Đồ Án Tốt Nghiệp: Bước Đầu Nghiên Cứu Thu Nhận Chitosanase Từ Aspergillus Spp

• Tác giả: Phạm Minh Sang
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Đại Nghiệp
• Trường học: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ TP. HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Bước đầu nghiên cứu thu nhận Chitosanase từ Aspergillus spp.
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Đại cương về chitin và chitosan
• 1.1.1. Lịch sử phát hiện
• 1.1.2. Phân bố và đặc điểm sinh hóa
• 1.1.2.1. Đặc điểm sinh hóa
• 1.1.3. Phương pháp thu nhận Chitosan và oligomer từ Chitin
• 1.1.4. Ứng dụng của Chitosan và các dẫn xuất thủy phân từ Chitosan
• 1.1.5. Đại cương về hệ enzyme Chitosanase. Nguồn gốc và phân loại
• 1.1.6. Các đặc tính cơ bản của hệ enzyme chitosanase
• 1.1.6.1. Trọng lượng phân tử. Tính đặc hiệu cơ chất
• 1.1.6.2. Đặc tính thủy phân
• 1.1.6.3. Đặc tính động học
• 1.1.7. Ảnh hưởng của pH và nhiệt độ lên hoạt động của chitosanase
• 1.1.8. Chất hoạt hóa và chất ức chế
• 1.1.9. Cảm ứng tổng hợp, tinh chế và xác định hoạt tính chitosanase
• 1.1.9.1. Cảm ứng sinh tổng hợp chitosanase
• 1.1.9.2. Tinh chế chitosanase
• 1.1.9.3. Phương pháp xác định hoạt tính chitosanase
• 1.1.10. Ứng dụng của chitosanase
• 1.1.11. Tình hình nghiên cứu chitosanase trên Thế giới và ở Việt Nam
• 1.1.11.1. Tình hình nghiên cứu chitosanase trên thế giới
• 1.1.11.2. Tình hình nghiên cứu chitosanase ở Việt Nam
• 1.1.12. Khái quát về lên men bán rắn
• 1.1.12.1. Định nghĩa lên men. Lên men bán rắn
• 1.1.12.2. So sánh lên men bán rắn với lên men chìm
• 1.1.13. Khái quát về Aspergillus spp.
• 1.1.13.1. Giới thiệu về Aspergillus spp.
• 1.1.13.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của Aspergillus spp.
• 1.1.13.3. Một số ứng dụng của Aspergillus spp.
• 1.1.14. Khái quát về nguồn nguyên liệu cám gạo và vỏ trấu trong nước
• 1.1.14.1. Nguồn cám gạo trong nước
• 1.1.14.2. Nguồn vỏ trấu trong nước
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU - PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Cơ chất cảm ứng
• 2.2. Cơ chất nuôi cấy
• 2.3. Hóa chất và thiết bị
• 2.4. Môi trường
• 2.4.1. Môi trường giữ giống
• 2.4.2. Môi trường nhân giống
• 2.4.3. Môi trường kiểm tra hoạt tính enzyme
• 2.4.4. Môi trường lên men bán rắn
• 2.5. Phương pháp
• 2.5.1. Phương pháp xác định độ ẩm nguyên liệu
• 2.5.2. Phương pháp xác định trực tiếp số lượng bào tử
• 2.5.3. Cấy nhân sinh khối
• 2.5.4. Xác định số lượng bào tử bằng phương pháp đếm bằng buồng đếm hồng cầu
• 2.5.5. Phương pháp cấy điểm trên môi trường thạch đĩa chọn chủng nấm mốc có hoạt tính chitosanase cao
• 2.5.6. Phương pháp khuếch tán thạch đĩa
• 2.5.7. Phương pháp mô tả hình thái vi sinh vật
• 2.5.7.1. Quan sát đại thể
• 2.5.7.2. Quan sát vi thể
• 2.5.8. Phương pháp nuôi cấy trên môi trường bán rắn
• 2.5.9. Phương pháp so màu với thuốc thử DNS (acid 3,5 – dinitrosalicylic) xác định hoạt tính chitosanase
• 2.5.10. Phương pháp Bradford – xác định hàm lượng protein
• 2.5.11. Phương pháp trích ly enzyme chitosanase
• 2.5.12. Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý thống kê
• 2.5.12.1. Bố trí thí nghiệm
• 2.5.12.2. Xử lý thống kê
• 2.5.13. Thí nghiệm khảo sát chọn chủng nấm mốc sinh tổng hợp chitosanase cao
• 2.5.14. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cơ chất cảm ứng
• 2.5.15. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của độ thoáng khí
• 2.5.16. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của độ ẩm môi trường
• 2.5.17. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cấy giống
• 2.5.18. Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy
• 2.5.19. Nuôi cấy thu enzyme chitosanase
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ - BIỆN LUẬN
• 3.1. Khả năng sinh tổng hợp chitosanase từ năm chủng nấm mốc khảo sát
• 3.1.1. Định tính khả năng sinh tổng hợp chitosanase
• 3.1.2. Định lượng khả năng sinh tổng hợp chitosanase
• 3.2. Hình thái đại thể và vi thể của chủng O2
• 3.2.1. Hình thái đại thể
• 3.2.2. Hình thái vi thể
• 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất cảm ứng đến khả năng sinh tổng hợp chitosanase
• 3.4. Ảnh hưởng của độ thoáng khí đến khả năng sinh tổng hợp chitosanase
• 3.5. Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường đến khả năng sinh tổng hợp chitosanase
• 3.6. Ảnh hưởng của tỷ lệ cấy giống đến khả năng sinh tổng hợp chitosanase
• 3.7. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh tổng hợp chitosanase
• 3.8. Kết quả lên men bán rắn thu nhận enzyme
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về chitosanase và Aspergillus spp

Chitosanase là enzyme thủy phân chitosan thành các oligomer có hoạt tính sinh học cao. Aspergillus spp. là một chi nấm mốc phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất enzyme do khả năng sinh trưởng mạnh và dễ nuôi cấy. Nghiên cứu này tập trung vào việc thu nhận chitosanase từ Aspergillus spp., một hướng đi tiềm năng trong công nghệ sinh học. Chitosanase có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y dược, nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm. Việc sử dụng nấm Aspergillus để sản xuất enzyme này giúp giảm chi phí và tận dụng nguồn nguyên liệu phế phẩm.

1.1. Nguồn gốc và phân loại chitosanase

Chitosanase thuộc nhóm enzyme thủy phân glycoside, được phân loại dựa trên cấu trúc và cơ chế hoạt động. Enzyme này có nguồn gốc từ vi sinh vật, đặc biệt là nấm mốc như Aspergillus spp.. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng Aspergillus có khả năng sinh tổng hợp chitosanase hiệu quả, đặc biệt trong môi trường lên men bán rắn.

1.2. Đặc tính của Aspergillus spp.

Aspergillus spp. là nấm mốc có khả năng sinh trưởng trên nhiều loại cơ chất khác nhau, bao gồm phế phẩm nông nghiệp như cám gạo và vỏ trấu. Đặc điểm sinh lý và sinh hóa của Aspergillus giúp chúng thích nghi tốt với điều kiện nuôi cấy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu nhận chitosanase. Ngoài ra, Aspergillus còn được biết đến với khả năng sản xuất nhiều loại enzyme ngoại bào khác.

II. Phương pháp thu nhận chitosanase

Quá trình thu nhận chitosanase từ Aspergillus spp. bao gồm các bước chính: phân lập chủng nấm, tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy và xác định hoạt tính enzyme. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp lên men bán rắn, một kỹ thuật hiệu quả để sản xuất enzyme từ nấm mốc. Các yếu tố như tỷ lệ cơ chất, độ ẩm, độ thoáng khí và thời gian nuôi cấy được khảo sát để tối ưu hóa quá trình.

2.1. Phân lập và chọn lọc chủng nấm

Năm chủng Aspergillus được khảo sát để chọn ra chủng có khả năng sinh tổng hợp chitosanase cao nhất. Phương pháp cấy điểm và khuếch tán thạch đĩa được sử dụng để đánh giá hoạt tính enzyme. Chủng O2 được chọn do có hoạt tính chitosanase cao nhất.

2.2. Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men bao gồm tỷ lệ cơ chất, độ ẩm, độ thoáng khí và thời gian nuôi cấy được khảo sát. Kết quả cho thấy tỷ lệ cơ chất 3%, độ ẩm 70%, và thời gian nuôi cấy 72 giờ là điều kiện tối ưu để thu nhận chitosanase từ chủng O2.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Nghiên cứu thu nhận chitosanase từ Aspergillus spp. có giá trị thực tiễn cao trong việc tận dụng nguồn phế phẩm nông nghiệp và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Chitosanase có thể được ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm sinh học như chất kháng khuẩn, chất bảo quản thực phẩm và phân bón hữu cơ. Ngoài ra, việc sử dụng Aspergillus spp. trong sản xuất enzyme giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả kinh tế.

3.1. Ứng dụng trong nông nghiệp

Chitosanase được sử dụng để sản xuất các sản phẩm phân bón hữu cơ và chất kích thích tăng trưởng thực vật. Các oligomer chitosan có hoạt tính sinh học cao giúp cải thiện năng suất cây trồng và tăng khả năng kháng bệnh.

3.2. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Trong công nghiệp thực phẩm, chitosanase được sử dụng để sản xuất các chất bảo quản tự nhiên, giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm mà không gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng.