L ời cam đoan
1.2.3. Phương pháp nuôi cấy VSV để thu nhận enzyme cellulase
Hiện nay, trong công nghệ sản xuất người ta áp dụng hai phương pháp: nuôi cấy bề mặt và nuôi cấy chìm [9].
Phương pháp nuôi cấy bề mặt (lên men bán rắn)
Trong phương pháp này VSV phát triển trên MT dinh dưỡng ở thể rắn đã được làm ẩm và vô trùng. Các chất dinh dưỡng thường là các nguyên liệu tự nhiên như cám, phế liệu của ngành nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm. Trong MT dinh dưỡng thường cho thêm các chất cảm ứng cần thiết cho sự tổng hợp enzyme nào đó hoặc một số chất dinh dưỡng bổ sung nguồn nitơ, photpho như nước chiết ngô, khoai tây, dịch nấm men… Để đảm bảo độ xốp MT cần có các chất làm xốp như trấu với tỷ lệ 10 – 20%. Trước khi cấy giống, MT cần được thanh trùng để đảm bảo không bị nhiễm VSV lạ.
pH trong phương pháp nuôi cấy bề mặt thay đổi theo chủng VSV: 5,6 – 6,2 đối với nấm sợi và 6,2 – 7,2 đối với VK ở nhiệt độ duy trì 28 – 300C, độ ẩm MT nên khoảng 58 – 60%, trong thời gian 36 – 72 giờ. Đối với mỗi chủng VSV, cần lựa chọn thời gian nuôi cấy thích hợp để lượng enzyme sinh ra trong MT lớn nhất [14].
Các cơ chất tự nhiên và tổng hợp đều được sử dụng trong lên men bán rắn và là các chất không tan trong nước, có thể được VSV sử dụng để sinh trưởng, phát triển và trao đổi chất. Được sử dụng rộng rãi nhất để lên men bán rắn là các nguyên liệu giàu cellulose có nguồn gốc thực vật như bột lúa mì, bột gạo, cellulose tinh
khiết các nguyên liệu khác. Các phế liệu của nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm thường sử dụng như cám mì, bã mía, sắn, củ cải đường, vỏ cam chanh, lõi ngô, trấu [17].
Lên men bán rắn có nhiều điểm vượt trội so với lên men trong MT dịch thể. Đó là việc không cần khuấy đảo hay thông khí; đặc biệt là thành phần MT nuôi cấy rất đơn giản, các cơ chất thường dùng là những cơ chất rẻ tiền và ổn định nên có tiềm năng sử dụng để sản xuất enzyme ở quy mô lớn.
Những ưu điểm khác so với lên men trong MT dịch thể là nồng độ cơ chất cao hơn, ít bị nhiễm tạp, không cần sử dụng nhiều thiết bị phức tạp, do đó việc vận hành cũng như việc đầu tư vừa đơn giản vừa ít tốn kém. Lượng enzyme được tạo ra từ nuôi cấy bán rắn thường cao hơn rất nhiều so với nuôi cấy lỏng. Chế phẩm enzyme dễ dàng sấy khô mà không làm giảm đáng kể hoạt tính của enzyme, chế phẩm khô, dễ dàng bảo quản, vận chuyển, nghiền nhỏ hoặc sử dụng trực tiếp trong điều kiện không cần enzyme tinh sạch [16], [29].
Phương pháp nuôi cấy chìm
Trong phương pháp này VSV phát triển trong MT lỏng có sục khí và khuấy đảo liên tục, nguồn carbon thường dùng là tinh bột, rỉ đường…, còn nguồn nitơ thường là cao ngô, dịch men bia thủy phân… Ngoài ra, trong thành phần MT cũng cần bổ sung thêm các chất khoáng. MT nuôi cần được thanh trùng trước khi cấy giống bằng cách sục hơi trực tiếp ở nhiệt độ cao trong thời gian phù hợp và phải được dịch hóa sơ bộ để tránh trường hợp tinh bột hồ hóa làm cho MT sệt lại. Sau khi làm nguội MT đến nhiệt độ thích hợp thì có thể tiến hành cấy giống. Quá trình nuôi cấy cần khuấy đảo và sục khí liên tục. Thời gian nuôi cấy kéo dài từ 1 – 4 ngày tùy loại gống. Trong nuôi cấy chìm, việc khống chế pH, chế độ hiếu khí, bảo đảm điều kiện vô trùng là những điều kiên quan trọng [17].
Phương pháp này có ưu điểm là tiết kiệm diện tích sản xuất, dễ cơ giới hóa tự động hóa, enzyme thu được tinh khiết hơn. Tuy nhiên, phương pháp này lại có hạn chế là lượng enzyme thu được có hoạt tính không cao, tốn điện năng do cần sục khí liên tục và nếu bị nhiễm VSV lạ thì phải bỏ toàn bộ khối MT nuôi cấy.