Tối ưu quá trình nuôi cấy nấm mốc Aspergillus niger thu nhận enzyme lipase và ứng dụng trong tiền xử lý nước thải sữa tổng hợp

Abstract

This study is aimed to optimize some significant factors affecting the bio-synthesis ability of lipase from Aspergillus niger by response surface methodology. The activity of lipase was then assessed its potential to remove lipid in synthetic dairy wastewater with enzyme concentration 0.1÷0.5%, w/v, temperature 30÷50^oC, and fat concentration 200÷3.400 mg/L. Biogas volume, COD, color were determined to evaluate the treatment potential. Results showed that  lipase activity was 1.11 UI/mL with optimum conditions: moisture content of 59.42%, culture time of 92.34 hours, ratio of groundnut oil cake and bagasse of 7.13/2.87 (w/w). The enzyme was applied in dairy wastewater treatment. At the condition: enzyme concentrate of 0.2%, temperature of 40°C, and lipid concentration of 1000 mg/L, the performance of the anaerobic treatment was significantly improved, whereas the generated biogas volume is 1,668.78 cm³, COD and color removal efficiency are 90.9% and 93.4%, respectively. Lipid removal efficiency was over 99% in both wastewater samples after 5 days.

Tóm tắt

Nghiên cứu tối ưu bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) để tìm sự tương tác đồng thời của độ ẩm, thời gian và tỉ lệ cơ chất lên quá trình tổng hợp lipase từ Aspergillus niger, đánh giá khả năng thủy phân của lipase ở bước tiền xử lý lipid trong nước thải gồm: nồng độ enzyme 0,1÷0,5% (w/v), nhiệt độ 30÷50^oC và nồng độ chất béo 200÷3.400 mg/L. Theo dõi các chỉ số khí biogas, nhu cầu oxy hóa học, độ màu. Kết quả, hoạt tính lipase đạt 1,11 UI/mL với các điều kiện tối ưu độ ẩm 59,42%, thời gian 92,34 giờ, tỉ lệ bánh dầu và bã mía là 7,13/2,87 (w/w). Enzyme tiền xử lý lipid với các điều kiện nồng độ enzyme 0,2%, nhiệt độ 40^oC và nồng độ chất béo là 1.000 mg/L. Nước thải được tiền xử lý giúp tăng hiệu quả đáng kể ở bước xử lý kỵ khí so với nước thải thô: khí biogas thu được 1.668,78 cm³ so với 991,06 cm³, hiệu quả loại bỏ COD là 90,9% so với 56,9%, độ màu là 93,4% so với 50,2%, loại bỏ lipid đạt trên 99% ở cả hai loại nước thải sau 5 ngày.