PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1.5.4. pH môi trường
pH của môi trường lên men cũng đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật cũng như hoạt động của enzyme. Tiến hành nuôi cấy chủng Aspergillus niger GA15trên môi trường có cơ chất cám mì, độẩm 50%, nhiệt độ 30oC, pH môi trường nuôi cấy được điều chỉnh từ3 đến 7.
Kết quả cho thấy, khảnăng sản xuất enzyme của chủng Aspergillus niger
GA15trên môi trường có pH khác nhau là khác nhau (Bảng 4.6). Hoạt tính của cả 3 enzyme thấp khi lên men xốp ở môi trường có pH 3, sau đó tăng dần và đạt tối đa ở pH5,5 với hoạt tính enzyme lần lượt là 42,46, 55,32 và 22,96 (U/g), sau đó giảm dần và đạt thấp nhất ở pH7. Như vậy, pH5,5 được quan sát là tối ưu cho sản xuất glucoamylase, α-amylase và cellulase của chủng Aspergillus niger
GA15. Hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật rất nhạy cảm với sựthay đổi của pH, ngoài giá trị pH tối ưu, sự sinh trưởng và sản xuất enzyme của vi sinh vật giảm do thay đổi cấu trúc bậc 3 của protein và ảnh hưởng đến độ hòa tan và sự ion hóa của cơ chất (Bedan & cs., 2014).
Bảng 4.6. Hoạt tính enzyme của chủng Aspergillus niger GA15trên môi trường có pH khác nhau pH Hoạt tính enzyme (U/g), n=3 Glucoamylase (Mean ± SE) α-amylase (Mean ± SE) Celullase (Mean ± SE) 3 15,76e ± 0,85 20,38d ± 1,22 11,76bcd ± 0,90 3,5 18,87cd ± 1,07 24,82cd ± 1,53 12,52bcd ± 1,15 4 21,45d ± 1,00 28,51c ± 1,43 12,85bc ± 0,59 4,5 27,85c ± 0,96 37,65b ± 1,37 14,78bc ± 0,77 5 37,23b ± 0,33 51,05a ± 0,47 21,62a ± 0,92 5,5 42,46a ± 1,41 55,32a ± 2,01 22,96a ± 0,76 6 30,54c ± 0,95 41,49b ± 1,35 16,20b ± 1,5 6,5 21,07d ± 0,96 27,97c ± 1,37 9,94cd ± 0,08 7 14,78e ± 0,33 18,98d ± 0,47 5,87d ± 0,44
Ghi chú: Các chữ cái trong cùng một cột khác nhau thể hiện sựsai khác có ý nghĩa (p<0,05)
)
Hình 4.7. Ảnh hưởng của pH môi trường đến sinh tổng hợp glucoamylase,
α-amylase và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15
pH môi trường tối ưu khác nhau phụ thuộc chủng loại vi sinh vật và loại enzyme được sản xuất. Theo Vardhini & cs. (2013), độ pH tối ưu cho sản xuất α- amylase bởi A. niger là 6,5 với hoạt tính là 40 U/g. Vu & cs. (2010) cho biết pH tối ưu cho sản xuất enzyme thủy phân tinh bột sống bởi chủng Aspergillus niger
lên men xốp với cơ chất cám mì, ở nhiệt độ phòng trong bốn ngày, hoạt tính của amylase cao nhất ở pH5,5 với hoạt tính là 13 U/mg. Gupta & cs. (2008) cho biết chủng A.niger sản xuất amylase cao ở pH5.
Trái ngược với các kết quả này, Varalakshmi & cs. (2009) báo cáo hoạt động của amylase tối đa là 75 U/g protein ở pH9,5. Costa (1998) cho rằng pH tối ưu là 4,6 để sản xuất amyloglucosidase khi lên men xốp chủng A. niger NRRL 3122 trong môi trường cám gạo.
4.1.5.5. Thời gian
Tối ưu thời gian lên men là một thông số quan trọng cho sự phát triển tối đa của các chủng vi sinh vật, từ đó ảnh hưởng lớn đến quá trình sản sinh enzyme. Để lựa chọn thời gian tối ưu cho lên men sản xuất đa enzyme (glucoamylase, α- amylase và cellulase) của chủng đột biến Aspergillus niger GA15, tiến hành lên men ởcơ chất cám mì, độẩm 50%, pH5,5 ở 30oC trong thời gian từ2 đến 8 ngày.
Kết quả cho thấy, lượng glucoamylase, α-amylase và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 sản sinh ra tăng dần sau các ngày lên men, sản lượng tối đa đạt được ở ngày lên men thứ 5 với hoạt tính của 3 enzyme lần lượt là: 42,09; 56,5 và 26,4 (U/g), cao gấp 5,3; 6,1 và 4,7 lần so với ngày lên men thứ 2. Sau 5 ngày lên men, hoạt tính của các enzyme giảm dần, ở ngày thứ 8, hoạt tính của glucoamylase, α-amylase và cellulase còn lại tương ứng là 11,42; 22,43 và 10,18 (U/g) (Bảng 4.7, Hình 4.8).
Bảng 4.7. Hoạt tính enzyme của chủng Aspergillus niger GA15khi lên men xốp
ở các thời gian khác nhau Thời gian lên men (ngày) Hoạt tính enzyme (U/g), n=3 Glucoamylase (Mean ± SE) α-amylase (Mean ± SE) Celullase (Mean ± SE) 2 7,88d ± 1,35 9,26d ± 2,07 5,63e ± 0,27 3 23,90bc ± 1,96 31,35bc ±2,29 13,00d ± 0,72 4 41,11a ± 2,25 55,07a ± 1,78 22,40b ± 0,78 5 42,09a ± 1,33 56,50a ± 0,43 26,40a ± 1,06 6 26,77b ± 1,50 35,35b ± 1,63 18,05c ± 1,14 7 25,36bc ± 1,52 33,38b ± 1,49 13,15d ± 0,80 8 17,42c ± 1,94 22,43c ± 2,57 10,18d ± 0,71
Hình 4.8. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến sinh tổng hợp glucoamylase,
α-amylase và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15
Khảnăng sản xuất enzyme của chủng Aspergillus niger GA15 giảm đi trong giai đoạn sau của sựtăng trưởng có thểliên quan đến việc ức chế quá trình dị hóa do việc giải phóng đường glucose từ sự thủy phân tinh bột, dẫn tới giảm sự sản xuất enzyme vì những đường này là nguồn carbon dễ sử dụng hơn tinh bột, thêm vào đó là sự cạn kiệt chất dinh dưỡng trong môi trường lên men (Kumari & cs., 2012). Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Gupta & cs. (2008), cho biết chủng A.niger
sản sinh enzyme amylase tối đa sau 5 ngày lên men xốp ở 30oC. Trong nghiên cứu của Bhavya (2007) phát hiện thời gian lên men tốt nhất cho sản xuất amylase bởi các loài Aspergillus khi lên men xốp là 6 ngày cho hoạt tính enzyme là 7 U/mg.