Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khô đậu tương là phụ phẩm phổ biến của công nghiệp chế biến dầu thực vật, có sản lượng dồi dào và giá thành rẻ nhưng chứa hàm lượng dinh dưỡng cao (khoảng 45,4% protein, 2,42% lysin, 5,5% chất xơ và 0,65% photpho). Nhu cầu sử dụng khô đậu tương làm nguồn bổ sung protein trong thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm tại Việt Nam tăng trưởng liên tục, đạt ước tính khoảng 3,8 triệu tấn năm 2013 và 4,05 triệu tấn năm 2014. Trước đây, phương pháp thủy phân protein trong khô đậu tương chủ yếu dựa trên acid vô cơ hoặc H2SO4; tuy nhiên, phương pháp này cho hiệu suất sản phẩm mong muốn thấp và không đáp ứng các tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm. Do đó, việc ứng dụng enzyme protease để thủy phân protein khô đậu tương trở thành giải pháp sinh học tối ưu và có hiệu quả cao.

Protease là nhóm enzyme xúc tác thủy phân các liên kết peptide (-CO-NH-) trong phân tử protein, hiện chiếm khoảng 60% thị trường enzyme thương phẩm toàn cầu. Trong đó, khoảng hai phần ba lượng protease công nghiệp được sản xuất từ vi sinh vật nhờ ưu thế về chu kỳ sinh trưởng ngắn, môi trường nuôi cấy rẻ tiền và khả năng kiểm soát điều kiện sinh học dễ dàng. Tại Việt Nam, các công trình nghiên cứu về protease từ vi sinh vật chủ yếu dừng ở quy mô phòng thí nghiệm, việc ứng dụng enzyme trong chế biến cơ chất thực tế vẫn còn hạn chế. Để giải quyết vấn đề đa dạng hóa nguồn giống vi sinh vật và tạo chế phẩm enzyme có hoạt tính cao nhằm thủy phân cơ chất tự nhiên sẵn có, tác giả Lê Thị Hợi đã thực hiện đề tài khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ sinh học tại Đại học Lâm nghiệp Việt Nam phối hợp với Viện Công nghệ sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  1. Phân lập, tuyển chọn được chủng nấm sợi và vi khuẩn có hoạt tính protease cao từ đất trồng đậu tương.
  2. Tối ưu điều kiện lên men xốp các chủng nấm sợi và vi khuẩn tuyển chọn sử dụng cơ chất là khô đậu tương để sản xuất enzyme protease.

Nhiệm vụ nghiên cứu được cụ thể hóa thành 4 nội dung:

  1. Phân lập các chủng nấm sợi và vi khuẩn từ 2 mẫu đất ký hiệu DOM (QB) và EM (QO) thu thập tại vùng đất canh tác đậu tương ở ngoại thành Hà Nội.
  2. Tuyển chọn các chủng có khả năng sinh tổng hợp protease và chọn lọc chủng có hoạt tính cao nhất.
  3. Tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của quá trình lên men xốp trên cơ chất khô đậu tương (tỉ lệ nguyên liệu khô đậu tương/tinh bột, độ ẩm cơ chất, tỉ lệ giống cấy, nhiệt độ nuôi cấy, thời gian lên men).
  4. Quan sát, khảo sát đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh học của chủng vi sinh vật được lựa chọn.

Đối tượng nghiên cứu là các chủng nấm sợi và vi khuẩn sinh protease phân lập từ đất trồng đậu tương ngoại thành Hà Nội, cùng cơ chất lên men là khô đậu tương công nghiệp. Toàn bộ thực nghiệm được triển khai tại Phòng Các chất chức năng sinh học thuộc Viện Công nghệ sinh học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) trong thời gian từ tháng 5 năm 2016 đến tháng 5 năm 2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thực nghiệm

Đề tài xây dựng trên cơ sở lý thuyết về cấu trúc, cơ chế thủy phân liên kết peptide và hệ thống phân loại enzyme protease:

  • Phân loại theo cơ chế xúc tác của IUBMB: Exopeptidase (gồm aminopeptidase phân cắt đầu amin tự do và carboxypeptidase) và Endopeptidase (phân cắt nội mạch chuỗi polypeptide).
  • Phân loại theo cấu tạo trung tâm hoạt động: Serin-proteinase (EC 3.4.21), Cystein-proteinase (EC 3.4.22), Aspartic protease (EC 3.4.23), và Metallo protease (EC 3.4.24).
  • Phân loại theo pH hoạt động: Protease acid (pH 2,0–5,0, phổ biến ở nấm sợi đen như Aspergillus), protease trung tính (pH 6,0–7,5), và protease kiềm (pH 8,0–11,0, phổ biến ở vi khuẩn chi Bacillus).
  • Phân loại theo Morihara (1975) dựa trên tính đặc hiệu với cơ chất tổng hợp hoặc chuỗi β-insulin bị oxy hóa (gồm 4 nhóm: Serin, Cystein, Metallo và Aspartic proteinase).
  • Cơ sở lý thuyết về nuôi cấy vi sinh vật: So sánh hai phương thức lên men chìm (lên men dịch thể) và lên men bề mặt/lên men xốp (lên men bán rắn - Solid State Fermentation). Phương pháp lên men xốp được lựa chọn do môi trường thoáng khí, thiết bị đơn giản, chi phí thấp, sản phẩm dễ thu hồi và phù hợp với đặc tính sinh trưởng trên cơ chất khô đậu tương của vi nấm.

Hệ thống phương pháp và vật liệu thực nghiệm được triển khai chi tiết:

  • Vật liệu và môi trường nuôi cấy: Mẫu đất canh tác ký hiệu DOM (QB) và EM (QO); cơ chất khô đậu tương và tinh bột; môi trường Luria-Bertani (LB: 10 g cao nấm men, 5 g peptone, 5 g NaCl, 10 g agar, pH 6,2); môi trường Potato Dextrose Agar (PDA: 200 g khoai tây, 20 g glucose, 20 g agar, pH 7,0 ± 0,2); môi trường Potato Dextrose Broth (PDB); môi trường định tính casein-agar (đệm phosphate pH 7,0 tỉ lệ 97,8%, casein 0,2%, agar 2%).
  • Phương pháp phân lập và giữ giống: Hòa tan 0,1 g đất trong 900 µl nước cất vô trùng, pha loãng bậc 10 từ $10^{-3}$ đến $10^{-7}$, trải dịch trên đĩa thạch dinh dưỡng, ủ ở 37°C trong 24 giờ rồi cấy ria tạo dòng thuần; bảo quản chủng thuần trong dung dịch glycerol 40%.
  • Phương pháp định tính hoạt tính protease: Phương pháp khuếch tán đĩa thạch trên môi trường casein-agar 0,2%. Ủ 4°C trong 4 giờ cho enzyme khuếch tán, sau đó ủ 37°C trong 24 giờ; nhuộm màu bằng thuốc thử Coomassie Brilliant Blue R-250 phối hợp dung dịch Lugol trong hỗn hợp dung môi methanol - acid acetic - nước cất (tỉ lệ 3:1:6). Đo đường kính vòng thủy phân $\Delta D = D - d$ (với $D$ là đường kính vòng phân giải trong suốt, $d$ là đường kính lỗ thạch). Hoạt tính được phân cấp: $\Delta D > 25\text{ mm}$ (rất mạnh), $\Delta D > 20\text{ mm}$ (mạnh), $\Delta D > 10\text{ mm}$ (trung bình), và $\Delta D < 10\text{ mm}$ (yếu).
  • Phương pháp định lượng hoạt độ protease: Phương pháp Anson cải tiến. Enzyme thủy phân cơ chất casein 0,6% trong đệm phosphate pH 6,0 ở 37°C trong 10 phút, dừng phản ứng và kết tủa protein dư bằng dung dịch acid trichloroacetic (TCA) 5%. Định lượng sản phẩm tyrosine tự do trong dịch lọc bằng phản ứng tạo màu với thuốc thử Folin-Ciocalteu trong môi trường $\text{Na}_2\text{CO}_3$ 0,5 M, đo độ hấp thụ quang học OD tại bước sóng 660 nm trên máy quang phổ đo quang. Hoạt độ được tính toán dựa trên đường chuẩn L-tyrosine (từ 0 đến 276 µM) và biểu thị qua đơn vị U/ml hoặc U/g.
  • Phương pháp tối ưu hóa lên men xốp: Bố trí thực nghiệm đơn yếu tố trên 15 g cơ chất rắn trong bình tam giác nhằm khảo sát lần lượt: tỉ lệ phối trộn khô đậu tương/tinh bột (90/10, 80/20, 70/30, 60/40, 50/50), độ ẩm cơ chất (40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%), tỉ lệ tiếp giống bào tử (2%, 4%, 6%, 8%, 10%), nhiệt độ nuôi cấy (25°C, 30°C, 35°C), và thời gian lên men (36, 48, 72, 96 giờ).
  • Phương pháp xử lý số liệu: Mọi thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên và lặp lại 3 lần; dữ liệu được xử lý bằng bảng tính Excel và phân tích phương sai ANOVA để kiểm định sai số thống kê.

Nội dung chính theo từng chương

Đặt vấn đề và Tổng quan về đối tượng nghiên cứu

Chương này tổng hợp các tài liệu khoa học về giá trị kinh tế và thành phần dinh dưỡng của khô đậu tương, nhấn mạnh nhu cầu chuyển hóa nguồn phế phụ phẩm này thành dạng đạm dễ tiêu bằng enzyme. Tác giả phân tích đặc điểm sinh học của các nhóm vi sinh vật có khả năng lên men đậu tương gồm nấm sợi (Aspergillus oryzae, Mucor, Rhizopus, Penicillium chrysogenum), nấm men (Saccharomyces cerevisiae) và vi khuẩn (Bacillus subtilis, Bacillus thermoproteolyticus, Clostridium). Tiếp đó, văn bản trình bày cơ chế xúc tác phân cắt liên kết peptide của protease, phân tích 4 cách phân loại enzyme (theo IUBMB, theo cấu tạo trung tâm hoạt động, theo pH và theo Morihara).

Chương tổng quan cũng liệt kê các ứng dụng công nghiệp của protease trong chế biến thực phẩm (sản xuất phomat, làm mềm bột mì, chế biến thịt hộp, nước mắm, làm trong bia rượu), công nghiệp nhẹ (bột giặt sinh học, thuộc da, tẩy tơ tằm), nông nghiệp (chế biến thức ăn gia súc, ấu trùng tôm) và y học (sản xuất dịch đạm dinh dưỡng, huyết thanh, thuốc hỗ trợ tiêu hóa, điều trị phỏng). Tác giả so sánh ưu điểm và hạn chế giữa hai phương pháp lên men chìm và lên men bề mặt, đồng thời tổng kết các công trình nghiên cứu protease trong nước (Vũ Ngọc Bội, Âu Thị Bích Phượng, Lê Văn Việt, Trần Ngọc Hùng, Trần Thị Hồng Nghi, Quyền Đình Thi, Lê Văn Việt Mẫn...) và trên thế giới (Devi MK, Hajji M, Agarwal D, Beg, Sareen, Guowan Su...).

Mục tiêu, nội dung, vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương hai trình bày toàn bộ cơ sở kỹ thuật, vật tư thí nghiệm và quy trình thao tác:

  • Nêu rõ 2 mục tiêu và 4 nội dung nghiên cứu thực nghiệm.
  • Thống kê các trang thiết bị sử dụng tại Phòng Các chất chức năng sinh học như: Tủ cấy vi sinh Box Laminar-PII (Đức), Cân phân tích Ohaus PA 213 (Mỹ), Máy đo pH Hanna HI 2211 (Ý), Tủ lắc Wis-10R (Hàn Quốc), Nồi hấp khử trùng HVE-50 (Nhật Bản), Máy ly tâm lạnh Kubota 2010 (Mỹ), Máy đo quang phổ OD 752N (Đức)...
  • Thiết lập công thức định lượng chi tiết cho các môi trường LB, PDA, PDB và môi trường thạch đĩa Casein.
  • Mô tả chi tiết kỹ thuật phân lập vi sinh vật bằng phương pháp pha loãng tới hạn và gạt đĩa thạch.
  • Xây dựng quy trình định tính hoạt tính protease bằng đường kính vòng phân giải casein ($\Delta D$), quy định các ngưỡng đánh giá hoạt tính enzyme từ yếu đến rất mạnh.
  • Chuẩn hóa quy trình định lượng Anson cải tiến: thiết lập bảng nồng độ xây dựng đường chuẩn tyrosine (từ 0 đến 276 µM tương ứng với OD660 nm), công thức tính hoạt tính enzyme (U/g hoặc U/ml) dựa trên hệ số pha loãng và lượng tyrosine giải phóng.
  • Mô tả quy trình tách chiết enzyme thô từ môi trường lên men xốp bằng nước cất vô trùng, lắc đồng nhất 15 phút, ly tâm lạnh 10.000 vòng/phút trong 4 phút để thu dịch nổi.
  • Thiết kế sơ đồ bố trí các thí nghiệm tối ưu hóa đơn yếu tố đối với môi trường lên men xốp: tỉ lệ cơ chất, độ ẩm, lượng giống cấy, nhiệt độ và thời gian lên men.

Kết quả và thảo luận

Chương ba trình bày toàn bộ số liệu thu được từ quá trình thực nghiệm:

  • Phân lập vi sinh vật: Từ 2 mẫu đất DOM (QB) và EM (QO) đã phân lập được 22 chủng vi sinh vật gồm 11 chủng nấm sợi (ký hiệu N1 đến N11) và 11 chủng vi khuẩn (ký hiệu D1 đến D11). Tác giả ghi nhận chi tiết đặc điểm hình thái khuẩn lạc: N11 có hệ sợi màu vàng nâu, bào tử màu nâu, không sinh sắc tố; các chủng vi khuẩn D1–D11 có dạng khuẩn lạc tròn hoặc hình hoa, màu trắng đục, trắng trong, đường kính từ 3 đến 7 mm.
  • Sàng lọc sơ bộ hoạt tính protease: Trên đĩa thạch casein, có 17/22 chủng tạo vòng thủy phân trong suốt (chiếm tỉ lệ 77,27%). Hoạt tính protease của các chủng nấm sợi đạt mức cao nhất sau 48 giờ nuôi cấy, trong khi các chủng vi khuẩn đạt hoạt tính cao nhất sau 24 giờ nuôi cấy. Từ 17 chủng này, tác giả chọn ra 9 chủng có hoạt tính cao ($\Delta D > 15\text{ mm}$) gồm N6, N10, N11, D2, D3, D6, D8, D10 và D11.
  • Tuyển chọn chủng ưu việt bằng phương pháp Anson: Định lượng hoạt tính enzyme thô của 9 chủng chọn lọc cho thấy chủng nấm sợi N11 thể hiện hoạt tính vượt trội với đường kính vòng phân giải trung bình đạt 31–32 mm và hoạt độ protease cao nhất đạt $1700 \pm 89,93\text{ U/ml}$. Do đó, N11 được chọn làm đối tượng cho các thí nghiệm tối ưu lên men xốp.
  • Tối ưu hóa các thông số lên men xốp cho chủng N11:
    • Tỉ lệ nguyên liệu khô đậu tương/tinh bột (KĐT/TB): Tỉ lệ phối trộn 50/50 cho hoạt tính protease cao nhất đạt $1050 \pm 81\text{ U/g}$ ($\Delta D = 33\text{ mm}$), vượt trội so với tỉ lệ 90/10 chỉ đạt $504 \pm 73,95\text{ U/g}$.
    • Độ ẩm cơ chất: Khảo sát từ 40% đến 65% cho thấy độ ẩm 50% mang lại hoạt tính tổng hợp protease cao nhất đạt $1002 \pm 93,59\text{ U/g}$ ($\Delta D = 34\text{ mm}$). Độ ẩm thấp hơn (40%) làm hạn chế trao đổi chất ($793 \pm 87,82\text{ U/g}$), trong khi độ ẩm quá cao (65%) làm giảm độ thoáng khí của khối cơ chất rắn ($783 \pm 71,48\text{ U/g}$).
    • Tỉ lệ giống cấy: Khảo sát các mức 2%, 4%, 6%, 8%, 10% hỗn dịch bào tử trên 15 g cơ chất; kết quả bước đầu ghi nhận tại tỉ lệ cấy 4%, hoạt tính protease đạt $1037 \pm 136,8\text{ U/g}$ ($\Delta D = 29\text{ mm}$), cao hơn rõ rệt so với mức 2% ($780 \pm 119,07\text{ U/g}$).

Kết luận và kiến nghị

Tác giả tóm tắt các kết quả đạt được về số lượng chủng phân lập, kết quả tuyển chọn chủng nấm sợi N11 và các thông số công nghệ lên men xốp đã tối ưu. Đề xuất các nghiên cứu tiếp nối về tinh sạch enzyme và đánh giá khả năng thủy phân protein khô đậu tương ở quy mô lớn hơn.

Kết quả và đóng góp thực nghiệm

Đề tài đã cung cấp các dẫn liệu thực nghiệm định lượng cụ thể, phản ánh trực tiếp năng lực sinh tổng hợp enzyme protease của các chủng vi sinh vật bản địa và xác định các điều kiện công nghệ phù hợp trong phương thức lên men bán rắn.

Chủng vi sinh vật Loại vi sinh vật Đường kính $\Delta D$ Lần 1 (mm) Đường kính $\Delta D$ Lần 2 (mm) Hoạt tính protease trung bình (U/ml)
N6 Nấm sợi 16 15 $1053 \pm 117,03$
N10 Nấm sợi 19 19 $1443 \pm 100,03$
N11 Nấm sợi 31 32 $1700 \pm 89,93$
D2 Vi khuẩn 21 22 $1304 \pm 87,06$
D3 Vi khuẩn 23 24 $1212 \pm 112,03$
D6 Vi khuẩn 23 22 $1345 \pm 77,09$
D8 Vi khuẩn 21 19 $1173 \pm 102,72$
D10 Vi khuẩn 20 19 $1072 \pm 85,71$
D11 Vi khuẩn 15 20 $1189 \pm 76,38$
Tỉ lệ KĐT/TB (%) Đường kính vòng phân giải $D$ (mm) Đường kính giếng thạch $d$ (mm) Đường kính $\Delta D$ (mm) Hoạt tính protease trung bình (U/g)
90/10 36 5 31 $504 \pm 73,95$
80/20 36 5 31 $586 \pm 104,76$
70/30 37 5 32 $678 \pm 111,20$
60/40 35 5 30 $856 \pm 80,89$
50/50 38 5 33 $1050 \pm 81,00$
Độ ẩm cơ chất (%) Đường kính $D$ (mm) Đường kính $d$ (mm) Đường kính $\Delta D$ (mm) Hoạt tính protease trung bình (U/g)
40 35 5 30 $793 \pm 87,82$
45 36 5 31 $878 \pm 66,89$
50 39 5 34 $1002 \pm 93,59$
55 37 5 32 $961 \pm 48,87$
60 37 5 32 $881 \pm 87,28$
65 36 5 31 $783 \pm 71,48$
Tỉ lệ giống cấy (%) Đường kính $D$ (mm) Đường kính $d$ (mm) Đường kính $\Delta D$ (mm) Hoạt tính protease trung bình (U/g)
2 33 5 28 $780 \pm 119,07$
4 34 5 29 $1037 \pm 136,80$

Các giải pháp và đóng góp của tác giả:

  • Xác lập được bộ sưu tập gồm 22 chủng vi sinh vật bản địa từ đất chuyên canh đậu tương, trong đó 77,27% số chủng có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào.
  • Tuyển chọn thành công chủng nấm sợi N11 có khả năng sinh protease cao nhất ($1700\text{ U/ml}$ ở điều kiện nuôi lắc lỏng và trên $1000\text{ U/g}$ ở điều kiện lên men xốp).
  • Xác định được công thức phối trộn môi trường lên men bán rắn tối ưu gồm khô đậu tương và tinh bột theo tỉ lệ 50:50, độ ẩm 50% và tỉ lệ tiếp giống 4%, giúp tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp giá rẻ làm cơ chất sản xuất enzyme thay thế các môi trường tổng hợp tốn kém.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận còn một số điểm hạn chế do giới hạn phạm vi nghiên cứu và điều kiện phòng thí nghiệm:

  • Văn bản mới dừng lại ở việc mô tả hình thái khuẩn lạc và bào tử của chủng N11 (hệ sợi màu vàng nâu, bào tử nâu), chưa tiến hành định danh phân loại học chính xác đến mức loài bằng các phương pháp sinh học phân tử (như giải trình tự vùng gen 18S rRNA hoặc vùng đệm phiên mã nội ITS).
  • Các điều kiện lên men xốp tối ưu mới được khảo sát trên quy mô mẻ nhỏ (15 g cơ chất trong bình tam giác phòng thí nghiệm), chưa được kiểm chứng ở quy mô bán công nghiệp (dạng khay hoặc tháp lên men xốp).
  • Chưa tiến hành tinh sạch enzyme protease thô, chưa xác định đầy đủ các đặc tính hóa lý động học của enzyme (pH tối ưu, nhiệt độ tối ưu, độ bền nhiệt, ảnh hưởng của các ion kim loại) và chưa trực tiếp đánh giá hiệu suất thủy phân khô đậu tương thành sản phẩm đạm peptide ứng dụng thực tế.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được xác định là: Định danh loài cho chủng nấm sợi N11 bằng giải trình tự gen; nghiên cứu đặc tính hóa lý và tinh sạch chế phẩm enzyme; mở rộng quy mô lên men xốp trên hệ thống pilot; ứng dụng dịch chiết enzyme để thủy phân khô đậu tương phục vụ sản xuất thức ăn chăn nuôi.

Giá trị tham khảo chuyên ngành

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ sinh học, Vi sinh vật học, Hóa sinh học và Công nghệ thực phẩm:

  • Cung cấp quy trình chi tiết về kỹ thuật phân lập, làm thuần và sàng lọc vi sinh vật sinh enzyme ngoại bào từ mẫu đất tự nhiên.
  • Cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về việc định tính (khuếch tán đĩa thạch đo $\Delta D$) kết hợp định lượng hoạt độ protease theo phương pháp Anson cải tiến (phản ứng Folin-Ciocalteu với L-tyrosine).
  • Cung cấp số liệu đối sánh thực nghiệm về việc phối trộn phế phụ phẩm khô đậu tương với tinh bột để ứng dụng công nghệ lên men trạng thái rắn.

Câu hỏi thường gặp

1. Các chủng vi sinh vật trong nghiên cứu được phân lập từ nguồn mẫu nào và gồm những nhóm nào?
Các chủng vi sinh vật được phân lập từ 2 mẫu đất ký hiệu là DOM (lấy tại Quảng Bị) và EM (lấy tại Quốc Oai), thuộc các vùng đất canh tác đậu tương ở khu vực ngoại thành Hà Nội. Quá trình phân lập đã thu nhận được 22 chủng vi sinh vật thuần, gồm 11 chủng nấm sợi (ký hiệu N1 đến N11) và 11 chủng vi khuẩn (ký hiệu D1 đến D11).

2. Chủng vi sinh vật nào có hoạt tính sinh protease cao nhất và số liệu cụ thể là bao nhiêu?
Chủng nấm sợi N11 là chủng có khả năng sinh enzyme protease cao nhất trong toàn bộ 22 chủng phân lập. Trong các thí nghiệm định lượng bằng phương pháp Anson cải tiến ở điều kiện nuôi cấy lắc dịch thể, N11 đạt hoạt tính protease trung bình $1700 \pm 89,93\text{ U/ml}$ với đường kính vòng thủy phân casein trên đĩa thạch đạt 31–32 mm.

3. Tại sao tỉ lệ phối trộn khô đậu tương và tinh bột 50/50 lại cho hoạt tính enzyme cao nhất?
Theo phân tích của tác giả, khô đậu tương cung cấp nguồn nitrogen tự nhiên giàu acid amin giúp kích thích sinh tổng hợp protease, trong khi tinh bột đóng vai trò là nguồn carbon tối ưu và tạo độ thoáng khí thích hợp cho khối cơ chất lên men rắn. Khi phối trộn ở tỉ lệ 50/50, nấm sợi N11 sinh trưởng tối ưu và đạt hoạt độ protease cao nhất ($1050 \pm 81\text{ U/g}$), phù hợp với các công bố khoa học trước đó của Saurabh S. (2007).

4. Độ ẩm thích hợp nhất cho quá trình lên men xốp của chủng nấm sợi N11 là bao nhiêu?
Độ ẩm cơ chất thích hợp nhất được xác định là 50%, mang lại hoạt tính protease đạt $1002 \pm 93,59\text{ U/g}$ với đường kính vòng phân giải casein đạt 34 mm. Độ ẩm dưới 45% làm thiếu hụt lượng nước cần thiết cho vi sinh vật sinh trưởng, trong khi độ ẩm từ 60% trở lên làm giảm độ xốp và cản trở quá trình trao đổi khí trong cơ chất lên men.

5. Hoạt độ protease đạt giá trị cực đại sau thời gian nuôi cấy là bao lâu đối với nấm sợi và vi khuẩn?
Trong thử nghiệm sơ bộ trên môi trường lỏng, các chủng nấm sợi sinh protease cao nhất sau 48 giờ nuôi cấy, còn các chủng vi khuẩn sinh protease cao nhất sau 24 giờ nuôi cấy. Sau các mốc thời gian này, hoạt tính enzyme có xu hướng suy giảm do vi sinh vật bước qua pha trao đổi chất mới hoặc enzyme bị phân hủy.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Thị Hợi đã phân lập thành công 22 chủng vi sinh vật từ đất trồng đậu tương tại Hà Nội và sàng lọc được chủng nấm sợi N11 có khả năng sinh tổng hợp protease vượt trội đạt $1700 \pm 89,93\text{ U/ml}$. Nghiên cứu đã tối ưu hóa các thông số lên men xốp trên cơ chất khô đậu tương phối trộn tinh bột (tỉ lệ 50:50, độ ẩm 50%, tỉ lệ giống cấy 4%), cho hoạt độ enzyme đạt trên $1000\text{ U/g}$. Kết quả này cung cấp cơ sở thực nghiệm vững chắc cho việc tận dụng phụ phẩm khô đậu tương giá rẻ để sản xuất chế phẩm protease phục vụ công nghiệp chế biến thức ăn chăn nuôi.