Tải đồ án miễn phí cho anh em
Đề tài: Tuyển chọn chủng vi khuẩn Bacillus sinhenzyme Cellulase
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN . i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH . v
DANH MỤC BẢNG . vi
MỞĐẦU 1
PHẦN I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. TỔNG QUAN VỀCELLULOSE 3
1.1.1. Giới thiệu vềcellulose . 3
1.1.2. Tìm hiểu vềcây sắn và bã sắn . 4
1.1.3. Tình hình tận dụng bã sắn nguyên liệu 4
1.2. TỔNG QUAN VỀENZYME 5
1.2.1. Lịch sử pháttriển enzyme học . 5
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc phản ứng enzyme . 9
1.2.3. Giới thiệu vềcellulase . 9
1.2.3.1. Cấu trúc của enzyme cellulase 10
1.2.3.2. Tính chất của enzyme cellulase 11
1.2.3.3. Cơ chếtác dụng của enzyme cellulase 11
1.2.4. Vi sinh vật sinh tổng hợp cellulose . 12
1.2.5. Ứng dụng của enzyme cellulase . 12
1.2.6. Tình hình nghiên cứu vềenzyme cellulase 14
1.2.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thếgiới 14
1.2.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nước . 15
1.3.TỔNG QUAN VỀ BACILLUS . 15
1.3.1. Đại cương về Bacillus . 15
1.3.2. Một sốvi khuẩn Bacillusthường gặp trong tựnhiên: 16
1.4. TỔNG QUAN VỀVẬT LIỆU NGHIỂN CỨU 20
PHẦN II NGUYÊN VẬT LI ỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ VẬT LIỆU 23
iii
2.1.1. Đối tượng 23
2.1.2. Vật liệu 23
2.1.2.1. Thiết bị . 23
2.1.2.2. Hoá chất . 23
2.1.3. Môi trường nuôi cấy vi sinh vật (g/ml) 24
2.1.3.1. Môi trường NA (dùng đểphân lập, giữgiống) 24
2.1.3.2. Môi trường thửhoạt tính enzyme cellulose . 24
2.1.3.3. Môi trường nuôi thu enzyme cellulase 24
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 25
2.2.1. Phương pháp phân lập . 25
2.2.2. Phương pháp giữgiống . 26
2.2.3. Một sốphương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học của vi khuẩn 26
2.2.3.1. Phương pháp quan sát đặc điểm khuẩn lạc . 26
2.2.3.2. Phương pháp làm tiêu bản cốđịnh . 27
2.2.3.3. Phương pháp nhuộm Gram . . 27
2.2.4. Phương pháp định tính khảnăng sinh enzyme cellulase . 28
2.2.5.Phương pháp thu nhận dịch chiết enzyme thô 28
2.2.6. Phương pháp xác định hoạt độenzymecellulase . 28
2.2.6.1. Phương pháp đục lỗthạch 28
2.2.6.2.Phương pháp xác định hàm lượng đường khử . 28
2.2.6.3. Phương pháp tính hoạt độhệenzyme cellulase . 29
2.2.7. Bốtrí thí nghiệm . 31
2.2.7.1. Thí nghiệm xác định các điều kiện ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme
cellulase 31
2.2.7.2. Thí nghiệm xác định các điều kiện nuôi cấy thích hợp sinh enzyme
cellulase tốt nhất . 33
2.2.7.3. Ứng dụng enzyme cellulase của chủng Bacillus tuyển chọn vào việc
thủy phân cellulose có trong bã sắn . 35
PHẦN 3 KẾT QUẢNGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37
iv
3.1. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN THEO PHƯƠNG PHÁP MILLER . 37
3.2. TUYỂN LỰA CHỦNG VI KHUẨN BACILLUS SPP SINH ENZYME
CELLULASE TỐT NHẤT 38
3.2.1. Phân lập vi khuẩn Bacillustừthực phẩm lên men Natto . 38
3.2.2. Dựa vào vòng thủy phân CMC 1% tuyển lựa chủng Bacillussinh
enzyme cellulase . 38
3.2.3. Đặc điểm hình thái của 3 chủng B1, B3, B7 39
3.2.3.1. Hình thái khuẩn lạc 39
3.2.3.2. Hình thái vi khuẩn 39
3.2.4. Dựa vào hoạt tính enzyme cellulase của 3 chủng B1, B3, B7 đểchọn
chủng sinh enzyme phát triển nhất 41
3.2.4.1. Xác định địnhtính hoạt tính cellulase . 41
3.2.4.2. Dựa vào định lượng Glucose bằng phương pháp đo quang Miller để
xác định hoạt độenzyme cellulase 43
3.3. ĐIỀU KIỆN ĐỂENZYME CELLULASE CÓ HOẠT TÍNH CAO
NHẤT 47
3.3.1. Nghiên cứu nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme cellulase 44
3.3.2. Nghiên cứupH ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme cellulase . 44
3.4. NUÔI CẤY THU ENZYME CELLULASE . 44
3.4.1. Nghiên cứu sự ảnh hưởng của pH đến quá trình sinh tổng hợp enzyme
cellulase 47
3.4.2. Nghiên cứu thời gian ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp enzyme
cellulase 48
3.5. BƯỚC ĐẦU ĐÁNH GIÁ KHẢNĂNG THỦY PHÂN CELLULOSE TRÊN MÔI
TRƯỜNG BÃ SẮN . 50
KẾT LUẬN 53
ĐỀXUẤT Ý KIẾN 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 54
PHỤLỤC . 57
1
MỞ ĐẦU
Vi sinh vật trong tựnhiên rất phong phú và đa dạng. Chúng ởxung quanh ta:
trong đất, nước, không khí, thậm chí trong cơ thểcon người. Chúng có thểgây ra
các bệnh khôn lường như bệnh lao, dịch hạch, dịch tả, đại dịch cúm ởngười và gia
cầm, lởmồm, long móng ởbò lợn . nhưng chúng cũng đem lại cho ta nguồn lợi vô
cùng to lớn nếu ta biết hiểu chúng và biết sửdụng chúng có mục đích sẽgiúp cuộc
sống của con người tốt đẹp hơn.
Từxa xưa, con người đã biết ứng dụng những hoạt tính có lợi của vi sinh vật
phục vụcho đời sống của mình như tạo ra các loại rượu quý nhờquá trình lên men
của vi sinh vật, những bài thuốc chữa bệnh từvi sinh vật .
Ngày nay chúng ta đang sống trong thếkỷ21, thếkỷcủa khoa học công nghệ
và đặc biệt là công nghệvi sinh càng chứng tỏưu thếcủa mình.
Hiện nay đã có nhiều chất có hoạt tính sinh học khác nhau đã được tổng hợp từ
vi sinh vật đã được đưa vào sản xuất ởmức độcông nghiệp đểphục vụcho nghiên
cứu, công –nôngnghiệp, y học và đời sống của con người.
Các chủng vi khuẩn như:Bacillus, LactoBacillus . đã và đang được sửdụng
trong các chếphẩm sinh học đểphục vụcho các nghành sản xuất như: rượu, bia,
công nghệdệt, y học, bổsung vào thức ăn gia súc, thức ăn trong nuôi trồng thủy
sản, phếthải hữu cơ làm sạch môi trường nuôi trồng thủy sản . là nhờkhảnăng
sinh ezyme thủy phân amylase, protease, cellulase . của chúng.
Các nhà máy chếbiến thực phẩm được hình thành và phát triển ngày càng
nhiều. Bên cạnh đó, các chất thải được thải ra môi trường ngoài với một lượng lớn.
Điển hình như nhà máy chếbiến tinh bột từcủsắn, vào vụthu hoạch có khoảng 100
–150 tấn bã sắn được thải ra hằng ngày. Lượng bã sắn tồn đọng là nguyên nhân gây
ô nhiễm môi trường. Với mong muốn tận dụng lại nguồn bã sắn đểlàm thức ăn
chăn nuôi cho gia súc: bằng cách sửdụng enzyme cellulase phân lập từvi sinh vật
đểphân giải cellulose thành các sản phẩm dễtiêu hóa như đường . kết hợp bổsung
các chất phụgia khác như cám gạo, rỉđường . tăng thành phần dinh dưỡng. Nhờ
2
đó, ta chuyển phếliệu thành một sản phẩm có ích trong chăn nuôi sẽgiảm thiểu nạn
ô nhiễm môi trường.
Xuất phát từthực tếđó chúng tui tiến hành nghiên cứu đềtài:
‘‘Tuyển chọn chủng vi khuẩn Bacillus sinhenzyme Cellulase”
Nội dung
- Tuyển lựachủng Bacillussinh enzymecellulase.
- Xác định một số điều kiện ảnh hưởng đến khả năng thủy phân củaenzyme
thu được.
- Sơ bộ đánh giá khả năng sinh enzyme của chủng vi khuẩnBacillusphân
lập được.
Đề tài được thực hiện trong thời gian ngắn là 3 tháng không tránh khỏi hạn
chế và thiếu sót. tui rất mong nhận được các ý kiến bổ ích của những ai quan
tâm đến đề tài để hoàn thiện hơn.
tui xin chân thành cảm ơn!
3
PHẦN I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.TỔNG QUAN VỀ CELLULOSE
1.1.1.Giới thiệu về cellulose
Cellulose là thành phần cơ bản của thực vật. Ngoài ra người ta thường thấy
chúng có nhiều ởtếbào của một sốloài vi sinh vật. Ởtếbào thực vật và một sốtế
bào vi sinh vật, chúng tồn tại ởdạng sợi.
Cellulose không có trong tếbào động vật. Chúng là một homopolimer mạch
thẳng, được cấu tạo bởi các β-Dglucose-pyranose. Các thành phần này liên kết với
nhau bởi liên kết glucose, liên kết các glucose này với nhau bằng liên kết α-1,4-glucoside. Các gốc glucose trong glucose thường lệch nhau một góc 180
0
C và có
dạng như một chiếc ghếbành. Cellulase thường chứa 10.000 –14.000 gốc đường và
được cấu tạo như Hình 1.1.
Hình 1.1: Cấu trúc phân tửcellulose
Cellulose là chất hữu cơ khó phân hủy. Người và hầu hết động vật không có
khảnăng phân hủy cellulose. Do đó, khi thực vật chết hay con người thải các sản
phẩm hữu cơ có nguồn gốc thực vật đã đểlại trong môi trường lượng lớn rác thải
hữu cơ. Tuy nhiên nhiều chủng VSV bao gồm nấm, xạkhuẩn có khảnăng phân hủy
cellulose thành các sản phẩm dễphân hủy nhờenzyme cellulase [5].
4
1.1.2.Tìm hiểu vềcây sắn và bã sắn
Cây sắn
Cây sắn trồng rất nhiều ởnước ta chủyếu đểlấy củ, cây có chiều cao 1 –3m,
thân có 3 lõi đơn hay phân nhánh, các lá có thùy sâu, dạng chân vịt.
Củsắn có kích thước trung bình dài 25 –38cm. Tùy theo giống, điều kiện đất
đai và thời gian thu hoạch mà củsắn có kích thước lớn hơn hay nhỏhơn trịsố
trung bình.
Cấu tạo củsắn gồm 4 phần chính: vỏgỗ, vỏthịt, thịt sắn và lõi sắn.
Bã sẵn
Hiện nay ởnước ta có trên 60 nhà máy tinh bột sắn với tổng công suất khoảng
38 triệu tấn củsắn tươi/năm. Theo ước tính một nhà máy chếbiến tinh bột sắn có
công suất 30 –100 tấn/ngày sẽsản xuất được 7,5 –25 tấn tinh bột, kèm theo đó là
12 –48 tấn bã bao gồm 2 loại:
Loại 1: Bã thải do quá trình rửavà bóc vỏ gỗ chiếm tỉ trọng ít và thành phần
chủ yếu là cellulose, hemixenlulose và cát, sạn.
Loại 2: Phần bã còn lại sau khi tách tinh bột gọi là bã sắn.
Bảng 1.1:Thành phần trong bã sắn
Thành phần Hàm lượng (%)
Protein 1,82 –2,03
Chất béo 0,09 –0,2
Tro 1,61 –2,38
DNF (%DM) 31,2
Tinh bột 60,84 –65,9
Cacbohydrat 72,19 –79,51
Độ ẩm 80,16 –85,5
1.1.3.Tình hình tận dụng bã sắn nguyên liệu
Bã sắn nguyên liệu chứa độ ẩm cao và một sốchất như tinh bột, chất béo . rất
dễbịvi khuẩn phân hủy gâyra mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trường. Từ Bảng 1.1
trong thành phần bã sắn tươi còn chứa một sốchất dinh dưỡng do đó ta có thểtận
dụng đểbiến phếliệu thành một sản phẩm khác có ích hơn phục vụcho những mục
đích nhất định.
5
Ở Việt Nam
- Làm thức ăn cho động vật nhai lại.
- Sản xuất thức ăn chăn nuôicó giá trị cao.
- Sản xuất cồn sinh học.
Thế giới
- Tạo chất kết dính cho sản xuất diêm.
- Dùng làm phân bón.
- Dùng làm thức ăn gia súc.
- Sản xuất etanol sinh học.
- Vấn đề nghiên cứu nhiên liệu sinh học thay thế cho xăng cũng được nhiều
nước trên thế giới quan tâm. Thái Lan là nước sản xuất thành công etanol sinh học
từ bã sắn, thành công này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng vì nước này phải nhập 2/3
nguồn năng lượng từ nước ngoài.
Bã sắn đã được tận dụng trong rất nhiều lĩnh vực đểgiảm thiểu ô nhiễm môi
trường. Tuy nhiên ởViệt Nam thì điều này cònhạn chế. Với đềtài phân lập
Bacilluscó hoạt tính cellulase. Và bước đầu ứng dụng chủng Bacillusphân hủy
cellulose trong bã sắn đểlàm thức ăn trong chăn nuôi. tui muốn góp một phần nhỏ
bé trong công cuộc bảo vệmôi trường ởnước ta.
Trước thế kỷ XVII
Việc sử dụng enzyme có tính chất kinh nghiệm thuần túy.
Người cổ xưa đã biết dùng vi sinh vật như là nguồn enzyme trong các quá
trình lên men: Làm rượu vang, sản xuất giấm, làm bánh mỳ…
Thế kỷ XVII đến nửa đầu thế kỷ XVIII
Đã đề ra được khái niệm enzyme.
Vanhemon (Vanhemont) người Hà Lan, lần đầu tiên đã quan sát được hiện
tượng tạo thành chất khí khác không khí trong quá trình lên men.
1659, Silvius lần đầu tiên nêu lên rằng, về cơ bản tất cả các quá trình sống đều
là những quá trình hóa học.
Nửa cuối thế kỷ XVIII
Đã có những thí nghiệm đầu tiên về enzyme:
Công trình nghiên cứu khả năng tiêu hóa thịt trong dạ dày. Công trình này do
Reaumur (người Pháp) bắt đầu và sau đó được Spallanzani (người Ý) mở rộng.
Năm 1986, Schwann đã gọi chất làm tiêu hóa thịt này là pepsin.
Từ năm 1800, người ta cũng đã cho rằng, trong ruột có một enzyme phân giải
protein khác. Sau đó Kuhne đặt tên là trypsin.
Protease thực vật được sử dụng khá sớm, từ năm 1700 người dân ở các đảo
Thái Bình Dương đã biết sử dụng đu đủ để làm mềm thịt.
Nửa đầu thế kỷ XIX
Người ta đã tách được một số chế phẩm từ nhiều nguồn nguyên liệu khác có
tác dụng thủy phân các chất tương ứng, và bước đầu tách được các chất tạo nên quá
trình lên men.
Mở đầu là công trình nghiên cứu của Kiecgiop (người Nga, 1814), nước chiết
từ hạt lúa mạch nảy mầm có tác dụng chuyển hóa tinh bột thành đường từ 400
C –
600
C.
Năm 1833, Payen và Pesso (Pháp) thêm cồn vào dịch chiết này, thu được kết
tủa có khả năng phân giải tinh bột thành đường, đặt tên là diastate.
Người ta cũng đã tách được nhiều enzyme khác ở dạng kết tủa.
Link download:dP5y1i8tqhM62FS
