Phân lập nấm mốc chịu nhiệt, chịu PH thấp

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG
NGHỆ----SINH HỌC
-----------

------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

Phân lập nấm mốc chịu nhiệt, chịu pH
thấp

Người hướng dẫn: PGS. Vũ Nguyên Thành
Sinh viên: Lê Thu Thảo
Niên khóa: K19 – Lớp 1203 - CNSH

Hà Nội - 2016

Style Definition: TOC 1: Space Before: 0 pt,
Line spacing: 1.5 lines, Tab stops: 6.1",
Right,Leader: … + Not at 6.33"
Style Definition: TOC 3: Font: (Default)
Times New Roman, 14 pt, Bold, French
(France), Do not check spelling or grammar,
Justified, Indent: Left: 0", Line spacing: 1.5
lines, Tab stops: 6.1", Right,Leader: …
Style Definition: TOC 2: Font: (Default)
Times New Roman, 14 pt, Vietnamese
(Vietnam), Do not check spelling or grammar,
Justified, Space Before: 0 pt, Line spacing: 1.5

lines, Tab stops: 6.1", Right,Leader: …


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Vũ Nguyên Thành đã dành thời gian
công sức tận tình hướng dẫn và định hướng cho tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin trân trọng cảm ơncác anh, chị và các bạn ở Trung tâm Vi sinh vật
Công nghiệp, Viện Công nghiệp Thực phẩm đã tạo điều kiện, giúp đỡ và chỉ
bảo tôi trong suốt thời gian làm thí nghiệm tại Trung tâm.
Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô khoa Công Nghệ Sinh Học đã dạy
bảo tôi, cho tôi kiến thức và kinh nghiệm bổ ích trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân và
bạn bè luôn ở bên tôi, cho tôi nguồn động lực, chia sẻ và giúp tôi hoàn thành
tốt quá trình học tập và nghiên cứu của mình.

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

6

Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học

Formatted: TOC 3

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

Formatted: Font: Bold, Font color: Black, Do
not check spelling or grammar

PHẦN 1. TỔNG QUAN....................................................................................................... 2

Formatted: Justified

1.1LIGNOCELLULOSE ................................................................................ 2

Formatted: Tab stops: Not at 0.46"

1.1.1.Cellulose ....................................................................................................................... 4

Formatted: Justified

1.1.2.Hemicellulose ............................................................................................................... 7
1.2. ENZYME THỦY PHÂN LIGNOCELLULOSE ....................................................... 9
1.2.1. ENZYME THủY PHÂN CELLULOSE .................................................................. 9

1.2.2. ENZYME THỦY
PHÂNHEMICELLULOSE…………………………….……………………
……11
1.3. VI SINH VẬT THỦY PHÂN LIGNOCELLULOSES ............................................ 13

Formatted: Normal

Formatted: Justified

1.4. ỨNG DỤNG CỦA ENZYME THỦY PHÂN LIGNOCELLULOSE TRONG SẢN
XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI. ..................................................................................... 15
1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VỀ ỨNG DỤNG XYLANASE
CHO CHĂN NUÔI ............................................................................................................ 17
PHẦN 2.VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................... 19
2.1. ĐỐI TƯỢNG ............................................................................................................... 19
2.2. HÓA CHẤT, TRANG THIẾT BỊ MÁY MÓC ........................................................ 19

2.2.1.Hoá chất và thiết bị .............................................................................. 19
2.2.2. Máy móc thiết bị .................................................................................. 22
2.2.3.Môi trường phân lập, nuôi cấy và chiết enzyme ............................... 22
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................... 23
2.3.1.Phương pháp phân lập mẫu ở môi trường Czapek pH 2.0 trên giấy

Formatted: Tab stops: Not at 0.76"

lọc .................................................................................................................... 23
2.3.2.Phương pháp nuôi cấy và chiết enzyme ............................................. 23
2.3.3.Xác định hoạt tính enzyme .................................................................. 24
2.3.3.1 Phương pháp đục lỗ thạch………………………………………………24
Lê Thu Thảo-K19-1203

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

6


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học
2.3.3.2. Phương pháp xác định hoạt tính enzyme theo phương pháp
DNS……………………………………………………….............…………………24

Formatted: Normal

2.3.3.3. Xác định khả năng bền nhiệt của enzyme trên cơ chất CMC và Xylan . 25
2.3.5.Phương

pháp

điện

di

protein

SDS-PAGE

Formatted: Tab stops: Not at 0.76"

......................................................................................................................... 26
2.3.6. Phương pháp điện di Zymogram....................................................... 27
2.3.7. Tách chiết DNA tổng số ...................................................................... 28
2.3.8. PCR fingerprinting ............................................................................. 29
2.3.9. Định tên các chủng nấm mốc dựa vào phương pháp đọc trình tự
rDNA .............................................................................................................. 30
PHẦN 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................... 31

Formatted: Justified

3.1. KẾT QUẢ PHÂN LẬP .......................................................................... 31
3.2. QUAN SÁT HÌNH THÁI KHUẨN LẠC, HÌNH THÁI TẾ BÀO ..... 33
3.3. PHÂN TÍCH ENZYME BẰNG PHƯƠNG PHÁP DNS .................... 34
3.5.1. Điện di SDS-PAGE .......................................................................... 4140
3.5.2. Đánh giá hàm lượng protein .......................................................... 4241
3.5.3. Điện di Zymogram .......................................................................... 4342
3.6. PHÂN NHÓM ĐỊNH TÊN BẰNG KĨ THUẬT FINGER-PRINTING
..................................................................................................................... 4443
3.7. ĐỊNH TÊN CÁC CHỦNG NẤM MỐC DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP
ĐỌC TRÌNH TỰ RDNA .......................................................................... 4645
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 4947

Formatted: Justified

KẾT LUẬN ..................................................................................................................... 4947
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 5048

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1

Formatted: Centered

PHẦN 1. TỔNG QUAN....................................................................................................... 2

1.1

. LIGNOCELLULOSE ......................................................................... 2

Lê Thu Thảo-K19-1203

6

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học
1.1.1.

CELLULOSE ........................................................................................................ 4

1.1.2.

HEMICELLULOSE ............................................................................................. 7

1.2. ENZYMETHỦYPHÂN LIGNOCELLULOSE ......................................................... 9
1.1.3.

ENZYME THủY PHÂN CELLULOSE.............................................................. 9

1.1.4.

ENZYME THủY PHÂN HEMICELLULOSES .............................................. 11

1.2.

VI SINH VẬT THỦY PHÂN LIGNOCELLULOSES .................................... 13

1.3. ỨNG DỤNG CỦA ENZYME THỦY PHÂN LIGNOCELLULOSE TRONG SẢN
XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI. ..................................................................................... 15
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC Về ỨNG DỤNG XYLANASE
CHO CHĂN NUÔI ............................................................................................................ 17
PHẦN 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................... 19
2.1. ĐỐI TƯỢNG ............................................................................................................... 19
2.2. HÓA CHẤT, TRANG THIẾT BỊ MÁY MÓC ........................................................ 19

2.2.1.Hoá chất và thiết bị .............................................................................. 19
2.2.2. Máy móc thiết bị .................................................................................. 22
2.2.3. Môi trường phân lập, nuôi cấy và chiết enzyme .............................. 22
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................... 23
2.3.1. .. Phương pháp phân lập mẫu ở môi trường Czapek pH 2.0 trên giấy
lọc .................................................................................................................... 23
2.3.2. ................................................. Phương pháp nuôi cấy và chiết enzyme
......................................................................................................................... 23
2.3.3. ...................................................................... Xác định hoạt tính enzyme

......................................................................................................................... 24
2.3.3.3. Xác định khả năng bền nhiệt của enzyme trên cơ chất CMC và
Xylan............................................................................................................... 25
2.3.5. .............................................. Phương pháp điện di protein SDS-PAGE
......................................................................................................................... 26
2.3.6. Phương pháp điện di Zymogram....................................................... 27
2.3.7. Tách chiết DNA tổng số ...................................................................... 28
Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

6


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học
2.3.8. PCR fingerprinting ............................................................................. 29
2.3.9. Định tên các chủng nấm mốc dựa vào phương pháp đọc trình tự
rDNA .............................................................................................................. 30
PHẦN 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................... 31

3.1. KẾT QUẢ PHÂN LẬP .......................................................................... 31
3.2. QUAN SÁT HÌNH THÁI KHUẨN LẠC, HÌNH THÁI TẾ BÀO..... 33
3.3. PHÂN TÍCH ENZYME BẰNG PHƯƠNG PHÁP DNS .................... 34
3.5.1. Điện di SDS-PAGE.............................................................................. 41
3.5.2. Đánh giá hàm lượng protein .............................................................. 42

3.5.3. Điện di Zymogram .............................................................................. 43
3.6. PHÂN NHÓM ĐỊNH TÊN BẰNG KĨ THUẬT FINGER-PRINTING
......................................................................................................................... 44
3.7. ĐỊNH TÊN CÁC CHỦNG NẤM MỐC DỰA VÀO PHƯƠNG PHÁP
ĐỌC TRÌNH TỰ RDNA .............................................................................. 46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 49
KẾT LUẬN ......................................................................................................................... 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 50

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

6


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần lignocellulose trong rác thải và phế phụ liệunông
nghiệp phổ biến [5] ............................................................................................ 445
Bảng 1.3: Một số enzym hemicellulase và phân loại của chúng vào họ GH và
CE. ................................................................................................................ 111112
Bảng 3.1:Danh sách các chủng nấm mốc chịu nhiệt và pH phân lập được. 313134
Bảng II-2: Tổng hợp hoạt tính enzyme CMCaseở pH 3.0, pH 5.0 và pH 7.0
của 21 chủng nấm mốc phân lập được. ........................................................ 605761

Bảng II-3: Tổng hợp hoạt tính enzyme Xylanaseở pH 3.0, pH 5.0 và pH 7.0
của 21 chủng nấm mốc phân lập được. ........................................................ 615863
Bảng II-4: Khả năng bền nhiệt của các chủng nấm mốc chịu nhiệt phân lập
được .............................................................................................................. 635964

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

6


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cấu trúc thành tế bào thực vật ........................................................... 223
Hình 1.2: Cấu trúc phân tử cellulose (Christiane Laine 2005) ......................... 556
Hình 1.3: Mô hình Fringed fibrillar và mô hình chuỗi gập ............................... 667
Hình 1.4: Cấu trúc arabino-4-O-methylglucuronoxylan trong cây gỗ mềm
(Christiane Laine 2005)...................................................................................... 889
Hình 1.5: Cấu trúc O-acetyl-4-O-methylglucurono-ß-D-xylan trong cây gỗ
cứng (Christiane Laine 2005)............................................................................. 889
Hình 1.2: Hoạt động xúc tác của các cellulase trên cơ chất cellulose ........ 101012
Hình 3.1: Hình thái khuẩn lạc và tế bào chủng LPH 206 ........................... 333337
Hình 3.2: Hình thái khuẩn lạc và tế bào chủng LPH 219 ........................... 333337
Hình 3.3: Hình thái khuẩn lạc và tế bào chủng LPH 201 ........................... 333337

Hình 3.4: Hình thái khuẩn lạc và tế bào chủng LPH 160 ........................... 343437
Hình 3.5: Hoạt tính CMCase của các chủng nấm mốc chịu nhiệt .............. 353539
Hình 3.6: Hoạt tính Xylanase của các chủng nấm mốc chịu nhiệt ............. 373640
Hình 3.7: Khả năng bền nhiệt của enzyme CMCase từ các chủng phân lập
được. ............................................................................................................. 393841
Hình 3.8:Khả năng bền nhiệt của enzyme Xylanase từ các chủng phân lập
được. ............................................................................................................. 403942
Hình 3.9:Ảnh điện di SDS-PAGE của 21 chủng nấm mốc chịu nhiệt........ 414044
Hình 3.10: Hàm lượng protein(µg/ml) ........................................................ 424145
Hình 3.11: Ảnh điện di Zymogram CMCase .............................................. 434246
Hình 3.12: Ảnh diện di Zymogram xylanase .............................................. 444347
Hình 3.13: Phổ fingerprinting các chủng nấm mốc phân lập được............. 464448
Hình 3.14: Cây phả hệ xây dựng dựa trên trình tự ITS của các chủng đã phân
lập được và các loài liên quan. ..................................................................... 484650

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

6


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học
Hình II.1: Đường kính vòng thủy phân của 21 chủng nấm mốc vị trí các
giếng tương ứng với các chủng từ LPH 195÷LPH 219, (-) đối chứng âm: nước

cất, (+) đối chứng dương: Cellulase của Novozyme. .................................. 595661

Formatted: Left

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

6


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Viện Đại học Mở Hà NộiKhoa Công Nghệ Sinh Học
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
APS
BSA
CBD
CBM
CMC
DNA
DNS
DP
dNTPs
EDTA
FPU
GH

ITS
IU
kDa
MDa
OD
PCR
PDA
rDNA
SDS-PAGE

Ammonium persulfate
Bovine Serum Albumin
Cellulose binding domain
Cellulose binding module
Carboxylmethyl cellulose
Deoxyribonucleic Acid
3,5 Dinitrosalicylic acid
Degree of Polymerization
Deoxyribonucleotide triphosphates
Ethylene Diamine Tetra Acetic acid
Filter Paper Unit
Glycoside hydrolase
Internal transcribed spacer
International unit
KiloDalton
MegaDalton
Opical Density
Polymerase Chain Reaction
Potato dextrose agar
Ribosomal Deoxyribonucleic Acid

Sodium Dodecyl Sulphate - Polyacrylamide Gel
Electrophorosis

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

6


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"
Formatted: Width: 8.27", Height: 11.69"

MỞ ĐẦU
Ngày nay, các chế phẩm enzyme được sản xuất ngày càng nhiều và được
sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực như công nghiệp, chế biến thực phẩm,
thức ănchăn nuôi, y tế,...Trong số các enzyme đang được sử dụng phổ
biến,enzyme thủy phân lignocellulose ngày càng được quan tâm,đặc biệt là
cellulase và xylanase.Phế phụ phẩm của các hoạt động lâm nghiệp và nông
nghiệp, công nghiệp giấy, công nghiệp gỗ, và nhiều ngành công nghiệp khác
đang làm ô nhiễm môi trường có khả năng chuyển đổithành nhiều sản phẩm
có giá trị như thức ăn chăn nuôi hay nguồn nhiên liệu sinh học sử dụng

enzyme thủy phân lignocellulose.
Đối với mỗi ứng dụng cụ thể cần có những enzyme mang đặc tính công
nghệ nhất định. Các đặc tính công nghệ này có thể là khả năng hoạt động
trong môi trường acid, trong môi trường kiềm, trong môi tường chứa dung
môi hữu cơ, ở nhiệt độ cao, trong điều kiện lạnh, trong điều kiện có chất gây
biến tính…Vì vậy, việc nghiên cứu tìm kiếmenzyme mới với những đặc tính
công nghệ mới luôn được quan tâm.Enzyme ứng dụng trong chăn nuôi cần
đảm bảo khả năng chịu nhiệt của quá trình ép viên vàhoạt động ởpH thấp
trong dịch dạ dày.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề
tài“Phân lập các chủng nấm mốc chịu nhiệt, chịu pH thấp” nhằm tìm kiếm
các enzyme mới có khả năng ứng dụng trong chăn nuôi.

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

1


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

PHẦN 1. TỔNG QUAN

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not

at 6.5"

1.1. LIGNOCELLULOSE
Trong tự nhiên, các lớp của thành tế bào thực vật được minh họa bằng
mô hình của gỗ (Hình 1.1). Ở giữa các tế bào, có một hợp chất đóng vai trò
như keo dán gắn kết các tế bào lại với nhau, đó là lớp gian bào (middle
lamella). Lớp này cấu tạo từ các chất keo, có bản chất pectin và không có tác
động về quang học. Bên trong là thành tế bào sơ cấp (primary wall).

Hình 1.1. Cấu trúc thành tế bào thực vật

Thành tế bào sơ cấp có thể được chia thành mặt bên trong và mặt bên
ngoài. Sự sắp xếp của các vi sợi trong thành tế bào sơ cấp phân tán tăng dần
từ mặt trong ra mặt ngoài. Tiếp đến là thành tế bào thứ cấp gồm 3 lớp: lớp
ngoài (S1), lớp giữa (S2) và lớp trong (S3). Sự phân chia thành tế bào thứ cấp
thành ba lớp S chủ yếu là do sự định hướng khác nhau của các vi sợi trong ba
lớp đó. Điển hình các vi sợi định hướng xoắn trong vách tế bào. Lớp ngoài
của thành tế bào thứ cấp, các vi sợi được định hướng trong cấu trúc xoắn chéo
có độ nghiêng tạo thành một góc lớn với trục dọc của tế bào. Lớp giữa là lớp
dày nhất và ở lớp giữa có góc nhỏ và độ nghiêng của sợi xoắn ốc trong khi vi
sợi trong lớp 3 được sắp xếp như ở lớp ngoài, với một góc rộng với trục dọc
của tế bào. Ngoài ra trong một số trường hợp, trên mặt trong của thành tế bào
có lớp sần sùi (W).Chức năng của thành tế bào là chống đỡ cho các cơ quan
Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

2

Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

của cây đặc biệt là các vách dày và cứng.Thành tế bào còn giữ các chức năng

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

quan trọng chính như hấp thụ, thoát hơi nước hay vận chuyển và bài tiết.
Lignocellulose là thành phần cấu trúc chính của thực vật thân gỗ và các
thực vật khác như cỏ, lúa, ngô…Trong tự nhiên, chúng ta có thể tìm thấy
lignocellulose ở thực vật hay các chất thải nông nghiệp, lâm nghiệp và các
chất thải rắn trong thành phố. Thành phần chủ yếu của lignocellulose là
cellulose, hemicellulose và lignin.Cellulose và hemicellulose là các đại phân
tử cấu tạo từ các gốc đường khác nhau, trong khi lignin là một polymer dạng
vòng được tổng hợp từ tiền phenylpropanoid. Thành phần cấu tạo và phần
trăm của các polymer này là khác nhau giữa các loài. Hơn nữa, thành phần
cấu tạo trong cùng một cây hay các cây khác nhau là khác nhau dựa vào độ
tuổi, giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây và các điều kiện khác. Thành
phần của lignocellulose được trình bày ở bảng 1.1:

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

3


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Bảng 1.1.Thành phần lignocellulose trong rác thải và phế phụ liệunông

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

nghiệp phổ biến [13].
Nguồn lignocelluloses
Thân gỗ cứng
Thân gỗ mềm
Vỏ lạc
Lõi ngô
Giấy
Vỏ trấu
Vỏ trấu của lúa mì
Rác đã phân loại
Lá cây
Hạt bông
Giấy báo
Giấy thải từ bột giấy hóa học
Chất rắn nước thải ban đầu
Chất thải của lợn

Phân bón gia súc
Cỏ ở bờ biển Bermuda
Cỏ mềm
Các loại cỏ (trị số trung bình
cho các loại)
Bã thô

Cellulose
(%)

Hemicellulose
(%)

40-55
45-50
25-30
45
85-99
32.1
30
60
15-20
80-95
40-55
60-70
8-15
6
1.6-4.7
25
45

24-40
25-35
25-30
35
0
24
50
20
80-85
5-20
25-40
10-20
28
1.4-3.3
35.7
31.4

Lignin
(%)
18-25
25-35
30-40
15
0-15
18
15
20
0
0

18-30
5-10
24-29
2.7-5.7
6.4
12.0

25-40

25-50

10-30

33.4

30

18.9

Lượng lớn lignocellulose được thải ra từ các ngành lâm nghiệp, nông
nghiệp, công nghiệp giấy và gây ra ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, lượng lớn
các sinh khối thực vật dư thừa được coi là rác thải có thể được biến đổi thành
nhiều sản phẩm có giá trị khác nhau như nhiên liệu sinh học, hóa chất, các
nguồn năng lượng rẻ cho quá trình lên men, bổ sung chất dinh dưỡng cho con
người và thức ăn cho động vật.
1.1.1. Cellulose
Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

4


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Cellulose là phức hợp có công thức là (C6H10O5)n, là thành phần chủ yếu

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

của thành tế bào thực vật.Chúng là một homopolimer mạch thẳng, được cấu
tạo bởi các β-D- glucose- pyranose [23]. Các thành phần này liên kết với nhau
bằng liên kết α-1,4-glucoside. Các phân tử cellulose kết hợp với nhau nhờ lực
hút Van der Waals và liên kết hydro. Các liên kết hydro nội bộ và liên chuỗi
mạng làm cho cellulose trở thành một polymer tương đối ổn định, và mang lại
độ cứng cho các sợi cellulose [6].

Hình 1.2.Cấu trúc phân tử cellulose (Christiane Laine 2005).
Trong hệ sợi cellulose hình thành hình thành hai vùng cấu trúc chính là
tinh thể và vô định hình.Trong vùng tinh thể, các phân tử cellulose liên kết
chặt chẽ với nhau, vùng này khó bị tấn công bởi enzyme cũng như hóa
chất.Ngược lại, trong vùng vô định hình, cellulose liên kết không chặt với
nhau nên dễ bị tấn công.Chiều dài phân tử cellulose trong vùng vô định hình
thường lớn gấp hàng chục lần so với chiều dài phân tử cellulose tinh thể.Các
cây gỗ lâu năm thường chứa lượng cellulose tinh thể nhiều và ngược lại các

cây thảo mộc chứa nhiều cellulose vô định hình [16].

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

5


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

Hình 1.3.Mô hình Fringed fibrillar và mô hình chuỗi gập

Trong mô hình Fringed Fibrillar: phân tử cellulose được kéo thẳng và
định hướng theo chiều sợi. Vùng tinh thể có chiều dài 500Å và xếp xen kẽ với
vùng vô định hình.
Trong mô hình chuỗi gập: phân tử cellulose gấp khúc theo chiều sợi.
Mỗi đơn vị lặp lại có độ trùng hợp khoảng 1000, giới hạn bởi hai điểm a và b
như trên hình vẽ. Các đơn vị đó được sắp xếp thành chuỗi nhờ vào các mạch
glucose nhỏ, các vị trí này rất dễ bị thủy phân. Đối với các đơn vị lặp lại, hai
đầu là vùng vô định hình, càng vào giữa, tính chất kết tinh càng cao. Trong
vùng vô định hình, các liên kết β - glycoside giữa các monomer bị thay đổi

góc liên kết, ngay tại cuối các đoạn gấp, 3 phân tử monomer sắp xếp tạo sự
thay đổi 180o cho toàn mạch. Vùng vô định hình dễ bị tấn công bởi các tác
nhân thủy phân hơn vùng tinh thể vì sự thay đổi góc liên kết của các liên kết
cộng hóa trị (β - glycoside) sẽ làm giảm độ bền của liên kết, đồng thời vị trí
này không tạo được liên kết hydro[20].
Cellulose có cấu trúc rất bền và khó bị thủy phân [5].Người và động vật
không có enzyme phân giải cellulose (cellulase) nên không tiêu hóa được
cellulose, vì vậy cellulose không có giá trị dinh dưỡng.Tuy nhiên, một số
nghiên cứu cho thấy cellulose có thể có vai trò điều hòa hoạt động của hệ
Lê Thu Thảo-K19-1203

6

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

thống tiêu hóa [7].Vi khuẩn trong dạ cỏ của gia súc, các động vật nhai lại và

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

động vật nguyên sinh trong ruột của mối sản xuất enzyme phân giải cellulose.
Nấm đất cũng có thể phân hủy cellulose.Vì vậy chúng có thể sử dụng

cellulose làm thức ăn.
1.1.2. Hemicellulose
Hemicellulose là một trong nhiều polysaccharide tồn tại cùng với
cellulose có nhiều trong thành tế bào thực vật mà chủ yếu ở các phần như vỏ
hạt, bẹ ngô, cám, rơm, rạ, trấu.Trong khi cellulose có cấu tạo bền vững, thì
hemicelluso lại có cấu trúc ngẫu nhiên, vô định hình, độ bền yếu.Nó có thể dễ
dàng thủy phân bởi acid hoặc bazo loãng cũng như vô số enzyme thủy phân
hemicelluloses khác. Mặc dù chúng có cấu tạo khá phức tạp và đa dạng,
nhưng có một vài điểm chung như sau: như mạch chính của hemicellulose
được cấu tạo từ liên kết β-1,4, xylose là thành phần chủ yếu, nhóm thế phổ
biến nhất là nhóm acetyl O – liên kết với vị trí 2 hoặc 3, mạch nhánh cấu tạo
từ các nhóm đơn giản, thông thường là disaccharide hoặc trisaccharide [23].
Trong các loại hemicellulose, xylan là một polymer chính của thành tế
bào thực vật trong đó các gốc D-xylopyranose kết hợp với nhau qua liên kết
β-1,4-D-xylopyranoside. Đa số phân tử xylan chứa nhiều nhóm ở trục chính
và chuỗi bên.Các gốc thay thế chủ yếu trên khung chính của xylan là các gốc
acetyl, arabinosyl và glucoronosyl.Các nhóm này có đặc tính liên kết tương
tác cộng hóa trị và không cộng hóa trị với lignin, cellulose và các polymer
khác. Xylan đa dạng về cấu trúc và khối lượng phân tử tùy thuộc vào loại
thực vật, vị trí của nó ở các mô, tế bào[22].

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

7


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

Hình 1.4.Cấu trúc arabino-4-O-methylglucuronoxylan trong cây gỗ mềm (Christiane
Laine 2005).

Hình 1.5.Cấu trúc O-acetyl-4-O-methylglucurono-ß-D-xylan trong cây gỗ cứng
(Christiane Laine 2005)

Trong cây gỗ mềm mannose là hemicellolosic monomer là quan trọng
nhất, theo sau đó là xylose, glucose, galactose và arabinose.Xylan tồn tại ở
dạng arabino-4-O-methylglucuronoxylan trong loại cây này. Mặt khác, trong
cây gỗ cứng, xylose là monomer hemicellulosic quan trọng nhất, theo sau nó
là mannose, glucose, galactose, với một phần nhỏ arabinose và rhamnose.
Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

8


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

Dạng xylose chủ yếu là O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan (chuỗipolymere

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

100-400)[10,13].
1.2. ENZYME THỦY PHÂN LIGNOCELLULOSE
Ngày nay, hầu hết các rác thải công nông nghiệp đều là lignocelluloses
là những chất khó bị phân hủy, vì vậy để phân hủy cấu trúc phức tạp đó cần
nhiều enzyme ngoại bào từ các vi sinh vật.Một trong số loài vi sinh vật có khả
năng sinh enzyme ngoại bào đầy đủ và ưu việt trong việc thủy phân
lignocelluloses đang được quan tâm là nấm mốc chịu nhiệt. Emzyme được
tiết ra từ loài nấm mốc này có khả năng phân hủy mạnh mẽpolysaccharide của
sinh khối vi sinh vật. Trong tương lai gần, các quy trình sử dụng enzyme thủy
phân lignocellulose hoặc dựa vào vi sinh vật có thể mang lại cho chúng ta
nhiều lợi ích lớn và thân thiện với môi trường. Mối quan hệ giữa cellulose và
hemicellulose trong thành tế bào ở thực vật bậc cao chặt chẽ hơn chúng ta
tưởng trước đó.Đó có thể là do các phân tử tại các liên kết cellulosehemicellulose hoặc tại các vùng cellulose tinh thể đòi hỏi phải có các enzyme
khác nhau để thủy phân hiệu quả hơn. Mỗi polymer bị thủy phân bởi một số
vi sinh vật sản xuất các enzyme hoạt động hỗ trợ nhau. Nếu đúng như vậy,
điều này có thể giúp chúng ta giải thích được tại sao vi sinh vật cellulolytic
tổng hợp đặc trưng nhiều enzyme cellulase khác nhau có tính đặc hiệu gối
nhau và tại sao một số enzyme xylanase lại mang vùng liên kết cơ chất gần
với cellulose.
1.2.1. Enzyme thủy phân cellulose
Cellulase là một trong nhiều loại enzyme tiết ra chủ yếu bởi nấm mốc, vi
khuẩn và vi sinh vật nguyên sinh phân hủy cellulose và một số

polysaccharides thành đường đơn như beta-glucose hoặc polysaccharide ngắn
hơn. Cellulase là hệ enzym xúc tác quá trình chuyển hóa cellulose thành các
sản phẩm hòa tan bằng việc phân cắt liên kết β-1,4-glycoside giữa các đơn vị
glucose.Cellulase từ nấm mốc chủ yếu được tìm thấy trong một vài họ GH
Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

9


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Ngh
Nghệ Sinh Học

bao gồm
m GH 5, 6, 7, 8, 9, 12, 44, 45, 48, 61 và 74
74. Dựaa vào vvị trí xúc tác của

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

enzyme, cellulase đư
được chia thành 3 loại chính:
• Endo-1,4-β-glucanase
glucanase (1,4-β-D-glucan

(1,4
glucanohydrolase,
ydrolase, EC 3.2.1.4)
(EG) enzyme này tác động ngẫu nhiên lên cơ chất tại vịị trí liên kết 1,4-βglucan ở cả hai dạng
ng cellulose hòa tan và không hòa tan. S
Sản phẩm của quá
trình phân cắtt là cellodextrin, cellobiose và glucose. Enzyme này còn có m
một
số các tên khác như:
ư: endoglucanase, C-cellulase
C
[8].
• Exo-1,4-β-D-glucanase
glucanase (EC 3.2.1.91)(CBH) thủy
th y phân 1,4
1,4-β-D-glucan
thành D-cellobiose.
cellobiose. Enzyme này tấn
t công chuỗi cellulose ttừ đầu không khử
và giảii phóng ra các cellobiose
cellobiose[8].
• β-D-glucosidase
glucosidase (cellobiase, EC 3.2.1.21), enzyme này ch
chỉ thủy phân
cellobiose và dạng
ng hòa tan của
c cellodextrin tạoo thành D
D-glucose. Chúng
không có khả năng
ng th

thủy phân cellulose tự nhiên [8].
Sự thủyy phân cellulose là sự
s kết hợp của cả 3 enzyme trên [[20].Trước
tiên enzyme EG tấnn công vào giữa
gi mạch cellulose và giảii phóng các đầu cuối
của chuỗi polysaccharides
polysaccharides.Sau đó enzyme CBH tiếp tụcc phân ccắt để tạo sản
phẩm cuốii cùng là cellobiose.
cellobiose.Cuối cùng enzyme β-D-glucosidase
glucosidase ssẽ phân cắt
cellobiose thành glucose.

Formatted: Justified

Hình 1.2.Hoạt độộng xúc tác của các cellulase trên cơ chấtt cellulose[31]

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203
1203

10


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học
.

1.2.2. Enzyme thủy phân hemicelluloses

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

Formatted: Font: Bold, No underline, Font
color: Auto

Hemicellulase là một nhóm nhiều enzyme thủy phân hemicelluloses-một
nhóm polysaccharide phổ biến nhất trong tự nhiên.Cũng giống như cellulase,

Formatted: Justified
Formatted: Font: Bold

rất nhiều các enzyme hoạt độngvà được liên kết với các module carbohydrate
để thúc đẩy hoạt động của enzym trên cơ chất [14]. Cho đến nay,
hemicellulase nấm mốc đã được xác định trong 19 họ GH: 1, 2, 3, 5, 10, 11,
26, 27, 36, 39, 43, 51, 53, 54, 62, 67, 74, 115 và 116 và 9 họ CE
(carbohydrate esterase): 1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 15 và 16 [21].
Bảng 1.3.Một số enzyme hemicellulase và phân loại của chúng vào họ GH và CE.

Enzyme

Cơ chất

EC

Endo-β-1,4-xylanase β-1,4-xylan

3.2.1.8

Exo-b-1,4xylosidase

3.2.1.37

β-1,4-xylooligomers
Xylobiose
α-Arabinofuranosyl
α-LXylooligomer
Arabinofuranosidase
α-1,5-arabinan
Endo-α-1,5α-1,5-arabinan
arabinanase
4-O-methyl-α-glucuronic
α-Glucuronidase
acid Xylooligomer
Endo-β-1,4β-1,4-mannan
mannanase
Exo-β-1,4β-1,4-mannooligomer
mannosidase
Mannobiose
α-galactosidase
β-glucosidase
Endo-galactanase
Acetyl xylan
esterase
Acetyl mannan
esterase

Họ
GH 5, 8, 10,
11, 43
GH 3, 39,
43, 52, 54

3.2.1.55

GH 3, 43,
51, 54, 62

3.2.1.99

GH 43

3.2.1.139

GH 67

3.2.1.78

GH 5, 26

3.2.1.25

GH 1, 2, 5

3.2.1.22

GH 4, 27,
36, 57

α-galactopyranose
Mannooligomer
β-glucopyranose
Mannopyranose
β-1,4-galactan

3.2.1.21

GH 1, 3

3.2.1.89

2- hoặc 3-O-acetyl xylan

3.1.1.72

GH 53
CE 1, 2, 3,
4, 5, 6, 7

2- or 3-O-acetyl mannan

3.1.1.6
Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

11


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

• Xylanase/Xylosidase

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

Xylanase (EC 3.2.1.8) thủy phân liên kết β-1,4 xylan mạch chính, tạo ra
các xylooligomer ngắn. Hầu hết các xylanase được biết đến thuộc họ GH 10
và 11 (trên 300 trình tự gen được phát hiện), và khoảng 20 gen xylanase được
phân bố giữa các họ GH 5, 8 và 43. Xylanase GH 10 đặc hiệu cơ chất ít hơn
so với họ enzym GH 11 và có thể thủy phân xylan có chứa mạch nhánh, trong
khi xylanase họ GH 11 chỉ có thể thủy phân xylan khi các mạch nhánh bị loại
bỏ. Liên quan đến cơ chất đặc trưng của xylanase, thông thường sự hiện diện
4-O-methyl-glucuronic acid và arabinofuranose chuỗi bên cản trở sự liên kết
và thủy phân của xylanase, [11].
β-Xylosidase(EC 3.2.1.37) là exo-glycosidase thủy phân các xylooligosaccharide và xylobiose hòa tan thành xylose được tìm thấy trong các họ
GH 3, 39, 43 , 52 và 54 (Bảng 1.3). Hầu hết các β-xylosidase được nghiên
cứu cho đến nay đều bị ức chế bởi xylose, sản phẩm thủy phân của chúng.Các
enzyme này đóng một vai trò quan trọng trong sư thủy phân xylan bằng cách
giảm bớt sự ức chế sản phẩm cuối cùng của endoxylanase [13], [11].
• β-Mannanase

β-Mannanase (EC 3.2.1.78) thủy phân mannan trên hemicellulose và giải
phóng chuỗi ngắn β-1,4-mannooligomer, hợp chất này có thể được tiếp tục
thủy phân thành mannose bởi β-mannosidase (EC 3.2.1.25). Hiện tại có
khoảng 50 trình tự gen β-mannanase trong họ GH 5 và 26 và khoảng 15 trình
tự gen β- mannosidase trong GH 1, 2 và 5. Điều thú vị là β-mannosidase cũng
được tìm thấy trong động vật bậc cao và có liên quan đến sự suy thoái
glycoprotein lysosome [11].
• α-L-Arabinofuranosidase
L-Arabinose được tìm thấy trong các thành phần sinh khối
hemicellulosic khác nhau, chủ yếu là arabinoxylan, trong đó trục chính β-1,4D-xylopyranosyl

được

liên

kết

chuỗi

bên

với

arabinose.

α-L-

Arabinofuranosidase (EC 3.2.1.55) và α-L-arabinanase (EC 3.2.1.99) thủy
Lê Thu Thảo-K19-1203

12

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

phân liên kết arabinofuranosyl trên hemicelluloses và được phân loại vào các

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

họ GH 3, 43, 51, 54, 62. Cấu trúc tinh thể của một α-L-arabinanase từ
Cellvibrio japonicus là cấu trúc ba chiều đầu tiên được biết đến của họ GH
43.Enzyme này có nếp gấp β năm cánh, và là enzym đầu tiên được biết đến có
cấu trúc liên kết này [11], [13].
• α-D-Glucuronidase
α-D-Glucuronidase phân cắt liên kết α-1,2-glycoside trong chuỗi bên 4O-methyl-D-glucuronic acid của xylan và chỉ được phân loại vào họ GH 67.
Tính đặc hiệu của α-D-glucuronidase khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc
enzyme.Cấu trúc tinh thể đầu tiên của một glycosidase GH67 được biết đến là
một α-glucuronidase từ Cellvibrio japonicus [11].
• Hemicellulolytic esterase
Hemicellulolytic esterasesbao gồm acetyl xylan esterases (EC 3.1.1.72)
thủy phân nhóm thế acetyl trên nửa phân tử xylose, và feruloyl esterases (EC
3.1.1.73) thủy phân liên kết este giữa nhóm thế arabinose và ferulic acid. Đây

là liên kết este cuối cùng kết nối xylan với lignin [11].
1.3. VI SINH VẬT THỦY PHÂN LIGNOCELLULOSES
Lignocellulose là một hợp chất phức tạp và không dễ dàng để xử lý.Mối
quan hệ giữa cellulose và hemicellulose trong thành tế bào thực vật bậc cao
chặt chẽ hơn chúng ta tưởng rất nhiều.Các tác giả cho rằng nhiều vi sinh vật
có khả năng tổng hợp cả cellulose và hemicelluloses. Để thủy phân hiệu quả
lignocellulose đòi hỏi một hệ thống các enzyme khác nhau hoạt động kết hợp.
Mỗi polymer bị thủy phân bởi một số vi sinh vật sản xuất các enzyme hoạt
động hỗ trợ nhau có thể kể đến vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn tuy nhiên có thể
nói nấm mốc là nhóm vi sinh vật sinh hệ enzyme thủy phân lignocellulose
đầy đủ nhất trong hệ vi sinh vật có khả năng phân giải lignocellulose vì vậy
đây là đối tượng nghiên cứu chính và cũng là nguồn thu nhận enzyme thủy
phân đầy tiềm năng, đặc biệt là nhóm nấm mốc chịu nhiệt.
Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)

Lê Thu Thảo-K19-1203

13


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

1.3.1.Vi khuẩn

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not

at 6.5"

Từ thế kỉ XIX, các nhà khoa học đã nghiên cứu và nhận thấy một số vi
khuẩn kị khí có khả năng phân giải cellulose. Những năm đầu thế kỉ XX,
G.Van Iterson phân lập được các vi khuẩn hiếu khí có khả năng này. Trong
các vi khuẩn phân giải cellulose, niêm vi khuẩn chiếm vị trí quan trọng, chủ
yếu ở các giống Cytophaga,Sporocytophaga và Sorangium.Ngoài ra còn thấy
các loài thuộc giống Cellvibrio cũng có khả năng phân hủy cellulose.Trong
điều kiện kị khí, các loài ưa nấm hoặc ưa nhiệt thuộc giống Clostridium và
Bacillus tiến hành phân giải cellulose. Trong dạ cỏ của các động vật ăn cỏ có
một hệ vi sinh vật đặc biệt chúng có khả năng phân giải lignocellulose thường
là:

Ruminococcus

fibirsolvens,

albus,

Cillobacterium

Ruminococcus
cellosolvens,

flavofaciens,
Bacteroides

Butyrivibrio
amylophillus,

Clostridium perfringens,…[1].
1.3.2. Xạ khuẩn
Xạ khuẩn là một nhóm vi khuẩn đặc biệt. tế bào đặc trưng bởi sự phân nhánh,
đa số sống trong đất gram dương và hiếu khí. Các vi sinh vật hiếu khí có khả
năng phân giải cellulose thuộc về các chi: Micromonospora, Proactinomyces,
Actinomyces, Streptomyces,…[1].
1.3.3. Nấm mốc
Khả năng tổng hợp cellulase: Trong rất nhiều loạivi sinh vật có khả năng
tổng hợp cellulase thì nấm mốc thuộc nhóm có khả năng tổng hợp mạnh nhất.
Các loại nấm đang chú ý nhất là Alternaria tenuis, Aspergillus wentii,
Aspergillus fumigates, Trichoderma reesei, Fusarium solani, Penicillium
pinophinum, Aspergillus niger. Ngoài ra, các loại nấm ưa nhiệt cũng được chú
ý hơn vì chúng có thể tổng hợp các enzyme bền nhiệt hơn và ưu việt hơn.Nấm
có khả năng sinh trưởng và sản xuất cellulase cực đại ở phạm vi pH bằng 3.56.6 [1]. Các loại nấm mốc sản sinh cellulase như: Thermoascus aurantiacus
[15], Humicola insolensvà H. grisea var. thermoidea [15]. Các chủng nấm
mốc này sản sinh cellulase và xylanase mạnh ngay cả trên cơ chất
Lê Thu Thảo-K19-1203

14

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)


Viện Đại học Mở Hà Nội

Khoa Công Nghệ Sinh Học

hemicellulose không chứa cellulose, ngoài ra một số loài như:Talaromyces

Formatted: Border: Bottom: (Thick-thin small
gap, Auto, 3 pt Line width, From text: 3 pt
Border spacing: ), Tab stops: 6.1", Right + Not
at 6.5"

emersonii, Sporotrichum thermophile, Thermoascus aurantiacus, Humicola
insolens,…[15].
Khả năng tổng hợp xylanase:Xylanase của nấm chịu nhiệt đang nhận
được sự chú ý đáng kể vì nó có thể ứng dụng trong quá trình tẩy tắng bột giấy
trong ngành công nghiệp giấy, bổ sung vào thức ăn chăn nuôi để cải thiện khả
năng tiêu hóa của động vật. Một số loài nấm mốc được sử dụng để sản xuất
xylanase: Thermomyces lanuginosus. Malbranchea pulchella var. sulfureao,
Thermoascus aurantiacus và Paecilomyces varioti[10], H. grisea var.
thermoidea [12] và Talaromyces emersonii [23].
1.4.ỨNG

DỤNG

CỦA

ENZYME

THỦY

PHÂN

LIGNOCELLULOSE TRONG SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN
NUÔI.
Trong chăn nuôi, để giúp vật nuôi tiêu hóa tốt thức ăn, tăng trọng
nhanh,hạn chế các tác động bất lợi có trong nguyên liệu thức ăn thì xu hướng

chung hiện nay là bổ sung thêm vào thức ăn các enzyme công nghiệp. Bởi vì,
một trong những hạn chế lớn nhất của sử dụng nguyên liệu từ phế liệu nông
nghiệp để sản xuất thức ăn chăn nuôi là những nguyên liệu này có tỷ lệ chất
xơ cao, đây làthànhphần nằm trong thành tế bào thực vật mà enzyme tiêu hóa
nội sinh của vật nuôi không thể tiêu hóa được. Chính vì vậy các enzyme ngoại
sinh (là các enzyme sản xuất bằng con đường công nghệ sinh học dưới dạng
các chế phẩm) đã được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi đã được sử dụng trong
nhiều thập kỷ qua để cải thiện việc sử dụng thức ăn của gia súc, gia cầm.
Hiện nay, các loại enzyme xylanase, cellulase, mananase, β-glucanase,
α-amylase, protease, phytase được sử dụng phổ biến trong thức ăn chăn nuôi.
Xylanase trong thức ăn chăn nuôi làm giảm độ nhớt trong đường tiêu hóa,
giảm rối loạn tiêu hóa, tăng cường hấp thụ thức ăn, nhờ vậy cải thiện hệ vi
sinh vật đường ruột, giúp phân thải ra khô hơn.Quy trình sản xuất thức ăn
chăn nuôi nói chungbao gồm phương pháp gia nhiệt nhằm bất hoạt virus, vi
Lê Thu Thảo-K19-1203

15

Formatted: Border: Top: (Thin-thick small
gap, Auto, 3 pt Line width)