Nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp amylase của một số chủng nấm mốc phân lập từ bã sắn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

HUỲNH NGỌC THÀNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP
AMYLASE CỦA MỘT SỐ CHỦNG NẤM MỐC
PHÂN LẬP TỪ BÃ SẮN

CHUYÊN NGÀNH: SINH HỌC THỰC NGHIỆM
MÃ SỐ: 60.42.30

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
SINH HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. PHẠM THỊ NGỌC LAN

Huế, 2013


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn
Huỳnh Ngọc Thành


Để hoàn thành luận văn này, em xin chân thành gửi lời cảm
ơn tới:

Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học Huế; Phòng Đào
tạo Sau Đại học - Trường Đại học Khoa học Huế; Quý thầy cô
giáo Khoa Sinh học; Bộ mơn Sinh lí - Sinh hóa - Vi sinh, Khoa
Sinh học, trường Đại học Khoa học Huế đã tận tình giảng dạy và
giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu.
Các hộ gia đình sản xuất tinh bột sắn ở thành phố Huế, ban lãnh
đạo nhà máy FOCOCEV, tỉnh Thừa Thiên Huế đã tạo điều kiện và
giúp đỡ em trong thời gian thực hiện luận văn.
Đặc biệt, em xin bày tỏ sự kính trọng và lịng biết ơn sâu
sắc đến cô giáo hướng dẫn PGS. TS. Phạm Thị Ngọc Lan đã tận
tình chỉ bảo và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng, xin gửi tất cả tình cảm và sự biết ơn đến gia đình,
người thân và bạn bè đã quan tâm, chia sẽ khó khăn và động
viên để em hồn thành luận văn này.
Huế, ngày 20 tháng 09 năm 2013
Học viên
Huỳnh Ngọc Thành


MỤC LỤC
Trang
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................3

1.1. NẤM MỐC (Molds, Moulds) ..........................................................................3
1.2. AMYLASE .......................................................................................................5
1.2.1. Đại cương về amylase................................................................................5
1.2.2. Phân loại amylase ......................................................................................5
1.2.2.1. α – amylase (α - 1,4-glucan 4- glucanhydrolase) (EC 3.2.1.1) ..........5
1.2.2.2. β – amylase (β - 1,4-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2) ................6
1.2.2.3. γ - amylase (1,4-glucan-glucohydrolase) (EC 3.2.1.3) .......................7
1.2.2.4. Oligo-1,6-glucosidase hay dextrinase tới hạn (dextrin-6-glucanhydrolase)
(EC 3.2.1.10)......................................................................................................7
1.2.2.5. α - glucosidase hay maltase (α – D – glucoside – glucan hydrolase)
(EC 3.2.1.20) ....................................................................................................8
1.2.2.6. Transglucosidase ( α – 1, 4 – Glucan: D - glucose - 4 – glucoside transferaose)
(EC 2.4.1.3) ......................................................................................................8
1.2.3. Tình hình nghiên cứu chung ......................................................................8
1.2.4. Ứng dụng của amylase.............................................................................11
1.2.4.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm ..........................................11
1.2.4.2. Ứng dụng trong y học .......................................................................12
1.2.4.3. Ứng dụng trong công nghiệp dệt ......................................................12


1.2.4.4. Ứng dụng trong công nghiệp chế tạo giấy........................................13
1.2.4.5. Ứng dụng sản xuất chất tẩy rửa........................................................13
1.2.4.6. Ứng dụng trong xử lý các chất thải và các ứng dụng khác ..............13
1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TỔNG HỢP AMYLASE ..........14
1.3.1. Ảnh hưởng của thời gian .........................................................................14
1.3.2. Ảnh hưởng của pH môi trường ................................................................15
1.3.3. Nguồn carbon (C) ....................................................................................15
1.3.4. Nguồn nitrogen (N)..................................................................................16
1.4. ĐẶC TÍNH BÃ SẮN VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ........16
1.4.1. Đặc tính bã sắn và các nguy cơ mơi trường.............................................16

1.4.2. Các ứng dụng và tình hình nghiên cứu bã sắn .........................................17
1.4.2.1. Thức ăn gia súc .................................................................................17
1.4.2.2. Tạo các sản phẩm hóa học trung gian ..............................................18
1.4.2.3. Phân vi sinh và các ứng dụng khác...................................................19
Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................20
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................................20
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................................................20
2.2.1. Địa điểm thu mẫu và thời gian thực hiện.................................................20
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu .........................................................................20
2.2.2.1. Phương pháp phân lập và đếm số lượng tế bào ..............................20
2.2.2.2. Xác định khả năng phân giải tinh bột của các chủng nấm mốc .......21
2.2.2.3. Phương pháp lên men bề mặt trên mơi trường bã sắn .....................24
2.2.2.4. Thăm dị ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến hoạt độ của amylase
........................................................................................................................24
2.2.2.5. Thăm dò ảnh hưởng của các điều kiện môi trường phản ứng đến hoạt
độ của amylase ...............................................................................................26
2.2.2.6. Xác định hoạt tính cellulase của nấm mốc .......................................27
2.2.2.7. Xác định một số đặc điểm hình thái và phân loại .............................27
2.2.2.8. Các phương pháp xác định đặc tính bã sắn và sản phẩm sau lên men ... 29


2.3. XỬ LÝ SỐ LIỆU............................................................................................29
Chương 3 - KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ..............................................................30
3.1. PHÂN LẬP VÀ XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG TẾ BÀO.....................................30
3.2. KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI TINH BỘT CỦA CÁC CHỦNG NẤM MỐC ...31
3.2.1. Đánh giá khả năng phân giải tinh bột của các chủng nấm mốc ..............31
3.2.2. Tuyển chọn gián tiếp ...............................................................................32
3.3. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, PHÂN LOẠI CHỦNG NẤM MỐC....................33
3.3.1. Đặc điểm hình thái ...................................................................................33
3.3.2. Phân loại ..................................................................................................35

3.3.2.1. Chủng M11 .......................................................................................35
3.3.2.2. Chủng M14 .......................................................................................36
3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY ĐẾN SINH TỔNG
HỢP AMYLASE CỦA NẤM MỐC .....................................................................37
3.4.1. Lên men bề mặt .......................................................................................37
3.4.1.1. Ảnh hưởng của thời gian...................................................................37
3.4.1.2. Ảnh hưởng của nguồn nitrogen (N) ..................................................39
3.4.1.3. Ảnh hưởng của nguồn phosphor (P) .................................................40
3.4.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ N và P ........................................................42
3.4.1.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ N : P ................................................................45
3.4.2. Lên men ngập ..........................................................................................47
3.4.2.1. Ảnh hưởng của thời gian...................................................................47
3.4.2.2. Ảnh hưởng của pH ............................................................................49
3.4.2.3. Ảnh hưởng của nguồn carbon ...........................................................51
3.4.2.4. Ảnh hưởng của nguồn nitrogen ........................................................53
3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG
CỦA AMYLASE ..................................................................................................55
3.5.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng...........................................................55
3.5.2. Ảnh hưởng của pH môi trường phản ứng ................................................57
3.6. XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH CELLULASE CỦA NẤM MỐC ........................60


3.7. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI BÃ SẮN CỦA NẤM MỐC ...........61
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .....................................................................................63
DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ………………………………… 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................65
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ANOVA

Analysis of variance

BLAST

Basic local alignment search tool

C

Carbon

CFU

Colony forming unit

CMC

Carboxyl methyl cellulose

Dw

Dry weight

ĐC

Đối chứng

FAO

Food and Agriculture Organization

HCN

Hydrogen cyanide

HĐC

Hoạt độ chung

HĐR

Hoạt độ riêng

KBS

Không bổ sung

N

Nitrogen

Nt

Như trên

P

Phosphorus

PCR

Polymerase chain reaction

OD

Optical density

SmF

Submerged Fermentation

SSF

Solid State Fermentation

U

Enzyme unit


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Một số nghiên cứu sản xuất amylase qua lên men vi sinh vật

10

2.1

Các bước chuẩn bị mẫu thí nghiệm, mẫu đối chứng và mẫu trắng

23

3.1

Số lượng nấm mốc phân giải tinh bột trong các mẫu bã sắn

31

3.2

Khả năng phân giải tinh bột của các chủng nấm mốc phân lập

32

3.3

Khả năng phân giải tinh bột của các chủng nấm mốc

33

3.4
3.5
3.6

Đánh giá mức độ tương đồng của trình tự đoạn gene 28S rRNA của
chủng M11 với GenBank database
Đánh giá mức độ tương đồng của trình tự đoạn gene 28S rRNA của
chủng M14 với GenBank database
Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến hoạt độ amylase của chủng A.
niger M11 và A. niger M14

35
36
37

3.7

Ảnh hưởng của nguồn N bổ sung đến hoạt độ amylase của nấm mốc

39

3.8

Ảnh hưởng của nguồn P bổ sung đến hoạt độ amylase của nấm mốc

41

3.9

Ảnh hưởng của nồng độ N và P bổ sung đến hoạt độ amylase của hai

chủng A. niger M11 và A. niger M14

43

3.10

Ảnh hưởng của tỷ lệ N : P đến hoạt độ amylase của nấm mốc

45

3.11
3.12
3.13
3.14
3.15
3.16

Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy trên môi trường lỏng đến hoạt độ
amylase của hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ amylase của hai chủng A. niger M11
và A. niger M14
Ảnh hưởng của nguồn carbon đến hoạt độ amylase của hai chủng A.
niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của nguồn N đến hoạt độ amylase của hai chủng A. niger
M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hoạt độ amylase của hai chủng
A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của pH phản ứng đến hoạt độ amylase của hai chủng A.
niger M11 và A. niger M14

48
50
52
53
56
58

3.17

Hoạt tính cellulase của nấm mốc

60

3.18

Đặc tính bã sắn sau khi lên men

61

3.19

Hoạt độ amylase của hai chủng A. niger M11 và A. niger M14 lên
men trên khay

62


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
Tên hình

Trang
hình
Vịng phân giải tinh bột của dịch enzyme tách từ hai chủng M11 33
3.1
và M14
3.2.a Khuẩn lạc của hai chủng M11 và M14 sau 72 giờ ni cấy
34
3.2.b
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7ª
3.7b
3.8
3.9
3.10
3.11ª
3.11b
3.12
3.13ª
3.13b
3.14

Cuống sinh bào tử của hai chủng M11 và M14 quan sát ở vật
kính X40
Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến hoạt độ riêng của amylase
tách từ hai chủng nấm mốc A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của nguồn N bổ sung đến hoạt độ riêng của amylase
tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14

Ảnh hưởng của nguồn P bổ sung đến hoạt độ riêng của amylase
tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của nồng độ N và P bổ sung đến hoạt độ riêng của
amylase tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của tỷ lệ NaNO3 : K2HPO4 đến hoạt độ riêng của
amylase tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Vòng phân giải tinh bột của amylase tách từ hai chủng A. niger
M11 và A. niger M14 lên men xốp với điều kiện tối ưu
Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến hoạt độ riêng của amylase
tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy đến hoạt độ riêng của
amylase tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của nguồn C nuôi cấy đến hoạt độ riêng của amylase
tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của nguồn N nuôi cấy đến hoạt độ riêng của amylase
tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Vòng phân giải tinh bột của amylase tách từ hai chủng A. niger
M11 và A. niger M14 lên men trong môi trường dịch thể với
điều kiện tối ưu
Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng đến hoạt độ riêng của amylase
tách từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Ảnh hưởng của pH phản ứng đến hoạt độ riêng của amylase tách
từ hai chủng A. niger M11 và A. niger M14
Vòng phân giải tinh bột của amylase tách từ hai chủng A. niger
M11 và A. niger M14 trong điều kiện phản ứng 50 0C và pH =
4,7
Vòng phân giải CMC của dịch enzyme tách từ hai chủng A.
niger M11 và A. niger M14

34

38
40
42
44
46
47
49
51
52
54
55
57
59
60
61


1

MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Theo số liệu thống kê của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp
quốc (FAO), Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ hai trên thế giới, chỉ
sau Thái Lan. Tinh bột sắn được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp
khác nhau như thực phẩm, y dược, dệt.
Sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn đã kéo theo sự ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng với chất thải của quy trình sản xuất, bao gồm nước
thải và bã thải [19]. Tỷ lệ khối lượng vỏ sắn chiếm 2 – 3% khối lượng củ đem đi
chế biến, riêng bã sắn chiếm 15 – 20% khối lượng [22]. Bã sắn có độ ẩm trên 80%
nên khi phơi dễ bị nhiễm khuẩn, sinh mùi khó chịu và ảnh hưởng đến môi trường

xung quanh. Như vậy, vấn đề ô nhiễm tại các nhà máy tinh bột sắn hiện nay là vấn
đề cấp thiết cần được giải quyết một cách khẩn trương. Bởi lẽ tình trạng này càng
kéo dài thì mơi trường ngày càng bị ơ nhiễm trầm trọng.
Theo FAO, thành phần của bã sắn gồm 5,3% protein, 56% tinh bột, 0,1%
chất béo, 2,7% tro và 35,9% chất xơ (tính theo phần trăm khối lượng chất khơ), do
đó trong bã sắn vẫn cịn giá trị dinh dưỡng khá cao. Tuy nhiên, bã sắn hiện nay chủ
yếu được bán làm thức ăn gia súc ở dạng khô hoặc dạng tươi. Việc sử dụng bã sắn
theo dạng này mang lại hiệu quả về giá trị dinh dưỡng và kinh tế khơng cao. Vì vậy,
cần có phương pháp xử lý bã sắn vừa làm tăng giá trị cho bã sắn vừa tạo sản phẩm
phụ có ích trong các nhà máy sản xuất tinh bột sắn.
Enzyme là chất xúc tác sinh học, có tính ưu việt hơn các chất xúc tác khác,
được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và trong y
học. Enzyme vi sinh vật có hoạt lực rất mạnh. Các vi sinh vật có thể sản xuất
enzyme trong môi trường đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm như gạo, bắp, khoai, sắn,.. hoặc
các phụ phẩm của nông nghiệp, công nghiệp. Tốc độ sinh sản của vi sinh vật rất
nhanh nên có thể tạo ra một lượng enzyme cần thiết trong một thời gian ngắn [5].
Enzyme được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay để thủy phân tinh bột trong các ngành


2

công nghiệp là amylase. Amylase chiếm 65% thị trường enzyme trên thế giới.
Enzyme này được sử dụng rộng rãi trong sản xuất tinh bột hóa lỏng, giấy, thực
phẩm, dược phẩm và các chất cảm ứng [43]. Nhu cầu đáp ứng của enzyme cho các
ngành này cao mà chi phí sản xuất thấp là điều kiện cần để sản xuất amylase. Ngồi
ra, amylase cịn được ứng dụng để xử lý chất thải có thành phần tinh bột cao trong
các ngành cơng nghiệp, nơng nghiệp.
Trên cơ sở đó, chúng tơi xin đề xuất đề tài “Nghiên cứu khả năng sinh tổng
hợp amylase của một số chủng nấm mốc phân lập từ bã sắn”.
2. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Tuyển chọn các chủng nấm mốc có khả năng phân giải tinh bột mạnh, tìm
hiểu điều kiện nuôi cấy tối ưu cho sinh tổng hợp amylase của nấm mốc, làm cơ sở
cho các nghiên cứu ứng dụng chủng nấm mốc này để xử lý bã sắn.
3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Phân lập và tuyển chọn một số chủng nấm mốc có hoạt lực amylase mạnh.
- Xác định một số đặc điểm hình thái, phân loại của các chủng lựa chọn.
- Nghiên cứu điều kiện nuôi cấy tối ưu đến khả năng sinh tổng hợp amylase
của các chủng nấm mốc, bao gồm các yếu tố: thời gian, pH, nguồn carbon, nguồn
nitrogen.
- Thăm dò ảnh hưởng của một số điều kiện đến hoạt động của amylase từ các
chủng nấm mốc.
- Đánh giá khả năng phân giải bã sắn của các chủng nấm mốc.
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
- Ý nghĩa khoa học
Cung cấp dẫn liệu về nấm mốc sinh tổng hợp amylase phân giải tinh bột
được phân lập từ bã sắn, là cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng tiếp theo.
- Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài này làm cơ sở cho những nghiên cứu ứng dụng nấm mốc phân giải
tinh bột trong xử lý bã sắn sau quy trình sản xuất, tăng giá trị kinh tế của bã sắn
đồng thời góp phần giải quyết vấn đề môi trường do bã sắn gây ra.


3

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. NẤM MỐC (Molds, Moulds)
Nấm mốc là nhóm nấm khơng phải là nấm men và cũng khơng phải là các
nấm có mũ nấm (quả thể có kích thước lớn) như nấm rơm, nấm gỗ… [3].
Nấm mốc hay còn gọi là nấm sợi phân bố rộng rãi trong các loại môi trường
sống trên thế giới bao gồm cả môi trường sống khắc nghiệt như sa mạc, hoặc các

khu vực có nồng độ muối cao, bức xạ ion hóa và cả trong lớp trầm tích biển sâu
[52]. Có khoảng 100.000 lồi nấm mốc đã được mơ tả [35]. Đây là nhóm vi sinh vật
có cấu tạo dạng khuẩn ti. Màu sắc của nấm mốc được xác định bởi các bào tử do nó
sinh ra như xanh, trắng, vàng, đen, nâu. Chúng phát triển rất nhanh trên nhiều
nguồn cơ chất hữu cơ khi gặp khí hậu nóng ẩm, gây hư hỏng lương thực và thực
phẩm. Trên nhiều vật liệu vơ cơ do dính bụi bẩn (như các thấu kính ở ống nhịm,
máy ảnh…) nấm mốc vẫn có thể phát triển, sinh acid và làm mờ các vật liệu này
[4].
Ngồi ra, có rất nhiều nấm mốc ký sinh trên cơ thể người và động vật, thực
vật gây ra các bệnh nấm khá nguy hiểm [9], nguyên nhân thường là do sự nhạy cảm
dị ứng với các bào tử của nấm mốc hoặc do các hợp chất độc hại được tạo ra trong
quá trình phát triển của nấm mốc [36], [49]. Mặt khác, nấm mốc tham gia tích cực
vào các vịng tuần hồn vật chất trong tự nhiên. Chúng có khả năng phân giải mạnh
mẽ các hợp chất hữu cơ phức tạp như chitin, pectin, cellulose, protein, lipid….
Không phải tất cả các lồi nấm mốc đều có hại [44]. Nấm mốc có rất nhiều
tác dụng như sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm (làm tương, nước
chấm, sản xuất citric acid…), trong công nghiệp enzyme (sản xuất amylase,
cellulase, protease, peptinase…), tổng hợp các loại acid hữu cơ (lactic, malic,
gluconic…), sản xuất thuốc trừ sâu sinh học [13]. Ngoài ra, một số nấm mốc cịn có
khả năng tích lũy vitamin, β – carotene, các chất điều hòa sinh trưởng (auxin,
gibberellin, rosolic acid…), các alkaloid có giá trị chữa bệnh cao (amanitin,
muscarin, phaloidin…).


4

Đặc biệt, trong công nghiệp dược phẩm, nhờ khả năng sinh kháng sinh mà
nấm mốc được sử dụng để sản xuất nhiều loại dược phẩm quan trọng (penicillin,
griseofulvin, variotin, cephalosporin…). Nấm mốc cịn được sử dụng như các tác
nhân hóa học để chuyển hóa một cách tinh vi và chính xác từng gốc hợp chất xác

định trong phân tử các chất thuộc loại steroid. Nhờ vậy mà trên thế giới càng xuất
hiện nhiều loại dược phẩm quý giá.
Nấm mốc có dạng sợi phân nhánh hoặc không phân nhánh, cấu tạo đơn bào
hoặc đa bào. Sợi nấm thường là một ống hình trụ dài, có đường kính khác nhau,
trung bình khoảng 3 -10 µm, đặc biệt giá nang bào tử của lồi nấm tiếp hợp
Phycomyces blankesneanus, đường kính tới 1 mm. Chiều dài của một sợi nấm có
thể lên tới vài chục cm. Toàn bộ sợi nấm và các nhánh phát triển từ một bào tử nấm
gọi là hệ sợi nấm [13].
Sợi nấm phát triển từ ống nảy sợi mọc ra từ bào tử, ống nảy sợi mọc ra từ
đoạn sợi nấm non khơng có sự phân hóa đặc biệt. Sợi nấm có vách ngăn, sự tăng
trưởng của sợi nấm xảy ra ở phần ngọn của sợi nấm. Sự tăng trưởng ở ngọn thể hiện
ở cấu tạo phần ngọn sợi nấm: chất nguyên sinh ở phần ngọn có nhiều nhân, ti thể,
RNA, enzyme, các amino acid, protein, ngược lại chất dự trữ glycogen giảm dần từ
các đoạn sợi nấm ở phía sau đến ngọn sợi nấm. Phần ngọn sợi nấm dài khảng 100
µm, phân cách với đoạn dưới bằng một khơng bào lớn [13].
Khi bào tử nấm gặp điều kiện thuận lợi sẽ nảy mầm thành hệ sợi nấm (khuẩn
ty thể) và được gọi là khuẩn lạc. Khuẩn ty thể phân biệt hai loại khuẩn ty là khuẩn
ty cơ chất (cắm sâu vào mơi trường) và khuẩn ty khí sinh (phát triển tự do trong
khơng khí). Mỗi đoạn khuẩn ty khi rơi vào trong mơi trường thích hợp sẽ phát triển
nhanh chóng thành một khuẩn ty thể mới [13].
Trong các điều kiện khác nhau, hệ sợi nấm có thể biến hóa theo nhiều cách
khác nhau để thích nghi với điều kiện sống như: hình thành rể giả, sợi bị, sợi áp, sợi
hút, sợi nấm bẫy mồi, thể đệm, hạch nấm, bó sợi nấm…


5

Nấm mốc khơng có sắc tố quang hợp, do đó khơng có khả năng quang hợp
như các loại cây xanh. Chúng sống nhờ khả năng hấp thụ các loại thức ăn có sẵn
qua bề mặt của khuẩn ty, đó là các cơ thể ký sinh hoặc hoại sinh [13].

1.2. AMYLASE
1.2.1. Đại cương về amylase
Amylase là tên gọi của nhóm enzyme thủy phân tinh bột, bao gồm nhiều loại
khác nhau về đặc tính phân giải tinh bột. Nhiều loại vi sinh vật có khả năng sản sinh
ra enzyme amylase. Amylase của nấm mốc trội hơn hạt nảy mầm ở chỗ có cả
glucoamylase.
Glucoamylase (amyloglucosidase): có khả năng thủy phân tinh bột thành
những dextrin có trọng lượng phân tử thấp, liên tục tách lớp glucose và cuối cùng
tạo thành glucose mà không cần một amylase nào khác tham gia. Enzyme này có
khả năng phân hủy tinh bột, glycogen, polysaccharide đồng loại ở các mối liên kết α
– 1,4 glucoside và α – 1,6 glucoside. Nó có giá trị đặc biệt trong sản xuất rượu,
chuyển những dextrin có phân tử lượng cao khơng lên men thành những hợp chất
lên men được và do đó nâng cao được hiệu suất lên men rượu từ các nguyên liệu là
tinh bột [12].
1.2.2. Phân loại amylase
Có 6 loại amylase:
1.2.2.1. α – amylase (α - 1,4-glucan 4- glucanhydrolase) (EC 3.2.1.1) [47]
Amylase có khả năng phân cắt các liên kết 1,4-glucoside nằm bên trong của
phân tử cơ chất (tinh bột, glycogen) một cách ngẫu nhiên và vì thế gọi là enzyme
nội bào. α – amylase khơng chỉ có khă năng phân hủy hồ tinh bột mà cịn có khả
năng phân hủy các hạt tinh bột nguyên vẹn. Dưới tác dụng của α – amylase,
amylose khá nhanh chóng thành oligosaccharide gồm 6 - 7 gốc glucose, sau đó tiếp
tục bị phân cắt và trong một thời gian dài sẽ bị thủy phân thành 23% glucose và
67% maltose. Tác dụng của enzyme này cũng tương tự xảy ra đối với amylopectin
nhưng vì không phân cắt được liên kết α – 1,6 – nên sản phẩm sẽ là 72 % maltose,
19 % glucose, dextrin thấp phân tử và 80% isomaltose.


6

Tuy nhiên thông thường trong một thời gian ngắn từ 30 - 60 phút (thời gian
nấu sơ bộ nguyên liệu tinh bột hay đường hóa sơ bộ tinh bột trong sản xuất rượu)
thì α – amylase chỉ thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin và một ít đường
maltose, khả năng dextrin hóa cao là do tính chất đặc trưng của enzyme này. Vì vậy
cịn gọi α – amylase là amylase dextrin hay amylase dịch hóa.
α – amylase là một metaloenzyme, trong phân tử có từ 1 – 6 nguyên tử C,
chúng tham gia vào sự hình thành và ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme, duy trì cấu
hình hoạt động của enzyme và quyết định tính bền nhiệt.
α – amylase ở vi sinh vật có những đặc tính rất đặc trưng về cơ chế và khả
năng tác dụng, khả năng chuyển hóa tinh bột và khả năng chịu nhiệt.
- Thể hiện hoạt tính trong vùng acid yếu: α – amylase nấm mốc có pH tối ưu
là 4,5 – 4,9, và của vi khuẩn là 5,9 – 6,1. Ở pH thấp hơn 3 enzyme bị vơ hoạt hồn
tồn trừ α – amylase của Aspergillus niger có thể chịu được pH khoảng 2,5 – 2,8
(trong môi trường sinh tổng hợp acid citric bằng phương pháp lên men bề mặt).
- α – amylase của nấm mốc có khả năng dextrin hóa cao (dịch hóa) lại vừa
tạo ra một lượng lớn glucose và maltose trong khi đó enzyme α – amylase của vi
khuẩn lại có 2 loại: α – amylase dịch hóa và α – amylase đường hóa.
- Nhiệt độ hoạt động của enzyme amylase có nguồn gốc khác nhau là khác
nhau. Đáng chú ý là α – amylase của vi khuẩn có thể chịu được nhiệt độ cao, có thể
giữ được hoạt lực ngay cả khi đun sôi trong nước một thời gian ngắn. Đa số các chế
phẩm enzyme thương mại đều có tính chịu nhiệt cao.
Những chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp α – amylase được sử
dụng trong công nghệ: A. awamori, A. batatae, A. oryzae, A. niger, A. usami,
Bacillus subtilis, …
1.2.2.2. β – amylase (β - 1,4-glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2) [47]
β - amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết 1,4-glucan trong tinh bột,
glycogen và polysaccharide, phân cắt tuần tự từng nhóm maltose từ đầu không khử
của mạch.

7

Hầu như không thủy phân hạt tinh bột nguyên mà chỉ thủy phân tinh bột hồ
hóa.
Có khả năng thủy phân 100 % amylose thành maltose và 54 – 58 %
amylopectin thành maltose. Khi gặp liên kết α – 1, 4 đứng kế cận α – 1, 6 thì
enzyme β này ngừng tác dụng. Phần cịn lại khơng bị tác dụng gọi là β – dextrin.
Nếu cho cả α và β – amylase cùng đồng thời thủy phân tinh bột thì hiệu suất
thủy phân đạt tới 95 %.
β – amylase là một albumin, là enzyme ngoại phân, chỉ có trong malt, kém
bền ở nhiệt độ cao, bị vơ hoạt hồn tồn ở 70 0C. pH tối ưu trong dịch tinh bột thuần
khiết là 4,6 còn trong dịch nấu tinh bột là 5,6. Và nhiệt độ tối ưu trong dịch tinh bột
thuần khiết là 40 – 50 0C còn trong dịch nấu tinh bột là 60 - 65 0C.
1.2.2.3. γ - amylase (1,4-glucan-glucohydrolase) (EC 3.2.1.3) [47]
Glucoamylase có khả năng thủy phân liên kết - 1, 4 - lẫn - 1, 6 glucoside,
ngoài ra cịn có khả năng thủy phân các liên kết 1, 2 và 1, 3 glucoside và là enzyme
ngoại bào.
Glucoamylase có khả năng thủy phân hồn tồn tinh bột, glucogen,
amylopectin, dextrin… thành glucose mà khơng cần có sự tham gia của các loại
amylase khác.
Đa số glucoamylase đều thuộc loại “chịu acid”, pH tối ưu là 3,5 – 5, nhiệt độ
tối ưu 50 – 60 0C, mất hoạt tính ở nhiệt độ trên 70 0C. Hiện nay, enzyme này có vị
trí hàng đầu về hiệu lực thủy phân tinh bột và các sản phẩm trung gian. Vì thế việc
sử dụng các chế phẩm glucoamylase tách từ các chủng vi sinh vật hoạt động trong
sản xuất rượu, bia, mạch nha có ý nghĩa, triển vọng vô cùng to lớn.
Những chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp ra enzyme này là: A.
oryzae, A. awamori, A. usami, A. batatae, A. niger, …
1.2.2.4. Oligo-1,6-glucosidase hay dextrinase tới hạn (dextrin-6-glucanhydrolase)
(EC 3.2.1.10) [40], [34]
Enzyme này thủy phân liên kết β - 1, 6 - glucoside trong isomaltose, panose

và các dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được. Các lồi nấm mốc A.


8

oryzae, A. awamori, A. usami sinh tổng hợp rất mạnh mẽ enzyme này cho nên nếu
đường hóa tinh bột đã nấu chín (trong sản xuất rượu) bằng chế phẩm enzyme nuôi
cấy từ các chủng vi sinh vật này sẽ thu được dịch đường có khả năng lên men cuối
rất triệt để, góp phần nâng cao hiệu suất gây men và tổng thu hồi rượu. Ngồi ra
enzyme này cũng có trong malt, trong mô động vật và cả nấm men, đặc biệt chúng
cịn có các enzyme khác cùng họ hàng với enzyme này là sẽ thuỷ phân liên kết α 1, 6 - glucoside trong polysaccharide và các dextrin cuối:
+ Dextrin - 1, 6 – glucan hydrolase
+ Amylopectin - 1, 6 – glucan hydrolase
+ Oligodextrin – 1, 6 – glucan hydrolase hay dextrinase
1.2.2.5. α - glucosidase hay maltase (α – D – glucoside – glucan hydrolase) (EC
3.2.1.20) [54]
Có nhiều loại nấm mốc sinh tổng hợp ra enzyme này, tác dụng thủy phân
đường maltose thành glucose nhưng không thủy phân được tinh bột. Như vậy,
giống như dextrinase, enzyme này giúp cho quá trình lên men cuối chuyển đường
thành rượu ethylic nhằm nâng cao hiệu suất lên men. Enzyme này có mặt ở nấm
mốc.
1.2.2.6. Transglucosidase ( α – 1, 4 – Glucan: D - glucose - 4 – glucoside
transferase) (EC 2.4.1.3) [40]
Enzyme này thường tồn tại song song với glucoamylase (trong chế phẩm
nấm mốc Aspergillus), nó có hoạt tính thủy phân và hoạt tính vận chuyển nhóm.
Nghĩa là nó khơng chỉ thủy phân maltose thành glucose mà còn tổng hợp nên
isomaltose, isotriose và panose.
Sự có mặt của enzyme này trong các chế phẩm enzyme dùng để biến hình
tinh bột là một điều khơng mong muốn, từ đó làm giảm hiệu suất và gây vị đắng.
Enzyme này có mặt ở nấm mốc.

1.2.3. Tình hình nghiên cứu chung
Năm 1833, Payen và Perso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết từ hạt lúa mạch
nảy mầm, thu được kết tủa có khả năng phân giải tinh bột thành đường, và đặt tên là


9

diastase (xuất phát từ tiếng Hy Lạp, diastatics, có nghĩa là phân giải) [46]. Sau này
theo đề nghị của Duclo, enzyme phân giải tinh bột được gọi là amylase.
Năm 1851, Leuchs đã phát hiện nước bọt cũng có khả năng phân giải tinh
bột thành đường. Sau đó, các enzyme amylase trong nước bọt, trong dịch tiêu hóa
của người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men và vi khuẩn bắt đầu
được quan tâm nghiên cứu.
Năm 1862, Danilevxki đã tách được amylase của tuyến tụy bằng phương
pháp hấp thụ chọn lọc [27].
Năm 1949, Schwimmer đã xác định được số chu chuyển của α - amylase là
19.000.
Năm 1950, Englard và Singer cho biết số chu chuyển của β - amylase là
250.000.
Đến năm 1952, người ta đã thu được 72 enzyme ở trạng thái kết tinh trong đó
có 4 enzyme α - amylase.
Năm 1971, Uxtinilov và cộng sự bằng phương pháp điện di trên gel
polyacrylamide đã xác định được sự có mặt của một lượng lớn α - amylase và
glucoamylase trong canh trường nấm mốc và một lượng nhỏ các phân đoạn có hoạt
lực dextrinase và transglucosilase.
Hiện nay, các nước trên thế giới sản xuất hàng trăm tấn chế phẩm enzyme,
trong đó Nhật là nước có truyền thống lâu đời nhất, sau đó đến Anh, Pháp, Mỹ, Đan
Mạch, Thụy Điển,... đặc biệt hãng Novo của Đan Mạch là một trong những hãng
sản xuất enzyme nổi tiếng trên thế giới. Bên cạnh đó, trong những năm gần đây các
nước Đơng Âu và Trung Quốc cũng bắt đầu nghiên cứu và sản xuất enzyme.

Nếu như ở Tây Âu mạch nha từ lúa mạch là nguồn enzyme chủ yếu cho việc
chuyển hóa tinh bột thành đường, thì ở Viễn Đơng amylase thường được sản xuất từ
nấm mốc trên môi trường nuôi cấy là các loại ngũ cốc có chứa tinh bột. Như hãng
Novo đã có nhiều chế phẩm amylase đang được sử dụng rộng rãi trong các ngành
công nghiệp như: Công nghiệp sản xuất rượu bia, công nghiệp sản xuất bột giặt,
công nghiệp giấy…


10

Bảng 1.1. Một số nghiên cứu sản xuất amylase qua lên men vi sinh vật
Vi sinh vật
Bacillus subtilis
Aspergillus niger
A. niger

Quá
trình

Cơ chất/ mơi trường

Nghiên cứu

SSF Cám gạo và cám lúa mì

Mukesh D.N. (2010) [45]

SSF Cám lúa mì

Bhatnagar D. (2010) [24]

Vidyalakshmi R. (2009)
[56]
Alva S. (2007) [21]

Bacillus sp.

SmF Môi trường pha chế

Aspergillus sp. JGI 12

A. oryzae EI 212

SSF Dầu dừa, lạc và cám gạo
Citrate với lactose, xylose,
SSF
Ely Nahas (2002) [28]
maltose, tinh bột
SmF Môi trường pha chế
Kundu A.K. (1970) [39]

A. niger NRRL337

SmF Dung dịch tinh bột

Erb N.M. (1948) [29]

A. oryzae CBS570.64

SSF Bột lúa mì

Yovita S.P.R (2005) [57]

A. ochraceus

SSF: Solid State Fermentaion – Lên men bề mặt
SmF: Submerged Fermentation – Lên men ngập

Ở Việt Nam, amylase cũng được nghiên cứu để ứng dụng vào các ngành
công nghiệp thực phẩm. Năm 2005, Ngô Xuân Mạnh và cộng sự đã nghiên cứu ứng
dụng các enzyme amylase trong sản xuất đường maltose (mạch nha) từ tinh bột sắn
[7]. Sau đó, Ngơ Xn Mạnh cũng đã thực hiện nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho
việc thu nhận enzyme α – amylase chịu nhiệt từ vi khuẩn Bacillus licheniformis [8]
góp phần tăng hiệu quả sử dụng amylase trong sản xuất cơng nghiệp.
Ngồi ra, amylase cịn được nghiên cứu ứng dụng cùng với các enzyme khác
như protease, cellulase vào xử lý chất thải rắn, nước thải trong sản xuất nông nghiệp
như các nghiên cứu của Nguyễn Văn Năm (1998) [11], Nguyễn Thị Thu Thủy và
Võ Thị Mai Hương (2000) [16]…
Trước những ứng dụng thực tiễn của enzyme amylase, Viện Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã thực hiện các đề tài nghiên cứu nhằm tăng sản xuất và hoạt
tính amylase. Năm 1995, Lê Văn Trường, Nguyễn Thanh Thuỷ, Trương Nam Hải
biến nạp các gene amylase vào nấm men Saccharomyces cerevisiae [18] để tạo nấm
men sản xuất amylase lượng lớn. Năm 1999 – 2000, Trương Nam Hải nghiên cứu
hồn thiện cơng nghệ sản xuất amylase tái tổ hợp.


11

1.2.4. Ứng dụng của amylase
Để thực hiện quá trình thủy phân tinh bột trong thực tế sản xuất người ta
thường sử dụng enzyme amylase. Enzyme amylase có thể tìm thấy ở nhiều nguồn

khác nhau như amylase từ thực vật, động vật và vi sinh vật. Hiện nay, người ta đã
sản xuất được amylase tách chiết từ vi sinh vật có khả năng chịu nhiệt cao mà
khơng bị mất hoạt tính. Ngoài ra, sử dụng amylase để thủy phân tinh bột cần năng
lượng xúc tác thấp, không yêu cầu cao về thiết bị sử dụng, giảm chi phí cho q
trình tinh sạch dịch đường. Nguồn amylase có thể lấy từ mầm thóc, mầm đại mạch
(malt), hạt bắp nảy mầm, hay từ nấm mốc,… Nguyên liệu cho sản xuất là gạo, ngô,
khoai sắn,… đây là những nguồn nguyên liệu dễ tìm, rẻ tiền.
Nhờ những ưu điểm trên mà enzyme amylase được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều ngành công nghiệp: chế biến thực phẩm, dệt, dược phẩm, sản xuất bia và các
chất cảm ứng [22], [52].
1.2.4.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Amylase được sử dụng nhiều trong sản xuất thực phẩm như glucose, bánh
mỳ, rượu, bia, sản xuất mật, chế biến thức ăn cho trẻ em, sản xuất các sản phẩm từ
trái cây, sản xuất nước ngọt…. Amylase được thêm vào bột mỳ để phân giải tinh
bột thành các phân tử dextrin nhỏ hơn sau đó lên men. Việc bổ sung này giúp nâng
cao tỷ lệ lên men, giảm độ nhớt của bột và kết quả là cải thiện về khối lượng và kết
cấu của sản phẩm. Cụ thể là chế phẩm amylase sạch làm cho chất lượng bánh mì tốt
hơn ở dạng phức hợp với protease, thay đổi hoàn toàn cả hương vị, màu sắc lẫn độ
xốp. α – amylase kết hợp với pullulanase có tác dụng chống ơi khi nướng bánh mì,
tăng thời gian sử dụng và duy trì độ mềm mại cho sản phẩm nướng [48]. Trong
công nghiệp sản xuất bánh kẹo, đường maltose thường là sản phẩm của quá trình
thủy phân tinh bột bằng amylase và thủy phân glucose bằng glucoamylase. Việc sử
dụng enzyme vào sản xuất các loại bánh quy là tăng mùi và vị của bánh. Khi chế
biến bột thành các loại bánh quy, amylase và protease sẽ làm tăng hàm lượng của
các amino acid tự do và tăng lượng đường khử.


12

Ngoài ra, glucoamylase là yếu tố làm tăng hiệu suất trong sản xuất rượu. Nó

được sử dụng trong giai đoạn đường hóa trước khi chuyển qua giai đoạn rượu hóa
trong quy trình sản xuất rượu. Cịn trong sản xuất bia, trước đây, việc sử dụng
amylase trong các hạt nẩy mầm đóng vai trị quan trọng. Gần đây, người ta đã nhắm
đến nguồn amylase từ nấm mốc và vi khuẩn để giảm bớt giá thành cho sản phẩm.
Amylase còn được sử dụng cho quá trình tiền xử lý các loại thức ăn chăn ni để
cải thiện khả năng tiêu hóa [48]. Lượng amylase được bổ sung hoặc ủ lên men thức
ăn gia súc sẽ làm cho q trình chuyển hóa tinh bột xảy ra tốt hơn, tăng khả năng
hấp thụ, tiêu hóa thức ăn, phịng ngừa bệnh tiêu chảy do thức ăn khó tiêu, tạo hiệu
quả cao trong chăn ni gia súc.
1.2.4.2. Ứng dụng trong y học
Amylase được sử dụng phối hợp với coenzyme A, cytochrome C, ATP,
carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh, phối hợp với
enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme tiêu hóa [5].
Hiện nay, để chuẩn đoán các bệnh về tụy, ở các bệnh viện thường tiến hành
xét nghiệm amylase ở huyết thanh và nước tiểu. Trung bình, amylase huyết thanh
có khoảng 40% là amylase của tụy và 60% là amylase của tuyến nước bọt. Amylase
huyết thanh tăng cao (trên 1000 UI) được coi như dấu hiệu của viêm tụy cấp, ung
thư tuyến tụy và đặc biệt tăng cao trong viêm tụy cấp có hoại tử. Ngồi ra, khi bị u
ác tính (u tụy, u phổi, u buồng trứng…) amylase huyết thanh cịn tăng gấp 25 lần
bình thường. Khi tụy bị hoại tử lan rộng, viêm tụy mạn tính hay xơ hóa ống dẫn tụy
tiến triển thì amylase huyết thanh giảm. Tăng amylase nước tiểu cũng phản ánh sự
thay đổi amylase huyết tương.
1.2.4.3. Ứng dụng trong công nghiệp dệt
Trong công nghiệp dệt, tinh bột được sử dụng để giảm đứt trên khung dệt.
Ngoài ra, trong giai đoạn in, tinh bột làm đặc chất nhuộm, giữ màu, giúp vải mềm
có khả năng nhúng ướt, tẩy trắng và bắt màu tốt. Amylase được sử dụng để tiến
hành loại bỏ tinh bột trong công đoạn sau cùng trước khi tạo ra vải thành phẩm.
Amylase thường được lấy từ quá trình lên men của vi khuẩn Bacillus subtilis hoặc

13

từ nấm mốc. Phương pháp dùng enzyme không làm hại vải, độ mao dẫn tốt, đảm
bảo vệ sinh [5], [48].
1.2.4.4. Ứng dụng trong công nghiệp chế tạo giấy
Trong công nghiệp chế tạo giấy, độ nhớt của tinh bột tự nhiên thường khá
cao so với yêu cầu chất lượng giấy. Do đó, người ta thường sử dụng α – amylase để
làm giảm độ nhớt, làm cho giấy cứng hơn và chất lượng giấy được nâng cao. Một
số chế phẩm amylase từ vi khuẩn được sử dụng trong ngành công nghiệp này bao
gồm Amizyme (PMP Fermentation Product, Peoria, USA), Termamyl, Fungamyl,
BAN (Novozyme, Denmark) và α – amylase G9995 (Enzyme Biosystems, USA)
[48].
1.2.4.5. Ứng dụng sản xuất chất tẩy rửa
Việc sử dụng các enzyme trong các công thức chất tẩy rửa nhằm tăng cường
khả năng loại bỏ các vết bẩn khó tẩy và đảm bảo an tồn mơi trường khi thải ra.
Amylase là loại enzyme được sử dụng nhiều nhất trong thành phần các chất tẩy rửa,
có khả năng làm giảm dư lượng các loại thực phẩm chứa tinh bột. Hiện nay, có
khoảng 90% các loại chất tẩy rửa có chứa enzyme này. Amylase sử dụng trong
ngành cơng nghiệp chất tẩy rửa có nguồn gốc từ vi khuẩn Bacillus hoặc nấm mốc
Aspergillus [48]. Một số thuốc tẩy rửa có chứa amylase như Termamy, Duramyl,
Carezyme…
1.2.4.6. Ứng dụng trong xử lý các chất thải và các ứng dụng khác
Các enzyme thuộc nhóm thủy phân tinh bột có ý nghĩa quan trọng trong phân
hủy phế thải chứa các nguồn tinh bột từ các làng nghề làm bún, chế biến nông sản
như ngô, khoai, sắn… Cũng nhờ các enzyme đường hóa α – amylase và
glucoamylase, từ các phế thải lương thực chứa tinh bột của các dây chuyền sản xuất
chế biến thức ăn có thể sản xuất màng bao gói có tính chất phân hủy quang học và
sinh học. Ngoài ra, amylase cũng được sử dụng để thủy phân dư lượng tinh bột
trong các ao nuôi trồng thủy hải sản.
Phương pháp ứng dụng enzyme trong xử lý các chất thải có nhiều ưu điểm

[48]:


14

- Áp dụng được đối với các chất sinh học khó xử lý.
- Tác dụng ở cả vùng có nồng độ chất ô nhiễm cao và thấp.
- Một số enzyme riêng biệt có tác dụng trên phạm vi rộng pH, nhiệt độ, độ
mặn.
- Không gây ra những biến động bất thường.
- Không gây ra các cản trở phá vỡ cân bằng sinh thái.
Ngồi các ứng dụng trên, amylase cịn có thể dùng để sản xuất cồn. Do đó,
có thể tận dụng các phế thải này để sản xuất cồn, một mặt làm giảm các nguy cơ
mơi trường, mặt khác có thể tăng giá trị các sản phẩm thải [48].
1.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TỔNG HỢP AMYLASE
Sinh trưởng và phát triển của nấm mốc cùng với quá trình sinh tổng hợp nói
chung và sinh tổng hợp amylase nói riêng liên quan chặc chẽ đến các điều kiện môi
trường bên ngồi, mỗi lồi thích ứng với từng điều kiện khác nhau. Các điều kiện
này bao gồm hàng loạt các yếu tố khác nhau, tác động qua lại với nhau và tác động
lên sự sinh trưởng phát triển của nấm mốc, trong đó quan trọng nhất là điều kiện
mơi trường nuôi cấy.
1.3.1. Ảnh hưởng của thời gian
Sự sinh tổng hợp enzyme phụ thuộc nhiều vào thời gian, do đó trong q
trình ni cấy nấm mốc để có hoạt lực enzyme mạnh cần xác định thời gian ni
cấy thích hợp. Ở một số nấm mốc, quá trình sinh tổng hợp amylase tiến hành song
song với quá trình sinh trưởng. Trong trường hợp này, sinh tổng hợp amylase kết
thúc ở cuối pha logarithm đồng thời với sự ngừng sinh trưởng và bắt đầu pha ổn
định tiếp theo. Mặt khác, ở một số nấm mốc, sự tích lũy amylase cực đại xảy ra sau
khi quần thể tế bào đạt cực đại sinh trưởng. Trong trường hợp này, khi nấm mốc
sinh trưởng hầu như khơng tích lũy amylase trong canh trường mà chỉ sau khi kết

thúc pha sinh trưởng mới xảy ra sự tổng hợp amylase mạnh mẽ. Sự tổng hợp
amylase sẽ đạt cực đại tại một thời điểm nhất định ở pha cân bằng, sau đó hoạt độ
amylase sẽ giảm.


15

Theo Phạm Thị Ngọc Lan và cộng sự (2012), khi thăm dị ảnh hưởng của
thời gian ni cấy đến khả năng sinh tổng hợp amylase của các chủng nấm mốc
phân lập từ bùn ao nuôi tôm, cho thấy thời gian tối thích là 96 giờ [6].
Khi thăm dị ảnh hưởng của thời gian lên khả năng sinh tổng hợp amylase
trên môi trường rắn, Nguyễn Thị Thanh Trúc (2012) đã nhận thấy sự sinh tổng hợp
amylase của chủng Aspergillus oryzae IFO 30113 và A. awamori IFO 4033 đạt tối
ưu sau 24 giờ lên men [17].
1.3.2. Ảnh hưởng của pH môi trường
pH mơi trường có ảnh hưởng rõ rệt đến sự sinh trưởng phát triển cũng như
quá trình sinh tổng hợp amylase của nấm mốc. pH tối thích cho hoạt động của α –
amylase nấm mốc khoảng 4,5 – 4,8. Nhìn chung, nấm mốc thường sinh trưởng phát
triển ở vùng pH acid yếu, tuy nhiên chúng cũng có thể tồn tại ở vùng pH rộng hơn
(2 – 10) và mỗi loại nấm mốc có khoảng pH tối thích riêng [38]. Điều này cịn phụ
thuộc vào mơi trường mà chúng phân bố. Theo Fenikaxova, Ermoshina (1969), α –
amylase của nấm mốc bền vững đối với acid hơn so với α – amylase của vi khuẩn.
Ở pH 3,6 và nhiệt độ 0 oC, hoạt lực của α – amylase nấm mốc hầu như không giảm,
trong khi đó α – amylase của vi khuẩn bị bất hoạt hoàn toàn. Theo Sproler Uhling, α
– amylase của nấm mốc bền vững ở vùng pH 5,3 – 8 còn α – amylase của vi khuẩn
bền vững ở vùng pH 5,0 – 10,0 [18].
1.3.3. Nguồn carbon (C)
Amylase là một enzyme cảm ứng điển hình, do đó mơi trường nấm mốc sinh
amylase phải có các chất cảm ứng như tinh bột, dextrin, maltose, đây là nguồn
carbon tốt hơn để thu amylase cao.

Năm 1999, Fabiana G.M. và cộng sự nghiên cứu sản xuất amylase từ
Aspergillus tamarii đã cho thấy nguồn C tối ưu cho chủng nấm mốc này là tinh bột,
tiếp đến là maltose cũng có thể làm chất cảm ứng sinh tổng hợp amylase mạnh [30].
Theo nghiên cứu của Prakasham R.S. (2007), tinh bột là chất cảm ứng sinh
tổng hợp amylase của Aspergillus awamori [50].