và làm sạch L-axit lactic và từ đó tổng hợp được chất trung gian là L-lactide. Với quy trình 2 bước: bước 1 là tổng hợp oligome PLA (O-PLA) không sử dụng xúc tác và bước 2 sử dụng xúc tác (SnCl2, Snot2 và SnO) để chuyển hóa thành O-PLA thành L-lactide, trong đó SnO là xúc tác rất đặc hiệu để tổng hợp L-lactide.
- Với việc sử dụng xúc tác là SnCl2 và lò vi sóng, đã tổng hợp thành công PLA có trọng lượng phân tử trung bình Mv dao động từ khoảng 40.000 đến 70.000. Đã nghiên cứu cấu trúc của L-lactide cũng như PLA bằng các phương pháp phổ hồng ngoại FTIR, phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H-NMR, 13C-NMR cũng như đã nghiên cứu các tính nhiệt của PLA bằng phương pháp phân tích nhiệt TGA.
- Bước đầu đã nghiên cứu thăm dò tổng hợp 4 loại vật liệu blend PLA/chitosan có tỷ lệ phần trăm khối lượng là 100/0; 90/10; 80/20; 70/30.
- Màng polylactic sau 3 tháng chôn lấp phân hủy gần 60% trọng lượng.

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".