Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy một số chủng nấm mốc có khả năng phân giải pectin mạnh

Việc sản xuất chế phẩm enzyme pectinase từ các chủng nấm mốc rất có ý nghĩa trong đời sống nói chung và lĩnh vực công nghệ thực phẩm nói riêng. Trong nghiên cứu này, một số điều kiện nuôi cấy chủng nấm mốc Penicillium citrinum M4 và chủng nấm mốc Aspergillus oryzae M75 có khả năng phân giải pectin, phân lập từ các loại vỏ củ, quả giàu pectin đã được tối ưu hóa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy một số chủng nấm mốc có khả năng phân giải pectin mạnh TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY MỘT SỐ CHỦNG NẤM MỐC CÓ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI PECTIN MẠNH Phan Thị Thanh Diễm1Ngô Thị Bảo Châu2 Tóm tắt: Việc sản xuất chế phẩm enzyme pectinase từ các chủng nấm mốc rất có ý nghĩa trong đời sống nói chung và lĩnh vực công nghệ thực phẩm nói riêng. Trong nghiên cứu này, một số điều kiện nuôi cấy chủng nấm mốc Penicillium citrinum M4 và chủng nấm mốc Aspergillus oryzae M75 có khả năng phân giải pectin, phân lập từ các loại vỏ củ, quả giàu pectin đã được tối ưu hóa. Chủng P. citrinum M4 có thời gian nuôi cấy là 120 giờ; pH môi trường là 7,5; nguồn carbon là tinh bột; nguồn nitrogen là peptone. Chủng A. oryzae M75 có thời gian nuôi cấy là 72 giờ; pH môi trường là 7,5; nguồn carbon là maltose; nguồn nitrogen là urea. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần vào việc sản xuất và ứng dụng chế phẩm enzyme pectinase trong đời sống. Từ khóa: Aspergillus, Điều kiện nuôi cấy, Pectin, Pectinase, Penicillium. 1. Mở đầu Hiện nay, nhiều enzyme vi sinh vật đã được khai thác, sản xuất và ứng dụng rất nhiều trong đời sống. So với nguồn khai thác từ động vật và thực vật thì nguồn enzyme từ vi sinh vật có nhiều ưu điểm như hoạt tính enzyme cao, thời gian tổng hợp ngắn, nguyên liệu sản xuất rẻ tiền,... Các enzyme được tập trung nghiên cứu và ứng dụng phải kể đến như protease, amylase, cellulase và pectinase cũng là một trong những enzyme đang được quan tâm hiện nay. Pectinase là enzyme xúc tác sự thủy phân các polymer pectin. Đây là nhóm enzyme được ứng dụng rộng rãi sau amylase và protease [2]. Enzyme này được sử dụng nhiều trong công nghệ chế biến thực phẩm, công nghiệp dệt sợi, xử lý nước thải, y học, nông nghiệp,... Tuy nhiên, giá thành các chế phẩm pectinase còn khá cao, điều này sẽ hạn chế khả năng ứng dụng của enzyme này vào thực tế. Mục đích của nghiên cứu này là xác định các điều kiện nuôi cấy thích hợp về thời gian, pH, các nguồn carbon và nguồn nitrogen cho 2 chủng Penicillium citrinum M4 và Aspergillus oryzae M75, nhằm tạo cơ sở cho nấm mốc sinh trưởng phát triển mạnh và phân giải pectin tốt nhất đồng thời là cơ sở để sản xuất chế phẩm enzyme pectinase. 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng nghiên cứu Hai chủng Penicillium citrinum M4 và Aspergillus oryzae M75 có khả năng phân giải pectin mạnh này được lưu giữ tại Bộ môn Sinh học Ứng dụng, Khoa Sinh học, trường Đại học Khoa học, Đại học Huế. 1 . ThS, Khoa Lý-Hóa-Sinh, Trường Đại học Quảng Nam 2 . ThS, Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế 1 PHAN THỊ THANH DIỄM - NGÔ THỊ BẢO CHÂU Hình 1. Khuẩn lạc của các chủng P. citrinum M4 và A. oryzae M75 có khả năng phân giải pectin mạnh 2.2. Phương pháp nghiên cứu - Hai chủng P. citrinum M4 và A. oryzae M75 được nuôi cấy trong môi trường Czapek dịch thể có bổ sung pectin thay thế nguồn đường saccharose [3]. - Bố trí thí nghiệm nuôi cấy các chủng nấm mốc bằng phương pháp“một lúc - một biến”. Nghiên cứu lựa chọn thời gian thích hợp ở khoảng thời gian 48, 72, 96, 120 và 144 giờ. Tối ưu pH lần lượt là 4,0; 5,0; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5 và 8,0. Nguồn carbon là glucose, lactose, maltose, fructose, tinh bột, CMC và rỉ đường. Nguồn nitrogen là gelatin, urea, cao thịt, cao nấm men, peptone và NH4NO3. Nuôi cấy dịch nấm mốc trên máy lắc với tốc độ 120 vòng/phút trong 4 ngày sau đó thu enzyme ngoại bào. Lấy 100 µl dịch enzyme ngoại bào cho vào giếng thạch pectin rồi đem ủ ở 37°C, sau 24 giờ lấy ra nhuộm thuốc thử Lugol. Xác định hoạt tính pectinase bằng cách đo đường kính vòng thủy phân pectin [3]. - Phương pháp xác định hoạt độ pectinase: Hoạt độ pectinase được xác định bằng cách đo lượng đường khử được giải phóng từ hoạt động của pectinase trên cơ chất pectin bằng thuốc thử 3,5-dinitrosalicylic acid (DNS). Lấy 3 ml hỗn hợp phản ứng bao gồm 0,8 ml dung dịch pectin và 0,2 ml dịch enzyme được pha loãng thích hợp trong 2 ml dung dịch sodium acetate 0,1 M; pH 5. Hỗn hợp phản ứng được ủ ở 40°C trong 10 phút. Sau đó thêm vào 1 ml NaOH và 1 ml DNS, làm dừng phản ứng bằng cách đun sôi trong 10 phút. Tính lượng đường khử giải phóng bởi sự thủy phân enzyme. Một đơn vị hoạt độ của enzyme được định nghĩa là lượng enzyme cần thiết để giải phóng 1 µmol của các nhóm khử trong một phút với galacturonic acid là tiêu chuẩn trong các điều kiện thí nghiệm [6]. - Phương pháp xác định sinh khối khô của nấm mốc: Thu sinh khối tươi nấm mốc từ bình nuôi cấy cho vào đĩa petri có lót giấy lọc tiến hành sấy khô tuyệt đối [3]. - Xử lý số liệu: thí nghiệm lặp lại ba lần, số ́liệu được xử lí bằng thống kê mô tả (Microsoft Excel 2010) và phân tích ANOVA (Duncan’s test p