Nuôi cấy Bacillus subtilis thu nhận α-amylase và ứng dụng trong sản xuất dextrin

Hiện nay, α-amylase là một trong những enzyme được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp thực phẩm, chăn nuôi thú y, chẩn đoán bệnh…Trong công nghiệp thực phẩm, α-amylase đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Thông qua sự thủy phân tinh bột, α-amylase tạo ra những sản phẩm có giá trị dinh dưỡng như dextrin, maltose, glucose… Trước đây, người ta thu nhận α-amylase từ malt là chủ yếu. Ngày nay, với nền công nghiệp phát triển mạnh kéo theo nhu cầu về α-amylase tăng cao nên việc áp dụng những kỹ thuật tiến...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nuôi cấy Bacillus subtilis thu nhận α-amylase và ứng dụng trong sản xuất dextrinNuôi cấy Bacillus subtilis thu nhận α-amylasevà ứng dụng trong sản xuất dextrinHiện nay, α-amylase là một trong những enzyme được sử dụng rộng rãi trongnhiều lĩnh vực như công nghiệp thực phẩm, chăn nuôi thú y, chẩn đoánbệnh…Trong công nghiệp thực phẩm, α-amylase đóng vai trò đặc biệt quan trọng.Thông qua sự thủy phân tinh bột, α-amylase tạo ra những sản phẩm có giá trị dinhdưỡng như dextrin, maltose, glucose… Trước đây, người ta thu nhận α-amylase từ malt là chủ yếu. Ngày nay, với nền côngnghiệp phát triển mạnh kéo theo nhu cầu về α-amylase tăng cao nên việc áp dụngnhững kỹ thuật tiến bộ trong nuôi cấy vi sinh vật để thu dễ dàng hơn với lượng lớnα-amylase là rất cần thiết. Dextrin là sản phẩm do sự thủy phân tinh bột của α-amylase. Ngoài giá trị dinhdưỡng, dextrin còn là một trong những yếu tố cải thiện tính chất, cảm quan của thựcphẩm. Vì vậy, dextrin ngày càng được sử dụng phổ biến trong chế biến thựcphẩm và công nghiệp bánh kẹo. Sản xuất dextrin từ tinh bột có thể dùng acid hay enzyme. Tuy nhiên, sản xuấtdextrin bằng acid có rất nhiều hạn chế là khó định hướng sản phẩm do tác dụng khôngđặc hiệu của acid lên nguyên liệu, độc hại nên đòi hỏi phải có trang thiết bị đắt tiền,lượng acid dư gây hư hỏng thiết bị và làm ô nhiễm môi trường. Mặc khác, dextrinthành phẩm có màu và vị đắng. Việc sử dụng α-amylase thay thế cho acid trong các qui trình sản xuất dextrin sẽkhắc phục được những hạn chế trên. Dextrin thu được nhờ α-amylase sau khi sấy phun có màu trắng, pH trung tính, ítngọt, sạch khuẩn, khoáng và chất hữu cơ nên rất thích hợp sử dụng trong nhiềungành công nghiệp và trong y dược. Từ thực tiễn trên chúng tôi tiến hành đề tài “Nuôi cấy Bacillus subtilis thu nhận α-amylase và ứng dụng trong sản xuất dextrin”.1.2. MỤC ĐÍCH Thu nhận α-amylase, xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng thủy phân của α-amylase và tinh bột để thu nhận dextrin.1.3. YÊU CẦU - Khảo sát thời gian nuôi cấy Bacillus subtilis trên môi trường bán rắn ở điềukiện nuôi cấy theo đề tài nghiên cứu trước. - Thu nhận và tinh sạch sơ bộ α-amylase từ canh trường nuôi cấy B.subtilis. - Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng thủy phân tinh bột tạo dextrincủa chế phẩm α-amylase.Chương 22.1. BACILLUS SUBTILIS 2.1.1. Đặc điểm vi khuẩn Bacillus subtilis là trực khuẩn, Gram (+), có khả năng sinh catalase, hiếu khí haykỵ khí tùy ý. Thường được tìm thấy trong đất. Có khả năng di động, sinh nội bào tử. Tế bào sinh dưỡng có dạng hình que, kíchthước chiều rộng từ 0,7 – 0,8 μm, chiều dài từ 2,0 – 3,0 μm. Không kết thành chuỗi,bắt phẩm nhuộm đồng đều, không tạo bao nang. Bào tử B. subilis có dạng ellip đến hình cầu, kích thước chiều rộng 0,6 – 0,9 μm,chiều dài 1,0 – 1,5 μm, nằm giữa hay trong khoảng trung tâm đến gần cuối tế bào,phần lớn được tạo thành ở 48 giờ. Mỗi cá thể chỉ tạo một bào tử, bào tử cókhả năng chịu nhiệt, tia bức xạ, chất sát khuẩn, chất hút ẩm (Trần Đỗ Quyên, 2004). Khi nuôi cấy trên môi trường thạch đĩa khuẩn lạc tròn, không đều hay phân tán.Đường kính khuẩn lạc từ 3 – 5 mm, màu vàng xám, rìa có hình răng cưa. Sau 1 – 4ngày bề mặt khuẩn lạc nhăn nheo, màu hơi nâu (Nguyễn Đức Duy Anh, 2005). Trong môi trường lỏng sinh khối tạo màng mỏng có lớp bao phủ. Do bào tử chiunhiệt cao nên B. subtilis có thể gây hư hỏng một số thực phẩm hộp tạo mùi vị khóchịu. Sinh acid từ xylose, arabinose, glucose, sucrose và mannitol nhưng không tạo khí (sửdụng nguồn nitơ là muối amonium). Có khả năng phân giải nitrate, sinh nitrit từ nitrate. Trong điều kiện kỵ khí, khôngsinh khí từ môi trường lỏng chứa nitrate. Một đặc điểm dùng để phân biệt với các vi khuẩn khác là làm tan chảy gelatinenhanh chóng................... 2.1.3. Bộ gen Năm 1997, người ta đã hoàn tất việc nghiên cứu về trình tự gen của B.subtilis và lầnđầu tiên công bố trình tự gen của vi khuẩn. Bộ gen chứa 4,2 mega-base, xấp xỉ 4100 gen. Trong số đó, chỉ có 192 gen không thểthiếu được, 79 gen được dự đoán là thiết yếu. Phần lớn gen thiết yếu đều có liên quanvới quá trình trao đổi chất của tế bào.Phân loại khoa học Giới: Bacteria Ngành: Firmicutes Lớp: Bacilli Bộ: Bacillales H ọ: Bacillaceae Giống: Bacillus Loài: subtilisTên képBacillus subtilis (Ehrenberg 1835 Cohn 1872)2.1.4. Ứng dụng của Bacillus subtilis Trong công nghiệp sản xuất amino acid, thức ăn gia súc, Bacillus subtilis là mộttrong những chủng vi sinh vật tổng hợp lysine có hàm lượng khá lớn (15-20%) từ tinhbột. Trong y dược, Bacillus subtilis được đóng thành ống thuốc Subtilis 10 ml trị bệnhtiêu chảy cho trẻ em do vi khuẩn Coliform gây ra, bệnh dường ruột do lị trực trùng,đắp các vết thương lở loét ngoài da (Trần Đỗ Quyên, 2004). Sản xuất các kháng sinh thực vật, ứng dụng trong phòng trừ vi sinh vật gây bệnh nhưnấm Rhizoctonia solani, Fusarium sp, Pylicularia oryzae,... Người ta thấy rằng sự pháttriển của Bacillus subtilis trong cây làm tăng khả năng tổng hợp các peptide khángnấm của vi khuẩn nốt rễ (Rhizobacterium). Khả năng này được ứng dụng trong kiểmsoát sinh học. Ứng dụng trong sản xuất chế phẩm sinh học (probiotic) bổ sung trong thức ăn nhằmcải thiện tiêu hóa, sức tăng trưởng; giảm sự tái phát bệnh tiêu chảy trên gia súc; bổsung vào ao nuôi nhằm duy trì chất lượng nước ao, hạn chế bệnh cho thủysản nuôi. Hệ enzyme của B. subtilis được sử dụng nhiều trong sản xuất chất tẩy rửa. Chúng cóthể biến đổi các dạng chất thải độc hại thành những dạng hợp chất vô hại của nitrogen,carbon dioxide, và nước. Một chủng Bacillus subtilis được biết trước đây là Bacillus natto được dùng trongsản xuất thực phẩm thương mại của Nhật tương tự như thực phẩmcheonggukjang của Hàn Quốc. B. subtilis tái tổ hợp được sử dụng trong sản xuất polyhydroxyalkanoates (PHA) vàchúng có thể sử dụng malt phế thải như là nguồn cacbon, nhờ ...