2.4.1.1. Một số loài vi sinh vật có khảnăng sinh tổng hợp cellulase
Trong tự nhiên không có một loài vi sinh vật nào có khảnăng sinh tổng hợp tất cả các enzyme trong phức hệ enzyme cellulase. Sốlượng vi sinh vật tổng hợp cellulase rất phong phú. Chúng thuộc nấm sợi, vi khuẩn, xạ khuẩn…Một số loài phổ biến được
Trang 28
nghiên cứu như:
Nấm mốc (Fungi): Trichoderma, Aspergillus, Phanerochaete , Schizophyllum, Fusarium, Acremonium, Myrothecium, Penicillium, Humicola …
Vi khuẩn (Bacteria) : Clostridium, Thermonospora, Cellumonas, Ruminococcus, Bacillus, Bacteriodes, Erwinia, Acetovibrio, Microbispora và Streptomyces ...
Trong đó hai giống Trichoderma và Aspergillus là các chủng giống được các nhà khoa học nghiên cứu sản xuất cellulase (Bothast và Saha, 1997) và hầu hết các chế phẩm cellulase thương mại hiện nay đều được sản xuất từ hai chủng giống này. Một số nghiên cứu cho thấy Trichoderma tổng hợp một lượng lớn endoglucanase và exoglucanase, nhưng chỉ một lượng rất nhỏ β-glucosidase, trong khi đó, các chủng thuộc giống Aspergillus sinh ra một lượng tương đối lớn endoglucanase và β- glucosidase nhưng chỉ một lượng ít exoglucanase. Do vậy, nếu dùng cellulase từ
Trichoderma bổ sung thêm β-glucosidase hoặc phối trộn cellulase từ hai chủng này cho thấy hiệu quả rất cao [21, 28, 36].
Manonmari và cộng sự (1987) thủy phân bã mía vớihệ cellulase phối trộn từ hai chủng A.ustus và T.viride đạt hiệu suất thủy phân đến 90%. Gottschalk và cộng sự (2010) đã tiến hành phối trộn hệ enzyme cellulase thô thu được từ hai chủng T. reesei và A. awamori cho hiệu quả thủy phân bã mía xử lý nổ hơi cao gấp hai lần so với từng chủng riêng rẽ. Xia và Sheng (2004) thực hiện lên men bán rắn với hai chủng T. reesei ZU-02 và A. niger ZU-07 trên môi trường gồm lõi ngô và cám mì, hệ cellulase phối trộn thủy phân lõi ngô tạo 56.7 g/l glucose đủ để lên mentạo ethanol. Ở Việt Nam, Nguyễn Chí Dũng (2009) đã tiến hành lên men riêng rẽ hai chủng giống T. reesei và A. nigertrên các loại bã phế liệu nông nghiệp như rơm, bã mía, lõi ngô chưa tiền xử lý. Tiến hành thủy phân 10% lõi ngô được hấp ở 1210C, 20 phút bằng hệ cellulase phối trộn tỉ lệ A. niger/ T. reesei 4/6 đạt lượng đường khử 2.31 g/l, hiệu suất thủy phân đạt 20.79 % .
Trong khuôn khổ luận văn này đã sử dụng hai chủng giống T. reesei và A. niger
lên men bán rắn thu cellulase với bã mía tiền xử lý với kiềm là cơ chất cảm ứng sinh tổng hợp cellulase và sử dụng hệ cellulase phối trộn từ hai chủng giống thủy phân bã mía tạo đường lên men được.
Trang 29
2.4.1.1. Trichoderma reesei
üPhân loại
T.reesei là một loại nấm sợi sinh sản vô tính được phân lập từ vải bông ở quần đảo Solomon vào thới Chiến tranh thế chiến thứ II và là một trong những giống nấm được nghiên cứu nhiều nhất. Theo Persoon và Gray (1801) thì T. reesei được phân loại như sau: Giới: Fungi (nấm sợi) Ngành: Ascomycota Lớp: Sordariomycetes Bộ: Hypoceales Họ: Hypocreaceae Giống: Trichoderma
Loài : Trichoderma reesei
Hình 2.15: Nâm sợi Trichoderma reesei
üĐặc điểm hình thái
Sợi nấm có màu trắng, sau đó có màu xanh do bào tử được hình thành. Cuống sinh bào tử phân nhiều nhánh, sinh ra các thể bình hình tam giác. Mỗi nhánh kết thúc bởi một thể bình. Bào tử đính có hình cầu, đường kính 3.6 - 4.5 µm , có vách xù xì.
üĐặc điểm sinh lý, sinh hóa
T. reesei sinh trưởng ở nhiệt độ tối thiểu 00C, tối ưu ở 20-280C, tối đa 30- 370C. Sự tăng trưởng của nấm sợi sinh sắc tố vàng cam trên môi trường PDA.
Tính ưu việt của phức hệ cellulase từ T.reesei là hoạt động rất mạnh và có khả năng phân giải hoàn toàn cellulose tự nhiên. Tuy nhiên, cellulase thu được từT. reesei
có hoạt tính β-glucosidase thấp, do đó cellobiose sinh ra không được thủy phân tiếp thành glucose sẽ quay trở lại ức chế endoglucanase vốn có hoạt tính cao ở T. reesei.
Nhiệt độ thích hợp cho hệ phức hệ cellulase của T.reesei là 400C và pH thích hợp từ 3- 7 [4, 6, 20].
2.4.1.2. Aspergillus niger
Trang 30
A.niger là loài phổ biến nhất chủng giống Aspergillus và được phân bố nhiều trong tự nhiên. Chúng là một trong số những loài được nghiên cứu kỹ trong các phòng thí nghiệm và qua các quá trình sản xuất.
Giới : Fungi (nấm sợi) Ngành: Ascomycota Lớp: Eurotiomycetes Bộ: Eurotiales Họ : Trichocomaceae Giống : Aspergillus Loài: Aspergillus niger
Hình 2.16: Nấm sợi Aspergillus niger
ü Đặc điểm hình thái
Sợi nấm ban đầu có màu trắng, sau đó có đen sẫm do bào tử được hình thành.
A. niger có hệ khuẩn ty phát triển, phân nhánh nhiều do từ một đoạn khuẩn ty riêng rẽ có thể phát triển dễ dàng thành một khuẩn ty thể. .. Khuẩn ty của A. niger có thể lẫn vào bụi, không khí bay đi khắp nơi, gặp điều kiện thuận lợi sẽ nhanh chóng phát triển thành một cơ thể mới. A. niger thuộc loại nấm bất toàn, sinh sản vô tính. Các bào tử trần hình cầu hoặc hình trứng, được sinh ra trực tiếp trên khuẩn ty hoặc từ các khuẩn ty đặc biệt gọi là cuống bào tử trần.
ü Đặc điểm sinh lý, sinh hóa
A. niger sinh trưởng ở nhiệt độ tối thiểu 00C, tối ưu ở 30- 320C, tối đa 37- 400C. Sự tăng trưởng của nấm sợi không sinh sắc tố vàng trên môi trường PDA. A. niger có khả năng đồng hóa tố đối với các loại đường như glucose, fructose, saccharose hoặc manose, đối với đường lactose thì ở mức trung bình.
Tính ưu việt của phức hệ cellulase từ A. niger là có hoạt tính β-glucosidase và endoglucanase rất cao, tuy nhiên hoạt tính exoglucanase lại thấp. Nhiệt độ thích hợp cho hệ phức hệ cellulase củaA. niger là 400C và pH thích hợp từ 4 – 6 [4, 6, 11].
