Xạ khuẩn Streptomyces chartreusis CP23X9 sinh xylanase: đặc điểm sinh học và phân loại

Trong bài viết này, chúng tôi nghiên cứu đặc điểm sinh học và phân loại của chủng xạ khuẩn CP23X9 sinh xylanase cao nhằm ứng dụng trong tẩy trắng bột giấy. Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xạ khuẩn Streptomyces chartreusis CP23X9 sinh xylanase: đặc điểm sinh học và phân loạiTẠP CHÍ SINH HỌC 2013, 35(3se): 45-50XẠ KHUẨN STREPTOMYCES CHARTREUSIS CP23X9 SINH XYLANASE:ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ PHÂN LOẠIVũ Văn Lợi, Nguyễn Văn Hiếu, Nguyễn Thị Hồng Liên,Phạm Thị Bích Hợp, Phan Thị Hồng Thảo*Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam, *pthongthao@ibt.ac.vnTÓM TẮT: Xylan là thành phần chính của hemicellulose, được cấu tạo từ các phân tử D-xylopyranosethông qua liên kết β-1,4 và các chuỗi bên. Sự phân hủy xylan bởi xylanase được nghiên cứu nhiều ở visinh vật, đặc biệt là nấm và xạ khuẩn. Hiện nay, việc phân lập và tuyển chọn các chủng xạ khuẩn có khảnăng sinh xylanase cao được quan tâm bởi tiềm năng ứng dụng rộng rãi của chúng trong nhiều lĩnh vựckhác nhau, đặc biệt là trong công nghiệp giấy và bột giấy. Trong nghiên cứu này, chủng CP23X9 có khảnăng phân hủy xylan đã được mô tả đặc điểm sinh học và phân loại. Chủng CP23X9 thuộc nhóm xạkhuẩn xanh và vàng xám, có chuỗi bào tử dạng xoắn, bề mặt bào tử dạng gai, số lượng bào tử trêntừng chuỗi khoảng từ 10-50. Chủng CP23X9 sinh trưởng tốt trên nhiều loại môi trường, ở điều kiện nhiệtđộ, pH khá rộng (nhiệt độ 15-45oC; pH = 5-10) và chịu được nồng độ muối NaCl đến 6%. Xạ khuẩnCP23X9 có khả năng đồng hoá nhiều loại đường như D-glucose, D-xylose, D-mannitol, L-arabinose và Lrhamnose. Đặc biệt, chủng có khả năng sinh enzyme ngoại bào phong phú (ligninase, protease, amylase),có hoạt tính xylanase cao (42,7 U/ml) và không sinh cellulase. Đối chiếu các đặc điểm phân loại củachủng với khóa phân loại xạ khuẩn ISP, khóa phân loại của Bergey và kết quả phân tích trình tự gen mãhóa 16S rRNA cho thấy, chủng CP23X9 có đặc điểm tương đồng cao (99%) với loài Streptomyceschartreusis. Hoạt tính xylanase của Streptomyces chartreusis CP23X9 có thể ứng dụng trong tẩy trắng bộtgiấy.Từ khóa: Streptomyces chartreusis, 16S rDNA, đặc điểm sinh học, phân loại xạ khuẩn, xylanase.MỞ ĐẦUXylan là thành phần chính củahemicellulose, chiếm 20-35% khối lượng chấtkhô. Thành phần của xylan bao gồm mạchchính được cấu tạo bởi đường D-xylopyranosethông qua liên kết β-1,4 và các chuỗi bên Oacetyl, α-L-arabinofuranosyl, α-D-glucuronosyl.Để thủy phân hoàn toàn xylan cần có sự thamgia hoạt động của tổ hợp xylanase [4]. Đến nay,xylanase từ vi sinh vật được quan tâm chú ýmạnh mẽ bởi khả năng ứng dụng trong nhiềulĩnh vực như bột giấy, thức ăn chăn nuôi,chuyển hóa lignocellulose, cồn sinh học và côngnghiệp đồ uống.Xylanase được sinh tổng hợp bởi nhiều loàivi sinh vật khác nhau như vi nấm, vi khuẩn, xạkhuẩn (Penicillium janthinellum, Arthrobactersp.,Streptomycescyaneus,S.albus,S. Chromofuscus và S. chartreusis) [2, 5, 8].Trong đó, xylanase từ xạ khuẩn được công bốcó khả năng chịu nhiệt, chịu kiềm và không cóhoạt tính cellulase [8]. Sử dụng xylanase trongtẩy trắng bột giấy giúp làm giảm lượng chlorine(Cl2) và hypochlorine (ClO2) dùng trong trongtẩy trắng, đồng thời giảm lượng hóa chất thải ramôi trường. Đến nay, xylanase từ S. albus và S.chromofuscus đã được ứng dụng thành côngtrong tẩy trắng bột giấy, sử dụng xylanase từchủng S. albus giúp độ sáng của bột giấy tăng4% và xylanase từ S. chromofuscus có hiệu quảtẩy trắng tăng 9,1% so với không xử lý [8].Trong bài này, chúng tôi nghiên cứu đặc điểmsinh học và phân loại của chủng xạ khuẩnCP23X9 sinh xylanase cao nhằm ứng dụngtrong tẩy trắng bột giấy.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUVật liệuCác chủng xạ khuẩn và vi sinh vật kiểmđịnh:BacillussubtilisATCC6633,Pseudomonas aeruginosa, Sarcina lutea,Escherichia coli PA2, Staphylococcus aureus208P và Candida albicans nhận từ bộ sưu tậpgiống của Phòng Công nghệ lên men, ViệnCông nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học vàCông nghệ Việt Nam.45Vu Van Loi et al.Môi trường nuôi cấy và phân loại: các môitrường theo ISP (International StreptomycesProject). Môi trường GI (g/l): Oat spelts xylan5; K2HPO4 0,5; MgSO4.7H2O 0,5; KNO3 0,5;NaCl 0,5; FeSO4.H2O 0,0; pH 7,2-7,5. Môitrường Gause I (g/l): Tinh bột tan 20; K2HPO40,5; MgSO4.7H2O 0,5; KNO3 0,5; NaCl 0,5;FeSO4.H2O 0,01; pH 7,2-7,5. Môi trường GauseII (g/l): Glucose 10; pepton 5; cao thịt 0,5; NaCl5; pH 7,2-7,5.Phương phápPhương pháp xác định hoạt tính xylanaseHoạt tính xylanase được xác định bằng đolượng đường khử giải phóng ra từ 0,5% (w/v)oat spelts xylan, sử dụng 3,5- Dinitrosalicylicacid (DNS) là chất phản ứng [3] và D-xyloselàm đường chuẩn. Một đơn vị hoạt tính enzymexylanase được định nghĩa là lượng enzyme cầnđể giải phóng ra 1µmol xylose từ oat speltsxylan 0,5% (w/v) trong điều kiện thí nghiệm[7].Phân loại CP23X9 bằng quan sát đặc điểm hìnhthái, phân tích trình tự gen mã hóa 16S rRNANghiên cứu đặc điểm sinh học theo phươngpháp trong ISP (1974) và khóa phân loại Bergey[6, 12]. Màu sắc của khuẩn ty cơ chất (KTCC),khuẩn ty khí sinh (KTKS) và sắc tố tan tiết ramôi trường được đánh giá theo Shirling vàGottlieb (1966) t ...