5.1. Sản xuất galcatooligosaccharide (GOS) sử dụng Sterigmatomyces elviae CBS8119:
Xét sáu chủng vi khuẩn và bảy chủng nấm men sản xuất hơn 10%
GOS từ môi trường phản ứng ban đầu là 300 mg/ml trong 16 giờ.
37
Bảng 5.1 : Sáu chủng vi sinh vật và bảy chủng nấm men được sử dụng.
Trong số đó, Bacillus thiaminolyticus AJ1366, S. elviae CBS8119, Rhodotorula minuta IFO879, và Sirobasidium magnum
CBS6803 sản xuất trên 20% của GOS trong 16 giờ.
- Mặc dù B.thiaminolyticus AJ1366 cho thấy năng suất tạo GOS khá cao nhưng một số lượng lớn galactose cũng được tạo thành, do đó chủng này không phù hợp để tiến hành sản xuất GOS.
- S. elviae CBS8119, R. minuta IFO879, và S. magnum CBS6803 sản xuất số lượng lớn GOS và khá ít galactose. Các kết quả này cho thấy khả năng của S. elviae CBS8119, R.
minuta IFO879, và S. magnum thực hiện các phản ứng transgalactosylation lớn hơn phản ứng thủy phân lactose. Lượng galactose tạo thành khá ít khoảng 2.3 %.
- S. elviae CBS8119 là giống đuợc nghiên cứu:
o Điều kiện môi trường phản ứng tạo GOS khi sử dụng giống S. elviae CBS8119:
- Những ảnh hưởng của pH và nhiệt độ về sản xuất GOS được kiểm tra sau 2 giờ tiến hành.
38 - PH tối ưu là khoảng 5,0-6,0.
- Nhiệt độ tối ưu là khoảng 800C. Có thể thấy rằng phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ khá cao.
- Trong đó lượng trisaccharide và tetrasaccharide tạo thành chiếm đa số.
- Lượng pentasaccharide và các oligosaccharide có kích thước lớn khác được tạo thành rất ít.
o Ảnh hưởng của nồng độ glucose:
Hình 5.1: Ảnh hưởng của nồng độ glucose đến năng suất tạo GOS
Qua đồ thị có thể thấy, khi nồng độ glucose tăng thì nồng độ GOS tạo thành giảm đáng kể.
Glucose là chất ức chế quá trình hình thành GOS khi sử dụng S. elviae để sản xuất GOS. Vì vậy, để tăng hiệu suất phản ứng cần phải giảm hàm lượng glucose trong môi trường phản ứng.
39
5.2. SẢN XUẤT GOS TỪ LACTOSE DÙNG ENZYME CHỊU NHIỆT β- GLUCOSIDASE TỪ Thermus sp. Z-1:
Phản ứng tạo GOS tiến hành sẽ hiệu quả hơn ở nồng độ cơ chất cao.trong trường hợp sản xuất GOS từ lactose, khi dung dịch có lượng lactose thấp, quá trình diễn ra không tốt và đây là vấn đề cần được giải quyết. Vì vậy cần tìm loại enzyme hoạt động ở nhiệt độ cao để lượng đường lactose trong dung dịch tăng lên.
Takase et al đã nghiên cứu về β-glucosidase chịu nhiệt từ Thermus sp. Z-1. Enzyme không chỉ thủy phân β-glucosides mà còn β-galactosides. Ngoài ra, enzyme này hạn chế việc tạo thành sản phẩm bậc thấp và nó thủy phân hiệu quả lactose ở nồng độ cơ chất lớn tại nhiệt độ cao. Hơn thế nữa, enzyme này có thể sản xuất galactooligosaccharides ở khối kượng lớn tương đương với những phương thức sản xuất khác bằng những enzyme thường dùng.
Theo những nghiên cứu cụ thể hơn về nhiệt độ tối thích để sản xuất GOS từ lactose, và hàm lượng GOS được tạo thành người ta thấy rằng enzyme này có khả năng áp dụng để sản xuất công nghiệp.
Duới đây ta sẽ xem xét vệc tổng hợp oligosaccharides từ lactose dùng Thermus sp.Z-1 β-
glucosidase ở nhiệt độ 70oC và sau đó enzyme này sẽ được ngừng hoạt động bằng việc gia nhiệt lên 100oC trong 10 phút. Dùng HPLC để phân tích hiệu quả tổng hợp oligosaccharides trong quá trình thủy phân lactose. Bảng dưới đây là kết quả sản xuất oligosaccharides trong 0.88M lactose với Thermus sp.Z-1 β-glucosidase ở 70oC trong 240 phút.
Bảng 5.2: Xem xét vệc tổng hợp oligosaccharides từ lactose dùng Thermus sp.Z-1 β- glucosidase ở nhiệt độ 70oC.
40
Tổng ogligosaccharides trong phản ứng đạt cực đại ở 180 phút và đạt 39.9% lớn hơn enzyme nguồn gốc từ A.oryzae được sử dụng trong quy trình( khả năng chuyển đổi GOS là 27.42%). Tuy nhiên lượng galactose tạo thành lại lớn hơn nhưng không nhiều.
Duới đây là những thí nghiệm cho thấy sự thích ứng của enzyme Thermus sp. Z-1 β- glucosidase trong môi truờng có hàm luợng lactose ban đầu cao. Nồng độ cở chất được nghiên cứu lần lượt là 0.22M, 0.44M, 0.88M ở pH 7.0, nhiệt độ 70oC và lượng enzyme sử dụng là 1.4 U/ml. Dưới đây là bảng kết quả của thí nghiệm
Bảng 5.3 : Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất đến lượng sản phẩm tạo thành
Dựa vào bảng kết quả ta thấy ứng với lượng enzyme 1.4U/ml thì nồng độ cơ chất thích hợp nhất trong ba nồng độ trên là nồng độ 0.88M lactose, lượng lactose chuyển đổi là lớn nhất và lượng GOS tạo thành cũng nhiều nhất.
Trong nghiên cứu này chứng minh enzyme Thermus sp. Z-1 β-glucosidase sản xuất được oligosaccharides trong quá trình thủy phân lactose ở nồng độ cơ chất cao, nhiệt độ cao. Khối lượng oligosaccharides tạo thành khi dùng enzyme này là cao hơn những enzyme đang sử dụng trong công nghiệp. Như vậy, khả năng để ứng dụng enzyme này vào sản xuất công nghiệp là rất lớn.
41