Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tổng hợp PME
Thành phần môi trường là yếu tố cơ bản nhất quyết định khả năng sinh PME cũng như các enzyme khác từ vi sinh vật, trong đó thành phần pectin giữ vai trò rất quan trọng (Patil, 2006). Các phụ phẩm nông nghiệp nhƣ cám mì (Taragano et al., 1997), bã mía, bã củ cải đường (Solis-Pereira et al., 1993), xác đậu cô ve (Boccas et al., 1994), vỏ chanh (Larios et al., 1989) và bã táo (Hours et al., 1988; Joshi et al., 2006) có hàm lƣợng pectin cao (15 25%) đƣợc biết đến nhƣ nguồn cơ chất thích hợp cho việc sản xuất pectinase cũng nhƣ PME nguồn gốc vi sinh vật.
2.3.2 Độ ẩm
Độ ẩm cao của môi trường ảnh hưởng đến độ thoáng khí trong khi độ ẩm thấp quá sẽ kiềm hãm sự sinh trưởng và phát triển của sợi nấm cũng như khả năng tạo enzyme.
ên cạnh việc ảnh hưởng đến độ thoáng khí, độ ẩm của môi trường còn liên quan đến sự kết dính, từ đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm sợi cũng như khả năng tạo enzyme.
Trong điều kiện sản xuất, độ ẩm ban đầu tối thích của môi trường là 58 ÷ 60% và phải giữ cho độ ẩm của môi trường ổn định trong quá trình nuôi. Độ ẩm vượt quá 70% làm giảm độ thoáng khí, còn độ ẩm thấp hơn 50 55% thì kiềm hãm sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật cũng nhƣ tạo enzyme (Ashok et al., 2000).
Khi nuôi cấy trong điều kiện không được vô trùng tuyệt đối thì độ ẩm môi trường sau khi cấy giống không đƣợc vƣợt quá 60%, vì cao hơn sẽ dễ bị nhiễm khuẩn (Joshi et al., 2006).
2.3.3 pH
Khi nuôi cấy bằng phương pháp bề mặt, do môi trường có dung dịch đệm cao và hàm ẩm thấp nên pH môi trường thường ít thay đổi trong suốt thời gian nuôi cấy. Tuy nhiên, giá trị pH ban đầu của môi trường có ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển của nấm mốc và sự tạo thành enzyme. Khi pH môi trường dịch về phía acid hoặc phía kiềm, sự tạo thành sinh khối không bị ảnh hưởng nhưng sự tạo thành enzyme pectinase bị kiềm hãm. pH tối thích của enzyme có nguồn gốc vi sinh vật trong khoảng 4,5 ÷ 5,5 (Trần Xuân Ngạch, 2007). Mặc dù vậy, tùy thuộc vào đặc điểm từng enzyme, loại cơ chất và chủng nấm mốc, giá trị pH tối thích cho hoạt động của A.niger sinh tổng hợp PME là khác nhau. Chính vì thế, cần thiết phải xác định điều kiện pH ban đầu của môi trường nuôi cấy đến hiệu quả thu nhận enzyme mong muốn.
2.3.4 Thời gian nuôi cấy
Thời gian lên men cũng ảnh hưởng đáng kể đến việc sản sinh enzyme cũng như hoạt tính của enzyme. Vi sinh vật cần thời gian đủ dài để phát triển và sản sinh enzyme.
Tuy nhiên, khi thời gian ủ quá dài, môi trường cạn dần chất dinh dưỡng, vi sinh vật phát triển kém và do đó hoạt tính enzyme sẽ giảm.
Thời gian nuôi cấy để thu được lượng enzyme lớn thường được xác định bằng thực nghiệm. Sự tạo bào tử là hiện tượng không mong muốn vì thường làm giảm hoạt tính enzyme. Đối với nấm sợi Aspergillus niger, sự tạo enzyme cực đại thường kết thúc khi nấm bắt đầu sinh bào tử đính (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004). Nấm mốc Aspergillus niger thường được nuôi cấy trong thời gian 48 đến 96 giờ cho quá trình sinh tổng hợp PME (Smith, 2002; Joshi et al., 2006).
2.3.5 Nhiệt độ nuôi cấy
Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm sợi, kéo theo sự giảm hoạt lực của enzyme.
Nhiệt độ nuôi cấy cũng là yếu tố quan trọng đối với sự sinh trưởng của vi sinh vật và tổng hợp enzyme. Nếu không tuân thủ đầy đủ chế độ nhiệt độ sẽ làm giảm hoạt lực của các enzyme. Nấm mốc Aspergillus niger phát triển thích hợp ở nhiệt độ 30oC.
Nhiệt độ thấp hoặc cao hơn sẽ hạn chế sự sinh trưởng của nấm mốc, đến một mức tới hạn nào đó sẽ ức chế hoàn toàn sự phát triển của chúng (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004;
Joshi et al., 2006).
2.3.6 Nguồn khoáng và dinh dưỡng bổ sung
Vi sinh vật cũng nhƣ tất cả các cơ thể sống khác cần nitơ trong các quá trình sống để xây dựng tế bào. Tất cả các thành phần quan trọng của tế bào đều có chứa nitơ (protein, acid nucleic, enzyme, …).
Trong tất cả các môi trường nuôi cấy cần thiết phải có các loại hợp chất nitơ mà vi sinh vật có thể đồng hóa đƣợc. Việc chọn nguồn nitơ là rất cần để đảm bảo đƣợc hiệu suất cao và có lợi về mặt kinh tế trong sản xuất vi sinh vật. Các nguồn nitơ dùng trong công nghiệp lên men thường là các hợp chất nitơ hữu cơ và vô cơ (Lương Đức Phẩm, 1998).
Các nguyên tố đa, vi lượng có ảnh hưởng lớn tới sinh trưởng và tổng hợp enzyme của vi sinh vật. Phospho cần để tổng hợp các hợp phần quan trọng của sinh chất và nhiều coenzyme, đồng thời để phosphoryl hóa glucid trong quá trình oxy hóa sinh học.
Phospho ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh sản của nấm sợi và các vi sinh vật khác.
Cation Mg2+ có ảnh hưởng đến độ bền nhiệt của enzyme. MgSO4 sẽ có ảnh hưởng xấu đến sự tổng hợp enzyme bởi nấm sợi. Lưu huỳnh kích thích tạo enzyme (Lưu huỳnh có trong thành phần các acid amin quan trọng nhƣ methionine, cystein). Ngoài ra, calcium, mangan, corban, … cũng ảnh hưởng đến sự tổng hợp enzyme (Nguyễn Đức Lƣợng, 2004).
Những hợp chất khoáng của môi trường có nhiều ý nghĩa sinh lý khác nhau. Một trong những tính chất của chúng là làm thay đổi trạng thái hóa keo của tế bào chất. Dưới tác dụng của những muối vô cơ, lớp bề mặt tế bào không ngừng thay đổi và dẫn đến làm thay đổi tốc độ các phản ứng enzyme trong quá trình trao đổi chất (Lương Đức Phẩm, 1998).
Theo nhiều tác giả, các ion K+, Na+, Ca2+ có ảnh hưởng tới hiệu quả tác dụng của PME, Kretovits và Iarovenko (1982) thừa nhận rằng muối Ca2+ và Mg2+ nâng cao hoạt độ của enzyme. Tuy nhiên, KCl, HCl, HgCl2, H2O2 không có tác dụng tới hoạt độ PME trong cam trong khi acid ascorbic, NaHSO3 với nồng độ thấp có khả năng nâng
cao hoạt độ của enzyme này. Nghiên cứu của Hossam (2005) đã đƣa ra kết luận EDTA, PbCl2, HgCl2 và IAA là nhân tố ức chế khả năng lên men của Aspergillus repens, làm giảm hoạt tính PME.