Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn Bacillus subtilis để khử protein vỏ tôm

Chitin có rất nhiều trong vỏcủa tôm, ñồng thời dẫn xuất của nó là chitosan lại có hoạt tính sinh học cao và ñược ứng dụng nhiều trong công nghiệp dược, trong nông nghiệp và trong công nghệthực phẩm Qui trình thu hồi chitin từvỏtôm gồm hai quá trình là quá trình loại bỏ chất khoáng và loại bỏ protein. Phương pháp khử protein sử dụng hiện nay là phương pháp hóa học dùng bazo mạnh như NaOH. Phương pháp này có nhược ñiểm là chất thải của quá trình có chứa chất ăn mòn, làm ô nhiễm môi trường, dịch thủy phân có chất lượng kém không thu hồi lại ñược. Hiện nay nhiều nghiên cứu tập trung vào sửdụng phương pháp sinh học ứng dụng các chủng vi khuẩn có khảnăng sinh enzyme proteaza thuỷphân loại bỏprotein ra khỏi nguyên liệu, khắc phục các nhược ñiểm của phương pháp hóa học. Mục ñích của ñềtài nghiên cứu này là tuyển chọn chủng vi sinh vật có hoạt tính proteaza cao, tối ưu hóa ñiều kiện nuôi cấy thu dịch enzym có hoạt lực proteaza cao và ứng dụng trong khửprotein của vỏtôm. Từ11 chủng vi khuẩn chúng tôi ñã chọn ñược chủng Bacillus subtilisDT2 có hoạt lực proteaza cao. Tiến hành qui hoạch thực nghiệm bằng phương pháp bềmặt ñáp ứng ñã chọn ñược ñiều kiện tối ưu ñểthu dịch enzyme là CaCl 2 0,5g/l, nồng ñộ glucoza 0,5 g/l, pH 9,37 và thời gian nuôi cấy là 14h. Ứng dụng dịch enzyme của chủng Bacillus subtiliscó thểkhử ñược 96,14% protein trong vỏtôm.

pdf49 trang | Chia sẻ: oanh_nt | Lượt xem: 2089 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Báo cáo Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn Bacillus subtilis để khử protein vỏ tôm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG …………………. KHOA………………………. -----[\ [\----- Báo cáo tốt nghiệp Đề tài: Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn Bacillus subtilis để khử protein vỏ tôm Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= B GIÁO D C VÀ ðÀO T O CNG HÒA Xà H I CH NGH ĨA VI T NAM TR ƯNG ð I H C BÁCH KHOA HÀ N I ðc l p – T do – H nh phúc NHI M V LU N V ĂN T T NGHI P H và tên sinh viên : Ph m Th Trang Khóa: 49 S hi u sinh viên : 20043179 Vi n : Công ngh sinh h c và th c ph m Ngành : Công ngh các s n ph m lên men ð tài t t nghi p: “ Nghiên c u ng d ng vi khu n Bacillus subtilis ñ kh protein v tôm ”. Giáo viên h ưng d n : TS. Lê Thanh Hà Ngày giao lu n v ăn : Ngày hoàn thành lu n v ăn : Hà Ni, ngày 5 tháng 6 năm 2009 Tr ưng b môn Gi ng viên h ưng d n PGS.TS Nguy n Thanh H ng TS Lê Thanh Hà LI C M ƠN ============================================================== 1 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= Em xin chân tr ng c m ơn Vi n Công ngh sinh h c và Công ngh th c ph m – Tr ưng ð i h c Bách Khoa Hà N i ñã t o m i ñiu ki n thu n l i cho em th c hi n và hoàn thành lu n v ăn t t nghi p. Em xin bày t lòng bi t ơn sâu s c ñ n TS. Lê Thanh Hà ñã t n tâm, chu ñáo h ưng d n và có nh ng ch d n quan tr ng, quý giá giúp em hoàn thành lu n văn. Em xin chân thành c m ơn s giúp ñ nhi t tình c a các th y cô, anh ch cán b các Phòng, B môn trong Vi n Công ngh sinh h c và Công ngh th c ph m ñã nhi t tình quan tâm, giúp ñ và t o ñiu ki n thu n l i cho em trong quá trình nghiên c u th c hi n lu n v ăn t t nghi p. Cu i cùng em xin bày t lòng bi t ơn sâu s c ñ n nh ng ng ưi thân trong gia ñình cùng toàn th các b n bè ñã ñng viên và giúp ñ em v ưt m i khó kh ăn hoàn thành lu n v ăn t t nghi p. Hà N i, ngày … tháng … n ăm … SV th c hi n Ph m Th Trang ============================================================== 2 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= Mc L c M ð U .................................................................................................................... 8 I. TNG QUAN...................................................................................................... 9 I.1 HI N TR NG KHAI THÁC VÀ CH BI N TH Y S N ....................... 9 I.1.1 Thành ph n ph ph m tôm ....................................................................... 9 I.1.2 Ph th i trong công nghi p ch bi n......................................................... 9 I.1.3 Cu t o và thành ph n hoá h c c a ph li u tôm ................................... 10 I.1.3.1 Cu t o hóa h c c a ph li u v tôm .............................................. 10 I.1.3.2 Thành ph n hóa h c c a v tôm ..................................................... 11 I.2 M T S TÍNH CH T VÀ NG D NG C A CHITIN VÀ CHITOSAN.. 13 I.2.1 Tng quan v chitin ................................................................................ 13 I.2.1.1 S t n t i c a chitin trong t nhiên ................................................. 13 I.2.1.2 Cu t o c a chitin............................................................................ 13 I.2.1.3 Tính ch t c a chitin ......................................................................... 14 I.2.2 Tng quan v chitosan............................................................................ 15 I.2.2.1 Cu trúc phân t c a chitosan ......................................................... 15 I.2.2.2 Tính ch t c a chitosan..................................................................... 15 I.2.3 ng d ng c a chitin và chitosan ............................................................ 16 I.2.3.1 Trong công ngh th c ph m............................................................ 16 I.2.3.2 Trong y d ưc ................................................................................... 18 I.2.3.3 Trong x lý môi tr ưng................................................................... 20 I.2.3.4 Trong nông nghi p .......................................................................... 20 I.2.3.5 Trong công ngh m ph m ............................................................. 21 I.2.4 Ph ươ ng pháp thu nh n chitin.................................................................. 21 I.2.4.1 Ph ươ ng pháp hóa h c ...................................................................... 21 I.2.4.2 Ph ươ ng pháp c ơ h c........................................................................ 23 I.2.4.4 Ph ươ ng pháp sinh h c ..................................................................... 23 I.3. Bacillus subtilis .......................................................................................... 25 I.3.1 Gi i thi u v vi khu n Bacillus subtilis.................................................. 25 I.3.2 Các y u t nh h ưng ñ n sinh tr ưng c a Bacillus subtilis ................. 25 I.3.2.1 Môi tr ưng dinh d ưng ................................................................... 25 I.3.2.2 Nhi t ñ ........................................................................................... 27 I.3.2.3 pH .................................................................................................... 27 I.3.2.4 Ngu n O2 ................................................................................................27 I.3.3 Tình hình nghiên c u quá trình kh protein ph li u tôm b ng Bacillus subtilis t i Vi t Nam và trên th gi i................................................................. 27 II. V T LI U VÀ PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C U .......................................... 29 II.1 V T LI U ...................................................................................................... 29 II.1.1 Vi sinh v t ........................................................................................... 29 II.1.2. V tôm................................................................................................. 29 ============================================================== 3 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= II.1.3 Các lo i thi t b s d ng ......................................................................... 29 II.1.4 Các môi tr ưng c ơ b n s d ng trong nghiên c u.................................. 30 II.1.5 Các hóa ch t s d ng .............................................................................. 30 II.2 PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C U .................................................................. 30 II.2.1 Ph ươ ng pháp vi sinh................................................................................ 30 II.2.1.1 Ph ươ ng pháp nuôi c y l ng ......................................................... 30 II.2.1.2 Ph ươ ng pháp lên men v tôm.......................................................... 30 II.2.2 Ph ươ ng pháp hóa sinh............................................................................ 30 II.2.2.1 Ph ươ ng pháp xác ñnh ho t ñ proteaza b ng ph ươ ng pháp khuy ch tán ñĩa th ch ................................................................................................... 30 II.2.2.2 Ph ươ ng pháp xác ñnh ho t ñ proteaza b ng ph ươ ng pháp Anson ci ti n ......................................................................................................... 31 II.2.2.3 Ph ươ ng pháp xác ñnh hàm l ưng protein b ng ph ươ ng pháp Biuret ………………………………………………………………………………32 II.2.3. Ph ươ ng pháp qui ho ch th c nghi m b m t ñáp ng........................ 34 III. KT QU VÀ TH O LU N ....................................................................... 35 III.1 Tuy n ch n ch ng sinh t ng h p protease cao ............................................. 35 III.1.1 ðnh tính b ng ph ươ ng pháp ño ñưng kính vòng thu phân................ 35 III.1.2 ðnh l ưng b ng ph ươ ng pháp ño ho t l c proteaza t o thành theo ph ươ ng pháp Anson c i ti n .............................................................................. 36 III.2 T i ưu hóa ñiu ki n sinh t ng h p proteaza ............................................... 37 III.2.1 Ch n các y u t nh h ưng .................................................................... 37 III.2.1.1 nh h ưng c a pH....................................................................... 37 III.2.1.2 nh h ưng c a n ng ñ CaCl 2 .................................................... 38 III.2.1.3 nh h ưng c a n ng ñ ñưng ................................................... 39 III.2.1.3 nh h ưng c a th i gian nuôi c y .............................................. 39 III.2.2 T i ưu hóa ñiu ki n nuôi c y b ng ph ươ ng pháp b m t ñáp ng........ 40 III.3 Tìm ñiu ki n thích h p cho quá trình lên men ph li u tôm lo i protein ... 43 IV. KT LU N......................................................................................................... 47 V. PH L C………………………………………………………………………..47 ============================================================== 4 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= TÓM T T N I DUNG Chitin có r t nhi u trong v c a tôm, ñ ng th i d n xu t c a nó là chitosan l i có ho t tính sinh h c cao và ñưc ng d ng nhi u trong công nghi p d ưc, trong nông nghi p và trong công ngh th c ph m…Qui trình thu h i chitin t v tôm g m hai quá trình là quá trình lo i b ch t khoáng và lo i b protein. Ph ươ ng pháp kh protein s d ng hi n nay là ph ươ ng pháp hóa h c dùng bazo m nh nh ư NaOH. Ph ươ ng pháp này có nh ưc ñim là ch t th i c a quá trình có ch a ch t ăn mòn, làm ô nhi m môi tr ưng, d ch th y phân có ch t l ưng kém không thu h i l i ñưc. Hi n nay nhi u nghiên c u t p trung vào s d ng ph ươ ng pháp sinh h c ng d ng các ch ng vi khu n có kh n ăng sinh enzyme proteaza thu phân lo i b protein ra kh i nguyên li u, kh c ph c các nh ưc ñim c a ph ươ ng pháp hóa h c. Mc ñích c a ñ tài nghiên c u này là tuy n ch n ch ng vi sinh v t có ho t tính proteaza cao, t i ưu hóa ñiu ki n nuôi c y thu d ch enzym có ho t l c proteaza cao và ng d ng trong kh protein c a v tôm. T 11 ch ng vi khu n chúng tôi ñã ch n ñưc ch ng Bacillus subtilis DT2 có ho t l c proteaza cao. Ti n hành qui ho ch th c nghi m b ng ph ươ ng pháp b m t ñáp ng ñã ch n ñưc ñiu ki n t i ưu ñ thu d ch enzyme là CaCl 2 0,5g/l, n ng ñ glucoza 0,5 g/l, pH 9,37 và th i gian nuôi c y là 14h. ng d ng d ch enzyme c a ch ng Bacillus subtilis có th kh ñưc 96,14% protein trong v tôm. ============================================================== 5 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= DANH M C CÁC B NG BI U VÀ S Ơ ð Tên b ng Trang Bng 1.1 : Thành ph n hoá h c c a ph li u tôm ………………………………….10 Bng 2.1 : Gía tr mã hoá và th c nghi m…………………………………………. 31 Bng 3.1 : ðung kính khu n l c và vòng thu phân................................................33 Bng 3.2 : ðưng kính vòng thu phân…………………………………………….34 Bng 3.3 : Ho t ñ proteaza c a 3 ch ng nghiên c u………………………………34 Bng 3.4 : nh h ưng c a pH ban ñ u ñ n ho t ñ proteaza thu ñưc…………….35 Bng 3.5 : nh h ưng c a th i gian nuôi c y………………………………………39 Bng 3.6 :nh h ưng c a th i gian nuôi c y trong ph ươ ng pháp quy ho ch th c nghi m b m t………………………………………………………………………40 Bng 5.1 : Các thì nghi m th c nghi m ti n hành trong qui ho ch t i ưu và k t qu …………………………………………………………………………………..45 ============================================================== 6 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= DANH M C CÁC HÌNH V VÀ ð TH Tên hình v Trang Hình 3.1 : nh h ưng c a pH ñ n ho t ñ proteaza c a ch ng DT2........................37 Hình 3.2 : nh h ưng c a n ng ñ CaCl2 ñn ho t ñ proteaza c a ch ng DT2….37 Hình 3.3 : nh h ưng c a n ng ñ glucoza ñ n ho t ñ proteaza ca ch ng DT2………………………………………………………………………………... 39 Hình 3.4 . nh h ưng c a t ng y u t ñ n ho t ñ proteaza khi c ñ nh các y u t còn lai. A, B, C và D là các giá tr c a các bi n n ng ñ CaCl 2, n ng ñ glucoza, th i gian và pH t ươ ng ng………………………………………………………….41 Hình 3.5 . nh h ưng c a th i gian và n ng ñ CaCl 2 ñn ho t ñ proteaza...........41 Hình 3.6 . nh h ưng c a pH và n ng ñ CaCl 2 ñn ho t ñ proteaza…………….42 Hình 3.7 . nh h ưng c a th i gian và n ng ñ glucoza ñ n ho t ñ proteaza……43 Hình 3.8 nh h ưng c a t l và th i gian lên men ñn hi u su t lên men……….45 ============================================================== 7 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= M ð U Trong nh ng n ăm g n ñây, ngành nuôi tr ng, khai thác và ch bi n th y s n xu t kh u Vi t Nam ñã phát tri n m nh m , trong ñó tôm ñông l nh xu t kh u ñã ñem l i thu nh p ngu n ngo i t cho ñ t n ưc r t ñáng k . Tuy nhiên, cùng v i s phát tri n ñó thì m t l ưng l n ph li u th i ra c ũng r t l n. Do v y, m t v n ñ ñ t ra là nghiên c u t n d ng ngu n ph li u ñ s n su t ra các m t hàng có giá tr gia tăng, nh m ñ m b o yêu c u s n xu t s ch h ơn, ñng th i c ũng ñem l i ngu n kinh t ñáng k . Hi n nay, vi c t n d ng ph li u tôm ñưc th c hi n theo h ưng s n xu t chitin – chitosan. Tuy nhiên, trong quá trình s n xu t chitin và chitosan t v tôm cn ph i qua các b ưc x lý nh ư kh khoáng và protein. Trong n ưc th i có ch a mt thành ph n l n và quan tr ng là protein. Chính vì v y vi c nghiên c u ñ ñưa ra quy trình thu h i protein là r t c n thi t. N u thu h i h n h p này ta có th s d ng ñ b sung vào th c ăn gia súc, nuôi tr ng th y s n v a góp ph n làm t ăng giá tr kinh t cho quy trình s n xu t chitin v a góp ph n gi i quy t v n ñ ô nhi m môi tr ưng do d ch th i này gây ra. Nh n th y tính c p thi t c a v n ñ thu h i protein t quy trình s n xu t chitin chúng tôi ñã ti n hành nghiên c u ñ tài: “Nghiên c u ng d ng vi khu n Bacillus subtilis ñ kh protein v tôm ” Mc ñích c a ñ tài : Ti ưu hoá ñiu ki n sinh t ng h p c a Bacillus subtilis nh m thu ñưc proteaza có ho t l c cao nh t, ñ ng th i ñem ng d ng vào trong thu phân protein trong v tôm sao cho hi u su t thu phân là cao nh t. ============================================================== 8 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= I. TNG QUAN I.1 HI N TR NG KHAI THÁC VÀ CH BI N TH Y S N I.1.1 Thành ph n ph ph m tôm Tôm là ñi t ưng quan tr ng c a ngành nuôi tr ng và ch bi n th y s n Vi t Nam. Th t tôm có giá tr dinh d ưng cao và có mùi v th ơm ngon ñc tr ưng, r t h p dn. Hi n nay, s n ph m tôm ñông l nh xu t kh u ñã góp 70-80% t ng kim ng ch xu t kh u c a toàn ngành (theo th ng kê kim ng ch xu t kh u thu s n c a Vi t Nam trong vòng 6 tháng ñu n ăm 2008). Hi n nay n ưc ta, k thu t khai thác và nuôi tôm r t phát tri n và ngày càng cung c p nhi u nguyên li u cho các nhà máy ch bi n th y s n trong n ưc và xu t kh u nhi u m t hàng nh ư: Tôm t ươ i nguyên con c p ñông IQF ho c Block Tôm v b ñ u c p ñông IQF hay Block Tôm là surimi Tôm b v ñóng h p Tôm b v , còn ñt ñuôi c p ñông IQF Tôm b v , b ch l ưng h p c p ñông ðiu này ch ng t tôm là m t m t hàng ñem l i ngu n l i kinh t l n cho ñ t nưc nh ưng ñng th i c ũng th i ra m t l ưng ñáng k ph li u, ch y u là v và ñu tôm. Ngoài ra, có m t l ưng ñáng k th t v do bóc nõn không c n th n ho c m t s tôm b th i lo i do bi n màu, ch t l ưng không ñ m b o. Tùy theo gi ng, loài và ph ươ ng pháp gia công ch bi n mà l ưng ph li u này có th thay ñ i t 40% ( ñ i v i tôm sú) ñ n 60% ( ñ i v i tôm càng xanh) l ưng nguyên li u thu mua. ð i v i s n ph m tôm bóc nõn và rút ru t thì m t mát theo v tôm và ñuôi kho ng 25%. Nhìn chung, trong ph li u tôm thì tr ng l ưng ph n ñ u th ưng g p 3 – 4 l n so v i ph n v và ñuôi. ============================================================== 9 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= I.1.2 Ph th i trong công nghi p ch bi n Tôm là ngu n Thu s n d i dào và có giá tr kinh t cao nh ưng vi c khai thác, ñánh b t ph thu c r t l n vào ñiu ki n t nhiên và mang tính mùa v vì v y ngoài ñánh b t t nhiên ng ưi ta còn ñy m nh theo h ưng nuôi tr ng ñm b o cung c p nguyên li u m t cách th ưng xuyên cho các nhà máy ch bi n Th y s n xu t kh u. Giáp xác là ngu n nguyên li u Th y s n d i dào chi m t 30-35% t ng sn l ưng nguyên li u Vi t Nam. Trong công nghi p ch bi n Thu s n xu t kh u, t l c ơ c u các m t hàng ñông l nh giáp xác chi m t 70-80% công su t ch bi n. Hàng n ăm các nhà máy ch bi n ñã th i b m t l ưng ph li u giáp xác khá l n kho ng 70.000 t n. Riêng t nh Khánh Hòa l ưng ph li u này vào kho ng 2257 t n/n ăm. Theo s li u th ng kê n ăm 1999 ph li u giáp xác trên toàn th gi i kho ng 5,ll tri u t n/n ăm. ñ a b n t nh Khánh Hòa trong nh ng n ăm g n ñây m t hàng tôm ñông lnh ñưc ñ y m nh nh t là các xí nghi p ch bi n Th y s n nh ư: Xí nghi p ðông l nh Nam Trung B , Xí nghi p ðông l nh Vi t Long, Xí nghi p ðông lnh Vi t Th ng, Xí nghi p ðông l nh Nha Trang (hay công ty F17),… Vi c tiêu th m t s l ưng l n tôm nguyên li u c a các nhà máy ch bi n th y s n ñã th i ra m t l ưng l n ph li u trong ñó ph li u v , ñ u tôm là ch yu. Các lo i ph li u này n u th i tr c ti p ra môi tr ưng s gây ô nhi m môi tr ưng tr m tr ng và n u ñem x lý ch t th i thì chi phí s r t l n. Ngày nay ñã có r t nhi u h ưng nghiên c u s d ng ph li u tôm ñ s n xu t các ch ph m có giá tr trong ñó quan tr ng nh t là vi c s n xu t chitin- chitosan t v giáp xác. I.1.3 Cu t o và thành ph n hoá h c c a ph li u tôm I.1.3.1 Cu t o hóa h c c a ph li u v tôm V chia làm 4 l p chính: Lp bi u bì (epicuticle); Lp màu; ============================================================== 10 Lu n v ăn t t nghi p Ph m Th Trang K49 ================================================================= Lp Canxi hoá; Lp không b Canxi hóa. Lp bi u bì, l p màu, l p Canxi hóa c ng do s l ng ñ ng c a Canxi. Lp màu, l p Canxi hóa, l p không b Canxi hóa ch a chitin nh ưng l p bi u b
Luận văn liên quan