Nghiên cứu sản xuất enzym cellulase từ nấm mốc

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 2 Lời mở đầu Enzym là chất xúc tác sinh học không chỉ có ý nghĩa cho quá trình sinh trưởng, sinh sản của mọi sinh vật mà nó còn đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ chế biến thực phẩm, trong y học, trong kỹ thuật phân tích, trong công nghệ gen và trong bảo vệ môi trường. Vì vậy mà những nghiên cứu sản xuất enzym và ứng dụng enzym được phát triển rất mạnh từ đầu thế kỷ XX. Hàng loạt enzym đã được tìm ra và ứng dụng rộng rãi như: amylase, protease, pectinase, cellulase, Enzym cellulase được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp sản xuất cồn, công nghiệp chế biến vải, trong xử lý môi trường, Tuy rằng enzym cellulase được ứng dụng rất ít trong thực phẩm (khoảng 1%)nhưng hầu như quá trình chế biến nào liên quan đến nguồn nguyên liệu là thực vật nếu có enzym cellulase đều cho hiệu suất cao hơn. Đó là do thành tế bào thực vật được cấu tạo từ cellulose, hợp chất này có cấu trúc rất vững chắc rất khó phân cắt. Enzym cellulase lại có khả năng phân hủy cơ chất này, vì thế các chất bên trong tế bào dễ dàng thoát ra ngoài và tham gia vào quá trình chế biến. Như vậy enzym cellulase trong chế biến thực phẩm không phải là enzym chính mà chỉ là enzym hỗ trợ cho các enzym khác nâng cao hoạt tính xúc tác. Hiện nay trên thế giới có 3 nguồn để thu nhận enzym là từ thực vật, động vật và VSV. Do những ưu điểm về mặt sinh lý và kỹ thuật sản xuất mà nguồn VSV ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Ưu điểm nổi bật đó là tốc độ sinh trưởng, sinh sản và phát triển của VSV rất nhanh, nhanh hơn rất nhiều so với thực vật và động vật. Mặt khác, do kích thước VSV nhỏ nên ta có thể cơ giới hóa và tự động hóa trong quá trình nuôi cấy. Điều kiện nuôi cấy bằng VSV có thể kiểm soát được mà không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài như thu enzym từ nguồn thực vật và động vật. Có 2 phương pháp để nuôi cấy VSV tạo enzym là nuôi cấy bề mặt và nuôi cấy bề sâu. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, tuy nhiên ngày nay phương pháp nuôi cấy bề sâu ngày càng được ứng dụng rộng rãi do khả năng cơ giới hóa và tự động hóa. MỤC LỤC 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1 Lời mở đầu 2 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 3 2.1. Cấu tạo và tính chất của ligno-cellulose 4 2.1.1. Cellulose 5 2.1.2. Hemicellulose 7 2.1.3. Lignin 7 2.2. Enzym cellulase 9 2.2.1 Phân loại enzym cellulase 9 2.2.2 Mối quan hệ cấu trúc-chức năng trong enzym cellulase 12 2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng của enzym 14 2.2.4 Enzym cellulase từ VSV 18 2.3. Các phương pháp xác định hoạt tính enzym cellulase 29 2.3.1 Xác định hoạt tính enzym bằng cách đo đường kính vòng thủy phân 29 2.3.2 Xác định hoạt tính enzym dựa vào sự giảm trọng lượng cơ chất 29 2.3.3 Xác định hoạt tính enzym dựa vào sự giảm độ nhớt của dung dịch cơ chất 30 2.3.4 Xác định hoạt tính enzym dựa vào lượng đường khử tạo thành 30 2.4. Ưùng dụng enzym cellulase từ VSV 31 2.4.1 Ưùng dụng enzym cellulase trong chế biến thực phẩm 31 2.4.2 Sản xuất thức ăn gia súc 34 2.4.3 Thủy phân phế liệu giàu cellulose 35 3. CHƯƠNG 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 3.1. Nguyên liệu 37 3.1.1. Nguồn carbon và cách xử lý 37 3.1.2. Hóa chất sử dụng 37 3.1.3. Dụng cụ thí nghiệm 38 3.1.4. Các loại môi trường sử dụng 38 3.2. Phương pháp cấy chuyền và giữ giống 39 3.3. Phương pháp nuôi cấy nấm mốc tạo enzym 39 3.4. Phương pháp nghiên cứu 40 3.4.1. Trình tự tiến hành thí nghiệm 40 3.4.2. Thuyết minh quá trình thí nghiệm 40 3.5. Trình tự tiến hành xác định hoạt tính enzym cellulase 43 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 45 4.1. Chọn loài nấm mốc sinh tổng hợp enzym có hoạt tính cellulase cao nhất 46 4.2. Aûnh hưởng của nguồn carbon đến khả năng sinh tổng hợp enzym 50 4.3. Aûnh hưởng của nguồn nitơ đến khả năng sinh tổng hợp enzym 53 4.4. Aûnh hưởng của pH đến khả năng sinh tổng hợp enzym 55 4.5. Aûnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính enzym cellulase 59 4.6. Aûnh hưởng của pH đến hoạt tính enzym cellulase 61 4.7. Ứng dụng enzym cellulase để thủy phân cơ chất rơm 62 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64 5.1. Kết luận 64 5.2. Đề nghị 64 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 7. PHỤ LỤC 67