Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của enzyme amylase thu nhận từ nấm mốc aspergillus aculeatus

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & MÔI TRƯỜNG
----------------0o0--------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG
CỦA ENZYME AMYLASE THU NHẬN TỪ NẤM MỐC
Aspergillus aculeatus

Giảng viên hướng dẫn :PGS. TS NGUYỄN VĂN DUY
TS. PHẠM THU THỦY
Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN THỊ KIM THI

Mã số sinh viên

: 56130474

Khánh Hòa, 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG


VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
----------------0o0--------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT ĐỘNG
CỦA ENZYME AMYLASE THU NHẬN TỪ NẤM MỐC
Aspergillus aculeatus

Giảng viên hướng dẫn :PGS. TS NGUYỄN VĂN DUY
TS. PHẠM THU THỦY
Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN THỊ KIM THI

Mã số sinh viên

: 56130474

Khánh Hòa, tháng 07/2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến
hoạt động của enzyme amylase thu nhận từ nấm mốc Aspergillus aculeatus” được
trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, khách quan.
Kết quả này là một phần của đề tài “Nghiên cứu đa dạng sinh học nấm phù du ở
vùng ven biển Khánh Hòa dựa trên cách tiếp cận phụ thuộc và độc lập nuôi cấy” (mã số
106-NN.02-2016.70) do TS. Phạm Thu Thủy là chủ nhiệm đề tài và Quỹ NAFOSTED
tài trợ kinh phí.
Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn
thành luận văn đều đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn đều chính
xác và được chỉ rõ nguồn gốc.

Khánh Hòa, ngày tháng năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Kim Thi

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ của nhiều
tổ chức và cá nhân. Nhân dịp này, tôi xin cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Công nghệ sinh
học & Môi trường, Trường Đại học Nha Trang, đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa
luận tốt nghiệp đại học.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn là PGS.TS.
Nguyễn Văn Duy và TS. Phạm Thu Thủy, Viện Công nghệ sinh học & Môi trường,
Trường Đại học Nha Trang đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và truyền đạt cho tôi nhiều
kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể Quý thầy cô trong Bộ môn Công
nghệ sinh học và Bộ môn Sinh học đã tận tình giúp đỡ. Đặc biệt cảm ơn chị Trần Thị
Châu Loan và chị Huỳnh Thị Bích Mai cũng như các bạn cùng nhóm đã đồng hành và
giúp đỡ tôi trong quá trong quá trình thực hiện luận văn.
Tôi luôn biết ơn gia đình, bạn bè đã đóng góp công sức, động viên tôi hoàn thành
luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Khánh Hòa, ngày tháng năm 2018
Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Kim Thi

ii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................ v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................vii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 3
1.1.

Tổng quan về nấm mốc ...............................................................................3

1.1.1. Vị trí phân loại của nấm mốc ......................................................................3
1.1.2. Đặc điểm hình thái và cấu tạo tế bào nấm mốc ..........................................3
1.1.3. Dinh dưỡng và sinh sản của nấm mốc .......................................................5
1.2.

Tổng quan về enzyme amylase ...................................................................7

1.2.1. Giới thiệu chung về amylase .......................................................................7
1.2.2. Phân loại amylase ........................................................................................8
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme amylase .......................11
1.2.4. Nguồn thu nhận enzyme amylase .............................................................15
1.2.5. Các ứng dụng của enzyme amyalse ..........................................................17
1.3.

Tình hình nghiên cứu enzyme amylase từ vi nấm biển ............................18

1.3.1. Tình hình nghiên cứu amylase từ vi nấm biển trên thế giới .....................18
1.3.2. Tình hình nghiên cứu amylase từ vi nấm biển ở Việt Nam ......................19
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................ 21
2.1.

Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu............................................21

2.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .............................................................21
2.1.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu .............................................................21
2.2.

Hóa chất.....................................................................................................21

2.2.1. Môi trường ................................................................................................21
2.2.2. Hóa chất.....................................................................................................23
iii


2.3.

Dụng cụ và thiết bị chuyên dụng...............................................................25

2.4.

Phương pháp nghiên cứu...........................................................................25

2.4.1. Nuôi cấy nấm mốc ....................................................................................27
2.4.2. Bảo quản nấm mốc ....................................................................................28
2.4.3. Nhuộm đơn và quan sát hính thái tế bào nấm mốc ...................................28

2.4.4. Xác định hoạt độ enzyme amylase bằng phương pháp sử dụng thuốc thử
DNS (axit dinitrosalicylic) ............................................................................................28
2.4.5. Xử lí số liệu bằng Excel ............................................................................32
2.5.

Bố trí thí nghiệm .......................................................................................32

2.5.1. Thí nghiệm khảo sát pH thích hợp cho hoạt động của enzyme amylase .32
2.5.2. Thí nghiệm khảo sát nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của enzyme ..............33
2.5.3. Thí nghiệm khảo sát độ bền pH ................................................................35
2.5.4. Thí nghiệm khảo sát độ bền nhiệt của enzyme .........................................37
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 40
3.1.
DM12M
3.2.

Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào của chủng Aspergillus aculeatus
40
Khả năng sản sinh enzyme amylase ngoại bào của chủng Aspergillus

aculeatus DM12M .........................................................................................................41
3.3.

Khảo sát pH thích hợp cho hoạt động của enzyme amylase thu được từ

Aspergillus aculeatus DM12M......................................................................................42
3.4.

Khảo sát nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme amylase thu được

từ Aspergillus aculeatus DM12M .................................................................................44
3.5.
DM12M
3.6.

Kết quả khảo sát độ bền pH của enzyme amylase thu được từ A. aculeatus
46
Kết quả khảo sát độ bền nhiệt của enzyme amylase thu được từ chủng A.

aculeatus DM12M .........................................................................................................48
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 52
PHỤ LỤC
iv


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào nấm mốc ..................................4
Hình 1.2. Cấu trúc α-amylase trong nước bọt người ..............................................9
Hình 1.3. Enzyme β-amylase từ lúa mạch ............................................................10
Hình1.4. Chủng Aspergillus oryzae thường được dùng cho sản xuất amylase quy
mô công nghiệp. ....................................................................................................16
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát các nội dung nghiên cứu và bộ trí nghiệm của đề tài .26
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát pH thích hợp .....................................33
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ thích hợp .............................34
Hình 3.1. Hình thái khuẩn lạc chủng A. aculeatus DM12M sau khi nuôi trên môi
trường PDA trong 3 ngày. (A): mặt trên đĩa, (B): mặt dưới đĩa. ..........................40
Hình 3.2. Hình thái tế bào chủng DM12M quan sát trên kính hiển vi vật kính 100X
...............................................................................................................................41
Hình 3.3. Vòng phân giải tinh bột của enzyme amylase thu được từ chủng A.

aculeatus DM12M ................................................................................................41
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH đến hoạt động của enzyme amylase thu được từ A.
aculeatus DM12M ................................................................................................44
Hình 3.5. Ảnh hưởng nhiệt độ đến hoạt động của enzyme amylase từ chủng
DM12M ................................................................................................................46
Hình 3.6. Đồ thị khảo sát độ bền pH của enzyme amylase ở 4ºC trong 24 giờ thu
được từ A. aculeatus DM12M ..............................................................................48
Hình 3.7. Độ bền nhiệt của enzyme amylase thu được từ A. aculeatus DM12M 50

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Chữ viết tắt

Viết đầy đủ

Ghi chú

1

PDA

Potato Dextrose
agar

Môi trường nuôi
cấy nấm mốc

2

DNS

Axit
dinitrosalicylic

Thuốc thử dùng
cho xác định hoạt
độ enzyme
amylase

3

w/v

Weight/volume

Khối lượng/thể tích

Units/mililiter

Đơn vị hoạt độ
enzyme trong một
mililit

4

U/ml

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Thành phần phản ứng xây dựng đường chuẩn Maltose 0,2% (w/v)
..........................................................................................................................30
Bảng 2.2. Thành phần phản ứng xác định hoạt độ enzyme amylase theo
phương pháp DNS............................................................................................31
Bảng 3.1. Hoạt độ thu được của enzyme amylase ban đầu thu được từ chủng
DM12M ............................................................................................................42
Bảng 3.2. Kết quả khảo sát pH thích hợp cho hoạt động của enzyme amylase
..........................................................................................................................43
Bảng 3.3. Kết quả khảo sát nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của enzyme
amylase thu được từ Aspergillus aculeatus DM12M ......................................44
Bảng 3.4. Kết quả đo quang để khảo sát độ bền pH của enzyme amylase thu
được từ A. aculeatus DM12M .........................................................................47
Bảng 3.5. Kết quả khảo sát độ bền nhiệt của enzyme amylase thu được từ A.
aculeatus DM12M ...........................................................................................49

vii


MỞ ĐẦU
1.

Tính cấp thiết của đề tài

Hệ enzyme amylase là một trong số các enzyme sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.
Amylases chiếm khoảng 30% sản lượng enzyme của thế giới (Chimata và cộng sự,

2010). Enzyme amylase được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong thực phẩm,
amylases đóng vai trò quan trọng trong các sản phẩm bánh, giúp tăng mùi vị cho bánh.
Amylase được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp để sản xuất glucose và
dextrin tan trong nước (, Shetty và Crab, 1990; Akiba và cộng sự, 1998). Enzyme này
cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác như công nghiệp giấy, sản xuất
chất tẩy rửa (John, 2017).
Amylse thường được chia làm 3 loại α-amylase, β-amylase, γ-amylase. Trong đó
α- amylase, β-amylase được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Enzyme α-amylases có
mặt rộng rãi trong thực vật (malt), mô động vật (nước bọt, tuyến tụy) và vi sinh vật; βamylase có nhiều trong hạt nảy mầm, và cũng được sản sinh bởi vi sinh vật.
Trong vài thập kỷ qua, nhiều nghiên cứu về amylase ngoại bào được sản xuất bởi
nhiều loại vi sinh vật được tiến hành. Những lợi thế chính của việc sử dụng vi sinh vật
để sản xuất amylase là khả năng sản xuất hàng loạt và thao tác dễ dàng hơn để thu được
các enzyme có đặc tính mong muốn. Trong đó amylase có nguồn gốc từ nấm ổn định
hơn so với các enzyme vi khuẩn trên quy mô thương mại (Abu và cộng sự 2005).
Nhu cầu amylase cho công nghiệp ngày càng cao, đặc biệt là các enzyme có đặc
tính phù hợp cho sản xuất ở quy mô lớn. Người ta mong muốn rằng amylase phải hoạt
động được ở nhiệt độ cao trong quá trình keo hóa (100-110ºC) và hóa lỏng (80-90ºC),
do đó cần phải có thêm amylases bền nhiệt và ổn định (Sindhu và cộng sự, 1997). Chính
vì thế việc nghiên cứu tìm kiếm các nguồn sản xuất enzyme amylase mới với các đặc
tính tốt đáp ứng nhu cầu công nghiệp là vô cùng quan trọng.
Chúng ta đã biết rằng các vi sinh vật biển tạo ra một loạt các chất chuyển hóa công
nghiệp quan trọng (Faulkner, 1994). Nhiều nghiên cứu đã thực hiện tập trung chủ yếu
vào khả năng sản xuất các hợp chất hoạt tính sinh học của nấm trong khi khả năng phân
hủy một loạt các hợp chất polymer chưa được khai thác tốt. Hơn nữa, trong công nghiệp
điều kiện muối cao sẽ ức chế quá trình chuyển hóa của enzyme (Kondepudi và cộng sự
2008), việc nghiên cứu sản sinh enzyme từ vi nấm biển sẽ mở ra hướng đi mới giải quyết
vấn đề trên. Nhiều enzyme từ vi nấm biển thể hiện các đặc tính ưu việt như khả năng
1

chịu nhiệt, chịu lạnh, chịu mặn, chịu kiềm. Vì vậy chúng tôi quyết định chọn đề tài: “Tối
ưu hóa điều kiện hoạt động và khảo sát độ bền của enzyme amylase thu được từ
Aspergillus aculeatus” Nhằm góp phần tìm ra nguồn sản xuất enzyme amylase với các
đặc tính mới có tiềm năng trong công nghiệp.
2. Mục tiêu đề tài
‐ Khảo sát nhiệt độ và pH thích hợp hoạt động của enzyme amylase thu được từ
nấm mốc Aspergillus aculeatus DM12M.
‐ Khảo sát độ bền nhiệt độ và độ bền pH của enzyme amylase thu được.
3. Nội dung chính của đề tài
‐ Khảo sát đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào của chủng Aspergillus aculeatus
DM12M.
‐ Khảo sát khả năng sản sinh enzyme amylase ngoại bào của chủng Aspergillus
aculeatus DM12M.
‐ Khảo sát nhiệt độ phản ứng tối ưu cho enzyme amylase thu được từ nấm mốc
Aspergillus aculeatus ở các khoảng nhiệt độ 20, 30, 37, 40, 50, 60ºC.
‐ Khảo pH phản ứng tối ưu của enzyme amylase thu được từ nấm mốc Aspergillus
aculeatus ở các giá trị pH 4, 5, 6, 7, 8.
‐ Khảo sát độ bền nhiệt của enzyme amylase thu được từ nấm mốc Aspergillus
aculeatus ở các nhiệt độ 30, 40, 50, 60, 70, 80ºC trong vòng 15, 30, 45, 60, 75, 90 phút.
‐ Khảo sát độ bền pH của enzyme amylase thu được từ nấm mốc Aspergillus
aculeatus ở các pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, trong vòng 24 giờ ở 4ºC.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Ý nghĩa khoa học
‐ Nghiên cứu đánh giá khả năng sinh enzyme amylase của loài vi nấm biển Việt

Nam.
‐ Góp phần cung cấp dữ liệu khoa học về các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của
enzyme amylase.
Ý nghĩa thực tiễn
‐ Kết quả nghiên cứu góp phần tìm ra chủng vi nấm sản sinh ezyme amylase mạnh

có độ bền cao và chịu được các điều kiện của sản xuất công nghiệp nhất là về pH và
nhiệt độ.
2


1.1.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Tổng quan về nấm mốc

1.1.1. Vị trí phân loại của nấm mốc
Giới nấm bao gồm các sinh vật dị dưỡng, vì cơ thể của chúng không có diệp lục
tố, dinh dưỡng theo kiểu hấp thụ - dị dưỡng (hoại sinh hay kí sinh). Moore và cộng sự
(2011) phân loại giới nấm làm 7 ngành, dựa trên cấu trúc của cơ quan sinh sản hữu tính
của chúng:
 Chytridiomycota (706 loài thuộc 105 chi).
 Blastocladiomycota (179 loài thuộc 14 chi).
 Neocallimastigomycota (20 loài thuộc 6 chi).
 Microsporidia (1.300 loài thuộc 170 chi).
 Glomeromycota (169 loài thuộc 12 chi).
 Ascomycota (64.163 loài thuộc 6355 chi).
 Basidiomycota (31.515 loài thuộc 1589 chi)
1.1.2. Đặc điểm hình thái và cấu tạo tế bào nấm mốc


Đặc điểm hình thái

Tế bào nấm mốc có dạng hình sợi, phân nhánh, có hoặc không có vách ngăn. Sợi
nấm sinh trưởng ở đỉnh và phát triển rất nhanh, tạo thành một đám chằng chịt gọi là hệ
sợi, từng sợi được gọi là khuẩn ty (hypha). Khuẩn ty nấm có rất nhiều hình dạng khá

nhau như hình lo xo, hình xoắn ốc, hình cái vợt, hình sừng hươu, hình cái lược, hình lá
dừa (Nguyễn Xuân Thành, 2005; Nguyễn Văn Bá, 2005).
Sợi nấm là những ống nhỏ, thành ống bao lấy một lớp nguyên sinh chất có nhiều
nhân, đầu các nhánh sợi nấm luôn luôn phát triển, hai bên sợi cũng phân nhánh rất nhiều,
khiến cho cơ thể nấm mau chóng trở thành một lớp như sợi bông hoặc có cấu trúc len
dạ. Khi nấm trưởng thành, một số sợi nấm phân hóa ít hoặc nhiều để trở thành cơ quan
sinh sản, mang những cấu trúc làm nhiệm vụ duy trì nòi giống. Ở nấm mốc, sợi nấm
thường có đường kính 5 – 10 µm nhưng có khi nhỏ 1 – 2 µm hoặc lớn đến 25 µm (Đặng
Vũ Hồng Miên, 2015).

3




Cấu tạo tế bào

Nấm mốc là sinh vật nhân thực, có cấu tạo đa bào. Vách tế bào nấm cấu tạo bởi vi
sợi chitin và có hoặc không có cellulose. Chitin là thành phần chính của vách tế bào ở
hầu hết các loài nấm. Những vi sợi chitin được hình thành nhờ vào enzyme chitin
synthase (Nguyễn Văn Bá, 2005).

Hình 1.1. Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào nấm mốc
(Nguyễn Thị Thanh Bình, 2010)

Tế bào chất của tế bào nấm chứa mạng lưới nội chất (endoplasmic reticulum),
không bào (vacuole), ty thể (mitochondria) và hạt dự trữ (glycogen và lipid). Đặc biệt
cấu trúc ty thể ở tế bào nấm tương tự như cấu trúc ty thể ở tế bào thực vật. Ngoài ra, tế
bào nấm còn có ribosome và những thể khảm chưa rõ chức năng. Tế bào nấm không có
diệp lục, một vài loài nấm có rải rác trong tế bào một loại sắc tố đặc trưng, ví dụ như có

màu tím đỏ ở nấm Cercosporina kikuchi gọi là neocercosporin (C29H26O10) (Nguyễn
Văn Bá, 2005).
Tế bào nấm thường có nhiều nhân. Nhân của tế bào nấm có hình cầu hay bầu dục
với màng đôi phospholipid và protein dầy 0,02 μm, bên trong màng nhân chứa RNA và
DNA (Nguyễn Văn Bá, 2005). Các loài nấm bậc thấp thường có sợi nấm không vách
4


ngăn. Ngược lại, các loài nấm bậc cao thường mang sợi nấm có vách ngăn. Sợi nấm
không vách ngăn mang nhiều nhân nhưng vẫn có thể gọi là đơn bào. Ở các nấm không
vách ngăn thì vẫn có thể bình hình thành khi cơ thể sinh sản hoặc tại các bộ phận sợi
nấm bị tổn thương. Đó là loại vách ngăn liền, không có lỗ thủng, có tác dụng bảo vệ cơ
thể (Võ Thị Bích Vân, 2010). Mỗi tế bào có một nhân hoặc nhiều nhân. Tuy nhiên, sợi
nấm vẫn không phải do nhiều tế bào hợp thành mà là do các vách ngăn tách sợi nấm ra
thành nhiều tế bào. Vách ngăn ngang được hình thành từ thành tế bào. Lúc đầu là một
gờ nhỏ hình khuyên sau đó tiến dần vào trong và lấp kín lại. Vách ngăn thường có một
hay nhiều lỗ thủng. Các lỗ có kích thước bằng nhau hay có lỗ lớn nhất ở giữa và nhiều
lỗ nhỏ xung quanh (Nguyễn Lân Dũng và cộng sự, 2003).
Một số sợi nấm có thể tiết sắc tố vào môi trường hoặc tiết chất hữu cơ kết tinh trên
bề mặt sợi nấm. Các đặc điểm hình thái khác có tính đặc trưng cho loài như bó sợi, bó
giá, thể quả, hạch nấm, giọt tiết, sắc tố hòa tan.
1.1.3. Dinh dưỡng và sinh sản của nấm mốc


Dinh dưỡng

Phần lớn các loài nấm mốc không cần ánh sáng trong quá trình sinh trưởng. Nhiệt
độ tối thiểu cần cho sự phát triển là 2oC đến 5oC, tối ưu từ 22 – 27oC và nhiệt độ tối đa
mà chúng có thể chịu đựng được là 35 – 40oC, cá biệt có một số loài có thể sống sót ở
0oC và 60oC. Bên cạnh đó, nấm mốc có thể phát triển tốt ở môi trường axit (pH = 6)

nhưng pH tối ưu là 5–6,5 (Nguyễn Văn Bá, 2005).
Nấm mốc không có diệp lục nên chúng cần được cung cấp dinh dưỡng từ bên ngoài
(nhóm dị dưỡng), một số sống sót và phát triển nhờ khả năng ký sinh (sống ký sinh trong
cơ thể động vật hay thực vật) hay hoại sinh trên xác bã hữu cơ, cũng như có nhóm rễ
hay địa y sống cộng sinh với nhóm thực vật nhất định. Theo Alexopoulos và Mims
(1979), nguồn dưỡng chất cần thiết cho nấm được xếp theo thứ tự như sau: C, O, H, N,
P, K, Mg, S, B, Mn, Cu, Zn, Fe, Mo và Ca. Các nguyên tố này hiện diện trong các nguồn
thức ăn đơn giản như glucose, muối ammonium… sẽ được nấm hấp thu dễ dàng. Nếu
từ nguồn thức ăn hữu cơ phức tạp nấm sẽ sinh sản và tiết ra bên ngoài các loại enzyme
thích hợp để phân cắt các đại phân tử này thành những phân tử nhỏ để dễ dàng hấp thu
vào trong tế bào (Nguyễn Văn Bá, 2005).

5




Sinh sản

Nấm mốc sinh sản chủ yếu bằng bào từ, bào tử có thể hình thành theo kiểu vô tính
hoặc hữu tính. Bào tử vô tính gồm các dạng bào tử trần hay bào tử kín, trong đó bào tử
trần là phổ biến nhất. Trong sinh sản hữu tính, nấm sợi có các hình thức đẳng giao, dị
giao và tiếp hợp.
Nấm sợi được các nhà nghiên cứu trên thế giới quan tâm nhiều do khả năng sinh
các chất có hoạt tính sinh học như: enzyme, các chất kháng sinh, các axit hữu cơ được
ứng dụng rộng rãi và đem lại lợi ích kinh tế cao. Bên cạnh đó, chúng còn sinh các enzyme
có khả năng phân giải nguồn hydrocacbon ứng dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường do
tràn dầu, khai thác các mỏ dầu trong lòng đất (Khưu Phương Yến Anh, 2007).


Khả năng sinh enzyme ngoại bào

Nấm mốc đã trở thành một trong những nguồn vi sinh vật chủ yếu dùng trong việc
sản xuất enzyme. Hiện nay, từ nấm mốc người ta đã sản xuất được trên 80 loại enzyme
khác nhau, trong đó có 10 enzyme được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật. Một số
enzyme ngoại bào từ nấm mốc được tinh sạch, nghiên cứu kỹ và ứng dụng phổ biến như
cellulase, protease, amylase, pectinase và chitinase (Nguyễn Đức Lượng, 2004, Lương
Đức Phẩm, 2004).
Cellulase là enzyme xúc tác phân giải các hợp chất lingo –cellulose thành glucose.
Ligno-cellulose là thành phần chủ yếu của thành tế bào thực vật gồm cellulose (3040%), hemicellulose và lignin (15-30%). Các chủng nấm mốc thuộc các chi
Trichoderma, Penicillium, Aspergillus…có khả năng sinh enzyme cellulase được sử
dụng trong sản xuất thực phẩm, làm phân bón, xử lý chất thải hữu cơ, các xác bã thực
vật chứa cellulose (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Protease là enzyme thủy phân các phân tử protein tạo thành các chuỗi polypeptide
ngắn và axit amin. Nấm sợi có khả năng phân giải mạnh protein chứa trong các xác bã
động vật thường gặp thuộc các chi Aspergillus, Penicillium,…Protease còn được sử
dụng nhiều trong công nghiệp bột giặt, sữa, bia, các lĩnh vực khác nhau như công nghiệp
dược, công nghiệp thuộc da, công nghiệp thực phẩm, xử lý chất thải... (Đồng Thị Thanh
Thu, 2003).
Amylase là enzyme xúc tác quá trình thủy phân tinh bột, chất dự trữ chủ yếu của
thực vật thành đường glucose. Tổ hợp phức hệ enzyme amylase (α-amylase, β-amylase
6


và glucoamylase) sẽ cắt đứt các liên kết α-1,4-glucoside và α-1,6-glucpside trong phân
tử tinh bột để tạo ra sản phẩm cuối cùng là glucose. Các chi nấm mốc có khả năng phân
giải tinh bột là Aspergillus, Penicillium, Trichoderma, Rhizopus, Mucor,… Amylase
được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất sirô, sản xuất bia, bánh mì, cồn, nước tương,
nước chấm, trong chế biến thực phẩm gia súc, trong công nghiệp dệt,... (Đồng Thị Thanh
Thu, 2003).

Chitin là các biopolymer chứa các gốc N-acetyl-glucozamin liên kết với nhau bởi
liên kết β-1,4-glucoside. Nhiều loài nấm sợi thuộc chi Trichoderma, Glycladium,
Chaetomium,… có khả năng sinh chitinase, giúp tăng cường khả năng tiêu diệt các loài
nấm gây bệnh và chống các loài côn trùng có vỏ kitin (Đồng Thị Thanh Thu, 2003).
1.2.

Tổng quan về enzyme amylase

1.2.1. Giới thiệu chung về amylase
Enzyme là chất xúc tác có bản chất là protein. Người ta khám phá ra rằng các
enzyme đã xúc tác cho hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể sống, đảm bảo
cho quá trình chuyển hóa các cơ chất trong cơ thể sống với tốc độ nhịp nhàng, cân đối,
theo những chiều hướng xác định. Chúng có tính đặc hiệu cơ chất cao, xúc tác các phản
ứng hóa học đặc biệt ở nhiệt độ áp suất và pH bình thường, phần lớn các chất xúc tác
khác đều không có đặc tính này.Vì vậy việc nghiên cứu và ứng dụng enzyme có ý nghĩa
to lớn về mặt lí thuyết cũng như thực tế.
Amylase thuộc lớp enzyme thủy phân (hydrolase), chúng thủy phân các liên kết α1,4 và α-1,6 glucoside của tinh bột. Các enzyme amylase từ các nguồn khác nhau thường
khác nhau về tính chất, cơ chế tác dụng và thành phần sản phẩm cuối (Nguyễn Trọng
Cẩn, 1988).
Enzyme amylase có thể thu được từ nguồn thực vật, động vật và vi sinh vật.
Amylase có trong tuyến tụy của động vật, trong hạt nảy mầm ở thực vật, tuy nhiên nguồn
chiết từ động vật và thực vật khá nhỏ, không đủ cung cấp cho công nghiệp. Ngày nay
người ta thu amylase chủ yếu từ vi sinh vật do những lợi thế như hiệu quả chi phí, ít thời
gian, không gian cần thiết cho sản xuất nhỏ và dễ dàng sửa đổi và tối ưu hóa quy trình
(Burhan và cộng sự, 2003).

7


Nấm mốc là một nguồn sản xuất amylase đang rất được quan tâm, với nhiều đặc

tính phù hợp ứng dụng trong sản xuất công nghiệp.
1.2.2. Phân loại amylase

Amylase là tên gọi của một nhóm enzyme có tác dụng xúc tác thủy phân liên kết
glucoside trong polysaccharide (tinh bột) và các dextrin cuối. Cơ chất tác dụng của
amylase là tinh bột và glycogen. Sản phẩm tạo thành của quá trình thủy phân là glucose,
maltose và dextrin (Nguyễn Thị Lan Hương, 2009). Các amylase chủ yếu thủy phân tinh
bột thường gặp là α-amylase, β-amylase, γ-amylase.
 Enzyme α-amylase (α-1,4-glucanohydrolase) (EC3.2.1.1)
Enzyme α-amylase là enzyme phân cắt các liên kết α-1,4 glucoside trong mạch
amilose và amilopectin một cách ngẫu nhiên không theo trật tự nào cả. Việc tác dụng αamylase lên hồ tinh bột làm giảm nhanh khả năng bắt màu của tinh bột với iod và độ
nhớt của dịch thủy phân, amilose tạo thành maltose và maltotriose. Nếu trong thời gian
dài thì sản phẩm thủy phân của amilose chứa 13% glucose và 87% maltose. Còn khi
enzyme thủy phân amilopectin sẽ tạo thành maltose, maltotriose và dextrin phân tử thấp
cùng 5-10% glucose (Phạm Thị Trân Châu, Phan Tuấn Nghĩa, 2007). Enzyme αamylase của nấm mốc hầu như chỉ tấn công những hạt tinh bột đã hồ hóa. Enzyme αamylase của nấm mốc có thể chuyển hóa 84% đến 87% tinh bột thành glucose và maltose
(Xova và Erosina, 1991).
Enzyme α-amylase là một protein có phân tử lượng thấp thường nằm trong khoảng
từ 50.000 đến 60.000 Da. Một số trường hợp đặc biệt như α-amylase từ Bacillus maceras
có phân tử lượng lớn đến 130000 Da. Trọng lượng phân tử α-amylase nấm mốc thường
từ 45.000 đến 50.000 Da (Knir, 1956).
Enzyme α-amylase là enzyme chính trong đường tiêu hóa của động vật. Ở người
α-amylase có trong nước bọt và do tuyến tụy tiết ra. Chúng cũng được sản xuất bởi thực
vật, vi nấm, vi khuẩn.
Đến nay, người ta đã biết rõ trình tự các chuỗi của axit amin của các loại α-amylase
nhưng chỉ có 2 loại α-amylase là taka-amylase từ Aspergillus oryzae và α-amylase từ
tụy lợn được nghiên cứu kỹ về cấu trúc bậc ba.

8

Hình 1.2. Cấu trúc α-amylase trong nước bọt người
( />
Thủy phân tinh bột bằng α – amylase thường xảy ra hai giai đoạn:
* Giai đoạn đầu: (Giai đoạn dextrin hóa) chỉ một số liên kết trong phân tử bị đứt
và độ nhớt từ hồ tinh bột giảm tinh bột dextrin phân tử lượng thấp.
* Giai đoạn 2: (Giai đoạn đường hóa) thủy phân các dextrin phân tử lớn vừa hình
thành (Nguyễn Thị Hồng Loan, 2003).


Enzyme β-amylase (β-1,4 glucan-maltohydrolase) (EC 3.2.1.2)

β-amylase xác tác cho sự thủy phân các liên kết α-1,4 glycoside trong tinh bột,
phân cắt nhưng khi gặp liên kết α-1,4 glycoside đứng cận kề liên kết α-1,6 glycoside thì
sẽ ngừng lại. Tinh bột bị thủy phân đồng thời bởi α-amylase và β-amylase thì lượng tinh
bột bị thủy phân tới 95% (Nguyễn Thị Hồng Loan, 2003). Chúng phân giải 100%
amilose và 54-58% amilopectin thành maltose (Lương Đức Phẩm, 2004).
Enzyme β-amylase ở lúa mạch có trọng lượng phân tử là 64.000 Da và khi bị phân
cắt bởi protease sẽ được phóng thích dưới dạng tự do có khối lượng phân tử là 59.000 Da.

9


Hình 1.3. Enzyme β-amylase từ lúa mạch
( />
β-amylase hiện diện phổ biến ở thực vật đặc biệt là hạt nảy mầm. Vi sinh vật cũng
là một nguồn sản sinh β-amylase được quan tâm.


Enzyme γ-amylase (glucoamylase) (EC.3.2.1.3)

Có khối lượng phân tử lớn dao động từ 27.000 đến 112.000 Da tùy thuộc vào
nguồn gốc enzyme. Enzyme γ-amylase thủy phân liên kết α-1,4 glycoside cuối cùng ở
đầu không khử của amylose và amylopectin, ngoài ra còn thủy phân liên kết α-1,6
glycoside. Không giống các dạng amylase khác, γ- amylase hiệu quả nhất trong môi
trường axit và có độ pH tối ưu là 3 (Sivaramakrishnan và cộng sự, 2006).
Đây là enzyme đường hóa quan trọng nhất trong hệ amylase. Glucoamylase xúc
tác thủy phân các liên kết α-1,4 và α-1,6 glucoside bắt đầu từ đầu không khử trên mạch
amilose và amilopectin tạo sản phẩm cuối cùng là glucose. Glucoamylase có khả năng
thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, dextrin và maltose thành glucose (Lương Đức
Phẩm, 2004).
Trong số các vi sinh vật có khả năng sinh glucoamylase đã được biết cho đến nay,
chi Aspergillus là chi được biết đến nhiều nhất bởi khả năng sinh glucoamylase rất cao,
đặc biệt là loài Aspergillus niger. Đa số chế phẩm glucoammylase của vi sinh vật đều
10


hoạt động tốt ở vùng axit. Tuy hoạt động tốt trong vùng axit nhưng glucoamylase của
một số chủng vi sinh vật cũng bền ở pH kiềm. Ví dụ, glucoamylase của loài Coniphora
cerebella và Corticum rolfsii tương đối bền ở pH 9, glucoamylase của Mucor rouxianus
bền ở pH 8 (Nguyễn Đức Lượng, 2004). Nhiệt độ tối thích của glucoamylase là 50–
60ºC. Tuy nhiên, cũng có trường hợp glucoamylase hoạt động tốt nhất ở 65–70ºC, ví dụ
như glucoamylase của loài C. thermosaccharolytium. Glucoamylase bị ức chế mạnh bởi
Hg+ nhưng các ion Mn2+ và Fe2+ lại có tác dụng kích thích sự hoạt động của enzyme này
(Đồng Thị Thanh Thu, 2003).
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme amylase
Điều kiện hoạt động của enzyme amylase từ các nguồn khác nhau thường không
giống nhau.


Nồng độ cơ chất

Khi phân giải cơ chất, phản ứng enzyme sẽ trải qua 3 giai đoạn:
Giai đoạn đầu nếu nồng độ cơ chất thấp thì vận tốc phản ứng phụ thuộc tuyến tính
với nồng độ cơ chất.
Giai đoạn kế tiếp nếu vận tốc phản ứng xấp xỉ cực đại thì vận tốc phản ứng không
phụ thuộc vào cơ chất.
Giai đoạn tiếp theo nếu nồng độ cơ chất tiếp tục tăng cao thì hầu như vận tốc không
tăng nữa mà đạt giá trị gần với vận tốc cực đại vì các enzyme đã bão hòa cơ chất (Nguyễn
Trọng Cẩn, 1998).


Nồng độ enzyme

Trong điều kiện thừa cơ chất, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nồng độ enzyme.
Khi thừa cơ chất, nếu tăng nồng độ enzyme, tốc độ phản ứng tăng. Khi enzyme đã
bão hòa với nồng độ cơ chất thì có tăng enzyme vận tốc phản ứng vẫn không thay dổi.


Chất kìm hãm

Chất kìm hãm làm giảm hoạt tính enzyme nhưng lại không bị enzyme làm thay đổi
tính chất hóa học, cấu tạo hóa học và tính chất vật lý của chúng. Các chất này bao gồm
các ion, các phân tử vô cơ, các chất hữu cơ và cả protein. Các chất kìm hãm có ý nghĩa
rất lớn trong điều khiển các quá trình trao đổi chất ở vi sinh vật.
11


Cơ chế kìm hãm của các chất kìm hãm có thể thuận nghịch hoặc không thuận
nghịch, đặc hiệu hoặc không đặc hiệu. Tùy thuộc vào bản chất tạo phức và bản chất của
chất kìm hãm người ta chia thành các loại chất kìm hãm sau:

- Chất kìm hãm cạnh tranh: Các chất này có cấu trúc tương tự cơ chất vì thế chúng
có khả năng kết hợp với trung tâm hoạt động của enzyme. Kết quả trung tâm hoạt động
của enzyme bị chất kìm hãm chiếm mất, do đó cơ chất mất một phần khả năng tương
tác làm tốc độ phản ứng giảm.
- Chất kìm hãm không cạnh tranh: các chất kìm hãm không cạnh tranh kết hợp với
enzyme ở một vị trí không phải trung tâm hoạt động, kết quả là chúng làm thay đổi cấu
trúc không gian của phân tử enzyme theo chiều hướng bất lợi cho hoạt động xúc tác. Vì
thế các chất kìm hãm làm giảm hoạt động của enzyme.


Chất hoạt hóa

Chất hoạt hóa làm tăng hoạt độ của enzyme bằng cách gián tiếp hay trực tiếp
 Hoạt hóa gián tiếp: nếu chất hoạt hóa làm tăng tốc độ phản ứng enzyme bằng
cách loại chất kìm hãm khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc tham gia phản ứng nhưng không
tác dụng trực tiếp với phân tử enzyme.
 Hoạt hóa trực tiếp: Các chất hoạt hóa thường tác dụng vào trung tâm hoạt động
của enzyme làm biến đổi cấu hình không gian của phân tử enzyme theo hướng có lợi
cho hoạt động xúc tác. Nhiều ion kim loại thường có tác dụng theo kiểu này.
Enzyme α-amylase là một metalloenzyme, chứa ít nhất một ion Ca2+. Ái lực của
Ca2+ với amylase mạnh hơn nhiều so với các ion khác. Lượng canxi liên kết thay đổi từ
một đến mười (Gupta, 2003). Ca2+ đóng vai trò là đồng tố trong quá trình thủy phân tinh
bột.
Theo nghiên cứu của Aty và cộng sự (2005), Na+ với nồng độ 0,1M làm tăng hoạt
tính của α-amylase lên gấp đôi.Các tác giả cho rằng việc enzyme chịu ảnh hưởng của
ion Na+ là do chúng được chiết xuất từ vi nấm có nguồn gốc từ biển.
Ngoài các cation, nhiều anion cũng có tác dụng hoạt hóa enzyme. Tác dụng hoạt
hóa của Cl- khá lớn và có thể xem là chất hoạt hóa tự nhiên của α-amylase. Các anion
hóa trị một khác như Br-, NO3- cũng có tác dụng hoạt hóa α-amylase (Nguyễn Trọng
Cẩn, 1998).

12




pH

Giá trị pH của dung dịch enzyme có thể ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác tổng thể
theo một số con đường khác nhau. Giống như tất cả các protein, các enzyme có cấu trúc
bậc 3 nguyên thể tương đối nhạy cảm với pH và nói chung, sự biến tính của các enzyme
xảy ra tại các pH cực cao hay cực thấp (Nguyễn Văn Mùi, 2012).
Enzyme chỉ hoạt động trong phạm vi giới hạn pH, giới hạn có thể rộng từ 4 đến 5
đơn vị, hoặc hẹp trên 1 đơn vị pH. Tuy nhiên, trong dải pH này, vận tốc của phản ứng
enzyme sẽ thay đổi theo pH. Trong phạm vi hoạt động sẽ có 1 khoảng pH tối ưu mà tại
đó vận tốc phản ứng enzyme đạt giá trị cao nhất.
Theo Nguyễn Trọng Cẩn (1998), pH ảnh hưởng tới vận tốc phản ứng enzyme có
thể do:
‐ pH làm thay đổi trạng thái ion hóa các nhóm định chức ở trung tâm hoạt động
của enzyme làm thay đổi khả năng phản ứng của các nhóm này trong phản ứng xúc tác
và có thể làm thay đổi cấu trúc trung tâm hoạt động của enzyme.
‐ pH cũng làm thay đổi trạng thái ion hóa của cơ chất, tại pH tối thích phân tử cơ
chất được ion hóa tới trạng thái thích hợp nhất cho sự kết hợp với enzyme. Nhờ đó phản
ứng có vận tốc cao nhất.
Khoảng pH hoạt động của α-amylase thay đổi từ 2 đến 12. Enzyme α - amylase từ
hầu hết các vi khuẩn và nấm có độ pH trong khoảng từ axit yếu đến trung tính. Enzyme
α - amylase của nấm mốc hoạt động mạnh ở pH 6-7 (Saranraj và Stella 2013), của vi
khuẩn pH 5,9-6,1. Nếu pH < 3 đa số α-amylase bị vô hoạt hoàn toàn, trừ α- amylase của
Aspergillus niger có thể chịu được pH 2,5-2,8 (Nguyễn Trọng Cẩn, 1998)
Mặc dù hầu hết các β-amylase của nấm được nghiên cứu có hoạt tính tốt ở pH 5–

6 (Saranraj và Stella, 2013, Gautam, 1991), cũng có một số nghiên cứu cho kết quả khác
như Chatterjee và cộng sự (1988), β-amylase từ Emericella nidulans vuill-45 có phạm
vi hoạt động từ pH 6,5-7,5 và khoảng tối ưu ở 7–7,5. Các β-amylase từ Syncephalastrum
racemosum hoạt động được trong khoảng pH từ 4–7 và tối ưu tại pH 5 (Ray và cộng sự,
1998).
Enzyme amylase nói chung bền trên một phạm vi rộng của pH từ 4 đến 11 (Saito
và cộng sự, 1973, Fogarty và cộng sự, 1979, Vihinen và cộng sự, 1989, Khoo và cộng
13


sự, 1994, Hamilton và cộng sự, 1999). Tuy nhiên, amylase với sự ổn định trong một
phạm vi hẹp cũng đã được báo cáo bởi Robyt và cộng sự năm (1971), Coronado và cộng
sự, (2000).


Nhiệt độ

Vận tốc của một phản ứng hóa học có thể được tăng bằng cách tăng nhiệt độ môi
trường, hiện tượng này tuân theo quy luật Van’t -Hoff. Điều này có nghĩa khi tăng nhiệt
độ lên 10ºC thì tốc độ phản ứng tăng lên 2 lần. Nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt động của
enzyme theo cách tương tự như nó ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học khác, nhưng
chỉ trong một phạm vi nhất định, vì bản chất enzyme là protein. Khi ta tăng nhiệt độ lên
trên 40-50ºC xảy ra quá trình phá hủy chất xúc tác. Ở khoảng nhiệt cao hơn nhiệt độ tối
thích tốc độ phản ứng do enzyme xúc tác sẽ giảm. Nhờ tồn tại nhiệt độ tối ưu người ta
phân biệt phản ứng hóa sinh với các phản ứng vô cơ thông thường. Mỗi enzyme có một
nhiệt độ tối thích khác nhau, phần lớn phụ thuộc nguồn cung cấp enzyme, thông thường
ở trong khoảng từ 40-60ºC, cũng có enzyme có nhiệt độ tối thích rất cao như những
enzyme của những chủng ưa nhiệt (Đỗ Quí Hai, 2008).
Nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của α-amylase là liên quan đến sự phát triển của vi
sinh vật (Vihinen và cộng sự, 1989). Nhìn chung, α-amylase bền nhiệt hơn các loại

amylase khác, đặc tính này được cho là liên quan đến hàm lượng ion Canxi trong phân
tử (α-amylase của các vi khuẩn ưa nhiệt có chứa canxi của nấm mốc 3-4 lần). Ngoài ra
độ bền nhiệt còn liên quan đến các yếu tố như chất nền và chất ổn định khác (Vihinen
và cộng sự, 1989). Enzyme α-amylase của vi khuẩn có độ bền nhiệt cao hơn cả.
Mặc dù không có nghiên cứu chi tiết về khả năng chịu nhiệt β-amylase từ vi nấm,
nhưng Emericella nidulans 45 cho thấy ở 70ºC hoạt tính của enzyme còn lại 70%
(Kundu và cộng sự, 1970), trong khi β-amylase từ Paffia rhodozyma và Brettanomyces
naardensis ổn định ở 45ºC và 50ºC trong 60 phút (Gautam và cộng sự, 1991).


Hồ hóa tinh bột

Khi amylase tác dụng lên tinh bột đã qua hồ hóa thì tốc độ thủy phân tăng lên đáng
kể, ví dụ tinh bột ngô khi bị thủy phân bởi amylase của tuyến tụy tạng lợn thì tăng nhanh
22 lần, của B. subtilis thì tăng 323 lần, của A. oryzae thì tăng nhanh 120.000 lần so với
tinh bột chưa qua xử lí.

14


1.2.4. Nguồn thu nhận enzyme amylase
Enzyme amylase có thể thu nhận từ các nguồn khác nhau như động vật, thực vật,
và vi sinh vật. Trước đây, enzyme này được phân lập từ cây lúa mạch và cây lúa nước
(Oboh, 2005). Tuy nhiên việc khai thác enzyme từ thực vật và động vật thường gặp khó
khăn vì nguồn nguyên liệu hạn chế, hiệu suất thấp nên giá thành cao. Hiện nay phần lớn
ezyme đều được thu nhận từ vi sinh vật, vì có những đặc điểm nổi bật.
Do vi sinh vật có tốc độ sinh trưởng, phát triển và sinh sản nhanh, từ đó việc tổng
hợp enzyme với cường độ mạnh, trong thời gian ngắn có thể thu được một lượng enzyme
lớn. Môi trường nuôi cấy đơn giản, rẻ tiền thường là những phế liệu của ngành công
nghiệp nên giá thành enzyme rẻ hơn và áp dụng cho các cơ sở sản xuất. Vi sinh vật chịu

ảnh hưởng rất lớn bởi thành phần dinh dưỡng, các tác động của môi trường, do đó người
ta có thể thay đổi thành phần dinh dưỡng hoặc các yếu tố khác để tổng hợp enzyme theo
yêu cầu. Vi sinh vật có thể dễ dàng thao tác bằng kỹ thuật di truyền hoặc các phương
tiện khác. Người ta thực hiện các biến dạng, đột biến và những thay đổi khác lên vi sinh
vật để việc sản xuất amylase có thể được tối ưu hóa. Ngoài ra, các vi sinh vật có thể
được thay đổi để đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp đang phát triển và để có
được các enzyme với các đặc tính mong muốn như khả năng chịu nhiệt chẳng hạn.
Enzyme amylase chịu nhiệt rất có lợi trong sản xuất công nghiệp vì chúng có thể
làm giảm thiểu việc sinh ra các sản phẩm phụ và làm giảm thời gian phản ứng, do đó
tiết kiệm đáng kể năng lượng. Khi việc thủy phân do enzyme amylase được thực hiện ở
nhiệt độ cao hơn, sự trùng hợp của D-glucose thành iso-maltose được giảm thiểu
(Konsoula và cộng sự, 2007).
 Enzyme amylase từ vi khuẩn
Nhóm vi khuẩn được sử dụng rộng rãi nhất để thu nhận là Bacillus spp. Ví dụ, B.
amyloliquefaciens và B. licheniformis được sử dụng rộng rãi cho sản xuất thương mại.
Các chủng vi khuẩn hiếu khí và kỵ khí khác nhau như B. cereus, B. megaterium, và B.
polymyxa. Đã được sử dụng để tổng hợp β-amylases (Niziolek, 1997). Enzyme αamylases được sản xuất từ B. licheniformis, B. stearothermophilus, và B.
amyloliquefaciens cho thấy tiềm năng đầy hứa hẹn trong một số ứng dụng công nghiệp
như trong các lĩnh vực như thực phẩm, lên men, dệt may và sản xuất giấy (Konsoula,

15


2007). B. subtilis, B. stearothermophilus, B. licheniformis và B. amyloliquefaciens được
biết đến là nguồn sản xuất α-amylase chịu nhiệt tốt.
Enzyme được sản xuất bởi một số vi sinh vật ưa muối thường ổn định ở độ mặn
cao và do đó có thể được sử dụng trong nhiều quá trình công nghiệp khắc nghiệt, nơi
các dung dịch muối đậm đặc được sử dụng. Ngoài ra, hầu hết các enzyme từ vi khuẩn
ưa muối chịu được nhiệt độ cao và ổn định ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài. Amylase
từ vi khuẩn ưa muối như Chromohalobacter sp., Halobacillus sp., Haloarcula

hispanica, Halomonas meridiana và Bacillus dipsosauri đã được mô tả bởi Kathiresan
và Manivannan (2006).
 Enzyme amylase từ vi nấm
Các chủng vi nấm sinh amylase thường được phân lập từ trên cạn. Nguồn nấm
được sử dụng chủ yếu cho sản xuất thương mại enzyme amylase chủ yếu là các loài
Aspergillus và chỉ có một vài loài trong chi Penicillium. Ví dụ, các loài phổ biến nhất
trong chi Aspergillus bao gồm các chủng Aspergillus spp., Aspergillus oryzae, A. niger
và A. awamori (Konsoula và cộng sự, 2007). Ngoài ra, Aspergillus fumigatus cũng đã
được sử dụng để sản xuất enzyme bằng kỹ thuật lên men chìm (Bin và cộng sự, 1999).
Đối với chi Penicillium, Penicillium fellutanum đã được sử dụng trong quá khứ gần đây
để sản xuất amylase bằng quá trình lên men chìm (Erdal, 2010). Penicillium expansum
MT-1 đã được sử dụng để sản xuất enzyme bằng cách lên men trạng thái rắn. Penicillium
chrysogenum được sử dụng làm nguồn vi sinh vật để sản xuất amylase bằng quá trình
lên men trạng thái rắn sử dụng các nguyên liệu khác nhau như lá ngô, rơm lúa mạch đen,
rơm lúa mì và cám lúa mì (Goto, 1998).

Hình1.4. Chủng Aspergillus oryzae thường được dùng cho sản xuất amylase quy mô
công nghiệp.
( />
16