Luận Văn Bước đầu khảo sát quá trình lên men và áp dụng kỹ thuật clea để thu nhận enzyme cellulase

Công nghệ sản xuất enzyme ở Việt Nam còn đang ở giai đoạn nghiên cứu, đa
số phải nhập từ nước ngoài về. Trong khi các ứng dụng có liên quan đến enzyme thì
ngày càng tăng và hiệu quả ngày càng cao. Trong số các enzyme thông dụng có
cellulase - hệ enzyme thủy phân cellulose – là một enzyme có nhiều ứng dụng trong
các ngành công nghiệp như thực phẩm, môi trường, công nghiệp dệt, tẩy . Việc
nghiên cứu các quá trình sản xuất enzyme cellulase ở Việt Nam là cần thiết. Đối tượng
được sử dụng để sản xuất enzyme với qui mô công nghiệp đều là vi sinh vật. Chủng
Bacillus subtilis được phát hiện bởi Ferdinand Cohn vào năm 1872. Hệ enzyme của
Bacillus subtilis rất phong phú và đa dạng gồm protease, amylase, glucoamylase,
glucanase, cellulase, dextranase, pectinase. Cùng với Bacillus subtilis, hệ enzyme
cellulase đã được nghiên cứu.
Cross-linked enzyme aggregate, một phương pháp cố định enzyme mới, một
phương pháp cố định không sử dụng chất mang, một phương pháp đang được thế giới
quan tâm, một phương pháp được xem là góp phần cho cuộc cách mạng công nghệ xanh. Phương pháp đã được áp dụng thành công trên rất nhiều loại enzyme và giờ đây sẽ là những khảo sát ban đầu trên enzyme cellulase.
Cơ giới hóa, tự động hóa đi chung với nhiều phát minh và máy móc hiện đại, từ
đó các hệ thống lên men fermenter với khả năng hữu ích lần lượt ra đời. Việc áp dụng
những thiết bị công nghệ cao cũng là một phần thiết yếu giúp nâng cao hiệu năng và
hiệu suất của quá trình sản xuất enzyme.
Việc áp dụng những kỹ thuật và thiết bị lên men hiện đại, những phương thức
cố định enzyme tiên tiến để sản xuất chế phẩm enzyme hữu ích, đa dụng là hướng đi
của đề tài chúng tôi.
Mục đích đề tài :
 Khảo sát điều kiện nuôi cấy thích hợp để lên men chủng Bacillus subtilis thu
nhận chế phẩm cellulase đạt hiệu suất cao.
 Khảo sát điều kiện cố định thích hợp cho phương pháp cross-linked enzyme
aggregate để cố định chế phẩm Cellusoft đạt hiệu suất cao.
Nội dung thực hiện:
 Xác định một số đặc tính sinh học của Bacillus subtilis.
 Xác định hoạt tính cellulase của dịch sau nuôi cấy.
 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp cellulase của chủng
Bacillus subtilis ở điều kiện erlen.
 Khảo sát ảnh hưởng thời gian lên men đến sinh tổng hợp cellulase của chủng
Bacillus subtilis ở quy mô fermenter.
 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định Cellusoft theo phương
pháp cross-linked enzyme aggregate.
 Khảo sát khả năng tái sử dụng Cellusoft cố định dạng CLEA.
-------------------------------------------------------------------
MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
CHƯƠNG 1
1.1. Đặt vấn đề
1.2. Mục đích đề tài
1.3. Nội dung thực hiện
CHƯƠNG 2
2.1. Enzyme cellulase
2.1.1. Giới thiệu, phân loại, nguồn gốc
2.1.2. Cơ chất cellulose
2.1.3. Cơ chế tác dụng của cellulase
2.2. Vi khuẩn Bacillus subtilis
2.2.1. Đặc điểm chung
2.2.2. Cellulase được sinh tổng hợp từ Bacillus subtilis
2.3. Sản xuất enzyme nhờ VSV
2.3.1. Cơ chế điều hòa sinh tổng hợp enzyme ở vi sinh vật
2.3.2. Phương pháp lên men vi sinh vật thu nhận enzyme hòa tan
2.3.3. Thiết bị lên men (Fermenter New Brunswick Co. Bioflo 110)
2.4. Enzyme cố định
2.4.1. Định nghĩa
2.4.2. Ưu điểm của enzyme cố định
2.4.3. Các phương pháp cố định enzyme
2.5. Phương pháp tạo liên kết chéo
2.5.1. Giới thiệu glutaraldehyde
2.5.2. Phương pháp cross-linked enzyme aggregate (CLEA)
2.6. Một số ví dụ về cố định celluase
CHƯƠNG 3
3.1. Vật liệu và hóa chất
3.2. Một số phương pháp chung
3.2.1. Phưong pháp xác định hàm lượng protein
3.2.2. Phương pháp xác định hoạt tính cellulase
3.2.3. Phương pháp tính toán
3.3. Cách tiến hành thí nghiệm
3.3.1. Khảo sát đặc điểm sinh học của Bacillus subtilis
3.3.2. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả năng sinh tổng hợp
3.4. Khảo sát quá trình cố định Cellusoft theo phương pháp CLEA
3.4.1. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ glutaraldehyde đến hiệu suất
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng thời gian cố định đến hiệu suất cố định
3.4.3. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ cố định đến hiệu suất cố định
CHƯƠNG 4
4.1. Khảo sát đặc điểm sinh học của Bacillus subtilis
4.1.1. Quan sát vi sinh vật
4.1.2 Định tính khả năng sinh tổng hợp cellulase của Bacillus subtilis
4.1.3 Khảo sát đường cong sinh trưởng của Bacillus subtilis
4.2. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp
4.2.1. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả năng sinh tổng hợp cellulase
4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ chất cảm ứng CMC đến khả năng
4.2.3. Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả năng sinh tổng hợp cellulase
4.2.4. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến khả năng sinh tổng hợp cellulase
4.3. Khảo sát ảnh hưởng thời gian đến khả năng sinh tổng hợp cellulase
4.4. Khảo sát quá trình cố định Cellusoft theo phương pháp CLEA
4.4.1. Khảo sát ảnh hưởng nồng độ glutaraldehyde đến sự cố định
4.4.2. Khảo sát ảnh hưởng thời gian cố định đến sự cố định Cellusoft
4.4.3. Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đến hiệu suất cố định Cellusoft
4.5. Khảo sát khả năng tái sử dụng của Cellusoft cố định dạng CLEA
CHƯƠNG 5
5.1. Kết luận
5.2. Kiến nghị
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
-------------------------------------------------------------------------
GVHD: TS. HUỲNH NGỌC OANH – Trường ĐH Bách Khoa TPHCM