Ứng dụng đạm thủy phân từ trùn quế (Perionyx excavatus) để nuôi cấy vi sinh vật phục vụ sản xuất
MỤC LỤC
Vi sinh vật
Nguồn carbon hữu cơ cần thiết cho các vi sinh vật hoá dị dưỡng rất đa dạng từ các loại đường đơn như glucose, fructose, sucrose, tinh bột, glycogen, cellulose, và acid nucleic đến các hợp chất hữu cơ phức tạp như dầu mỏ, nhựa dẻo (plastic), naphthalen, lipid và protein. + Các vi sinh vật kỵ khí bắt buộc chỉ có thể phát triển trong điều kiện không có oxy không khí (bởi vì chúng không có catalase, superoxyde dismutase, do đó không có thể loại bỏ được các sản phẩm oxy hóa độc hại cho tế bào như nước oxy già (H2O2) và các ion superoxyde ). Khi nồng độ muối khoáng bên ngoài tế bào cao hơn bên trong tế bào thì nước từ tế bào sẽ thoát ra ngoài môi trường làm tế bào bị co lại và ngược lại khi nồng độ muối khoáng trong tế bào cao hơn môi trường, nước từ môi trường sẽ đi vào tế bào làm tế bào trương to.
Giai đoạn này được giải thích là khi chuyển vi khuẩn từ môi trường cũ sang môi trường mới có thành phần thức ăn khác nhau hay từ mẻ cấy già sang mẻ cấy mới điều chế vi khuẩn cần có thời gian để tổng hợp các enzyme, coenzyme…để thích hợp với môi trường mới và nếu môi trường mới giống môi trường cũ thì giai đoạn chậm không xảy ra.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước nhóm enzyme protease
Trong nước
Nguyên tắc là sự thay đổi đột ngột của điện trở được ghi thành một chấn động. Điện trở ở một khe có chất lỏng chảy qua, số tế bào vi sinh vật làm điện trở gia tăng. Điểm bất lợi là chấn động được tạo ra với cả hạt bụi nên máy phải thật sạch.
Chiếu một chùm tia sáng qua một ống nghiệm chứa vi khuẩn, độ đục của môi trường làm giảm cường độ của chùm tia sáng và được ghi nhận trên một khung chia thành đơn vị OD. Vì số ánh sáng tương ứng với mật số tế bào nên người ta so sánh với đường biểu diễn chuẩn để suy ra mật số tế bào trong một đơn vị thể tích. , sản phẩm có hàm lượng và thành phần acid amin cao hơn phương pháp truyền thống và các phương pháp bổ sung các enzyme thương mại : NFĐ, Neutrase, Flavourzyme.
(2005) nghiên cứu thu nhận chế phẩm protease từ một số nguồn khác nhau và ứng dụng để sản xuất chitin từ phế liệu tôm và cải tiến quy trình sản xuất nước chấm từ đậu nành. Kết quả cho thấy nguồn thu nhận có hiệu quả nhất là vi sinh vật. Từ đó đã xây dựng được quy trình thu nhận chế phẩm protease từ Bacillus subtilis.
Sản xuất nước chấm bằng phương pháp kết hợp enzyme-acid cho phép giảm lượng acid sử dụng, rút ngắn chu kỳ sản xuất và hạ giá thành sản phẩm.
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Phương tiện nghiên cứu
Môi trường đạm dịch trùn quế thủy phân được tính để thay thế dựa trên lượng đạm amin của 10 hoặc 5 gam pepton tùy theo môi trường nuôi cấy.
Phương pháp nghiên cứu
Thí nghiệm 1: Xác định lượng đạm amin của trùn quế thay thế đạm amin của pepton thích hợp môi trường nuôi cấy vi khuẩn E. - Mục đích: Chọn lượng đạm amin trùn quế thích hợp để thay thế lượng pepton trong môi trường LB nuôi cấy chủng vi khuẩn E. Đây là chủng vi khuẩn được dùng trong công nghệ gen và hiện đang sử dụng tại phòng Công nghệ gen thực vật thuộc Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học trường Đại Học Cần Thơ.
Pepton và dịch đạm trùn quế được xác định hàm lượng đạm amin bằng phương pháp OPA (Nielsen, 2001) để quy về lượng đạm amin như nhau giữa các nghiệm thức từ A1 đến A5. Coli DH 5 sinh trưởng tốt nhất trong môi trường có lượng đạm amin thay thế đã chọn từ thí nghiệm 1 và so sánh sự tăng trưởng của vi khuẩn E. Thí nghiệm 3: Xác định lượng đạm amin thay thế pepton thích hợp môi trường YEB nuôi cấy Saccharomyces cerevisiae.
- Mục đích: Chọn lượng đạm amin trùn quế thích hợp để thay thế lượng pepton trong môi trường YEB nuôi cấy Saccharomyces cerevisiae. Đây là chủng nấm men được sử dụng lên men rượu phổ biến và hiện đang sử dụng tại phòng Vi sinh thực phẩm thuộc Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học trường Đại Học Cần Thơ. - Tiến hành: Chủng 0,1%(v/v) nấm men vào các bình tam giác 100ml có chứa môi trường nuôi cấy nấm men với hàm lượng đạm amin bằng nhau giữa các nghiệm thức.
- Mục đích: Chọn được thời gian thích hợp để chủng nấm men YEB sinh trưởng tốt nhất trong môi trường có lượng bột đạm thay thế đã chọn từ thí nghiệm 3. - Mục đích: Quan sát và so sánh sự phát triển của khuẩn lạc nấm men YEB theo thời gian trên 2 môi trường đạm pepton và đạm bột trùn quế thay thế.
KẾT QUẢ THẢO LUẬN
Sử dụng sản phẩm thủy phân của trùn quế để nuôi vi sinh vật
Ở thời điểm ban đầu vi khuẩn có mật số bằng nhau, nhưng sau 3 giờ tăng trưởng vi khuẩn bắt đầu tăng sinh khối mạnh (giai đoạn log) và đạt đến cực đại ở móc thời gian 18 giờ. Kết quả thống kê ở từng thời điểm từ 6 giờ đến 30 giờ giữa hai nghiệm thức đều có sự khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) (bảng 11, phụ lục 1).Từ kết quả trên, một lần nữa khẳng định khả năng thay thế đạm trùn quế trong môi trường nuôi cấy vi khuẩn là rất khả thi, mở ra một hướng ứng dụng mới từ trùn quế. Sự khác biệt về kích thước tăng trưởng của vi khuẩn trên hai loại đạm pepton và đạm trựn quế được thể hiện rừ trờn hỡnh 4, 5 và 6 nuụi cấy trờn mụi trường thạch đĩa LB.
Như vậy kết quả này đã kiểm chứng lại về mặt dinh dưỡng nhờ thành phần đạm amin có mặt trong dịch trùn quế thủy phân cao hơn bột pepton nên đã giúp cho khuẩn lạc phát triển tốt. Kết quả đo OD600nm (bảng 6) cho thấy với hàm lượng đạm amin của trùn quế thay thế cho đạm pepton tăng dần thì mức độ tăng trưởng của nấm men cũng tăng theo và hoàn toàn khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê (p<0,05). Với kết quả này một lần nữa chứng tỏ dịch đạm thủy phân từ trùn quế tương tự dịch đạm từ loài trùn đất Lumbricus rubellus, đều cho sự tăng trưởng tốt cả trên môi trường nuôi cấy nấm men bánh mì với tỉ lệ bột pepton thay thế 0,2%.
Vỡ vậy, trong thớ nghiệm theo dừi sự tăng trưởng chủng nấm men này theo thời gian được thực hiện với nghiệm thức 100% dịch thủy phân trùn quế và nghiệm thức 100% lượng pepton làm đối chứng. Kết quả được thể hiện ở hình 8 cho thấy giữa hai môi trường đạm trùn quế thủy phân và pepton đều có đường tăng trưởng theo thời gian như nhau và có sự khác biệt không nhiều về độ đục được đo OD600nm ở các thời điểm giữa hai nghiệm thức có thể do trong thí nghiệm này nguồn đạm từ trùn quế trong môi trường YEB sử dụng không nhiều (0,5% theo w/v). Nhìn chung, các thời điểm ở nghiệm thức sử dụng đạm từ trùn quế thủy phân đều cao hơn so với nghiệm thức nuôi cấy trên môi trường đạm pepton Hà lan nhưng độ lệch khụng rừ như thớ nghiệm nuụi cấy vi khuẩn E.Coli DH 5 có thể do môi trường LB sử dụng nguồn đạm khá cao (1% theo w/v).
Như vậy, một lần nữa chứng minh nguồn đạm thủy phân từ trùn quế có thể thay thế cho đạm pepton để nuôi cấy nấm men hiệu quả hơn, đồng thời giảm giá thành cho môi trường nuôi cấy. Quan sát khuẩn lạc nấm men Saccharomyces cerevisiae sau 24 và 36 giờ ủ trên môi trường YEB nhưng có thêm agar 2% ở hình 9 và 10 cho thấy các khuẩn lạc trên môi trường đạm trùn quế có kích thước từ bằng đến to hơn trên môi trường đạm pepton.
Hiệu quả kinh tế giữa bột đạm từ trùn quế và bột pepton Hà Lan
Thành phần Số lượng Đơn giá (đồng/gam) Thành tiền (đồng) Dịch chiết thịt bò. * Theo Phạm Thị Quỳnh Trâm để được 1 kg bột trùn quế sau khi thủy phân, trừ mọi chi phí khấu hao máy móc, tiêu tốn năng lượng, nhân công, sấy phun giá thành khoảng 300.000 đồng.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Xác định hàm lượng protein bằng phương pháp Bradford
Tất cả các dạng nitơ có trong cơ thể hay trong các mô được gọi là nitơ tổng số, nitơ có trong thành phần acid amin của protein là nitơ protein. Vô cơ hóa mẫu đến khi thu được dung dịch trong suốt không màu hoặc có màu xanh lơ của CuSO4, để nguội đến nhiệt độ phòng. Bắt đầu chưng cất đạm cho đến khi dung dịch trong bình hứng đạt 80-100ml (thời gian khoảng 5 phút).
Dựa vào tỷ lệ Nitơ tương đối trong thành phần protein để xác định hệ số protein. Hàm lượng protein có trong mẫu cũng được tiến hành đo đồng thời với việc dựng đường chuẩn. Từ phương trình đường chuẩn ta suy ra được hàm lượng protein trong dung dịch đo.
