Luận văn Nghiên cứu khả năng tổng hợp pectinesterase và polygalacturonase của Aspergillus niger

1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
LÊ THỊ THU TRANG
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TỔNG HỢP
PECTINESTERASE VÀ POLYGALACTURONASE
CỦA ASPERGILLUS NIGER
Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm và Đồ uống
Mã số : 60 54 02
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - Năm 2011
https://lop2.edu.vn/

2
Công trình ñược hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Trần Thị Xô
Phản biện 1: TS. Huỳnh Ngọc Thạch
Phản biện 2: PGS.TS. Lê Tự Hải
Luận văn ñược bảo vệ tại Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 03 tháng
12 năm 2011.
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng.

3
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của ñề tài
Enzyme pectinase bao gồm nhiều loại enzyme khác nhau như
polygalacturonase, pectinesterase, pectolyase,… xúc tác thủy phân
các phân tử pectin tạo các sản phẩm khác nhau. Trong ñó, hai
enzyme polygalacturonase (PG) và pectinesterase (PE) ñược nghiên
cứu nhiều. PE xúc tác thủy phân liên kết ester của acid pectic với
nhóm methyl giải phóng ra pectate và methanol. Các pectate dễ kết
lắng, ñặc biệt trong ñiều kiện có ion Ca2+
, làm sản phẩm kém ổn ñịnh
ñồng thời rượu methanol cũng là thành phần không mong muốn
trong sản phẩm, do ñó cần hạn chế hoạt ñộng của PE. PG xúc tác
thủy phân liên kết α-(1,4)–D–galacturonic trong phân tử pectin ñể
tạo thành acid galacturonic có phân tử lượng nhỏ hơn và khó kết lắng
hơn, giúp sản phẩm ổn ñịnh hơn. Vì vậy, một hệ enzyme có hoạt ñộ
các enzyme PG cao và PE thấp là một yêu cầu cần thiết cho sản xuất.
Với ưu ñiểm là dễ nuôi cấy, sinh trưởng và phát triển nhanh cho
nhiều enzyme trong một thời gian ngắn, vi sinh vật, ñặc biệt là nấm
mốc ñược sử dụng phổ biến ñể nuôi cấy thu enzyme pectinase
thương mại, trong ñó, A. niger là chủng sinh enzyme pectinase nhiều.
Xuất phát từ những vấn ñề trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu,
xây dựng ñề tài: “Nghiên cứu khả năng tổng hợp pectinesterase
và polygalacturonase của Aspergillus niger”
2. Mục ñích nghiên cứu
- Phân lập chủng nấm mốc A. niger từ các nguồn trái cây giàu
pectin.

4
- Xác ñịnh các ñiều kiện tối ưu ñể chủng nấm mốc Aspergillus
niger có khả năng sinh tổng hợp enzyme polygalacturonase với hoạt
ñộ cao và enzyme pectinesterase có hoạt ñộ thấp.
- Xác ñịnh ñặc ñiểm của các enzyme.
3. Phạm vi nghiên cứu
Phân lập chủng nấm mốc Aspergillus niger từ tự nhiên.
Đánh giá hoạt ñộ enzyme pectinase từ các chủng nấm mốc ñã
phân lập ñược.
Nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay ñổi hàm lượng pectin, pH ban
ñầu và thời gian nuôi cấy ñến khả năng sinh tổng hợp enzyme
polygalacturonase và pectinesterase của chủng A.niger.
Tối ưu hoá khả năng sinh tổng hợp enzyme polygalacturonase và
pectinesterase của A. niger.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp hóa học:
Phương pháp chuẩn ñộ xác ñịnh hoạt ñộ enzyme.
- Phương pháp hóa lý:
Sử dụng pH kế ñể ño pH của môi trường trước lên men;
Phương pháp so màu ñể xác ñịnh hoạt ñộ enzyme.
- Phương pháp vi sinh vật:
Phương pháp cấy trên môi trường ñặc ñể phân lập nấm mốc;
Phương pháp quan sát ñặc tính sinh lý của vi sinh vật;
Phương pháp nuôi cấy bề mặt ñể lên men tổng hợp enzyme.
- Phương pháp toán học:

5
Sử dụng quy hoạch thực nghiệm toàn phần 3 yếu tố ñể khảo sát
ảnh hưởng của các yếu tố ñến hoạt ñộ enzyme PG và PE;
Sử dụng công cụ Solver tìm các ñiều kiện lên men tối ưu cho sinh
tổng hợp polygalacturonase và pectinesterase.
- Phương pháp tinh sạch enzyme qua cột sắc kí và ñiện di SDS-
PAGE
5. Ý nghĩa khoa học của ñề tài
Xác ñịnh ñược ñiều kiện nuôi cấy tối ưu ñể chủng nấm mốc
A.niger tổng hợp enzyme PG và PE có hoạt ñộ thích hợp bằng
phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hoá.
Xác ñịnh ñược các ñặc ñiểm của enzyme polygalacturonase của
chủng A.niger.
6. Ý nghĩa thực tiễn của ñề tài
Đặt ra ñược cơ sở cho việc xác ñịnh các ñiều kiện sản xuất
enzyme pectinase có hoạt ñộ thích hợp, phù hợp với yêu cầu sản
xuất, góp phần phát triển ngành công nghiệp vi sinh ở nước ta.
7. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở ñầu, kết luận và tài liệu tham khảo, trong luận văn
bao gồm các chương, mục sau:
+ Chương 1: Tổng quan;
+ Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu;
+ Chương 3: Kết quả và thảo luận.

6
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. ENZYME PECTINASE
1.1.1. Đặc ñiểm cơ chất
1.1.1.1. Giới thiệu về pectin
1.1.1.2. Cấu tạo pectin
Pectin là những polysaccharide chứa acid α-(1-4)
polygalacturonic ở mạch chính, có thể bị methyl hóa hoặc acetyl hóa
một cách ngẫu nhiên.
Có ba loại pectin khác nhau ñược chiết tách từ thành tế bào thực
vật.
*Homogalacturonan
* Rhamnogalacturonan I (RG I)
* Rhamnogalacturonan II (RG II)
1.1.1.3. Phân loại pectin
* Acid pectic
* Acid pectinic
* Pectin (Polygalacturonate)
1.1.2. Phân loại và cơ chế phản ứng của enzym pectinase
1.1.2.1. Enzyme pectinesterase (PE) (EC.3.1.11.1)
Pectinesterase hay còn ñược gọi với một số tên khác như
pectinmethylesterase, pectase, pectin methoxylase, pectin
demethoxylase và pectolipase, thuộc nhóm enzyme thủy phân.

7
Enzyme PE xúc tác quá trình thủy phân liên kết ester trong phân tử
pectin, giải phóng ra methanol và acid pectic hoặc acid pectinic.
1.1.2.2. Enzyme polygalacturonase (PG)
PG là enzyme xúc tác sự thủy phân liên kết α-(1-4) glycoside
trong phân tử pectin. Polygalacturonase là một phức hệ enzyme gồm
nhiều enzyme và thường có tính ñặc hiệu cao ñối với cơ chất.
* Polymethylgalacturonase tác dụng chủ yếu lên các ester
methylic của các acid polygalacturonic. Các enzyme này ñược chia
làm hai nhóm nhỏ tùy theo liên kết glycoside bị cắt ñứt:
- Endo–glucosidase–polymethylgalacturonase kiểu I
- Exo–glucosidase–polymethylgalacturonase kiểu III
* Polygalacturonase là các enzyme tác ñộng chủ yếu lên acid
pectinic và acid pectic. Các enzyme này cũng ñược chia làm hai
nhóm dựa vào vị trí liên kết glycoside bị thủy phân.
- Endo–glucosidase-polygalacturonase kiểu II
- Exo–glucosidase–polygalacturonase kiểu IV
1.1.2.3. Pectin lyase (PEL)

8
Hình 1.7: Mô hình hoạt ñộng của hệ enzyme pectinase
1.1.3. Ứng dụng của enzym pectinase
1.1.3.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
* Sản xuất nước quả
* Sản xuất rượu vang ñỏ
* Lên men trà và cà phê
* Sản xuất tinh dầu
1.1.3.2. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác
* Trong công nghiệp dệt và xử lý sinh học cotton
* Trong xử lý nước thải
* Trong sản xuất thức ăn chăn nuôi
1.1.4. Vi sinh vật tổng hợp pectinase
* Pectinesterase
* Polygalacturonase
1.2. NẤM MỐC ASPERGILLUS NIGER
1.2.1. Giới thiệu chung về nấm mốc
1.2.1.1. Hình thái và cấu tạo

9
1.2.1.2. Sinh sản của nấm mốc
*Sinh sản vô tính
* Sinh sản hữu tính
1.2.2. Nấm mốc Aspergillus niger
1.2.2.1. Hình dạng, kích thước, cấu tạo của chủng Aspergillus
niger
1.2.2.2. Dinh dưỡng và tăng trưởng của Aspergillus niger
1.2.3. Sinh sản của chủng Aspergillus niger
1.2.4. Vị trí và vai trò của Aspergillus niger
1.3. QUÁ TRÌNH THU NHẬN ENZYME PECTINASE TỪ VI
SINH VẬT
1.3.1. Tuyển chọn và cải tạo giống
1.3.2. Nuôi cấy vi sinh vật
1.3.3. Thu nhận chế phẩm enzyme
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ TRÊN
THẾ GIỚI VỀ ENZYM PECTINASE
1.4.1. Những nghiên cứu ngoài nước
1.4.2.Những nghiên cứu trong nước

10
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
2.1.1. Đối tượng
Các loại quả giàu pectin như chanh, cam, bưởi trên ñịa bàn thành
phố Đà Nẵng.
Chủng A. niger ở phòng thí nghiệm vi sinh, khoa hóa trường Đại
học Bách Khoa.
2.1.2. Hoá chất
2.1.3. Dụng cụ - Thiết bị
2.2.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1.Phương pháp cấy trên môi trường ñặc ñể phân lập nấm
mốc
2.2.2. Phương pháp nuôi cấy nấm mốc trên môi trường thạch
Czapek ñể quan sát ñặc ñiểm sinh lý và xác ñịnh hoạt ñộ enzyme
* Quan sát ñại thể
* Quan sát vi thể
* Thử hoạt tính enzyme pectinase
2.2.3. Phương pháp nuôi cấy bề mặt ñể lên men sinh enzyme
2.2.4. Phương pháp xác ñịnh hoạt ñộ enzyme
2.2.4.1. Phương pháp khuếch tán trên ñĩa thạch
2.2.4.2. Phương pháp xác ñịnh hoạt ñộ polygalacturonase
2.2.4.3. Phương pháp xác ñịnh hoạt ñộ pectinesterase
2.2.5. Phương pháp chiết tách và tinh sạch enzyme
2.2.6. Phương pháp xác ñịnh hàm lượng protein
2.2.7. Phương pháp ñiện di trên gel polyacrylamide
2.2.8. Phương pháp toán học

11
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1.PHÂN LẬP NẤM MỐC TỪ CÁC NGUỒN TỰ NHIÊN
Bảng 3.1. Đặc ñiểm hình thái của các chủng nấm mốc
Đặc
ñiểm
Chủng nấm mốc A.niger
PTN
Chủng nấm mốc PL
Sợi
nấm
Sợi nấm có màu trắng ñục,
hệ sợi cơ chất như rễ chùm
của thực vật.
Sợi nấm có màu trắng ñục, hệ
sợi cơ chất trong môi trường
như rễ cây.
Khuẩn
lạc
Khuẩn lạc chủ yếu có hình
tròn, bề mặt lồi, xốp, mép
khuẩn lạc dạng dày ñều.
Khóm nấm mốc có ñường
kính 5 cm sau 5 ngày nuôi
cấy trên môi trường thạch
Czapek.
Khóm nấm mốc có màu
ñen, lấm tấm như bã cà
phê.
Khuẩn lạc có hình tròn, xốp,
mép dày, ñều.
Khóm nấm mốc có ñường
kính 5,2 cm sau 5 ngày nuôi
cấy trên môi trường thạch
Czapek.
Khóm nấm mốc có màu nâu
ñen, lấm tấm như bã cà phê.

12
Bào tử
ñính
Đính bào tử tỏa ñều ra các
hướng. thể bình có hình
chai, hai lớp. Cuống bào tử
có vách trơn. Hạt ñính có
hình cầu.
Bông hình cầu, có màu ñen.
Cuống bào tử có vách trơn.
Hạt ñính gần cầu ñến hình
cầu.
Dựa vào những ñặc ñiểm tương ñồng về hình ảnh của khuẩn lạc
và cuống bào tử, ñính bào tử của 2 chủng nấm mốc này, có thể kết
luận sơ bộ chủng nấm mốc phân lập ñược thuộc chủng A. niger và kí
hiệu là chủng A. niger PL.
3.2. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN
CỦA CHỦNG A.NIGER
3.2.1. Đánh giá khả năng sinh trưởng của chủng nấm mốc phân
lập
0
10
20
30
40
50
60
24 36 48 60 72
Thời gian, giờ
Đường
kính
khuẩn
lạc,
mm
A.niger PTN
A.niger PL
Hình 3.3: Tốc ñộ sinh trưởng của các chủng nấm mốc A.niger
Sau những khoảng thời gian như nhau, ñường kính khuẩn lạc của
chủng A. niger PL ñạt ñược luôn lớn hơn khuẩn lạc của chủng A. niger
PTN. Mức ñộ chênh lệch càng lớn khi thời gian nuôi cấy càng dài, và

13
sau 3 ngày, ñường kính khuẩn lạc của chủng PL cao hơn chủng PTN
1,24 lần. Như vậy, khả năng sinh trưởng của chủng A. niger PL cao
hơn so với chủng A. niger PTN.
3.2.2. Đánh giá khả năng sinh tổng hợp pectinase của hai chủng
nấm mốc
Bảng 3.2. Hoạt tính enzyme của hai chủng A. niger PL và A. niger
PTN:
A.niger PL A.niger PTN
Vòng thủy phân xung quanh
khuẩn lạc, mm
3,5 2
Đường kính vòng thủy phân
(D/d), mm
17/6 16,5/6
Hoạt ñộ PG, U/ml 1,237 0,876
Hoạt ñộ PE, U/ml 0,086 0,093
Tỉ lệ PG/PE 14,38 9,41
Dựa vào bảng 3.2 ta thấy, chủng nấm mốc A. niger PL có khả
năng sinh tổng hợp pectinase cao hơn và tỉ lệ hoạt ñộ PG và PE ñược
tìm thấy cũng cao hơn hẳn so với chủng A. niger PTN. Do ñó, chủng
nấm mốc A.niger PL ñược chọn ñể khảo sát ảnh hưởng của ñiều kiện
nuôi cấy ñến khả năng sinh enzyme pectinesternase và
polygalacturonase.
3.3. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN NUÔI
CẤY ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP ENZYME
PECTINESTERASE VÀ POLYGALACTURONASE CỦA
A.NIGER

14
3.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng pectin
0,136
0,175
0,252
0,854
1,242
0,776
0,073
0,070
0,151 0,219
0,182
0,107
0,000
0,300
0,600
0,900
1,200
1,500
5 10 15 20 25 30
Hàm lượng pectin, g/l
Hoạt
ñộ
enzyme,
U/ml
PG
PE
Hình 3.5: Ảnh hưởng của hàm lượng pectin ñến khả năng tổng
hợp polygalacturonase và pectinesterase của chủng A. niger PL
Khi hàm lượng pectin tăng từ 5–15 g/l, hoạt ñộ enzyme PG tăng
không ñáng kể, từ 0,136 U/ml lên 0,252 U/ml. Tuy nhiên, khi hàm
lượng pectin trong môi trường tăng từ 15–25 g/l thì hoạt ñộ PG lại
tăng mạnh và ñạt cực ñại 1,242 U/ml khi hàm lượng pectin là 25 g/l.
Với hàm lượng pectin lớn hơn 25g/l, hoạt ñộ enzyme PG giảm.
Ngược lại với PG, hoạt ñộ enzyme PE tăng nhanh trong khoảng
hàm lượng pectin 5-15 g/l từ 0,070 U/ml lên ñạt cực ñại 0,219 U/ml.
Khi hàm lượng pectin tăng lên lớn hơn 15 g/l, hoạt ñộ của PE lại
giảm xuống và chỉ còn 0,073 U/ml tương ứng với hàm lượng pectin
30 g/l.
sau khi khảo sát sự ảnh hưởng của nồng ñộ pectin trong môi trường
nuôi cấy, chúng tôi xác ñịnh ñược khoảng hàm lượng pectin ñể chủng
A. niger PL sinh tổng hợp enzyme PG cao là 20–30 g/l và ñạt cực ñại
khi hàm lượng pectin 25 g/l trong khi ñó hoạt ñộ PE thấp.

15
3.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH
0,805
0,937
1,027
1,159
0,654
0,130 0,141 0,130 0,112 0,099
0,755
0,747
0,177
0,211
0,000
0,300
0,600
0,900
1,200
1,500
3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
pH
Hoạt
ñộ
enzyme,
U/ml
PG
PE
Hình 3.7: Ảnh hưởng của pH ban ñầu ñến khả năng sinh tổng
hợp polygalacturonase pectinesterase của chủng A.niger PL
Từ kết quả biểu diễn trên hình 3.6 cho thấy, chủng A. niger PL
có khả năng sinh tổng hợp PG tốt trong khoảng pH 4,5–6,0 và ñạt
cực ñại tại pH 5,5 (1,159 U/ml) và khả năng sinh enzyme PE của
chủng A. niger PL cao trong khoảng pH 4,0 – 5,0 và ñạt cực ñại tại
pH 5,0 (0,211 U/ml).
Như vậy, theo nghiên cứu này, chủng A.niger PL sinh tổng
hợp PG và PE cao trong khoảng pH tương ứng là 4,5–6,0 và 4,0–5,0;
trong ñó, tại pH 5,5 hoạt ñộ enzyme PG ñạt cực ñại nhưng hoạt ñộ
PE là thấp.

16
3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy
0,284
0,813
0,586
0,109 0,089 0,068
0,923
1,447
0,725
0,172
0,099
0,083
0,000
0,300
0,600
0,900
1,200
1,500
24 48 72 96 120 144
Thời gian, giờ
Hoạt
ñộ
enzyme,
U/ml
PG
PE
Hình 3.7: Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy ñến khả năng sinh tổng
hợp polygalacturonase và pectinesterase của chủng A. niger PL
Theo kết quả trên hình 3.7 ta thấy khi thời gian nuôi cấy tăng từ
24 – 72 giờ thì hoạt ñộ của enzyme PG tăng từ 0,284 – 1,447 U/ml.
Hoạt ñộ enzyme PG ñạt giá trị cao nhất sau 72 giờ là 1,447 U/ml.
Sau thời gian 72 giờ nếu tiếp tục kéo dài thời gian nuôi thì ta thấy
hoạt ñộ enzyme PG giảm và giảm rất mạnh xuống 0,586 U/ml tại
144 giờ. Thời gian nuôi cấy không chỉ ảnh hưởng ñến hoạt ñộ
enzyme PG mà còn ảnh hưởng ñến hoạt ñộ enzyme PE thu ñược. Ta
thấy hoạt ñộ enzyme PE tăng từ 0,083–0,172 U/ml khi thời gian nuôi
tăng từ 24 giờ – 96 giờ và ñạt giá trị cao nhất là 0,172 U/ml sau 96
giờ nuôi. Khi thời gian nuôi kéo dài hơn 96 giờ thì hoạt ñộ enzyme
PE không những không tăng mà còn giảm và giảm xuống 0,068 U/ml
ở 144 giờ.

17
Trong nghiên cứu này, chúng tôi ñã khảo sát ñược khoảng thời gian
tối ưu ñể chủng A.niger PL sinh tổng hợp PG cực ñại là 72 giờ, cũng
sau khoảng thời gian này quá trình sinh tổng hợp PE thấp.
3.4. TỐI ƯU HOÁ ĐIỀU KIỆN LÊN MEN SINH TỔNG HỢP
ENZYME PG VÀ PE CỦA CHỦNG NẤM MỐC A.NIGER PL
3.4.1. Chọn yếu tố ảnh hưởng
3.4.2. Chọn ñiều kiện thí nghiệm
yn = b0(n)+b1(n)x1 +b2(n)x2+b3(n)x3+b12(n)x1x2+b13(n)x1x3+b23(n)x2x3+b123(n)x1x2x3
Bảng 3.3. Điều kiện thí nghiệm
3.4.3. Tổ chức và thực hiện các thí nghiệm
Bảng3.4. Môhìnhvàkếtquảthínghiệmquyhoạchnhântốtoànphần23
TT x1 x2 x3 x1x2 x1x3 x2x3 x1x2x3 y1 y2
1 + + + + + + + 1,046 0,172
2 - + + - - + - 0,989 0,201
3 + - + - + - - 1,469 0,135
4 - - + + - - + 1,126 0,130
5 + + - + - - - 1,475 0,122
6 - + - - + - + 1,116 0,135
7 + - - - - + + 1,424 0,070
8 - - - + + + - 1,239 0,156
T1 0 0 0 0 0 0 0 1,372 0,125
T2 0 0 0 0 0 0 0 1,292 0,138
T3 0 0 0 0 0 0 0 1,343 0,133
Các mức
Mức trên Mức cơ sở Mức dưới
Yếu tố
+1 0 -1
Khoảng
biến thiên (λ)
Z1 30 25 20 5
Z2 6,5 5,5 4,5 1,0
Z3 120 96 72 24

18
3.4.4. Tính các hệ số hồi quy
Bảng 3.5. Giá trị các hệ số b trong phương trình hồi quy
Các hệ số b trong phương
trình y1
Các hệ số b trong phương
trình y2
Hệ số Giá trị Hệ số Giá trị
b0(1) 1,235 b0(2) 0,140
b1(1) 0,118 b1(2) -0,015
b2(1) -0,079 b2(2) -0,017
b3(1) -0,078 b3(2) 0,019
b12(1) -0,014 b12(2) 0,005
b13(1) -0,018 b13(2) 0,009
b23(1) -0,061 b23(2) -0,009
b123(1) -0,058 b123(2) 0,002
3.4.5. Kiểm ñịnh tính ý nghĩa của các hệ số hồi quy và sự tương
thích của phương trình
Bảng 3.6. Giá trị các chuẩn Student thực nghiệm ttn
Chuẩn student của các hệ
số b trong phương trình y1
Chuẩn student của các hệ số b
trong phương trình y2
Hệ số Giá trị Hệ số Giá trị
t0(1) 86,87 t0(1) 60,55
t1(1) 8,28 t1(1) 6,60
t2(1) 5,53 t2(1) 7,45
t3(1) 5,50 t3(1) 8,29
t12(1) 1,01 t12(1) 2,10
t13(1) 1,24 t13(1) 4,07
t23(1) 4,32 t23(1) 4,07
t123(3) 4,02 t123(3) 1,00

19
Giá trị của bảng tiêu chuẩn Student ñối với mức ý nghĩa p =
0,05 và bậc tự do f = 2 là tp(f) = 4,3.
*) So sánh với giá trị t(p,f):
- Nếu tj ≥ tp(f) thì hệ số bj có nghĩa ñược giữ lại trong phương
trình hồi quy.
- Nếu tj< tp(f) thì hệ số bj bị loại khỏi phương trình hồi quy.
Do t12(1) , t13(1) , t123(1) < tp(f) nên hệ số b12(1), b13(1), b123(1) không
có ý nghĩa, ta loại ra khỏi phương trình, lúc này phương trình hồi quy
có dạng:
y1 = 1,235 + 0,118x1 – 0,079x2 – 0,078x3 – 0,061x2x3 (3.9)
Do t12(2), t13(2), t23(2), t123(2) < tp(f) nên hệ số b12(2) , b23(2) , b13(2),
b123(2) không có ý nghĩa, ta loại ra khỏi phương trình, lúc này phương
trình hồi quy có dạng:
y2 = 0,140 - 0,015x1 + 0,017x2 + 0,019x3 (3.10)
Bảng 3.7. Các giá trị ñể tính ñộ lệch dư
y1 ŷ1 (y1-ŷ1)2
y2 ŷ2 (y2-ŷ2)2
1,046 1,197 0,0227 0,172 0,161 0,0001
0,989 0,961 0,0008 0,201 0,192 0,00007
1,469 1,354 0,0133 0,135 0,127 0,00007
1,126 1,118 0,00006 0,130 0,158 0,0007
1,475 1,353 0,0148 0,122 0,123 0,00001
1,118 1,117 0,00001 0,135 0,154 0,0003
1,424 1,510 0,0075 0,070 0,089 0,0003
1,239 1,275 0,0013 0,156 0,119 0,0014

20
F0,95 (4, 2) = 19,3, F0,95 (5; 2) = 19,3.
Do F(1), F(2) < F1-p(f1,f2), do ñó phương trình các phương trình
thu ñược tương thích với thực nghiệm và ñược sử dụng ñể tìm kiếm
tối ưu.
3.4.6. Tối ưu hoá các ñiều kiện ñể sinh tổng hợp PG và PE
Để tối ưu hóa các ñiều kiện lên men sinh tổng hợp enzyme PG và
PE, chúng tôi sử dụng công cụ Solver của phần mềm excel.
Phương trình:
y1=1,235 + 0,118x1 – 0,079x2 – 0,078x3 – 0,061x2x3;
y2 = 0,140 – 0,015x1 + 0,017x2 + 0,019x3.
Miền giới hạn của các biến: Các biến ñược tìm kiếm tối ưu trong
miền giá trị [-1; 1].
Các giá trị khởi ñộng khi tối ưu hóa: x1 = 1 ; x2 = 1 ; x3 = 1.
Sau khi chạy phần mềm Excel với hai hàm mục tiêu, chúng tôi
thu ñược kết quả như sau :
y1→ max với kết quả: x1 =1; x2 = -1; x3 = -1, y1 = 1,449.
y2 → min với kết quả: x1 =1; x2 = -1; x3 = -1, y2 = 0,088.
Với các giá trị biến mã, suy ra các giá trị thực như sau:
- Hàm lượng pectin: 30 g/l;
- pH: 4,5;
- Thời gian lên men: 72 giờ.
3.4.7. Thí nghiệm kiểm chứng
Để khẳng ñịnh lại kết quả của quá trình tối ưu, chúng tôi tiến
hành các thí nghiệm kiểm chứng tại các ñiều kiện tối ưu thu ñược
như trên.
Kết quả thu ñược hoạt ñộ enzyme PG là 1,464 U/ml, hoạt ñộ PE
là 0,078 U/ml. So với kết quả tối ưu ở lý thuyết thì có thấp hơn

21
nhưng không ñáng kể, tồn tại sai số này có thể do nhiều yếu tố ảnh
hưởng trong quá trình thực hiện thí nghiệm.
Như vậy, bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, chúng
tôi ñã xây dựng ñược phương trình toán học mô tả mối tương quan
của các yếu tố trong quá trình lên men ñến khả năng sinh tổng hợp
enzyme PG và PE của chủng nấm mốc A. niger PL. Phương trình hồi
qui trên cho thấy 3 yếu tố: nồng ñộ pectin, pH ban ñầu của môi
trường và thời gian lên men ñều ảnh hưởng ñến hoạt ñộ PG và PE
của chủng A. niger PL.
3.5. TINH SẠCH ENZYME
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
1 6 11 16 21 26 31 36
Phân ñoạn
Hoạt
tính
enzyme,
U/ml
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Hàm
lượng
protein,
mg/ml
Hoạt tính PE
Hoạt tính PG
Hàm lượng protein
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn hàm lượng protein và hoạt ñộ
enzyme PG và PE của dịch enzyme sau sắc kí
Sau khi qua cột silicagel, từ dịch enzyme thô ñã tách ñược 1 ñỉnh
protein, xác ñịnh hoạt ñộ enzyme cũng có một ñỉnh có hoạt ñộ PG, và
hoạt ñộ của PE là không ñáng kể. Hoạt ñộ PG cao nhất ñạt 3,832 U/ml ở

22
phân ñoạn 18, tăng 2,6 lần so với hoạt ñộ PG của mẫu enzyme thô
(1,464 U/ml).
Hình 3.9. Hình ảnh ñiện di mẫu enzyme
A – Điện di SDS, B – Điện di cơ chất
Trong ñó, WM: protein chuẩn (14,4 – 97,4 kDa);
SK: mẫu enzyme sau sắc kí;
T: mẫu enzyme thô.
Kết quả ñiện di trên gel SDS-PAGE không có cơ chất cho thấy với
mẫu enzyme thô sau kết tủa, có 5 băng protein xuất hiện. Nhưng với
mẫu enzyme sau quá trình sắc kí tại phân ñoạn có hoạt ñộ enzyme PG
cao, chỉ thu ñược 2 băng protein có khối lượng phân tử 40 và 30 kDa.
Tuy nhiên, băng protein có khối lượng phân tử 30 kDa khá mờ.
Khi ñiện di trên gel cơ chất acid polygalacturonic thì băng protein có
khối lượng phân tử 30 kDa không có hoạt ñộ. Cả mẫu enzyme thô và
mẫu sắc kí ñều chỉ cho một băng protein có hoạt ñộ PG trùng với băng

23
có khối lượng phân tử 40 kDa. Như vậy, có thể kết luận, enzyme PG do
chủng nấm mốc A. niger PL tổng hợp có khối lượng phân tử 40 kDa.

24
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Từ kết quả ñạt ñược của nhiều thí nghiệm ñã thực hiện, chúng tôi
rút ra ñược các kết luận sau:
- Sử dụng phương pháp nuôi cấy trên môi trường ñặc thạch
Czapek ñã phân lập ñược chủng nấm mốc thuần khiết từ những
nguồn tự nhiên có các ñặc ñiểm hình thái: khuẩn lạc có màu nâu ñen,
lấm tấm như bã cà phê; hình dạng khuẩn lạc chủ yếu là tròn, dày, bề mặt
lồi, xốp, mép khuẩn lạc dạng dày ñều; ñầu sợi nấm phình to ra, cuống
bào tử ñính không phân nhánh, các tế bào hình chai và bào tử ñính
tỏa ñều trên ñầu sợi nấm như bông. Với những ñặc ñiểm này, so sánh
với chủng nấm mốc A. niger ở PTN, có thể sơ bộ kết luận chủng nấm
mốc phân lập ñược là A. niger và ñược kí hiệu là A. niger PL.
- So sánh về khả năng sinh trưởng và phát triển và khả năng tổng
hợp pectinase của chủng A. niger PL sau 72 giờ nuôi cấy cho thấy
chủng này có khả năng phát triển mạnh hơn và hoạt ñộ các enzyme
cũng cao hơn hẳn so với chủng A.niger ñang giữ giống tại phòng thí
nghiệm vi sinh Khoa hóa Đại học Bách Khoa.
- Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của ñiều kiện nuôi cấy ñể hoạt
ñộ enzyme PG cao và PE thấp:
+ Hàm lượng pectin bổ sung vào môi trường: 25 g/l ñạt hoạt ñộ
PG là.
+ pH ban ñầu của môi trường là 5,5.
+Thời gian nuôi cấy là 72 giờ.
- Bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm ñể tối ưu hóa các
ñiều kiện nuôi cấy ảnh hưởng ñến khả năng sinh tổng hợp PG và PE

25
của chủng A. niger PL, chúng tôi ñã tìm ñược các ñiều kiện tối ưu
sinh tổng hợp enzyme có hoạt ñộ PG cao và PE thấp từ chủng nấm
mốc A. niger PL như sau: hàm lượng pectin 30g/l; pH ban ñầu của
môi trường 4,5; thời gian nuôi là 72 giờ với hoạt ñộ enzyme PG và
PE thu ñược 1,449 U/ml và 0,087 U/ml.
- Bước ñầu tinh sạch enzyme bằng phương pháp sắc kí qua cột
silicagel, hoạt ñộ của enzyme PG sau tinh sạch ñã tăng lên 2,7 lần so
với mẫu enzyme thô.
- Điện di SDS-PAGE xác ñịnh ñược khối lượng phân tử của
enzyme PG là 40 kDa.
2. Kiến nghị
- Nghiên cứu ảnh hưởng của sự thay ñổi các thành phần môi
trường như nguồn carbon, nguồn nitrogen cũng như thay thế bằng
các thành phần tự nhiên ñến quá trình sinh tổng hợp enzyme PG và
PE của chủng nấm mốc A. niger PL.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các ñiều kiện phản ứng như pH,
nhiệt ñộ, nồng ñộ cơ chất, sự có mặt của các ion kim loại... ñến hoạt
ñộ của enzyme PG và PE sinh tổng hợp từ A. niger PL.
- Nghiên cứu ứng dụng enzyme PG và PE của chủng A.niger PL
vào quá trình sản xuất nước quả và bóc vỏ cam, quýt,... ñể có thể
phục vụ cho ngành công nghiệp thực phẩm.

Luận văn Nghiên cứu khả năng tổng hợp pectinesterase và polygalacturonase của Aspergillus niger

More Related Content

Similar to Luận văn Nghiên cứu khả năng tổng hợp pectinesterase và polygalacturonase của Aspergillus niger

More from lop2eduvn

Recently uploaded

Luận văn Nghiên cứu khả năng tổng hợp pectinesterase và polygalacturonase của Aspergillus niger