Tài liệu Nghiên cứu sử dụng hệ enzyme pectinase, cellulase của vi khuẩn b.subtilis, p.lantarum và nấm mốc a.n

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỆ ENZYME PECTINASE, CELLULASE CỦA VI KHUẨN B.SUBTILIS, P.LANTARUM VÀ NẤM MỐC A.NIGER, PH.CHRYSOSPORIUM ĐỂ XỬ LÝ LỚP NHỚT CỦA VỎ CÀ PHÊ INVESTIGATION ON THE APPLICATION OF PECTINASE, CELLULASE ENZYMES OF BACTERIA B.SUBTILIS, P.LANTARUM AND FUNGI A.NIGER, PH.CHRYSOSPORIUM FOR MUCILAGE COAT FROM THE COFFEE BEANS








TÓM TẮT
Nghiên cứu này nhằm mục đích làm sạch lớp nhớt bám trên hạt cà phê sau khi tách vỏ. Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng 4 chủng vi sinh vật, bao gồm hai chủng nấm mốc: A.niger, Ph.chrysosporium,và hai chủng vi khuẩn: B. subtilis, L. plantarum, trong đó A. niger, Ph. chrysosporium có khả năng tổng hợp enzyme cellulase và pectinase, B. subtilis chỉ có khả năng tổng hợp cellulase và L. plantarum có khả năng tổng hợp acid lactic.
Thử nghiệm khả năng xử lý nhớt của hạt cà phê sau 20 giờ lên men khi sử dụng đơn chủng và phối hợp các chủng với nhau chúng tôi nhận thấy: khi xử lý đơn chủng với A.niger cho hiệu quả cao nhất đạt 93%, xử lý phối hợp 2 chủng với Ph. chrysosporium và A. niger cho hiệu quả cao nhất đạt 96%, xử lý phối hợp 3 chủng với B. subtilis, Ph. chrysosporium và A. niger cho hiệu quả cao nhất đạt 98%, xử lý phối hợp 4 chủng với B. subtilis, Ph. chrysosporium, A. niger và L. plantarum cho hiệu quả cao nhất đạt 97%.
ABSTRACT
This study aims at mucilage coat from the coffee beans after shelling. In this study we used four strains of microorganisms, including two strains of fungi: A. niger, Ph. chrysosporium, and two strains of bacteria: B. subtilis, L. plantarum. A. niger, Ph. chrysosporium are capable of cellulase and pectinase synthesis, B. subtilis is only capable of cellulase synthesis and L. plantarum has the ability to synthesize lactic acid. The ability to treat the beans after 20 hours of fermentation of single strains and of different combination of strains was tested. The results showed that: when using only A.niger strain the maximum removing efficiency is 93%, using the combination Ph. chrysosporium and A. niger the maximum efficiency reached 96%, with three strains of B. subtilis, Ph. chrysosporium and A. niger the maximum removing efficiency is 98%, and with the combination of four strains of B. subtilis, Ph. chrysosporium, A. niger and L. plantarum the maximum efficiency reached 97%.
1. GIỚI THIỆU
Các sản phẩm cà phê trên thị trường nước ta hiện nay chủ yếu được chế biến theo phương pháp khô nên việc tách chiết các chất hòa tan có trong hạt chưa đạt hiệu quả cao, làm giảm chất lượng cà phê. Nguyên nhân gây ra là do thành phần pectin và cellulose còn chiếm một tỉ lệ cao trong hạt chưa được tách triệt để [1][3]. Pectin liên kết với thành phần cellulose ở lớp vỏ thóc làm cho hạt sau khi bóc vỏ thịt có độ nhớt cao, khó sấy khô, gây khó khăn cho việc tách vỏ thóc một cách triệt để, làm giảm chất lượng cà phê. Để phá hủy lớp nhớt trong vỏ hạt cà phê có nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp sinh học: sử dụng các enzyme pectinase, protopectinase, cellulase ., phương pháp hóa học: sử dụng NaOH, Na2CO3, vôi, dùng nước ấm và phương pháp cơ học: sử dụng máy chà xát tươi. Với những yêu cầu về kinh tế và tính chủ động trong sản xuất thì phương pháp lên men sử





dụng các vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp enzyme có nhiều triển vọng hơn, tuy nhiên nếu sử dụng hệ vi sinh vật không đặc hiệu thì sản phẩm sẽ không đạt chất lượng cao, thời gian lên men kéo dài. Sử dụng hệ enzyme pectinase, cellulase và môi trường acid do các vi sinh vật tổng hợp nhằm tạo ra chế phẩm vi sinh để xử lý nhớt cà phê trong phương pháp chế biến ướt có tính kinh tế cao, dễ thực hiện, chủ động trong sản xuất.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
- Các chủng vi sinh vật: Bacillus subtilis, Lactobacillus plantarum, Phanerochaete chrysosporium và Aspergillus niger được phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, trường ĐH Bách Khoa Đà Nẵng cung cấp.
- Nguyên liệu cà phê Robusta được thu hái ở các tỉnh Tây Nguyên.
- Pectin tinh khiết được mua của Merck
- Môi trường nuôi các chủng vi sinh vật:
Vi khuẩn B. subtilis được nuôi trên môi trường: bột gạo 2g/l, bột đậu tương 2g/l, NH4Cl 0,4g/l, K2HPO4 1g/l, KH2PO4 0,6g/l, pH = 7, lượng cơ chất cảm ứng bổ sung: CMC 2g/l, vỏ cà phê 4g/l.
Vi khuẩn L. plantarum được nuôi trên môi trường: nước cà chua 10%, nước dừa 10%, cao nấm men 10g/l, vỏ cà phê 5g/l.
Nấm A. niger nuôi trên môi trường: 75% cám, 12% trấu, 1% (NH4)2SO4, lượng cơ
chất cảm ứng bổ sung: 12% vỏ cà phê.
Nấm Ph. chrysosporium nuôi trên môi trường: 50% cám, 20% bột mì, 5% đường, 12% trấu, 1% (NH4)2SO4, lượng cơ chất cảm ứng bổ sung: 12% vỏ cà phê.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
- Đo vòng thủy phân enzyme petinase, cellulase của 4 chủng vi sinh vật theo phương
pháp khuếch tán enzym trên thạch cơ chất. [2]
- Xác định hoạt độ enzyme pectinase, cellulase theo phưong pháp so màu với thuốc thử DNS (acid 3,5- dinitrisalycilic). Theo phương pháp Bernfeld [2]
- Khảo sát khả năng xử lý lớp nhớt trên vỏ cà phê bằng phương pháp đếm số hạt sạch nhớt trên tổng số hạt xử lý.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khảo sát khả năng sinh enzyme pectinase và cellulase của các chủng vi sinh vật
3.1.1. Đánh giá khả năng sinh enzyme bằng phương pháp đo đường kính vòng thủy phân
Để khảo sát hoạt lực enzyme cellulase chúng tôi sử dụng phương pháp khuếch tán enzyme trên đĩa thạch có chứa cơ chất Carboxylmetylcellulose (CMC) 1%, và để khảo sát hoạt lực enzyme pectinase chúng tôi sử dụng đĩa thạch có chứa cơ chất pectin 0,5%. Hoạt lực enzyme được đánh giá bằng đường kính vòng thủy phân (D-d). Kết quả được trình bày tại bảng 3.1
Kết quả nghiên cứu cho thấy 2 chủng: A. niger và Ph. chrysosporium đều có khả năng tổng hợp cả hệ enzyme pectinase và cellulase, còn chủng B. subtilis không tổng hợp pectinase mà chỉ tổng hợp enzyme cellulase. Đường kính vòng thủy phân pectin và CMC của A. niger (18mm), lớn hơn so với đường kính vòng thủy phân của Ph. Chrysosporium (11mm). Hai chủn g vi khuẩn B. subtilis, L. plantarum không tổng hợp enzyme pectinase, riêng B. subtilis có khả năng sinh enzyme cellulase (16mm).