Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện cấy đến khả năng sinh cellulase của 2 chủng vi khuẩn phân lập từ đất trồng và bông thải trồng nấm rơm: 120
HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI: 10.18173/2354-1059.2019-0060
Natural Sciences, 2019, Volume 64, Issue 10A, pp. 120-127
This paper is available online at
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN CẤY ĐẾN KHẢ NĂNG
SINH CELLULASE CỦA 2 CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP
TỪ ĐẤT TRỒNG VÀ BÔNG THẢI TRỒNG NẤM RƠM
Trần Thị Hồng Nguyệt1 và Phan Duệ Thanh2*
1Trường THPT Phạm Công Bình, huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc
2
Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Tóm tắt. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh tổng
hợp cellulase của chủng vi khuẩn (A19) phân lập từ đất trồng và (C1) từ bã bông thải trồng
nấm rơm đã được nghiên cứu. Chủng A19 sinh tổng hợp cellulase tối ưu khi nuôi cấy trên
môi trường CSM chứa nguồn carbon cám gạo và nguồn nitơ (NH4)2SO4, sau 48 giờ nuôi
cấy ở 35°C với pH ban đầu là 5,5. Điều kiện nuôi cấy tốt nhất đối với khả năng sinh
cellulase của chủng C1 là trên môi trường CSM với CMC và NH4Cl là nguồn carbon và
nitơ, sau 72 g...
8 trang |
Chia sẻ: quangot475 | Lượt xem: 463 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện cấy đến khả năng sinh cellulase của 2 chủng vi khuẩn phân lập từ đất trồng và bông thải trồng nấm rơm, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
120
HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI: 10.18173/2354-1059.2019-0060
Natural Sciences, 2019, Volume 64, Issue 10A, pp. 120-127
This paper is available online at
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN CẤY ĐẾN KHẢ NĂNG
SINH CELLULASE CỦA 2 CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP
TỪ ĐẤT TRỒNG VÀ BÔNG THẢI TRỒNG NẤM RƠM
Trần Thị Hồng Nguyệt1 và Phan Duệ Thanh2*
1Trường THPT Phạm Công Bình, huyện Yên Lạc, tỉnh Vĩnh Phúc
2
Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Tóm tắt. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh tổng
hợp cellulase của chủng vi khuẩn (A19) phân lập từ đất trồng và (C1) từ bã bông thải trồng
nấm rơm đã được nghiên cứu. Chủng A19 sinh tổng hợp cellulase tối ưu khi nuôi cấy trên
môi trường CSM chứa nguồn carbon cám gạo và nguồn nitơ (NH4)2SO4, sau 48 giờ nuôi
cấy ở 35°C với pH ban đầu là 5,5. Điều kiện nuôi cấy tốt nhất đối với khả năng sinh
cellulase của chủng C1 là trên môi trường CSM với CMC và NH4Cl là nguồn carbon và
nitơ, sau 72 giờ nuôi cấy ở 35°C với pH ban đầu 5. Với những điều kiện nuôi cấy tối ưu đó,
hoạt độ cellulase của hai chủng A19, C1 lần lượt là 5,03±0,39 và 4,1±0,34 (IU/mL).
Từ khóa: Cellulase, cellulose, endoglucanase, exoglucanase, vi khuẩn.
1. Mở đầu
Cellulose là hợp chất sinh học phong phú nhất trong hệ sinh thái trên cạn và dưới nước và là
thành phần chính của sinh khối thực vật. Phế phẩm chủ yếu từ ngành nông nghiệp gồm lá, thân cây,
lõi ngô, bã mía, rơm rạ, vỏ trấu, thân cây gỗ. Nhiều nghiên cứu được tiến hành nhằm sử dụng
cellulose làm nguồn nhiên liệu sinh học và thức ăn [1]. Cellulose do các đơn vị D-glucose liên kết
với nhau nhờ các liên kết ß-1,4-glycosid để tạo thành chuỗi đồng hợp [2].
Cellulose thường bị phân hủy bởi cellulase. Hệ enzyme này gồm ba thành phần chính
endoglucanase, exoglucanase và ß-glucosidase. Cellulase có tiềm năng sử dụng trong công nghệ
sinh học và công nghiệp như công nghiệp dệt may, công nghiệp đồ uống, sản xuất phân bón, thức ăn
chăn nuôi và cồn sinh học [3,4]. Số lượng các loài vi sinh vật tham gia sinh tổng hợp enzyme
cellulase có trong tự nhiên rất phong phú. Chúng thuộc nhóm nấm sợi, xạ khuẩn, vi khuẩn. Vi khuẩn
với ưu điểm thời gian thế hệ ngắn, sinh trưởng nhanh là nguồn sinh tổng hợp cellulase nhiều triển
vọng, bên cạnh nguồn cellulase từ nấm đã được khai thác từ lâu.
Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy và dinh dưỡng đối với
khả năng sinh tổng hợp cellulase của hai chủng vi khuẩn phân lập từ đất trồng và bông thải
trồng nấm rơm được đánh giá để định hướng ứng dụng xử lý phế phụ phẩm từ nông nghiệp
thành phân bón.
Ngày nhận bài: 19/6/2019. Ngày sửa bài: 29/7/2019. Ngày nhận đăng: 1/9/2019.
Tác giả liên hệ: Phan Duệ Thanh. Địa chỉ e-mail: thanhpd@hnue.edu.vn
Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện cấy đến khả năng sinh cellulase của 2 chủng vi khuẩn
121
2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.1.1. Vật liệu
Trong nghiên cứu này, 02 chủng vi khuẩn ký hiệu là A19 (4,89 IU/mL và 1,23 FPU/mL)
và C1 (3,15 IU/mL và 1,16 FPU/mL) sinh enzyme cellulase (gồm endoglucanase và
exoglucanase) được phân lập và tuyển chọn từ các mẫu đất trồng lúa, ngô, lac thu tại thị trấn
Thanh Lãng - Bình Xuyên - Vĩnh Phúc và mẫu bã bông thải trồng nấm rơm thu tại Sóc Sơn,
Hà Nội.
2.1.2. Phương pháp nghiên cứu
Môi trường sử dụng trong nghiên cứu:
- Môi trường CSM (cellulase selective medium) - thành phần gồm (g/L): peptone 10;
cao nấm men 1; NaCl 0,5; Na2HPO4 6; NH4Cl 1; KH2PO4 3; CMC 5, pH 7,2 [5].
- Môi trường khoáng chứa CMC (carboxymethyl cellulose) - thành phần gồm (g/L):
KH2PO4 3; NaCl 0,5; NH4NO3 2; NH4Cl 1; Na2HPO4 6; CMC 5 [6].
- Môi trường chứa CMC - thành phần gồm (g/L): Peptone 0,2; NaNO3 2; KCl 0,5;
K2HPO4 1; MgSO4 0,5; CMC 2 [7].
- Môi trường nuôi cấy vi khuẩn Cellulomonas - thành phần gồm (g/L): cao nấm men
0,5; NaNO3 1; KCl 1; K2HPO4 1; MgSO4.7H2O 0,5; glucose 1; CMC 5 [6].
Vi khuẩn nghiên cứu đươc nuôi trong 25mL mỗi loại môi trường nghiên cứu dịch thể lắc
180v/p, trong thời gian 48 giờ ở 37C. Dịch nuôi cấy được ly tâm ở 13000 vòng/phút trong 5
phút, thu dịch nổi để kiểm tra hoạt tính cellulose.
Xác định thời gian sinh cellulase mạnh nhất: Các chủng nghiên cứu được nuôi cấy 96 giờ
trong môi trường CSM lỏng, lắc với tốc độ 180 vòng/phút, ở ứ mỗi 24 giờ thu dịch
nuôi cấy để xác định hoạt độ cellulase.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn carbon: Hai chủng vi khuẩn được nuôi lắc ở tốc độ 180
vòng/phút, nhiệt độ 37C trong môi trường CSM có nguồn carbon CMC (5 g/L) được sử dụng
làm đối chứng (ĐC). Nguồn carbon này trong môi trường được thay thế bằng một số nguồn
carbon (đánh số La Mã từ I đến X) như sau: CMC 10 g (I); bột giấy 5 g (II); bột giấy 10 g (III);
cám gạo 5 g (IV); rơm 5 g (V); CMC 2,5 g và bột giấy 2,5 g (VI); CMC 2,5 g và cám gạo 2,5 g
(VII); CMC 2,5 g và rơm 2,5 g (VIII); bột giấy 2,5 g và rơm 2,5 g (IX); bột giấy 2,5 g và cám
gạo 2,5 g (X). Dịch nuôi cấy được thu nhận ở thời điểm nuôi cấy tối ưu đối với từng chủng để
định lượng hoạt độ cellulase.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn nitơ: Nuôi lắc hai chủng vi khuẩn với tốc độ 180
vòng/phút, nhiệt độ 37C trong môi trường CSM dịch thể chứa nguồn carbon tối ưu với cao
nấm men và pepton được thay thế bằng các nguồn nitơ (kí hiệu từ A đến G) gồm: NH4Cl (A);
(NH4)2SO4 (B); NH4NO3 (C); NH4HCO3 (D); (NH4)2C2O2.H2O (E); NaNO3 (F) và urê (G). Dịch
nuôi cấy được thu nhận ở thời điểm nuôi cấy tối ưu đối với từng chủng để định lượng hoạt độ
cellulase.Nghiên cứu ảnh hưởng của pH ban đầu: Nuôi lắc hai chủng vi khuẩn ở điều kiện 180
vòng/phút, nhiệt độ 37C trong môi trường CSM dịch thể chứa nguồn carbon, nitơ tối ưu với dải
pH từ 4 đến 8, bước nhảy 0,5. Dịch nuôi cấy được thu nhận ở thời điểm tối ưu đối với từng
chủng để định lượng hoạt độ cellulase.
Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy: Các chủng vi khuẩn được nuôi cấy trong môi
trường CSM dịch thể với nguồn carbon, nitơ và pH tối ưu trong dải nhiệt độ từ 30C - 55C,
bước nhảy là 5C. Dịch nuôi cấy được thu nhận ở thời điểm nuôi cấy tối ưu đối với từng chủng
để định lượng hoạt độ cellulase.
Tran Thi Hong Nguyet* và Phan Due Thanh
122
Phương pháp xác định hoạt độ enzyme cellulase: Sau mỗi thí nghiệm, dịch nuôi cấy vi sinh
vật được ly tâm thu dịch nổi với tốc độ 13000 vòng/phút trong thời gian 5 phút và dùng để định
lượng cellulase theo phương pháp đường khử DNS (Dinitrosalysilic acid) [8]. D-glucose ở các
nồng độ 0; 2; 4; 6; 8; 10 (µmol/mL) được sử dụng để dựng đồ thị chuẩn. Phản ứng màu giữa
đường khử sinh ra dưới tác dụng của enzyme và cơ chất (CMC - endoglucanase và bột giấy -
exoglucanase) với thuốc thử DNS khi đun nóng ở 90C được xác định độ hấp phụ tại bước sóng
540nm. Cường độ màu của hỗn hợp phản ứng tỷ lệ thuận với nồng độ đường khử trong phản ứng.
Quy ước: một đơn vị hoạt tính endoglucanase (IU) hoặc exoglucanase (FPU) là lượng enzyme cần
thiết để giải phóng 1µmol đường khử D-glucose trong 1 phút ở điều kiện thí nghiệm.
Các thí nghiệm đều được lặp lại 3 lần. Số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel
để tìm giá trị trung bình và độ lệch chuẩn.
2.2. Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy cơ sở
Hai chủng vi khuẩn A19 và C1 đều có khả năng sinh tổng hợp cellulase trên các môi trường
nghiên cứu gồm môi trường khoáng, môi trường CMC, môi trường dành cho vi khuẩn
Cellulomonas và môi trường CSM (hình 1). Hai chủng vi khuẩn C1, A9 thể hiện hoạt độ
cellulase mạnh nhất trên môi trường CSM, tương ứng với 3,23±0,23 và 4,89±0,32 (IU/mL).
Hoạt độ cellulase của chủng vi khuẩn C1 thấp hơn khi nuôi cấy trong các môi trường dành cho
vi khuẩn Cellulomonas, môi trường khoáng và thấp nhất ở môi trường CMC và lần lượt đạt
1,64±0,12; 1,57±0,3 và 1,36±0,1 (IU/mL). Trong khi đó, hoạt độ cellulase của chủng A19 nuôi
cấy trên môi trường dành cho vi khuẩn Cellulomonas đạt 2,7±0,18; trên môi trường CMC là
1,5±0,12 và trên môi trường khoáng là 1,37±0,2 (IU/mL).
Hình 1. Hoạt độ cellulase của chủng A19 và C1 trên các môi trường nuôi cấy
Như vậy cả hai chủng nghiên cứu đều sinh enzyme cellulase mạnh nhất khi nuôi cấy trên
môi trường CSM. Môi trường CSM cũng là môi trường có thành phần nitơ hữu cơ khá cao
(pepton 10g/L, cao nấm men 1g/L). Khả năng này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc
định hướng ứng dụng các chủng trong sản xuất phân bón hữu cơ từ phế phụ phẩm nông nghiệp
mà nghiên cứu hướng tới. Trong các phế phụ phẩm nông nghiệp, bên cạnh thành phần cellulose,
còn có một số hợp chất hữu cơ khác như tinh bột và protein. Trong tiền thí nghiệm, bên cạnh
khả năng sinh cellulase, các chủng vi khuẩn nghiên cứu còn khả năng sinh tổng hợp các enzyme
khác như: amylase, protease. Các enzyme sinh bởi các chủng này sẽ tham gia phân giải các hợp
chất hữu cơ từ các phế phụ phẩm nông nghiệp. Vì vậy, môi trường CSM được lựa chọn làm môi
trường cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.
0
1
2
3
4
5
6
MT khoáng MT CMC MT cho
Cellulomonas
MT CSM
H
o
ạ
t
đ
ộ
e
n
zy
m
e
(I
U
/m
L
)
Môi trường cơ sở
A19 C1
Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện cấy đến khả năng sinh cellulase của 2 chủng vi khuẩn
123
Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy
Khi nuôi cấy trên môi trường CSM lỏng, hoạt độ cellulase thể hiện cao nhất ở thời điểm 48
giờ với chủng A19 đạt 4,75±0,4 (IU/mL) và 72 giờ đối với chủng C1 đạt 3,47±0,31 (IU/mL)
(hình 2). Hoạt độ cellulase giảm dần từ 48 giờ đến 96 giờ nuôi cấy đối với chủng A19 và từ 72
giờ đến 96 giờ đối với chủng C1. Do đó, thời điểm 72 giờ nuôi cấy đối với chủng C1 và 48 giờ
đối với chủng A19 đã được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.
Hình 2. Hoạt độ cellulase của hai chủng A19 và C1 theo thời gian nuôi cấy
Ảnh hưởng của nguồn carbon
Khả năng đồng hoá các nguồn carbon của các chủng vi khuẩn được quyết định bởi môi
trường sống tự nhiên của các chủng vi khuẩn. Hình 3 là kết quả đánh giá ảnh hưởng của nguồn
carbon trong môi trường đến khả năng sinh tổng hợp cellulase của hai chủng vi khuẩn. Trong
môi trường nuôi cấy, nguồn carbon là cám gạo với hàm lượng 5 g/L (IV) có ảnh hưởng tích cực
nhất tới khả năng sinh tổng hợp cellulase của chủng A19 (hình 3) với hoạt độ đạt 4.99±0,31
(IU/mL). Kết quả này cao hơn lô đối chứng với CMC là nguồn carbon (ĐC). Chủng A19 trong
các lô thí nghiệm sử dụng duy nhất cám gạo là nguồn carbon (IV) hoặc cám gạo kết hợp cùng
nguồn carbon khác (VII, X) đều cho hoạt tính cellulase cao hơn 4 (IU/mL). Cám gạo là nguồn
carbon tự nhiên với thành phần dinh dưỡng đa dạng như: xơ, khoáng, acid béo không no [9].
Mặt khác, kết quả tiền thí nghiệm cho thấy chủng A19 có khả năng sinh enzyme amylase phân
giải tinh bột. Vì vậy, chủng A19 có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất phân bón hữu cơ từ phế
phụ phẩm nông nghiệp. Với nguồn carbon tự nhiên là cám gạo, phế phẩm từ lúa gạo, có giá
thành thấp được dùng thay thế cho CMC sẽ rất thuận lợi cho quá trình lên men thu cellulase từ
chủng vi khuẩn A19 trên quy mô công nghiệp. Đối với chủng C1, nguồn carbon CMC có ảnh
hưởng tích cực nhất đối với quá trình lên men sinh tổng hợp cellulase. Trong tất cả các lô thí
nghiệm có bổ sung CMC (I, VI, VII, VIII, IX), hoạt tính cellulase của chủng C1 đạt trên 2 đến
3,78 (IU/mL) và cao hơn các thí nghiệm sử dụng các nguồn carbon khác (đạt dưới 2 IU/mL).
Với lượng CMC bổ sung là 10 g/L (I), hoạt tính cellulase của chủng C1 đạt cao nhất 3,78±0,2
(IU/mL) và cao hơn lô đối chứng sử dụng CMC với hàm lượng thấp hơn (5 g/L). Kết quả này
cũng tương tự kết quả trong các nghiên cứu khác. Với nguồn carbon là CMC, các chủng vi
khuẩn thuộc chi Bacillus, Microbacterium thể hiện hoạt độ cellulase tăng gấp 3-6 lần [10,11].
0
1
2
3
4
5
6
24 48 72 96
H
o
ạ
t
đ
ộ
e
n
zy
m
e
(I
U
/m
L
)
Thời gian nuôi cấy (giờ)
A19 C1
Tran Thi Hong Nguyet* và Phan Due Thanh
124
Dựa trên kết quả nghiên cứu và những phân tích như trên, nguồn carbon được lựa chọn bổ sung
vào môi trường nuôi cấy đối với chủng A19 là cám gạo (5 g/L) và chủng C1 là CMC (10 g/L).
Hình 3. Ảnh hưởng của nguồn carbon đến hoạt độ cellulase của hai chủng A19 và C1
Ảnh hưởng của nguồn nitơ
Khả năng đồng hoá các nguồn nitơ khác nhau của hai chủng A19 và chủng C1 được thể
hiện trong hình 4.
Hình 4. Ảnh hưởng của nguồn nitơ tới hoạt độ cellulase của hai chủng A19 và C1
Chủng A19 sinh cellulase mạnh nhất với nguồn nitơ là (NH4)2SO4 (B) và đạt 5,18±0,42
(IU/mL). Chủng này cho thấy khả năng đồng hoá khá tốt các nguồn nitơ vô cơ và hữu cơ. Hoạt
tính enzyme cellulase với nguồn nitơ NH4Cl (A) đạt 4,99±0,35; NH4HCO3 (D) là 4,56±0,29;
(NH4)2C2O2.H2O (E) là 4,35±0,3; NaNO3 (F) là 4,24±0,29; NH4NO3 (C) là 3,95±0,21 và urê (G)
là 3,14±0,25 (IU/mL). Kết quả này rất thuận lợi cho quá trình lên men trong nghiên cứu khả
năng sinh tổng hợp cellulase từ chủng A19 cũng như đưa chủng này vào ứng dụng thực tế
chuyển hóa phế phụ phẩm nông nghiệp thành phân bón hữu cơ. Nguồn NH4Cl (A) là nguồn nitơ
cảm ứng phù hợp nhất để với chủng C1 sinh cellulase với hoạt độ enzyme đạt 3,78±0,26
(IU/mL). Đối với các nguồn nitơ còn lại (B-G), cellulase sinh bởi chủng này có hoạt độ nhỏ hơn
2 (IU/mL). Dựa trên kết quả nghiên cứu, nguồn nitơ là (NH4)2SO4 đối với chủng A19 và NH4Cl
đối với chủng C1 được lựa chọn trong các bước nghiên cứu tiếp.
0
1
2
3
4
5
6
I II III IV V VI VII VIII IX X ĐC
H
o
ạ
t
đ
ộ
e
n
zy
m
e
(I
U
/m
L
)
Nguồn carbon
A19 C1
0
1
2
3
4
5
6
A B C D E F G
H
o
ạ
t
đ
ộ
e
n
zy
m
e
(U
I/
m
L
)
Nguồn nitơ
A19 C1
Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện cấy đến khả năng sinh cellulase của 2 chủng vi khuẩn
125
Ảnh hưởng của pH ban đầu
Ảnh hưởng của điều kiện pH ban đầu của môi trường nuôi cấy đến hoạt tính cellulase của
hai chủng nghiên cứu được thể hiện trong hình 5.
Hình 5. Ảnh hưởng của pH ban đầu tới hoạt độ cellulase của hai chủng A19 và C1
Hai chủng vi khuẩn đều chịu ảnh hưởng mạnh bởi điều kiện pH môi trường. Hoạt tính
enzyme mạnh nhất khi nuôi cấy chủng A19 trong môi trường có pH 5,5 và đạt 5,41±0,41
(IU/mL) và chủng C1 ở môi trường có pH 5,0 và đạt 3,75±0,31 (IU/mL) (hình 5). Cả hai chủng
nghiên cứu đều sinh tổng hợp cellulase trong điều kiện pH môi trường từ 4 đến 8. Khả năng
sinh cellulase trong dải pH môi trường từ 4,5 – 6,5 cũng được thấy ở chủng vi khuẩn
Cellulomonas uda [12] và các chủng thuộc chi Bacillus trong một số nghiên cứu [13,14]. Dựa
vào kết quả thu được, pH môi trường là 5,5 và 5,0 được lựa chọn cho môi trường nuôi cấy
tương ứng với chủng vi khuẩn A19 và C1 trong các nghiên cứu tiếp.
Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy
Đối với các enzyme ngoại bào, nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến việc tiết enzyme bằng cách
thay đổi tính chất vật lý của màng tế bào [15]. Mức độ tiết của enzyme sẽ tỷ lệ thuận với hoạt độ
của nó. Các tác giả Murao và cộng sự (1988) báo cáo rằng nhiệt độ tối ưu để sản xuất cellulase
phụ thuộc vào chủng vi sinh vật [16]. Do đó, nhiệt độ tối ưu để sản xuất enzyme này do vi sinh
vật tạo ra là khác nhau. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến hoạt độ cellulase sinh bởi hai
chủng vi khuẩn được thể hiện trong hình 6. Hai chủng A19 và C1 có khả năng sinh tổng hợp
cellulase mạnh nhất khi nhiệt độ nuôi cấy là 35°C (chủng A19 đạt 5,03±0,39 IU/mL và chủng
C1 đạt 4,1±0,34 IU/mL). Hoạt độ cellulase của hai chủng giảm dần khi nhiệt độ nuôi cấy tăng
trên 35°C.
0
1
2
3
4
5
6
7
4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0
H
o
ạ
t
đ
ộ
e
n
zy
m
e
(I
U
/m
L
)
pH ban đầu của môi trường nuôi cấy
A19 C1
Tran Thi Hong Nguyet* và Phan Due Thanh
126
Hình 6. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến hoạt độ cellulase của hai chủng A19 và C1
3. Kết luận
Hai chủng vi khuẩn phân lập từ đất và bã bông thải trồng nấm rơm gồm A19 và C1. Hai
chủng này đều có khả năng sinh enzyme cellulase tốt nhất với môi trường cơ sở là CSM, sau 48-
72 giờ nuôi cấy. Hai chủng nghiên cứu sinh cellulase trong điều kiện nhiệt độ nuôi cấy từ 35°C-
55°C (tốt nhất là 35°C) với dải pH ban đầu khá rộng từ 4 đến 8. pH ban đầu tốt nhất đới với
chủng A19 là 5,5 và C1 là 5. Hai chủng thể hiện khả năng đồng hoá nhiều nguồn carbon nhưng
sinh cellulase mạnh nhất với nguồn carbon là cám gạo đối với A19 và CMC đối với C1. Nguồn
nitơ tốt nhất đối với khả năng sinh tổng hợp cellulase bới hai chủng A19 và C1 lần lượt là
(NH4)2SO4 và NH4Cl.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. Balachandrababu, M.M. Revathi, A. Yadav and N. Sakthivel, 2012. Purification and
characterization of a thermophilic cellulose from a novel cellulolytic strain, Paenibacillus
barcinonensis. J. Microbiol. Biotechnol., 22, pp.1501-1509.
[2] S. Salmon and S.M. Hudson, 1997. Crystal morphology, biosynthesis and physical
assembly of cellulose, chitin, and chitosan. Rev. Macromol. Chem. Phys., 37, pp.199-276.
[3] M.K. Bhat, 2000. Cellulases and related enzymes in biotechnology. Adv.
Biotechnol.;1:355–83.
[4] S.J. Sreeja, P.W.J. Malar, F.R.S. Joseph, T. Steffi, G. Immanuel and A. Palavesam, 2013.
Optimization of cellulase production by Bacillus altitudinis APS MSU and Bacillus
licheniformis APS2 MSU, gut isolates of fish Etroplus suratensis. IJOART, 2, pp.401-406.
[5] J.M. Kim, I.S. Kong and J.H. Yu, 1987. Molecular cloning of an endoglucanase gene
from an alkalophilic Bacillus sp. and its expression in Escherichia coli. Appl. Environ.
Microbiol., 53(11), pp.2656-2659.
[6] K. Apun, 1995. Lecture notes on cellulase production. National Centre for Biotechnology
Education, London
[7] R.C. Kasana, R. Salwan, H. Dhar, S. Dutt and A. Gulati, 2008. A rapid and easy method
for the detection of microbial cellulases on agar plates using Gram’s iodine. Cur.
0
1
2
3
4
5
6
30°C 35°C 40°C 45°C 50°C 55°C
H
o
ạ
t
đ
ộ
e
n
zy
m
e
(I
U
/m
L
)
Nhiệt độ nuôi cấy
A19 C1
Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện cấy đến khả năng sinh cellulase của 2 chủng vi khuẩn
127
Microbiol, 57, pp.503-507.
[8] G.L. Miller, 1959. Use of dinitrosalycylic acid reagent for determination of reducing
sugar. Anal. Chem., 31, pp.538-542.
[9] S.A.S.C. Faria, P.Z. Bassinello and M.V.C. Penteado, 2012. Nutritional composition of
rice bran submitted to different stabilization procedures. Braz. J. Pharm. Sci., 48(4),
pp.651-657.
[10] D. Deka, P. Bhargav, A. Sharma, D. Goyal, M. Jawed and A. Goyal, 2011. Enhancement
of cellulase activity from a new strain of Bacillus subtilis by medium optimization and
analysis with various cellulosic substrates. Enzyme Res., 2011, 151656.
[11] S. Sadhu, P. Saha, S. Mayilraj and T.K. Maiti, 2011. Lactose-enhanced cellulase
production by Microbacterium sp. isolated from fecal matter of zebra (Equus zebra). Curr.
Microbiol., 62, pp.1050-1055.
[12] K. Nakamura and K. Kitamura, 1988. Cellulases of Cellulomonas uda. Meth. Enzymol.,
160, pp.211-216.
[13] Y.H. Li, M. Ding, J. Wang, G.J. Xu and F. Zhao, 2006. A novel thermoacidophilic
endoglucanase, Ba- EGA, from a new cellulose-degrading bacterium, Bacillus sp. AC-1.
Appl. Microbiol. Biotechnol., 70, pp.430-436.
[14] M.A. Patel, M.S. Ou, L.O. Ingram and K.T. Shanmugam, 2005. Simultaneous
saccharification and co-fermentation of crystalline cellulose and sugar cane bagasse
hemicellulose hydrolysate to lactate by a thermo-tolerant acidophilic Bacillus sp..
Biotechnol. Prog., 21, pp.1453-1460.
[15] J. Vortruba, J. Pazlarova M. Dvorakova, L. Vachora, M. Strnadov, H. Kucerova, V. Vinter,
R. Zourabian and J. Chaloupka, 1991. External factors involved in the regulation of
synthesis of an extracellular proteinase in Bacillus megaterium: Effect of temperature.
Appl. Microbiol. Biotechnol., 35, pp.352-357.
[16] S. Murao, R. Sakamoto and M. Arai, 1988. Cellulase of Aspergillus aculeatus: Methods in
Enzymology. In: Wood, W.A. dan Kellog, S.T. London: Academic Press Inc.
ABSTRACT
Effect of culture conditions on two cellulase-producing bacteria isolated from cultivated
soil and cotton residue of straw mushroom production
Tran Thi Hong Nguyet
1
and Phan Due Thanh
2*
1
Pham Cong Binh High School, Yen Lac District, Vinh Phuc Province
2
Faculty of Biology, Hanoi National University of Education
In this study, the effect of culture conditions on the ability of cellulase production by two
bacterial strains, isolated from cultivated soil (A19) and from cotton residue of straw mushroom
production (C1), were studied. Strain A19 synthesized cellulase optimally when it was cultured
on CSM medium containing a carbon source of rice bran and a nitrogen source of (NH4)2SO4,
after 48 hours of culturing at 35°C, and initial pH of 5.5. The best culture conditions for
cellulase production of strain C1 were on CSM medium containing CMC as a carbon source and
NH4Cl as a nitrogen source, after 72 hours of incubation at temperature of 35°C, initial pH of 5.
At these optimal culture conditions, cellulase activity of these two strains A19 and C1 were
5.03±0.39 and 4.1±0.34 (IU/mL), respectively.
Keywords: Bacteria, cellulase, cellulose, endoglucanase, exoglucanase.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 5848_15_tran_thi_hong_nguyet_d_5538_2201157.pdf