4. Ý nghĩa của đề tài
3.2.2.3.Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến khả năng sinh cellulase
Để phân giải polysaccarit khó bền vững như cellulose, vi sinh vật cần phải tạo ra một lượng lớn enzyme cellulase, do đó chúng cần một lượng lớn nitơ, thậm chí có nhiều chủng nấm mốc có thể cần tới 60% nitơ tổng số cho việc sản xuất enzyme ngoại bào. Do đó, để thu được một lượng cellulase lớn
SVTH: Nguyễn Thị Dung 42 K35B – SP Sinh
từ chủng M4V chúng tôi tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn nitơ đến khả năng sinh cellulase của chủng nấm mốc này. Với cơ chất được phối trộn theo tỉ lên 4 vỏ trấu : 4 vỏ lạc : 2 lõi ngô, nguồn khoáng cơ chất có sự thay đổi nguồn nitơ. Sau 36 giờ lên men chủng M4V ở 320C chúng tôi tiến hành thử hoạt tính cellulase. Kết quả thu được được thể hiện ở bảng sau.
Bảng 3.5. Ảnh hƣởng của nguồn nitơ đến khả năng sinh cellulase
Chủng VSV Hoạt tính cellulase (D-d) cm
Pepton NaNO3 (NH4)2SO4 NH4Cl
M4V 2.2 2.0 1.7 1.8
Pepton NaNO3
Hình 3.5. Hoạt tính của chủng M4V ở nguồn nitơ pepton và NaNO3
Kết quả cho thấy khả năng sinh cellulase của chủng M4V đã sử dụng đa dạng nguồn nitơ. Nguồn nitơ vô cơ có các gốc nitrat NaNO3 có hoạt tính cellulase cao hơn so với NH4Cl; (NH4)2SO4. Kết quả nghiên cứu của chúng tôi cũng phù hợp với nghiên cứu của Lương Đức Phẩm cho rằng nitrat là nguồn nitơ thích hợp để tổng hợp các enzyme ngoại bào ở nhiều loài nấm của
SVTH: Nguyễn Thị Dung 43 K35B – SP Sinh
chi Aspergillus; Fusarium; Trichoderma [13]. Trên các nguồn nitơ hữu cơ pepton cho hoạt tính cellulase cao hơn. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất chế phẩm enzyme phục vụ cho chăn nuôi thì việc sử dụng nitơ hữu cơ với chi phí cao sẽ dẫn tới kém hiệu quả kinh tế, vì giá thành sản xuất chế phẩm cao.
Như vậy, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp cellulase của chủng nấm mốc M4V. Sau khi tiến hành nghiên cứu chúng tôi đã tìm ra được một điều kiện nuôi cấy tốt nhất cho quá trình sinh tống hợp cellulase của chủng nấm mốc M4V như sau: Nguồn cơ chất thích hợp là vỏ trấu và sự phối trộn nguồn cellulose tự nhiên theo tỉ lệ 4 vỏ trấu : 4 vỏ lạc : 2 lõi ngô là tốt nhất cho sự sinh trưởng và tổng hợp enzyme cellulase của chủng nấm mốc M4V; Nhiệt độ thích hợp là 320C; Thời gian lên men rắn là 36 giờ và nguồn nitơ hữu cơ thích hợp nhất cho quá trình lên men là pepton.
3.3. Nâng cao chất lƣợng phế phụ phẩm nông nghiệp thông qua sử dụng chủng nấm mốc M4V để ứng dụng trong chăn nuôi
3.3.1. Kiểm tra hàm lượng đường tổng số của môi trường trước và sau khi lên men bằng chủng nấm mốc M4V lên men bằng chủng nấm mốc M4V
Với một đất nước nông nghiệp như Việt Nam thì những sản phẩm như vỏ trấu, vỏ lạc và lõi ngô là những vật phẩm có khối lượng rất lớn nhưng lại không có giá trị cao đối với đời sống con người cũng như đối với ngành chăn nuôi. Đây là một sự lãng phí vô cùng nếu chúng ta không tìm được ra một biện pháp xử lí nào đó, biến những nguồn nguyên liệu không có giá trị sử dụng này thành nguồn nguyên liệu có giá trị cao, hay nói cách khác là chúng ta phải nâng cao được chất lượng của các phế phụ phẩm nông nghiệp này bằng cách nâng cao giá trị dinh dưỡng của chúng.
SVTH: Nguyễn Thị Dung 44 K35B – SP Sinh
Để nâng cao được chất lượng của phế phụ phẩm, tôi đã tiến hành nghiên cứu theo con đường sử dụng chủng nấm mốc M4V. Bằng phương pháp lên men rắn trong những điều kiện lên men tối ưu của chủng M4V: thời gian lên men là 36 giờ, nhiệt độ là 320C, độ ẩm là 70%, nguồn nitơ là NaNO3 trên các nguồn cacbon khác nhau là vỏ trấu, vỏ lạc, lõi ngô và sự phối trộn các phế phụ phẩm theo tỉ lệ 4 vỏ trấu : 4 vỏ lạc : 2 lõi ngô; 4 vỏ trấu : 3 vỏ lạc : 3 lõi ngô.
Sau khi tiến hành lên men trong những điều kiện thích hợp, tôi tiến hành phân tích hàm lượng đường tổng số trong môi trường lên men. Kết quả này được đem so sánh với những giá trị tương ứng của môi trường trước khi lên men bằng chủng nấm mốc M4V. Toàn bộ quá trình thí nghiệm phân tích này được tiến hành tại phòng thí nghiệm viện Công nghệ Thực phẩm Hà Nội. Dưới đây tôi xin trình bày kết quả phân tích thu được trong bảng 3.6
Bảng 3.6. Hàm lƣợng đƣờng tổng số của các mẫu cơ chất trƣớc và sau khi lên men
Mẫu trước lên men Hàm lượng đường tổng số (mg/g) Mẫu sau lên men Hàm lượng đường tổng số (mg/g) Vỏ lạc 1,20 Vỏ lạc 2,4
Lõi ngô 3,23 Lõi ngô 5,23
Vỏ trấu 2,16 Vỏ trấu 2,2
4: 3: 3 2,17 4: 3: 3 2,0
4:4:2 1,29 4:4:2 3,2
Như vậy, qua kết quả phân tích được thể hiện trong bảng 3.6 ta nhận thấy hàm lượng đường tổng số trong các nguồn cơ chất đơn khác nhau và trong
SVTH: Nguyễn Thị Dung 45 K35B – SP Sinh
nguồn cacbon có sự phối trộn các phế phụ phẩm theo tỉ lên khác nhau sau khi lên men có sự tăng lên rõ rệt so với trước khi lên men. Nói cách khác, hàm lượng chất khoáng trong cơ chất đã tăng lên thông qua sử dụng phương pháp lên men rắn bằng chủng nấm mốc M4V.
3.3.2. Kiểm tra hàm lượng protein của môi trường trước và sau khi lên men bằng chủng nấm mốc M4V bằng chủng nấm mốc M4V
Mẫu lên men được tiến hành phân tích hàm lượng protein tổng số dựa trên phương pháp của Bradford (1976). Quá trình này cũng được tiến hành tại phòng thí nghiệm của viện Công nghệ Thực phẩm Hà Nội và thu được kết quả như sau:
Bảng 3.7. Hàm lƣợng protein của các mẫu cơ chất trƣớc và sau khi lên men
Mẫu trước lên men Lượng protein tổng số (mg/g) Mẫu sau lên men Lượng protein tổng số (mg/g) Vỏ lạc 45,12 Vỏ lạc 72,53
Lõi ngô 24,23 Lõi ngô 38,21
Vỏ trấu 13,12 Vỏ trấu 27,34
4: 3: 3 32,11 4: 3: 3 62,23
4:4:2 27,16 4:4:2 44,50
Qua kết quả phân tích được thể hiện ở bảng 3.7 chúng ta nhận thấy rằng: Sau khi tiến hành lên men rắn bằng chủng nấm mốc M4V trên các nguồn cacbon khác nhau là vỏ trấu, vỏ lạc, lõi ngô và sự phối trộn các phế phụ phẩm theo tỉ lệ 4 vỏ trấu : 4 vỏ lạc : 2 lõi ngô; 4 vỏ trấu : 3 vỏ lạc : 3 lõi ngô đã làm tăng hàm lượng protein trong các nguồn phế phẩm lên rõ rệt so với trước khi lên men.
SVTH: Nguyễn Thị Dung 46 K35B – SP Sinh 3.3.3. Phân tích hoạt tính cellulase của các mẫu nghiên cứu
Sau khi phân tích hàm lượng đường tổng số và hàm lượng protein, tôi tiến hành phân tích hoạt tính cellulase trên các mẫu nghiên cứu bằng cách sử dụng phương pháp Miller. Kết quả phân tích được thể hiện ở bảng 3.8 sau:
Bảng 3.8. Kết quả phân tích hoạt tính cellulase từ các mẫu sau khi lên men (UI/g)
Mẫu sau khi lên men Hoạt tính cellulase IU/g
Vỏ lạc 6,18
Lõi ngô 8,89
Vỏ trấu 9,98
4: 3: 3 12,23
4:4:2 8, 21
Qua kết quả phân tích được thể hiện ở bảng 3.8 trên chúng ta dễ dàng nhận thấy rằng, ngoài nâng cao hàm lượng đường tổng số và hàm lượng protein thì trong môi trường lên men còn có enzyme với hoạt tính cao. Hay nói cách khác, chủng M4V có khả năng sinh tổng hợp enzyme với hoạt tính cao. Điều này cho phép chúng ta nghĩ tới khả năng sử dụng các phế phụ phẩm nông nghiệp bằng cách lên men rắn chủng M4V để thu cellulase bổ sung vào thức ăn chăn nuôi cho gà, vịt,…
Như vậy, qua các kết quả phân tích ở trên đã chứng tỏ rằng, chúng ta hoàn toàn có thể nâng cao chất lượng của các phế phụ phẩm nông nghiệp thông qua việc sử dụng chủng nấm mốc M4V bằng phương pháp lên men rắn. Ngoài ra, kết quả này cũng mở ra khả năng ứng dụng to lớn của chủng nấm mốc M4V trong các lĩnh vực mà đặc biệt ở đây chúng ta nhấn mạnh đến lĩnh vực chăn nuôi mà cụ thể là trong sản xuất thức ăn chăn nuôi.
SVTH: Nguyễn Thị Dung 47 K35B – SP Sinh
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
1.1. Đã xác định được nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp có khả năng sinh tổng hợp cellulase tốt nhất đó là vỏ trấu. Đồng thời cũng bước đầu tiến hành phối trộn các phế phụ phẩm theo các tỉ lệ khác nhau nhằm làm tăng khả năng sinh enzyme và đã tìm ra được tỉ lên phối trộn tốt nhất là 4 vỏ trấu : 4 vỏ lạc : 2 lõi ngô. Đây là những nguồn cơ chất tự nhiên thích hợp nhất cho quá trình sinh tổng hợp cellulase của chủng nấm mốc M4V.
1.2. Từ tỉ lệ phối trộn thích hợp là 4 vỏ trấu : 4 vỏ lạc : 2 lõi ngô đã xác định các điều kiện tối ưu về khả năng lên men rắn của chủng nấm mốc M4V đó là:
Nhiệt độ thích hợp là 320C
Thời gian lên men rắn tốt nhất là 36 giờ
Nguồn nitơ thích hợp nhất cho quá trình lên men là pepton.
1.3. Bước đầu nâng cao được giá trị dinh dưỡng của phế phụ phẩm nông nghiệp về hàm lượng đường tổng số, hàm lượng protein thông qua sử dụng chủng nấm mốc M4V bằng phương pháp lên men rắn. Không những có thể nâng cao được giá trị dinh dưỡng mà chế phẩm lên men còn có hàm lượng enzyme cellulase mặc dù còn ở nồng độ thấp. Điều này mở ra khả năng ứng dụng của chủng nấm mốc này trong việc nâng cao chất lượng và giá trị của các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp ở Việt Nam để ứng dụng sản xuất thức ăn chăn nuôi.
2. KIẾN NGHỊ
2.1. Xác định được khả năng sinh độc tố của chủng M4V trên môi trường lên men để định hướng đến khả năng ứng dụng.
2.2. Có những nghiên cứu sâu hơn để tạo chế phẩm cellulase từ chủng nấm mốc M4V để ứng dụng trong chăn nuôi.
SVTH: Nguyễn Thị Dung 48 K35B – SP Sinh
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
[1]. Chu Thị Thanh Bình, Nguyễn Lân Dũng, Lương Thùy Dương (1999),
Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu các chủng nấm men có khả năng phân giải cellulose nhằm ứng dụng trong xử lí bã thải hoa quả làm thức ăn chăn nuôi, Trung tâm Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội. [2]. Phương Phú Công (2007), Tuyển chọn và nghiên cứu ứng dụng một số
chủng vi sinh vật có khả năng lên men xylan trên phế phụ phẩm nông nghiệp để thu cellulase phục vụ chăn nuôi, Luận văn tiến sĩ sinh học, Đại học sư phạm Hà Nội.
[3]. Nguyễn Lân Dũng (1976), Góp phần nghiên cứu cải tiến cơ cấu thức ăn chăn nuôi lợn, Báo cao hội nghị khoa học, Trường Đại Học Tổng Hợp. [4]. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Thế Hòa, Nguyễn Anh Bảo (1991), Điều
kiện sinh khối nấm sợi Aspergillus hennebergii TH 386 trên môi trường xốp sắn ngô, Tạp chí nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm.
[5]. Nguyễn Thành Đạt (2007), Cơ sở sinh học vi sinh vật, NXB Đại học Sư phạm.
[6]. Nguyễn Thành Đạt, Vương Trọng Hào (1990), Thực hành vi sinh vật, NXB giáo dục.
[7]. Võ Thị Hạnh, Lê Thị Bích Phượng (2005), Nghiên cứu chọn lọc các chủng nấm mốc có khả năng phân giải cellulose cao và tìm môi trường, điều kiện thích hợp để sản xuất enzyme cellulase, Đề tài cấp cơ sở Viện Sinh học nhiệt đới.
[8]. Đặng Minh Hằng (1999), Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp cellulase của một số chủng vi sinh vật để xử lí rác, Báo cáo khoa học, Hội nghị công nghệ sinh học toàn quốc, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, tr 333-339.
SVTH: Nguyễn Thị Dung 49 K35B – SP Sinh
[9]. Đỗ Thị Ngọc Huyền (2007), Sản xuất thử nghiệm thịt quả cà phê lên men làm nguyên liệu thức ăn chăn nuôi ở quy mô công nghiệp, Viện CĐNN và CNSTH.
[10]. Trịnh Đình Khá, Quyền Đình Thi, Nguyễn Sĩ Lê Thanh (2007), Tuyển chọn và nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên khả năng sinh tổng hợp cellulase của chủng penicillium sp. DTQ-HK1, Tạp chí Công nghệ Sinh học 5 (3), 355 – 362.
[11]. Lê Hồng Mai (1989), Nghiên cứu về sinh tổng hợp và một số đặc tính của cellulase ở a.niger VS-1 trên môi trường rắn, Luận văn thạc sĩ sinh học, ĐHSP TPHCM.
[12]. Lê Thị Hồng Nga (2005), Nghiên cứu sự tổng hợp cảm ứng pectinase và cellulase của một số chủng nấm mốc, Luận văn thạc sĩ sinh học, Đại học Khoa học Tự nhiên TP Hồ Chí Minh, tr 50 – 65.
[13]. Lương Đức Phẩm (2004), Công nghệ sinh học vi sinh vật, NXB Nông Nghiệp.
[14]. Đỗ Hữu Phương (2004), Đặc san khoa học kỹ thuật thức ăn chăn nuôi, số 3/2004.
[15]. Nguyễn Xuân Thành, Lê Văn Hưng, Phạm Văn Toàn (2003), Công nghệ vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp và xử lý môi trường, NXB Nông Nghiệp.
[16]. Nguyễn Lân Dũng (1994), Nghiên cứu khả năng phân giải cellulose của một số chủng vi sinh vật phân lập ở Việt Nam, Báo cáo tại Hội nghị khoa học ủy ban Khoa học kĩ thuật nông nghiệp.
[17]. Nguyễn Tùng Lâm (2012), Nghiên cứu một số yếu tố môi trường ảnh hưởng đến khả năng sinh cellulase của chủng nấm mốc M4V bằng phương pháp lên men rắn, Khóa luận tốt nghiệp Đại học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2.
SVTH: Nguyễn Thị Dung 50 K35B – SP Sinh
Tài liệu nƣớc ngoài
[18]. Maren A. Klich (2002), Identification of Common Aspergillus Species, Published by the Centralbureau voor Schimmelcultues, Utrecht, The Nethrlands, p 107.
[19]. Miller G L (1959), Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar, Anal Chem 13(3), p 426-428.
[20]. Raper K B, Fennell D L (1965), the Gennus Aspergillus, Baltimore U S A William and Wilkinsl, Preston street Baltimore, Md 21202 U S A, p 570.
[21]. Robert A. Samson, Jonh I. Pitt (2000), Integration of modern taxonomic methods for Penicillium and Aspergillus classification, p 83-113
[22]. Bradford M M (1976), A Rapid and sensitive for the quantitation of microgram quantitites of protein utilizing the principle of protein-dye binding, Anal Biochem, 72 p.248-254
[23]. Michel D, Gilles A K, Hamilton K J, Rebers A P, Smith F (1956), Clorimetric
method for detemination of sugars and related substances, Anal Chem, 28
(3), p. 350-356
Tài liệu từ website
[24]. www. Agroviet.gov.vn [25]. www. Sinhhocvietnam.com [26]. www. Sokhcn.angiang.gov.vn [27]. www. Tainguyenso.vnu.edu.vn [28]. www. Zetaboards.com [29]. http://sci.waikato.ac.nz/farm/content/plantstructure.html [30]. http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/9374593/1/ [31]. community.h2vn.com/index.php topic=501.50;wap2 [32]. luanvan.co/.../de-tai-ung-dung-enzyme-amylase-trong-cong-nghiep- thuc... [33]. docs.4share.vn/Resources/Flashs/1/45326.swf