Cho đến nay có hai phương pháp nuôi cấy vi sinh vật thu nhận enzym: phương pháp nuôi cấy bề mặt và phương pháp nuôi cấy chìm
5.1. Phương pháp nuôi cấy bề mặt
Ở môi trường rắn, vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường, nhận chất dinh dưỡng từ hạt môi trường và sinh tổng hợp enzym nội bào và ngoại bào. Các enzym ngoại bào sẽ thẩm thấu vào trong các hạt môi trường, còn các enzym nội bào sẽ nằm trong sinh khối vi sinh vật.
Vi sinh vật không chỉ phát triển trên bề mặt môi trường, nơi ngăn cách pha rắn (môi trường) và pha khí (không khí) mà còn phát triển trên bề mặt của các hạt môi trường, nằm hẳn trong lòng môi trường. Môi trường nuôi cấy vừa phải có độ xốp cao vừa phải có độ ẩm thích hợp. Nếu độ ẩm cao quá sẽ làm bết môi trường lại, không khí không thể xâm nhập vào trong lòng môi trường, nếu độ ẩm thấp quá sẽ không thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Thông thường người ta thường tạo độ ẩm 55-65%W là hợp ly [8]ù.
Nếu sử dụng cám là nguyên liệu chính để nuôi cấy vi sinh vật thu nhận enzym, người ta phải cho thêm 20-25% trấu để làm xốp môi trường, tạo điều kiện thuận lợi cho không khí dễ dàng xâm nhập vào lòng môi trường.
Kỹ thuật nuôi cấy: môi trường được trải đều ra các khay với chiều dày 2-3 cm
và tiến hành trộn giống vi sinh vật vào khối môi trường sao cho thật đều. Giống vi sinh vật thường được nuôi cấy riêng ở phòng thí nghiệm hay các phân xưởng nhân giống hoặc là các giống thương phẩm có bán ở các nơi cung cấp giống. Các loại giống này thường chứa nhiều bào tử. Khi cấy vào môi trường dinh dưỡng, chúng sẽ phát triển thành tế bào vi sinh vật và tạo ra các loại enzym mà ta mong muốn. Tỷ lệ giống đưa vào nuôi cấy thường vào khoảng 0.5-20% so với khối lượng môi trường.
Sau khi trộn giống, các khay chứa môi trường sẽ được đưa vào phòng nuôi cấy, đặt trên các giá đỡ. Các giá đỡ này được thiết kế sao cho lượng không khí được lưu thông thường xuyên. Phòng nuôi cấy phải có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm không khí.
Nhiệt độ thích hợp cho tuyệt đại đa số nấm sợi là 28-32oC [8]. nhiệt độ thấp quá hoặc cao quá đều không có lợi cho sự phát triển của nấm sợi.
Trong quá trình nuôi cấy, ta hoàn toàn không cần điều chỉnh nhiệt pH. Môi trường bán rắn là môi trường tĩnh nên sự thay đổi pH ở một vùng nào đó ít khi ảnh hưởng đến toàn bộ khối môi trường.
Thời gian nuôi nấm sợi để thu nhận enzym vào khoảng 36-60 giờ. Điều này còn phụ thuộc vào giống vi sinh vật và vào điều kiện môi trường cũng như phụ thuộc vào điều kiện nuôi cấy.
Những ưu điểm cơ bản của phương pháp nuôi cấy bề mặt là:
Nuôi cấy bề mặt rất dễ thực hiện. Quy trình công nghệ thường không phức tạp. Nuôi cấy bề mặt không cần sử dụng nhiều thiết bị phức tạp, do đó việc vận hành công nghệ cũng như việc đầu tư vừa đơn giản vừa không tốn kém.
Trong trường hợp bị nhiễm các vi sinh vật lạ, ta rất dễ dàng xử lý. Môi trường đặc là môi trường tĩnh, không có sự xáo trộn nên khu vực nào bị nhiễm ta chỉ cần loại bỏ khu vực đó khỏi toàn bộ khối nuôi cấy.
5.2. Phương pháp nuôi cấy chìm
Phương pháp nuôi cấy bề mặt có nhược điểm rất lớn là tốn nhiều diện tích và rất khó cơ giới hóa, tự động hóa. Phương pháp này dần được nuôi cấy bằng phương pháp nuôi cấy chìm để nuôi cấy vi khuẩn. Phương pháp nuôi cấy bề mặt chỉ thích hợp nuôi cấy nấm sợi (nấm mốc), xạ khuẩn, còn nuôi cấy chìm lại thích hợp cho nuôi cấy vi khuẩn và nấm men.
Trong nuôi cấy theo phương pháp chìm, người ta thường sử dụng môi trường lỏng và được thực hiện trong những thùng lên men. Trong các thiết bị lên men, người ta lắp đặt các hệ thống tự điều chỉnh: cánh khuấy, hệ thống cung cấp oxy, hệ thống điều chỉnh pH và nồng độ các chất dinh dưỡng. Trong đó hệ thống điều hòa không khí và