A. Cành bào tử nấm A13: 1: Cuống
4.1.5.4. pH môi trường
pH của mơi trường lên men cũng đóng vai trị 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 nigerGA15trên mơi trường có cơ chất cám mì,
độ ẩm 50%, nhiệt độ30oC, pH môi trường nuôi cấy được điều chỉnh từ 3 đến 7. Kết quảcho thấy, khả năng sản xuất enzyme của chủng Aspergillus niger GA15trên mơi trường có pH khác nhau là khác nhau (Bảng 4.6). Hoạt tính của cả
3 enzyme thấp khi lên men xốp ở mơi 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 ởpH7. 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 sự thay 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
Bảng 4.6. Hoạt tính enzyme của chủng Aspergillus nigerGA15trên mơi 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 chữcái trong cùng một cột khác nhau thểhiện sự sai 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 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), độpH tối ưu cho sản xuất α- amylase bởi A. nigerlà 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 XN 15 là 4,5. Theo Suganthi & cs., (2011), chủng Aspergillus nigerBAN 3E khi
lên men xốp với cơ chất cám mì, ởnhiệt độ phịng trong bốn ngày, hoạt tính của amylase cao nhất ởpH5,5 với hoạt tính là 13 U/mg. Gupta & cs. (2008) cho biết chủng A.nigersản xuất amylase cao ởpH5.
Trái ngược với các kết quả này, Varalakshmi & cs. (2009) báo cáo hoạt
động của amylase tối đa là 75 U/g protein ởpH9,5. 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 sốquan trọng cho sựphát 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 nigerGA15, tiến hành lên men ở cơ chất cám mì, độ ẩm 50%, pH5,5 ở30oC trong thời gian từ 2 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 ởngày lên men thứ5 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 thứ2. Sau 5 ngày lên men, hoạt tính của các enzyme giảm dần, ởngày 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 nigerGA15 khi lên men xốp
ởcác 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 GA15
Khả năng sản xuất enzyme của chủng Aspergillus nigerGA15 giảm đi trong giai đoạn sau của sự tăng trưởng có thể liên quan đến việc ức chếquá trình dịhóa do việc giải phóng đường glucose từsựthủy phân tinh bột, dẫn tới giảm sựsản xuất enzyme vì những đường này là nguồn carbon dễsửdụng hơn tinh bột, thêm vào đó
là sựcạn kiệt chất dinh dưỡng trong mơi 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 ở30oC. Trong nghiên cứu của Bhavya (2007) phát hiện thời gian lên men tốt nhất cho sản xuất amylase bởi các loài Aspergilluskhi lên men xốp là 6 ngày cho hoạt tính enzyme là 7 U/mg.