Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy một số chủng nấm mốc có khả năng phân giải pectin

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Ƣ

Tập 13, Số 2 (2018)

Ấ
CÓ KHẢ

Ấ

Ă GP

Ả

Phan Thị Thanh Diễm1, Phạm Thị Ngọc Lan2, Ngô Thị Bảo Châu2*,
ễ

2

ầ

3

Trường Đại học Quảng Nam

1

Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế

2

Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế

3

*Email:
Ngày nhận bài: 7/11/2018; ngày hoàn thành phản biện: 13/12/2018; ngày duyệt đăng: 13/12/2018
TÓM TẮT
Việc sản u t chế ph m p ctin s t các chủng n m mốc r t có ý nghĩ trong ời
sống nói chung v lĩnh vực cơng nghệ thực ph m nói ri ng. Trong nghi n c u n
m t số i u iện nu i c

chủng n m mốc Aspergillus oryzae

mốc Aspergillus oryzae M45 có hả n ng ph n giải p ctin

,

v chủng n m
ư c tối ưu hóa.

Chủng A. oryzae M1 có thời gi n nu i c

l

c r on l m ltos và ngu n nitrog n l

H4NO3. Chủng A. oryzae M45 có thời

gi n nu i c

l

giờ pH m i trường l

20 giờ pH m i trường l 6,5; ngu n c r on l tinh

,5; ngu n
t và ngu n

nitrog n l g l tin .
: Aspergillus, i u iện nu i c

, pectin, pectinase.

Ầ
T l u, nz m
ư c sử dụng r ng rãi trong nhi u ngành công nghiệp,
nông nghiệp, y học và nghiên c u khoa học. Việc nghiên c u và sử dụng r ng rãi các
chế ph m nz m có ý nghĩ r t lớn. Nhờ enzyme mà các quy trình sản xu t ư c thúc
y nhanh chóng, thời gian sản xu t ư c rút ngắn, ch t lư ng sản ph m ư c tối ưu
hóa, hiệu su t chế biến t ng áng ể,... T
ó n ng c o hiệu quả kinh tế trong sản xu t.
Pectinase là enzyme xúc tác sự thủ ph n các pol m r p ctin. Đ l nhóm nz m
ư c ng dụng r ng rãi sau amylase và protease [3]. Tuy nhiên, giá thành các chế
ph m pectinase còn khá cao, i u này sẽ hạn chế khả n ng ng dụng của enzyme này
vào thực tế.
ục ch củ nghi n c u n l ác nh các i u iện nu i c th ch h p v
thời gi n, pH, các ngu n c r on v ngu n nitrog n cho chủng Aspergillus oryzae M1
115

đ

ện n

t

ng n

ả năng p n g ả p t n

v Aspergillus oryzae M45 nh m tạo c s cho chủng n m mốc sinh trư ng phát triển
mạnh v ph n giải p ctin tốt nh t, ng thời cung c p c s khoa học cho việc sản u t
chế ph m p ctin s .

2

ƢƠ

2.

Á

Ê

ỨU

tƣợng nghiên cứu

A. oryzae M1 và A. oryzae M45 là hai chủng n m mốc có khả n ng phân giải
pectin mạnh phân lập t các loại vỏ củ, quả giàu pectin. Trong ó, chủng A. oryzae M1
ư c công bố báo cáo khoa học v nghiên c u và giảng dạy sinh học Việt Nam h i ngh khoa học quốc gia lần th 3 Qu
h n, chủng A. oryzae M45 ư c cơng bố
trong tạp chí Khoa học Đại học Huế, tập 127, số 1C, 2018.
H i chủng này ư c lưu gi tại
Trường Đại học ho học – Đại học Huế.

m n Sinh học

ng

ụng,

ho Sinh học,

. hu n lạc củ chủng A. oryzae M1 v A. oryzae M45 có hả n ng ph n giải p ctin mạnh

2.2.

ƣơ

p áp

ê

ứu

- H i chủng A. oryzae M1 v A. oryzae M45 ư c nu i c trong m i trường
z p

ch thể có
sung p ctin th thế ngu n ường s cch ros [3].
- Xác nh th nh phần m i trường v
i u iện nu i c củ chủng n m mốc
ng phư ng pháp m t l c – m t iến”. Nghi n c u lự chọn thời gi n nu i c th ch
h p các thời iểm , , ,
v
giờ. Tối ưu pH m i trường nu i c lần lư t
l , 4,5; 5,0; ,
,
, v , . gu n c r on nu i c l glucos , l ctos , m ltos ,
fructose, tinh t,
v r ường gu n nitrog n l g l tine, urea, cao th t, c o
n m m n, p pton , NH4NO3 v
H4)2SO4. u i c
ch thể n m mốc với tốc
lắc
v ng ph t. ch enzyme ngoại bào (100 µl) ư c cho vào các giếng tr n ĩ thạch
p ctin ể thực hiện phản ng nz m
nhiệt
37°C, sau 24 giờ l y m u v nhu m
Lugol. Xác nh hoạt tính pectinase b ng cách o ường kính vịng thủy phân pectin [3].
- hư ng pháp ác nh hoạt
pectinase: Hoạt
p ctin s
ư c ác nh
b ng lư ng ường khử ư c giải phóng t hoạt ng củ p ctin s tr n c ch t p ctin
116

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Tập 13, Số 2 (2018)

với thuốc thử 3,5 - dinitrosalicylic acid (DNS) [2], [5].
- hư ng pháp ác nh sinh hối h củ n m mốc Thu sinh hối tư i n m
mốc t
ch nu i c cho v o ĩ p tri có lót gi lọc tiến h nh s
h tu ệt ối [3].
- Xử lý số liệu số liệu ư c ử l
ng thống
m tả
icrosoft E c l
phân tích ANOVA (Duncan’s test p <0,05) ng chư ng trình SPSS 20.0.

)v

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Ả
á

ƣ

t

ấ

tƣ

p át t

p

ả p t

ấ

Trong m i trường z p
ch thể có
sung pectin (3 g/l), sinh hối khô v
hoạt t nh p ctin s củ
chủng n m mốc ư c ác nh s u các hoảng thời gi n nu i
c
, , ,
v
giờ. ết quả ư c tr nh
bảng 1.
Bảng 1. Ảnh hư ng củ thời gi n nu i c

ấ

ấ
48
72
96
120
144
48
72
96

120
144

iA. oryzae M1

A. oryzae M45

Ghi chú:
ng t ng
SKK: Sinh kh

p

ến sinh trư ng phát triển v ph n giải p ctin củ

các chủng n m mốc
SKK
(mg/mL)
7,4c
9,2a
8,2b
8,8b
8,4b
4,4C
4,4C
5,4B
6,6A
3,6D

n

t n ng
n n’ test)

t

V P
(mm)
35,0b
36,3a
33,3b
30,3c
29,3c
24,8E
25,3C
28,5B
30,8A
29,0B

t

t

ạt
pectinase (U/mL)
58,2d
126,0a
98,7b
85,79c
24,83e
50,6D

78,3C
98,7B
115,1A
29,88E

t ng

n

; ĐKVPGP: Đ ờng kính vịng phân giải pectin

ết quả nghi n c u cho th y, trong quá trình nuôi c y chủng A. oryzae M1 cho
hoạt t nh p ctin s v t ch l sinh hối cực ại tại thời iểm 72 giờ ường kính vịng
phân giải l 36,3 mm sinh hối h ạt , mg m hoạt
p ctin s
, Um .S u
72 giờ nuôi c y thì hoạt t nh p ctin s c ng như sinh hối chủng A. oryzae M1 bắt ầu
giảm dần. hủng A. oryzae M45 có hoạt t nh p ctin s ạt cực ại tại 20 giờ nu i c
ường nh v ng ph n giải 3 , mm; sinh hối h ạt , mg m hoạt
p ctin s
115,1 U/mL. Sau 120 giờ ni c y thì hoạt t nh p ctin s c ng như sinh hối chủng A.
oryzae M45 mới bắt ầu giảm.
117


đ

ện n

t

ng n

ả năng p n g ả p t n

Theo kết quả nghiên c u của Trần Th Thanh Thuần, Nguyễn Đ c ư ng, thời
gian nuôi c y thích h p cho A. niger thể hiện hoạt tính pectinase cao nh t là 48 giờ [4 .
Th o ết quả nghi n c u củ
gu ễn Th Th
H (2005), hả n ng sinh t ng h p
p ctin s củ chủng n m mốc
ph n lập t vỏ c m hỏng) ạt cực ại tại thời
iểm giờ [1].

Hình 2. Đường kính vịng phân giải pectin của p ctin s tách t chủng A. oryzae M1 sau 72 giờ
và A. oryzae M45 sau 120 giờ nuôi c y

3.2. Ả
á

ƣ

p

tƣ

tƣ

p át t

p

ả p t

ấ

S u thời gi n nu i c th ch h p
giờ ối với chủng A. oryzae M1 v
giờ ối
với chủng A. oryzae M45), ác nh sinh hối h v hoạt
p ctin s
các i u iện
m i trường có pH hác nh u. Kết quả ư c trình bày bảng 2.
Bảng 2. Ảnh hư ng củ pH m i trường ến sinh trư ng phát triển v ph n giải p ctin củ các

ấ

A. oryzae M1

A. oryzae M45

pH
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
4,0

4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0

chủng n m mốc
SKK
(mg/mL)
1,1g
1,9f
3,1e
3,7d
7,7b
9,4a
7,2c
1,7G
2,1F
5,2E
5,8C
6,1B
7,3A
5,6D

118

V P
(mm)
15,3g

18,3f
20,7e
26,5d
29,0c
37,3a
31,7b
20,3G
23,0F
25,2E
26,3D
27,3C
32,8A
29,2B

ạt
pectinase (U/mL)
11,4f
35,2e
62,0d
77,9c
94,8b
128,5a
54,8d
7,4F
46,1E
65,0D
84,8C
101,7B
117,1A
48,46E

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

G
ng

:
t ng

SKK: Sinh kh

p

n
t n ng
n n’ test)

t

t

Tập 13, Số 2 (2018)

t

t ng

n

; ĐKVPGP: Đ ờng kính vòng phân giải pectin

ết quả cho th , các chủng A. oryzae M1 và A. oryzae
có hả n ng ph n
giải p ctin trong m i trường với pH hoảng , – , trong ó pH , – , l th ch h p
nh t cho hoạt ng ph n giải p ctin. hủng A. oryzae
có giá tr pH m i trường tối
ưu l ,
ường nh v ng ph n giải p ctin 3 , mm, sinh hối h , mg m , hoạt
p ctin s
, U m ). hủng A. oryzae
c ng có giá tr pH m i trường tối ưu l
,
ường nh v ng ph n giải 3 , mm, sinh hối h ,3 mg m , hoạt
p ctin s
117,1 U/mL).
m i trường pH , , cả h i chủng n m mốc u sinh trư ng phát triển m v
h ng có hả n ng tiết p ctin s r m i trường hoặc hả n ng tiết p ctin s r t ếu.
gu n nh n có thể l
o
i u iện n , m i trường ci mạnh
hạn chế sinh
trư ng phát triển, sự sinh t ng h p nz m củ các chủng n m mốc.
Th o ết quả nghi n c u củ
gu ễn Th Th
H , hả n ng sinh t ng h p
p ctin s củ chủng n m mốc
ph n lập t vỏ c m hỏng) ạt cực ại tại pH ,
[1].

Hình 3. Đường

nh v ng ph n giải p ctin của p ctin s tách t chủng A. oryzae M1
và A. oryzae M45

3.3. Ả
á

ƣ

giá tr pH ,5

tƣ

p át t

p

ả p t

ấ

u i c lắc các chủng n m mốc trong m i trường z p
ch thể pH
,
với các ngu n c r on hác nh u glucos , l ctos , m ltos , fructos , tinh t,
v
r ường trong
giờ ối với chủng A. oryzae M1 v
giờ ối với chủng A. oryzae

M45. ết quả ư c tr nh
bảng 3.
Đối với chủng A. oryzae M1, trong m i trường nu i c
sung tinh t hả
n ng t ch l sinh hối c o nh t ạt , mg m . Trong hi ó hoạt t nh p ctin s c o
nh t hi
sung ngu n c r on l maltose, thể hiện qu ường nh v ng ph n giải
119


đ

ện n

t

ng n

ả năng p n g ả p t n

p ctin ạt 40,7 mm. gu n r ường l h ng th ch h p cho sinh trư ng phát triển
c ng như ph n giải p ctin củ chủng A. oryzae
, với sinh hối h ch ạt ,
mg m v ường nh v ng ph n giải p ctin 31,3 mm.
chủng A. oryzae M45, trong m i trường nu i c có
sung tinh t th n m
mốc có hả n ng sinh trư ng, phát triển tốt thể hiện qu sinh hối h
ạt ,
mg m . Đ ng thời c ng sinh hoạt t nh p ctin s mạnh, với ường nh v ng ph n giải
p ctin ạt 3 , mm. hả n ng sinh trư ng phát triển ếu m i trường

sung ngu n
c r on l
, sinh hối h ch ạt 3,3 mg m v ường nh v ng ph n giải p ctin
ch 28,3 mm.
ả

. Ảnh hư ng củ ngu n c r on ến sinh trư ng phát triển v ph n giải p ctin củ các
chủng n m mốc
SKK (mg/mL)
Glucose
8,4c
Maltose
9,0b
Lactose
7,2d
Fructose
7,4d
t
14,6a
CMC
5,5f
ường
5,9e
Glucose
6,6C
Maltose
7,6B
Lactose
4,7F
Fructose

5,7E
t
11,6A
CMC
3,3G
ường
6,3D

ấ

Ng

A. oryzae M1

A. oryzae M45

G
ng

:
t ng

p

SKK: Sinh kh

. Đường

n
t n ng

n n’ test)

t

t

t

V

P (mm)
39,7b
40,7a
25,7f
21,5g
36,8c
35,2d
31,3e
22,8G
32,8B
24,5F
25,5E
36,5A
28,3C
27,3D

t ng

n

; ĐKVPGP: Đ ờng kính vịng phân giải pectin

nh v ng ph n giải p ctin của p ctin s tách t chủng A. oryzae M1 và A. oryzae
M45 với ngu n c r on nu i c
120

tối ưu


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Ả
á

ƣ

t

tƣ

p át t

Tập 13, Số 2 (2018)

p

ả p t

ấ

Để ác nh ảnh hư ng củ ngu n nitrog n ến sinh trư ng, phát triển v hả
n ng ph n giải pectin, ch ng t i tiến h nh nu i c lắc các chủng n m mốc trong m i
trường z p
ch thể với các ngu n nitrog n hác nh u g l tin , ur , c o th t, c o
n m m n, p pton , NH4NO3 v
H4)2SO4. Nu i c
sau 72h với ngu n c r on l
m ltos ối với chủng A. oryzae M1 v
giờ với ngu n c r on l tinh t ối với
chủng A. oryzae M45,
i u iện pH
, cho cả h i chủng. ết quả ư c thể hiện
ảng 4.
ả

. Ảnh hư ng củ ngu n nitrog n ến sinh trư ng phát triển v ph n giải p ctin củ các
chủng n m mốc
nitrogen
SKK (mg/mL)
Gelatine
9,5a
on mm n
6,6c
o th t
5,6e
Peptone
6,3d
Urea
6,4d
NH4NO3

7,2b
(NH4)2SO4
6,3d
Gelatine
12,2a
on mm n
7,7d
o th t
8,6c
Peptone
5,6e
Urea
4,0f
NH4NO3
8,9b
(NH4)2SO4
8,8bc

ấ

A. oryzae M1

A. oryzae M45

G
ng

:
t ng

p

SKK: Sinh kh

. Đường

n
t n ng
n n’s test)

t

t

t

V

P (mm)
29,2d
28,1e
37,7b
28,2e
28,7de
42,7a
31,5c
41,8A
28,8D
32,8B
31,2C

25,7E
29,7D
32,8B

t ng

n

; ĐKVPGP: Đ ờng kính vịng phân giải pectin

nh v ng ph n giải p ctin của pectin s tách t chủng A. oryzae M1 và A. oryzae
M45 với ngu n nitrog n nu i c
121

tối ưu


đ

ện n

t

ng n

ả năng p n g ả p t n

Đối với chủng A. oryzae M1, trong m i trường nu i c
sung g l tin hả
n ng t ch l sinh hối c o nh t ạt , mg m . Trong hi ó hoạt t nh p ctin s c o

nh t hi
sung ngu n nitrog n l NH4NO3, thể hiện qu ường nh v ng ph n giải
p ctin ạt 42,7 mm. gu n p ptone l h ng th ch h p cho sinh trư ng phát triển
c ng như ph n giải p ctin củ chủng A. oryzae M1, với sinh hối h ch ạt ,3
mg m v ường nh v ng ph n giải pectin 28,2 mm.
chủng A. oryzae M45, trong m i trường nu i c có
sung ngu n g l tin
th n m mốc có hả n ng sinh trư ng, phát triển tốt thể hiện qu sinh hối h ạt ,
mg m . Đ ng thời c ng sinh hoạt t nh p ctin s mạnh, với ường nh v ng ph n giải
p ctin ạt , mm. Khả n ng sinh trư ng phát triển ếu m i trường
sung ngu n
nitrog n l ur , sinh hối h ch ạt , mg m v ường nh v ng ph n giải p ctin
ch 25,7 mm.

Ế
Đi u kiện nuôi c y tối ưu cho sinh trư ng phát triển v ph n giải p ctin củ h i
chủng n m mốc trong m i trường z p
ch thể l
- Chủng A. oryzae M1: thời gian nuôi c y 72 giờ; pH m i trường 6,5; ngu n
carbon maltose v ngu n nitrogen NH4NO3.
- Chủng A. oryzae M45: thời gian nuôi c y 120 giờ; pH m i trường 6,5; ngu n
carbon tinh t v ngu n nitrogen geltine.

Ả
[1].

gu ễn Th Th H
). Ng n ứ
ả năng tổng ợp p t n
n

p n lập từ
ơ
t g à p t n à ứng dụng t ong ng ng ệ t
p ẩ . uận v n Thạc sĩ ĩ thuật, hu n
ng nh
ng nghệ thực ph m v
uống, Trường Đại học ách kho , Đại học Đ
ẵng.

[2]. hạm Th Ánh H ng

3). Kỹ t

[3]. hạm Th

).

gọc

n

ật S n
tập V

,
n

h

ật ọ .

u t ản ĐHQG Tp. H
h

.

u t ản Đại học Huế.

[4]. Trần Th Th nh Thuần, gu ễn Đ c ư ng
). ghi n c u nz m c llul s v
p ctin s t chủng Trichoderma viride và Aspergillus niger nh m ử l nh nh vỏ quả c ph .
ạp í P t t n K o ọ à C ng ng ệ, 12 (13), tr. 50 - 56.
[5]. Mrudula S., Anitharaj R. (2011). Pectinase production in solid state fermentation by
Aspergillus niger using orange peel as substrate, Global Journal of Biotechnology &
Biochemistry, 6 (2), pp. 64 - 71.

122


TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học, ĐH Huế

Tập 13, Số 2 (2018)

OPTIMIZATION OF CULTURAL CONDITIONS FOR PECTIN HYDROLYSIS
FROM SELECTED MOLD STRAINS

Phan Thi Thanh Diem1, Pham Thi Ngoc Lan2, Ngo Thi Bao Chau2*,
Nguyen Quynh Chi2,
Tran Quoc Dung3
Quang Nam University,

1

University of Science, Hue University

2

University of Education, Hue University

3

*Email:
ABSTRACT
The production of pectinase from molds is very significant in life in general and in
food technology in particular. In this study, some conditions for culture of two
mold strains, A. oryzae M1 and A. oryzae M45 mold strains have the ability to
decompose pectin, isolated from the pectin – rich peels of some fruits, were
optimized. M1 mold strain – A. oryzae had a cultural time of 72 hours; pH of the
medium was 6,5; carbon source was mattose; nitrogen was NH 4NO3. M45 mold
strain – A. oryzae had a cultural time of 120 hours; pH of the medium was 6,5;
carbon source was starch; nitrogen was gelatine.
Keywords: Aspergillus, culture condition, pectin, pectinase.

Phan Thị Thanh Diễm sinh ngày 25/11/1978 tại Gia Lai.

m

,

tốt

nghiệp cử nhân ngành Sinh học tại Trường Đại học Khoa học, Đại học
Huế.

m

,

tốt nghiệp thạc sĩ chuyên ngành Vi sinh học tại Đại

học Sư phạm I Hà N i. T n m
học Quảng Nam.. T

n m

ến nay, bà giảng dạy tại Trường Đại
ến nay, bà là nghiên c u sinh chuyên

ngành Công nghệ sinh học tại Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.
n

ng

n ứu: Sinh học, vi sinh học v các lĩnh vực liên quan.

123


đ

ện n

t

ng n

ả năng p n g ả p t n

Phạm Thị Ngọc Lan sinh ngày 01/01/1963 tại H Tĩnh.

m

nghiệp cử nhân Sinh học tại Trường Đại học T ng h p Huế.
tốt nghiệp thạc sĩ chu

,
m

tốt
,

n ng nh Hó sinh – Sinh lý thực vật tại Trường

Đại học Khoa học, Đại học Huế.

m

,

nhận học v tiến sĩ chu

ngành Sinh lý thực vật tại Đại học Huế. T n m

n

ến nay, bà là giảng

viên tại Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế.
n

ng
ị ả

n ứ : Sinh học.
sinh ngày 16/01/1987 tại Huế.

cử nh n ng nh Sinh học tại Trường Đại học
2017, bà tốt nghiệp thạc sĩ chu
Đại học

m

, bà tốt nghiệp

ho học, Đại học Huế.

n ng nh Sinh học thực nghiệm tại Trường

ho học, Đại học Huế. T n m

ến nay, bà l nghi n c u

viên tại ho Sinh học, Trường Đại học ho học, Đại học Huế.

124

m