Nghiên cứu tiềm năng ứng dụng của chủng nấm mốc M4V có khả năng phân giải Cellulose trên phế phụ phẩm nông nghiệp để thu Cellulase phục vụ chăn nuôi

Ảnh hưởng của sự phối trộn các phế phụ phẩm nông nghiệp đến khả năng sinh cellulase của chủng nấm mốc M4V 29 Bảng 3.3.. Nghiên cứu các điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến khả năng sinh cell

SVTH: Nguyễn Thị Dung 1 K35B - SP Sinh

đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại đây

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn động viên giúp đỡ

em trong suốt thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2013 Sinh viên

Nguyễn Thị Dung

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, cáckết quả thu được trong khoá luận là trung thực, chưa từng được công bố trong bất kìcông trình khoa học nào

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, tháng 05 năm 2013 Sinh viên

Nguyễn Thị Dung

SVTH: Nguyễn Thị Dung 3 K35B - SP Sinh

DANH MUC BẢNG

•

Bảng 1.1 Thành phần lignocellulose trong rác thải và phế phụ phẩm

nông nghiệp phổ biến 7Bảng 3.1 Khả năng sinh cellulase của chủng nấm mốc M4V trên các

nguồn cơ chất khác nhau 26Bảng 3.2 Ảnh hưởng của sự phối trộn các phế phụ phẩm nông

nghiệp đến khả năng sinh cellulase của chủng nấm mốc

M4V 29

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh

cellulase 30Bảng 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh cellulase 31Bảng 3.5 Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến khả năng sinh cellulase 33Bảng 3.6 Hàm lượng đường tổng số của các mẫu cơ chất trước và

sau khi lên men 35

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Bảng 3.7 Hàm lượng protein của các mẫu cơ chất trước và sau khi

lên men 37Bảng 3.8 Kết quả phân tích hoạt tính cellulase từ các mẫu sau khi

lên men (Ul/g) 38

DANH MUC HÌNH

•

Hình 1.1 Công thức hoá học của cellulose 4Hình 1.2 Quá trình phân giải cellulose của enzyme cellulase 8Hình 3.1 Hoạt tính của chủng M4V trên nguồn cơ chất vỏ trấu, vỏ lạc

và lõi ngô 27Hình 3.2 Hoạt tính của chủng M4V ở tỉ lệ phối trộn 4:4:2 và 4:3:3 29Hình 3.3 Hoạt tính của chủng M4V ở thời gian lần lượt là 36 giờ và

48 giờ 31Hình 3.4 Hoạt tính của chủng M4V ở 32°c và 44°c 32Hình 3.5 Hoạt tính của chủng M4V ở nguồn nitơ pepton và NaNƠ3 33

SVTH: Nguyễn Thị Dung 5 K35B - SP Sinh

CÁC THUẢT NGỮ VIẾT TẮT

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 2

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Nội dung của đề tài 2

4 Ý nghĩa của đề tài 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Cellulose và sự phân bố cellulose trong thực vật 4

SVTH: Nguyễn Thị Dung 7 K35B - SP Sinh

1.1.1 Cellulose 4

1.1.2 Sự phân bố cellulose trong thực vật 6

1.2 Cơ chế phân giải cellulose của enzyme cellulase 8

1.2.1 Hệ thống cellulase 8

1.2.2 Cơ chế phân giải cellulose của enzyme cellulase 8

1.3 ứng dụng của cellulase 9

1.3.1 Cellulase với công nghiệp thực phẩm 9

1.3.2 Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy 10

1.3.3 Trong công nghiệp chế biến thực phẩm 10

1.3.4 Trong công nghiệp sản xuất dung môi hữu cơ 11

1.3.5 Trong công nghệ xử lí rác thải và sản xuất phân bón vi sinh 12

1.3.6 Trong công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi 12

1.4 Các nhóm vi sinh vật tham gia phân giải cellulose 13

1.4.1 Vi khuẩn 13

1.4.2 Xạ khuẩn loài Actimomyces (Streptomyces) 14

1.4.3 Nấm sợi 14

1.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp cellulase của vi sinh vật 14

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

1.5.1 Giống vi sinh vật 14

1.5.2 Nguồn dinh dưỡng 15

1.5.2.1 Ảnh hưởng của nguồn cacbon 15

1.5.2.2 Ảnh hưởng của nguồn nitơ 15

1.5.3 Điều kiện nuôi cấy 16

1.5.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ 16

1.5.3.2 Ảnh hưởng của độ ẩm 16

1.5.3.3 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy 17

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu 18

2.1 Nguyên liệu và vi sinh vật 18

2.1.1 Chủng vi sinh vật 18

2.1.2 Nguyên liệu 18 2.1.3 Hóa chất - thiết bị 18

2.1.4 Môi trường 18

2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2.1 Phương pháp vi sinh 20

2.2.1.1 Thu thập mẫu 20

SVTH: Nguyễn Thị Dung 9 K35B - SP Sinh

2.2.1.2 Chuẩn bị môi trường phân lập và bảo quản 20

2.2.1.3 Hoạt hoá vi sinh vật 20

2.2.2 Phương pháp hoá sinh 21

2.2.2.1 Nuôi cấy chủng nấm mốc để thử hoạt tính 21

2.2.2.2 Phương pháp xác định hoạt tỉnh carboxymethylcellulase 22

2.2.2.3 Phương pháp xác định protein tổng sổ 24

2.2.2.4 Phương pháp xác định lượng đường tổng sổ 25

2.2.3 Phương pháp xử lí số liệu 26

CHƯƠNG 3: KÉT QUẢ THẢO LUẬN 27

3.1 Khảo sát khả năng sinh cellulase của chủng M4V trên các phế phụ phẩm nông nghiệp27 3.2 Nghiên cứu các điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến khả năng sinh cellulase trên các phế phụ phẩm nông nghiệp của chủng M4V 29

3.2.1 Ảnh hưởng của sự phối trộn các phế phụ phẩm nông nghiệp đến khả năng sinh cellulase của chủng nấm mốc M4V 29

3.2.2 Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến khả năng sinh cellulase trên các phế phụ phẩm nông nghiệp của chủng M4V 31

3.2.2.1 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh cellulase 31

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

3.2.2.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy đến khả năng sinh cellulase 32

3.2.2.3 Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến khả năng sinh cellulase 33

3.3 Nâng cao chất lượng phế phụ phẩm nông nghiệp thông qua sử dụng chủng nấm mốc M4Y để ứng dụng trong chăn nuôi 35

3.3.1 Kiểm tra hàm lượng đường tổng số của môi trường trước và sau khi lên men bằng chủng nấm mốc M4Y 35

3.3.2 Kiểm tra hàm lượng protein của môi trường trước và sau khi lên men bằng chủng nấm mốc M4V 37

3.3.3 Phân tích hoạt tính cellulase của các mẫu nghiên cứu 38

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

MỞ ĐÀU

í Lý do chọn đề tài

Trong thời gian gần đây chăn nuôi đang gặp phải những khó khăn với hàng loạt các vấn đề nổi lên như: nhiều dịch bệnh như cúm gia cầm tái phát và giá thức ăn chăn nuôi cao, Chính vì vậy, ngành chăn nuôi nước ta đang đứng trước một thách thức mới

SVTH: Nguyễn Thị Dung 11 K35B - SP Sinh

là làm thế nào để có một nền nông nghiệp bền vững và ổn định trong thời kì kinh tế hộinhập, phát triển nhanh, luôn đổi mới và nhiều cạnh tranh này

Mặt khác, một nền nông nghiệp phát triển như ở Việt Nam thì vấn đề được đặt

ra là đầu ra cho các phế phụ phẩm trong nông nghiệp sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ trấu,

vỏ lạc Nguồn phế phụ phẩm trong nông nghiệp thải ra trong quá trình sản xuất và chếbiến nông sản của nước ta ước tính khoảng trên 50 triệu tấn mỗi năm Lượng phế thảilớn này là những hợp chất hữu cơ giàu cacbon và các chất khoáng đa vi lượng Đây lànguồn nguyên liệu có giá trị cao cho sản xuất các dạng chế phẩm sinh học cũng nhưphân hữu cơ sinh học phục vụ sản xuất nông nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực chăn nuôi

Do vậy, cần phải có những phương pháp, những nghiên cứu khả thi và hiệu quả để tậndụng nguồn phế phẩm nông nghiệp dồi dào này [26]

Enzyme cellulase là một phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân cellulose,chúng được tổng hợp chủ yếu nhờ vi sinh vật trong đó nấm mốc có hoạt tính phân giải

cellulose cao hơn cả như Aspegillus, Mucor, Tricoderma Cellulase là một phức hệ

enzyme rất quan trọng và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Cellulase được

sử dụng với 2 mục đích chính : Dùng cellulase trực tiếp trong phân giải các phế thải của

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

công nghiệp thực phẩm, phế thải nông nghiệp bổ sung vào thức ăn gia súc và vào trongcông nghệ môi trường ; Thủy phân cellulase tạo cơ chất lên men để thu sản phẩm cuốicùng khác nhau Cellulase đã, đang và sẽ ngày càng được sử dụng nhiều hơn để bổ sungvào thức ăn cho vật nuôi [12]

Từ rất lâu trước, con người cũng đã biết đến sự tồn tại của các chủng nấm mốc và

đã biết ứng dụng chúng vào nhiều lĩnh vực như công nghiệp chế biến thực phẩm, côngnghiệp dược phẩm, công nghệ môi trường, nông nghiệp Trên thế giới cũng như trongnước đã có nhiều nghiên cứu về cellulase ứng dụng trong chăn nuôi như : Chu ThanhBình và Cs (2012) đã ứng dụng các chủng nấm men trong chế biến bãi thải hoa quả giàucellulose làm thức ăn gia súc ; Nguyễn Lân Dũng (1991) đã lên men xốp sắn bằng cách

sử dụng Aspergillus hennebergi niger sản phẩm dùng làm thức ăn cho bò; Phương Phú

Công (2008) Tuyển chọn và ứng dụng một số chủng vi sinh vật có khả năng lên menxylan trên phế phụ phẩm nông nghiệp để thu xylanase phục vụ cho chăn nuôi và đãthu được kết quả cho nhiều triển vọng

SVTH: Nguyễn Thị Dung 13 K35B - SP Sinh

Xuất phát từ những yều cầu cấp thiết như trên tôi chọn đề tài “ Nghiên cứu tiềm năng ứng dụng của chủng nấm mốc M4V có khả năng phân giải cellulose trên phế phụ phẩm nông nghiệp để thu ceỉỉuỉase phục vụ chăn nuôi ”

2 Mục tiêu của đề tài

Nghiên cứu tiềm năng ứng dụng của chủng nấm mốc M4V trong việc phân giảicellulose trên các phế phụ phẩm nông nghiệp để thu cellulase phục vụ chăn nuôi

3 Nội dung của đề tài

3.1 Tuyển chọn và nghiên cứu chủng nấm mốc M4V có khả năng sinh cellulase trêncác phế phụ phẩm nông nghiệp

3.2 Bước đầu đánh giá sản phẩm lên men từ chủng nấm mốc M4V để bổ sung vàothức ăn làm tăng năng suất vật nuôi

4 Ỷ nghĩa của đề tài

4.1 Ý nghĩa lý luận

Nghiên cứu nhằm đi sâu tìm hiểu tiềm năng ứng dụng của chủng nấm mốc

M4V có khả năng phân giải cellulose trên phế phụ phẩm nông nghiệp

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

Bước đầu nghiên cứu nâng cao chất lượng phế phụ phẩm trong ngành nông

nghiệp Việt Nam để phục vụ chăn nuôi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cellulose y à sự phân bố cellulose trong thực yật

1.1.1, Cellulose

Cellulose là hợp chất hữu cơ có công thức cấu tạo (CeHio05)n, và là thành phầnchủ yếu của thành tế bào thực vật, gồm nhiều cellobiose liên kết với nhau, 4-0- (P-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranose (Hình 1.1) Cellulose cũng là hợp chất hữu cơ nhiềunhất trong sinh quyển, hàng năm thực vật tổng hợp được khoảng 1011 tấn cellulose(trong gỗ,cellulose chiếm khoảng 50% và trong bông chiếm khoảng 90%) [27]

Cellulose

tri ụỉìit

SVTH: Nguyễn Thị Dung 15 K35B - SP Sinh

Hình 1.1 Công thức hoá học của cellulose Các mạch cellulose

được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và liên kết Waals Der Waals, hình thành haivùng cấu trúc chính là tinh thể và vô định hình Trong vùng tinh thể, các phân tửcellulose liên kết chặt chẽ với nhau, vùng này khó bị tấn công bởi enzyme cũng như hoáchất Ngược lại, trong vùng vô định hình, cellulose không liên kết chặt với nhau nên dễ

bị tấn công [27]

Trong mô hình Fringed Fibrillar: phân tử cellulose được kéo dài và định hướngtheo chiều sợi Vùng tinh thể có chiều dài 500 A° và xếp xen kẽ với vùng vô định hình[27]

Trong mô hình chuỗi gập: phân tò cellulose gấp khúc theo chiều sợi Mỗi đơn vịlặp lại có độ trùng khớp khoảng 1000 Các đơn vị đó được sắp xếp thành chuỗi nhờ vàocác mạch glucose nhỏ, các vị trí này rất dễ bị thuỷ phân Đối với các đơn vị lặp lại, haiđầu là vùng vô định hình, càng vào giữa tính chất kết tinh càng cao Trong vùng vô địnhhình, các liên kết ß - glycoside giữa các monomer bị thay đổi góc liên kết, ngay tại cuốicác đoạn gấp, 3 phân tò monomer sắp xếp tạo ra sự thay đổi 180° cho toàn mạch Vùng

vô định hình dễ bị tấn công bởi các tác nhân thuỷ phân hơn vùng tinh thể vì sự thay đổi

Khóa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

góc liên kết của các liên kết cộng hoá trị (ß - glycoside) sẽ làm giảm độ bền của liên kết,đồng thời vị trí này không tạo được liên kết hydro [27]

Cellulose có cấu tạo tương tự carbohydrate phức tạp như tinh bột và glycogen.Các polysaccharide này đều được cấu tạo từ các đơn phân là glucose Cellulose làglucan không phân nhánh, trong đó các gốc glucose kết hợp với nhau qua liên kết ß-1—

>4- glycoside, đó chính là sự khác biệt giữa cellulose và các phân tử carbohydrate phứctạp khác Giống như tinh bột, cellulose được cấu tạo thành chuỗi dài gồm ít nhất 500phân tử glucose Các chuỗi cellulose này xếp đối song song tạo thành các vi sợicellulose có đường kính khoảng 3,5 nm Mỗi chuỗi có nhiều nhóm - OH tự do, vì vậygiữa các sợi ở cạnh nhau kết hợp với nhau nhờ các liên kết hydro được tạo thành giữacác nhóm - OH của chúng Các vi sợi lại liên kết với nhau tạo thành vi sợi lớn hơn haycòn gọi đó là bó mixen có đường kính 20 nm, giữa các sợi trong mixen có nhữngkhoảng trống lớn Khi tế bào còn non, những khoảng này chứa đầy nước, ở tế bào giàthì chứa đầy lignin và hemicellulose [27]

Cellulose có cấu trúc rất bền và khó bị thuỷ phân Người và động vật không cóenzyme phân giải cellulose (cellulase) nên không tiêu hoá được cellulose, vì vậy

SVTH: Nguyễn Thị Dung 17 K35B - SP Sinh

cellulose không có giá trị dinh dưỡng Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy cellulose

có thể có vai trò điều hoà hoạt động của hệ

Khỏa luận tốt nghiệp Trường ĐHSP Hà Nội 2

thống tiêu hoá Vi khuẩn trong dạ cỏ của gia súc, các động vật nhai lại vàđộng vật nguyên sinh trong ruột của mối sản xuất enzyme phân giải cellulose Nấmcũng có thể phân huỷ cellulose, vì vậy chúng có thể sử dụng cellulose làm thức ăn[24]

1.1.2 Sự phân bổ cellulose trong thực vật

Cellulose được tổng hợp hàng năm với khối lượng lớn Sinh khối thực vật củatrái đất là 1800 tỷ tấn, thì cellulose chiếm tới 720 tỷ tấn Khối lượng cellulose khổng

lồ này ngoài việc chứa trong quần thể thực vật chủ yếu còn có trong động vật và visinh vật nhưng với số lượng nhỏ Cùng với cellulose, hemicellulose và lignin phốihợp với nhau tạo nên cấu trúc và quyết định tính chất hoá học và cơ lí của nguyênliệu có nguồn gốc thực vật Các hợp chất này thường đi cùng với nhau, do đó người

ta thường gọi là ligno - cellulose (Bảng 1.1) [27]

Bảng 1.1 Thành phần lỉgnocellulose trong rác thải và phế phụ phẩm

nông nghiệp phổ biến

Nguồn lignocellulose Cellulose Hemicellulose Lignin

SVTH: Nguyễn Thị Dung 19 K35B - SP Sinh

s-« 1

c-eliotii-a-i n ^01« o

OeJIotíCrg.0- or -Cal loletros©

1.2 Cơ chế phân giải cellulose của enzyme cellulase

1.2.1 Hệ thống cellulase

Cellnl ase Cellulose oligosaccharides, glucose

OH

Cellulose “

po Iyme r of jS-( 1 -A)-D- gIyoũ pyran osyl un its

Cellulase là enzyme đa cấu tử gồm: endo-P-l,4-glucanase,

exoglucanase và P-glucosidase

❖ Endo-P-l,4-glucanase được gọi là endoglucanase hoặc

1,4-P-D-glucan- 4-glucanohydrolase hay CMCase (EC 3.2.1.4)

❖ Exoglucanase, gồm l,4-P-D-glucan-4-glucanohydrolase

(giống như cello dextrinase) (EC 3.2.1.74) và 1,4-P-D-glucan

cellobiohydrolase (cellobiohydrolase) (EC 3.2.1.91)

❖ p - glucosidase hoặc p - glucoside glucohydrolase (EC

< w/ Ĩ4 ỉttSi' là etîzytfte xúc tác chi? i/ííiĩ trinh chttyên

/100 c'eỉ ti4lí>se

tỉtcĩttỉ1 cức sản f>hâm ỈỊoĩỉ lan

03II ulose -tcrystefl)

O H

cellulose phân tử nhỏ, cellobiose và glucose.

♦♦♦ Exocellulase: cắt 2 hoặc 4 đơn vị glucose từ đầu không khử của chuỗicellulose tạo thành các cellobiose (disaccharide) và một số cellotetrose

❖ Cellobiase: tham gia phân giải cellobiose (disaccharide) và cellotetrose thànhglucose [28]

1.3 ứng dụng của cellulase

1.3.1 Cellula.se với công nghiệp thực phẩm

Cellulose là thành phần cơ bản của tế bào thực vật, vì vậy nó có mặt trong mọiloại rau quả cũng như trong các nguyên liệu, phế liệu của ngành trồng trọt và nôngnghiệp Nhưng người và động vật không có khả năng phân giải cellulose Nó chỉ cógiá trị làm tăng tiêu hoá, nhưng với lượng lớn nó trở nên vô ích hay cản trở tiêu hoá.Chế phẩm cellulase thường dùng để: Tăng chất lượng thực phẩm và thức ăn gia súc,tăng hiệu suất trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật [31]

ứng dụng trước tiên của cellulase đối với chế biến thực phẩm là dùng nó đểtăng độ hấp thu, nâng cao phẩm chất về vị và làm mềm nhiều loại thực phẩm thựcvật Đặc biệt là đối với thức ăn cho trẻ em và nói chung chất lượng thực phẩm đượctăng lên Một số nước đã dùng cellulase để xử lí các loại rau quả cải bắp, hành, cà rốt,khoai tây, táo và lương thực như gạo Người ta còn xử lí cả chè và các loại tảo biển, [25]

Trong sản xuất bia, dưới tác dụng của cellulase thành tế bào của hạt đại mạch

bị phá huỷ tạo điều kiện tốt cho tác động của protease và đường hoá Trong sản xuấtagar-agar, tác dụng của chế phẩm cellulase đã làm tăng chất lượng agar-agar hơn sovới phương pháp dùng acid để phá vỡ thành tế bào Đặc biệt là việc sử dụng chếphẩm cellulase để tận thu các phế liệu thực vật đem thuỷ phân, dùng làm thức ăn gia

súc và công nghệ lên men Những ứng dụng của cellulase trong công nghiệp thựcphẩm đã có kết quả rất tốt Tuy nhiên hạn chế lớn nhất là khó thu được chế phẩm cócellulase hoạt độ cao

[25]

1.3.2 Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy

Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy, bổ sung các loại enzyme trongkhâu nghiền bột, tẩy trắng và xeo giấy có vai trò rất quan trọng Nguyên liệu ban đầuchứa hàm lượng cao các chất khó tan là lignin và một phần hemicellulose, nên trongquá trình nghiền để tách riêng các sợi gỗ thành bột mịn gặp nhiều khó khăn Trongcông đoạn nghiền bột giấy, bổ sung endoglucanase sẽ làm thay đổi nhẹ cấu hình củasợi cellulose, tăng khả năng nghiền và tiết kiệm 20% năng lượng cho quá trình nghiền

cơ học Trước khi nghiền hoá học, gỗ được xử lí với endoglucanase và hỗn hợp cácenzyme hemicellulase, pectinase sẽ làm tăng khả năng khuếch tán hoá chất vào phíatrong gỗ và hiệu quả khử lignin [32]

Trong công nghệ tái chế giấy, các loại giấy thải cần được tẩy mực trước khisản xuất các loại giấy in, giấy viết Endoglucanase và hemicellulase đã được dùng đểtẩy trắng mực in trên giấy [12]

1.3.3 Trong công nghiệp chế biến thực phẩm

Trong quá trình sản xuất các loại nước quả và nước uống không cồn dựa trênviệc trích li dịch quả từ thịt nghiền Các loại quả sau khi tách vỏ, bỏ hạt được dịchnhuyễn Từ thịt quả nghiền đã ép bã thu được dịch quả Dịch này thường chứa cácthành phần tế bào thịt quả và các thành phần của polysaccharide làm cho dịch quả có

độ nhớt cao Đe tăng hiệu suất trích li dịch quả, giảm bớt độ nhớt, tăng mức cảm quannước quả và giảm bớt một số công đoạn thì việc bổ sung endoglucanase là rất quantrọng Enzyme này là mấu chốt cải thiện hiệu suất dịch hoá Sự kết hợp của glucanase

và pectinase sẽ phá huỷ hoàn toàn màng tế bào Trong quá trình sản xuất, ở giai đoạn

sản xuất bia, các chế phẩm enzyme amylase, protease và glucanase đã được sử dụng

để ngăn chặn sự tạo thành các diacetyl, do đó giảm lượng diacetyl được tạo thành, rútngắn thời gian cần thiết để ủ bia [15]

Trong dịch lên men có chứa một lượng ß-glucan, chất này ảnh hưởng tới khảnăng lọc và gây đục cho bia [15]

Trong quá trình sản xuất cà phê ở Việt Nam, cà phê chủ yếu được sản xuấtbằng phương pháp khô, phương pháp này cho chất lượng cà phê không cao Để tiếnhành nâng cao chất lượng cà phê, phương pháp lên men đã được áp dụng Đó là quátrình sử dụng phức hệ enzyme cellulase và pectinase để xử lí bóc vỏ cà phê và làmtăng khả năng trích li dịch quả Trong khâu bóc vỏ, cellulase gây hiện tượng thẫmmàu, làm giảm chất lượng sau khi sấy, đồng thời cản trở cho việc bóc vỏ Khi sử

dụng chế phẩm A niger có tên thương mại là Biovina-09 có hoạt tính pectinase và

cellulase cho thấy số lượng cà phê được bóc vỏ tăng, hạt cà phê được bóc vỏ bằngchế phẩm không còn nhớt như hạt không sử dụng chế phẩm enzyme và hiệu suất bóc

vỏ khá cao Trong quá trình trích li dịch quả, cellulose và pectin cản trở sự thoát cácchất hoà tan trong tế bào ra ngoài tế bào Khi sử dụng chế phẩm Biotin-09 hiệu suấttrích li cao hơn mẫu không sử dụng là 46% [9]

1.3.4 Trong công nghiệp sản xuất dung môi hữu cơ

Trong giai đoạn đường hoá của quá trình sản xuất ethanol, amylase là thànhphần chính trong quá trình thuỷ phân tinh bột Tuy nhiên, bổ sung một số enzyme pháhuỷ thành tế bào như cellulase, hemicellulase có vai trò quan trọng, giúp tăng lượngđường tạo ra và đẩy nhanh tốc độ tiếp xúc của tinh bột với amylase, dẫn tới hiệu suấtthu hồi rượu tăng lên 1,5% [27]

1.3.5 Trong công nghệ xử lí rác thải và sản xuất phân bón vỉ sinh

Thành phần hữu cơ chính trong rác thải là cellulose, nên việc sử dụng

công nghệ vi sinh trong xử lí rác thải cải thiện môi trường rất có hiệu quả Enzymenày có khả năng thuỷ phân chất thải chứa cellulose, chuyển hoá các hợp chất kiểulignocellulose và cellulose trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng thông qua các sảnphẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các sản phẩm giàu năng lượng khác [27]

Ngoài việc bổ sung trực tiếp vi sinh vật vào bể ủ để chứ rác thải thì việc tạo racác chế phẩm vi sinh có chứa các vi sinh vật sinh ra cellulase đã được nghiên cứu vàsản xuất

Phức hệ cellulase được sử dụng để xử lí nguồn nước thải do các nhà máy giấytạo ra Nguyên liệu làm giấy là gỗ (sinh khối của thực vật bậc cao) Sinh khối nàychứa rất nhiều loại polysaccharide, trong đó các polysaccharide quan trọng quyếtđịnh tới chất lượng, số lượng giấy là cellulose Vì vậy nước thải của các nhà máygiấy, các cơ sở chế biến gỗ, các xưởng mộc khi bổ sung các chế phẩm chứa phức hệcellulase đem lại hiệu quả cao [33]

1.3.6 Trong công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi

Trong chăn nuôi, một trong những biện pháp nâng cao năng suất vật nuôi lànâng cao hiệu suất sử dụng các chất dinh dưỡng ở thức ăn ở mức cao nhất Để giảiquyết nhiệm vụ này, người ta có thể dùng chế phẩm enzyme bổ sung khẩu phần thức

ăn của vật nuôi Các enzyme này cùng với các enzyme có sẵn trong đường tiêu hoá sẽphân giải các chất dinh dưỡng của thức ăn, giúp cho con vật tiêu hoá được tốt hơn[3]

Cellulase là một trong số các enzyme thường được bổ sung vào thức ăn chănnuôi cho gia súc Tuy nhiên, người ta không bổ sung riêng chế phẩm enzyme này màthường bổ sung cùng với các enzyme khác như: amylase, protease, xylanase, tạo ramột dạng chế phẩm chứa nhiều loại enzyme Việc bổ sung nhiều loại enzyme giúp

Khi động vật ở giai đoạn còn non, hệ enzyme tiêu hoá của chúng chưa hoànchỉnh, chủ yếu ở động vật ăn bột và ăn cỏ Sử dụng enzyme trong chăn nuôi, người tathấy lợn con theo ổ tăng trọng 20% và giảm thức ăn 6-^14% Thí nghiệm trên lợn 1-3tuần tuổi thì lợn tăng trọng 8^-40%, tăng khả năng sử dụng thức ăn tò 1(H18% [3].

Người ta cũng đã dùng enzyme bổ sung vào thức ăn của trâu, bò Quá trìnhtiêu hoá thức ăn trong dạ cỏ của trâu, bò được gắn liền với hoạt động của enzyme củacác vi sinh vật sống nhờ ở đấy Vì vậy bổ sung vào thức ăn những chế phẩm enzyme

để nâng cao khả năng tiêu hoá là điều rất cần thiết Dùng các chế phẩm có hoạt tínhamylase, protease, cellulase, đều thu được kết quả tốt, kết quả tăng trọng của trâu,

bò có thể đạt đến 12^-17% và thậm chí còn có thể cao hơn Trên thế giới, người ta đã

sử dụng thức ăn gia súc có chứa các enzyme tiêu hoá từ đầu những năm 1990 Hiệnnay, hàng năm người ta sản xuất khoảng 30 triệu tấn thức ăn gia súc có bổ sung chếphẩm enzyme, chiếm khoảng 5% trong tổng số 600 triệu tấn thức ăn gia súc được sảnxuất

[14] , [15]

Như vậy, hiệu quả của việc bổ sung enzyme vào thức ăn chăn nuôi là rõ ràng

làm tăng tỉ lệ tiêu hoá cho vật nuôi và giảm chi phí Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Namchế phẩm enzyme thường phải được nhập khấu với giá thành cao nên nghiên cứu vàsản xuất chế phẩm enzyme là vấn đề vô cùng cần thiết

1.4 Các nhóm vi sinh vật tham gia phân giải cellulose

1.4.1 Vi khuẩn

Pseudomonas fluorescens var cellulose - Acetobacter xylinum

Cellulomonos phân giải mạnh cellulose bã mỉa Cytophaga

Sporocytophaga myxococcoỉdes.

Cellvỉbrỉo gilvus, cellvỉbrio fulvus [7].

1.4.2 Xạ khuẩn loài Actimomyces (Streptomyces)

Actimỉmyces coelỉcolor; Act sulfureus.

Act cellulosae; Act diastaticus.

Act hydroscopicus; Act themofuscus.

Act bovis; Act flavochromogenes, Thermonosporacurvala [7].

1.4.3 Nấm sợi

Đối tượng chủ yếu trong các nghiên cứu về cellulase hiện nay thường là nấm(nấm mốc và nấm quả thể) Rất nhiều loài nấm đã tổng hợp cellulase có hoạt tính khácao trong đó đáng kể là một số chủng loại sau:

Asp flavus; Asp niger; Asp oryzae; Asp terreus;

Asp amstelodamy; Asp fumigates.

Chaetomium globosu

Mucor pusiỉỉus.

Pénicillium notatum, Pen variabite; Pen pusillum

Tricoderma koningi; Trlignorum Tr viride.

Không phải tất cả các vi sinh vật đều có khả năng sinh enzyme như nhau, ngay

cả những chủng cùng giống, cùng loài cũng có thể rất khác nhau về lượng enzyme dochúng sản sinh ra Vì vậy, trong công tác nghiên cứu cần phải tiến hành tìm kiếm các