NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH ASPERGILLUS NIGER PECTIN METHYLESTERASE TRÊN CƠ CHẤT BÃ TÁO

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH ASPERGILLUS NIGER PECTIN METHYLESTERASE TRÊN CƠ CHẤT BÃ TÁO

 KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN THỊ KIM NGÂN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH ASPERGILLUS NIGER PECTIN METHYLESTERASE TRÊN CƠ CHẤT BÃ TÁO Luận văn tốt nghiệp Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Cần Thơ, 2009 Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang i Aspergillus niger       Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang ii LỜI CAM ĐOAN         Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang iii LƠ ̀ I CẢM TẠ   qu        y, CNT              Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang iv TÓM TẮT  Đề tài: “Nghiên cứu khả năng sinh Aspergillus niger pectinmethylesterase trên cơ chất bã táo”, được thực hiện nhằm khảo sát ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy đến sự phát triển của nấm mốc Aspergillus niger trên cơ chất bã táo để thu được PME có hoạt tính cao. Trong đó, các điều kiện môi trường như độ ẩm (dựa trên tỉ lệ pha loãng giữa cơ chất bã táo và nước), pH môi trường, thành phần đạm bổ sung và thời gian ủ thích hợp cho quá trình sinh tổng hợp PME hoạt tính cao được khảo sát. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở tỉ lệ pha loãng 1:3, pH = 4,0, nuôi cấy nấm mốc trong 96 giờ và bổ sung thêm 0,2% (NH 4 ) 2 SO 4 là các điều kiện môi trường tối ưu để nấm mốc phát triển và sinh tổng hợp PME có hoạt tính cao nhất. Hoạt tính PME đạt 383,20 (U/mL). Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang v MỤC LỤC   ii    . iii  . iv  . v    vii    viii  . ix   . 1 1.1  1 1.2  2           3 2.1  3 2.1.1 Đặc tính sinh lý, sinh hóa 3 2.1.2 Kiểu phản ứng 4 2.1.3 Nguồn tổng hợp PME 5 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme PME . 6 2.2  . 10 2.3 PECTIN . 11 2.3.1 Cấu tạo hóa học của pectin . 11 2.3.2 Mức độ ester hóa của pectin 12 2.3.3 Vai trò chuyển hóa pectic trong sự thay đổi cấu trúc tế bào thực vật . 13 2.4 A. NIGER   14 2.4.1 Khái quát về nguyên liệu táo . 14 2.4.2 Giống vi sinh vật 15 2.4.3 Môi trường nuôi cấy 17 2.4.4 Thu nhận enzyme . 18 2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp PME . 18 Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang vi 2.5  . 19   21 3.1  21 3.1.1 Thời gian địa điểm . 21 3.1.2 Dụng cụ - hóa chất . 21 3.1.3 Nguyên liệu táo 21 3.2  . 22 3.2.1 Phương pháp chuẩn bị mẫu . 22 3.2.2 Phương pháp xử lý số liệu . 22 3.3  22 3.3.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng giữa tỉ lệ pha loãng của cơ chất và nước đến khả năng tổng hợp PME của A.niger . 22 3.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của thời gian ủ đến khả năng tổng hợp PME của nấm mốc Aspergillus niger 23 3.3.3 Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng tổng hợp PME của nấm mốc . 25 3.3.4 Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của tỉ lệ amonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 bổ sung đến khả năng sinh PME từ nấm mốc A.niger 26    28 4.1  28 4.2   A. NIGER . 30 4.3  ASPERGILLUS NIGER . 31 4.4  4 ) 2 SO 4  A. NIGER PME . 33  - 35 5.1  35 5.2  . 35  . 36  x Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang vii DANH SA ́ CH CHỮ VIẾT TẮT  --galactosidase DE: degree of esterification DP: degree of polymerization FDA: food and drug administration GalA: acid polygalacturonic HG: homogalacturonan PE: pectinesterase PG: polygalacturonase PGL: exopolygalacturonate lyase PI: pink PL: pectate lyase PME: pectin methyl esterase PMEI: pectin methyl esterase inhibitor PVP: polyvinylpyrrolidone RG: rhamnose RGI: rhamnogalacturonan I RGII: rhamnogalacturonan II VI: vacuum infusion Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang viii DANH SA ́ CH HÌNH   . 5 nh h c n  c  cht n  nh enzyme 7 nh hng c nhit  n n t    c enzyme . 7 nh h c pH n   c enzyme . 8  12  . 13   15 Aspergillus niger . 16   23   24  25  4 ) 2 SO 4   . 27  29  30  . 32  4 ) 2 SO 4  . 34 Luâ ̣ n văn tốt nghiê ̣ p Đa ̣ i ho ̣ c kho ́ a 31 Trươ ̀ ng Đa ̣ i ho ̣ c Cần Thơ Ngành Công nghệ thực phẩm Trang ix DANH SÁCH BẢNG   . 10  12  . 15  28 A. niger 30 A. niger . 32  4 ) 2 SO 4 A. niger . 33 [...]... Ngạch, 2007) 2.5 MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐÃ NGHIÊN CỨU Sun Zhong-Tao (2008) đã nghiên cứu sản xuất pectinase từ hai dòng Aspergillus niger đã đƣợc phân lập trên cơ chất bã táo (apple pomace) Nghiên cứu sản xuất PME từ Curvularia inaequalis trên cơ chất vỏ cam trong môi trƣờng rắn cũng đã đƣợc Afifi et al (2002) nghiên cứu Nhìn chung, đă ̣c điể m thành phầ n cơ chấ t giàu pectin và điề u kiê ̣n môi trƣờng... pectinmethylesterase trên cơ chất bã táo đƣợc thực hiện 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài là khảo sát ảnh hƣởng của các điều kiện môi trƣờng đến khả năng sinh PME của nấm mốc Aspergillus niger Ngành Công nghệ thực phẩm Trang 2 Luận văn tố t nghiê ̣p Đại học khóa 31 CHƢƠNG 2 2.1 Trường Đại học Cầ n Thơ ̉ LƢỢC KHAO TÀ I LIỆU GIỚI THIỆU PECTIN METHYLESTERASE Pectinmethylesterase... rƣợu táo, …Phần phụ phẩm còn lại sau khi ép là bã táo ép – đây là một nguồn giàu pectin nên có thể đƣợc dùng làm cơ chất cho quá trình sản xuất PME Điều này giúp làm giảm giá thành sản phẩm enzyme, đồng thời là một phƣơng pháp hữu hiệu để tận dụng nguồn phụ phẩm nhƣ bã Với những thuận lợi và sự cần thiết sản xuất enzyme pectinmethylesterase, đề tài Nghiên cứu khả năng sinh Aspergillus niger pectinmethylesterase... yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng tổng hợp PME 2.4.5.1 Ảnh hưởng của loại nguyên liệu Thành phần môi trƣờng là yếu tố cơ bản nhất quyết định khả năng sinh PME cũng nhƣ các enzyme khác tƣ̀ vi sinh vâ ̣t Trong đó , thành phần pectin giữ vai trò rất quan tro ̣ng (Patil, 2006) Hàm lƣợng pectin cao đƣơ ̣c biế t đến nhƣ nguồn cơ chất thích hợp cho việc sản xuất pectinase nguồn gốc vi sinh Ngành Công nghệ... thế, nghiên cứu trích ly PME trong điều kiện hiện tại ở Việt Nam là việc hết sức cần thiết Hai nguồn đối tƣợng nghiên cứu và sản xuất PME là vi sinh vật và thực vật Ngày nay do ƣu thế về nhiều mặt nhƣ hiệu suất thu hồi cao, khả năng sản xuất trên quy mô công nghiệp và tốc độ sinh sản nhanh, vi sinh vật là nguồn thu enzyme chủ yếu Pectinase có thể đƣợc sản xuất từ nhiều loại vi khuẩn và nấm mốc, nhƣng Aspergillus. .. Đại học Cầ n Thơ Trong đó: E: enzyme I: chất kìm hãm K1, K2: hằng số tốc độ phản ứng (i) Chất kìm hãm cạnh tranh Các chất kìm hãm cạnh tranh có cấu trúc tƣơng tự nhƣ cấu trúc cơ chất Do đó chúng có khả năng kết hợp với trung tâm hoạt động của enzyme Kết quả là một số chỗ kết hợp cần thiết ở enzyme bị chất kìm hãm chiếm mất Do đó cơ chất mất một phần khả năng tƣơng tác, làm cho tốc độ phản ứng không... PME cũng đƣợc nghiên cứu (Contreras–Esquivel, 1999) Kết quả cho thấy dung dịch NaCl 0,5% và 0,1% đƣợc sử dụng trích ly PME từ vỏ quả chanh (Mexico lime) và vỏ quả lê (prickly pear) cho hiệu quả trích ly cao nhất Sử dụng bã táo (apple pomace) nhƣ nguồn cơ chất cho sự phát triển của A niger sinh PME cũng đã đƣợc chứng minh bởi Joshi (2005) Nghiên cứu của Joshi (2006) về việc sản xuất pectin methylesterase. .. PME từ Aspergillus niger đƣợc ƣu tiên chọn lựa nhiều nhất Aspergillus niger đƣợc sử dụng phổ biến từ nhiều thập kỷ qua trong ngành công nghệ thực phẩm và không có tác động xấu đến sức khỏe con ngƣời Sản phẩm từ Aspergillus niger cũng đƣợc Cục Quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm Hoa Kỳ (FDA) chứng nhận là sản phẩm an toàn Ngoài ra, Aspergillus niger còn là một nấm mốc có khả năng phát triển nhanh chóng trên. .. một cơ chất nhất định là pectin Chính vì thế, đặc điểm tính chất của pectin cũng cần đƣợc quan tâm 2.3 PECTIN 2.3.1 Cấu tạo hóa học của pectin Pectin là một polymer đƣợc hình thành chủ yếu nhờ những đơn vị acid polygalacturonic (GalA) gắn kết nhau bởi các liên kết α – 1,4 glycoside Trong pectin tự nhiên có khoảng hai phần ba nhóm acid đƣợc ester hóa bằng methanol Tùy thuộc vào nguồn pectin mà pectin. .. học khóa 31 Trường Đại học Cầ n Thơ Hình 7: Trái táo (Ziziphus nummularia) Táo cũng giống nhƣ nhiều loại quả khác có rất nhiều pectin đặc biệt là phía trong lõi (Joshi, 2006), nên đƣợc chọn làm cơ chất để nuôi cấy nấm mốc sinh tổng hợp PME Bảng 3: Thành phần pectin của táo và một số loại trái cây Trái cây Pectin (% w/w) Loại pectinase pH Táo Chuối Sơri Cam 0,7 – 0,8 0,5 – 0,6 0,2 – 0,3 0,6 –