Chủng B14 đạt hoạt độ cực đại 200,2 (UI/ml) sau 36 giờ lên men lỏng, ở thời điểm này
hoạt độ protease đo được ở chủng B6 là 170,2 (UI/ml) cao gấp ba lần ở thời điểm 12 giờ
và gấp đôi kết quả đo được ở thời điểm 72 giờ. Kết quả này tương đương với ghi nhận
của Đỗ Thị Bích Thuỷ (2012) trên đối tượng Bacillus amyloliquefaciens N1. Sau 24 giờ
lên men, hoạt độ protease thô đo được ở hai chủng B8 và B9 lần lượt là 80,2 và 112,5
(UI/ml). Sự giảm hoạt độ enzym trong môi trường nuôi cấy có thể được giải thích bởi
nhiều lí do khác nhau như khi thời gian nuôi cấy kéo dài thì hàm lượng chất dinh dưỡng
cũng như cơ chất cảm ứng giảm xuống; thành phần môi trường thay đổi do quá trình
trao đổi chất của vi khuẩn; hoặc do vi sinh vật tổng hợp nên các chất gây kìm hãm quá
trình sinh tổng hợp enzym; vi khuẩn ở cuối pha sinh tổng hợp tế bào bắt đầu tự phân
huỷ và tốc độ tích luỹ enzym bị chậm lại [1, 3, 6]. Nghiên cứu của B.K.M. Lakshmi
và cộng sự trên đối tượng Bacillus licheniformis cho thấy thời gian tối ưu để thu nhận
protease là sau 72 giờ. Với vi khuẩn Bacillus subtilis, hoạt độ protease cao nhất được
xác định sau 36 giờ (G. Pant và cộng sự) và sau 48 giờ (A. Jadhav và cộng sự). Như
vậy, hoạt độ protease rõ ràng không chỉ phụ thuộc mật thiết vào đối tượng vi khuẩn mà
còn là mối tương quan giữa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp trong quá
trình nuôi cấy như thành phần môi trường, nhiệt độ, pH, thời gian và cơ chất cảm ứng.
4. KẾT LUẬN
Từ 47 chủng vi khuẩn phân lập từ nước thải sản xuất đã xác định sơ bộ được 16 chủng
thuộc chi Bacillus theo khoá phân loại của Bergey (1957). Cả 16 chủng vi khuẩn
Bacillus sp. đều có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào với cơ chất cảm ứng
gelatin. Bốn chủng có đường kính vòng thuỷ phân cao bao gồm B6 (14,33 mm), B8
(18,33 mm), B9 (16,67 mm) và B14 (18,67 mm) được lựa chọn để xác định hoạt độ
enzym. Kết quả cho thấy,mức pH 7,9 với cơ chất cảm ứng gelatin 1%, sau 24h lên men
lỏng ở 30oC chủng B14 cho thấy hoạt độ cao nhất (175,2 UI/ml), theo sau đó là chủng
B6 (130,1 UI/ml). Sau 36 giờ nuôi cấy hoạt độ protease thu được cực đại của chủng B6
là 170,2 (UI/ml) và chủng B14 là 200,2 (UI/ml)).
9 trang |
Chia sẻ: hachi492 | Lượt xem: 4 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Phân lập và sàng lọc một số chủng bacillus sp sinh protease từ nước thải, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế
ISSN 1859-1612, Số 3(55)/2020: tr.100-108
Ngày nhận bài: 21/10/2019; Hoàn thành phản biện: 28/12/2019; Ngày nhận đăng: 29/12/2019
PHÂN LẬP VÀ SÀNG LỌC MỘT SỐ CHỦNG BACILLUS SP.
SINH PROTEASE TỪ NƯỚC THẢI
NGUYỄN THỊ KIM CƠ*, TRẦN QUỐC DUNG
Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm, Đại học Huế
*Email: nguyenthikimcow@dhsphue.edu.vn
Tóm tắt: Từ 6 mẫu nước thải, sau khi gia nhiệt chúng tôi đã phân lập được
47 chủng vi khuẩn khác nhau trong đó 16 chủng được xác định sơ bộ thuộc
chi Bacillus theo khoá phân loại của Bergey (1957); và được kí hiệu từ B1
đến B16. Kết quả nghiên cứu cho thấy cả 16 chủng này đều có khả năng sinh
tổng hợp protease ngoại bào thể hiện ở đường kính vòng thuỷ phân gelatin
bằng phương pháp xác định kích thước vòng thủy phân với thuốc thử HgCl2
10%. Bốn chủng B6, B8, B9, B14 có đường kính vòng thuỷ phân cao lần
lượt là 14,33; 18,33; 16,67 và 18,67 mm được chọn để xác định hoạt độ
enzym theo phương pháp Sigma. Ở mức pH 7,9 với cơ chất cảm ứng gelatin
1%, sau 24h lên men lỏng ở 30oC chủng B14 cho thấy hoạt độ cao nhất
(175,2 UI/ml), theo sau đó là chủng B6 (130,1 UI/ml). Sau 36 giờ nuôi cấy
hoạt độ protease thu được cực đại của chủng B6 là 170,2 (UI/ml) và chủng
B14 là 200,2 (UI/ml)).
Từ khoá: Bacillus sp.; protease; nước thải; hoạt độ enzym.
1. MỞ ĐẦU
Enzym là chất xúc tác sinh học có vai trò quan trọng trong đời sống con người, trong đó
protease chiếm khoảng 60% giá trị thương mại trên thị trường enzym thế giới [1, 5].
Ngày nay, protease trở thành enzym có vai trò quan trọng hàng đầu trong ngành công
nghiệp bởi những ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, dệt, da, mỹ
phẩm, dược phẩm và xử lí nước thải[ 2, 6].
Protease được phân loại bao gồm exopeptidase (aminopeptidase và carboxypeptidase)
và endopeptidase (serine, cysteine, aspartic, metallico, threonine, glutamic
endopeptidase và asparagine peptide lyase) dựa trên vị trí của peptide. Dựa trên pH,
protease có thể được phân loại thành kiềm, trung tính và axit [4]. Protease kiềm khá
quan trọng trong thị trường công nghiệp toàn cầu vì chúng có khả năng chịu được các
điều kiện pH cao [8, 9].
Trong tất cả các nguồn thu nhận protease, vi khuẩn được xem là nguồn thu nhận
protease lý tưởng so với động vật và thực vật và nấm, đặc biệt Bacillus là một trong
những chi quan trọng được nuôi cấy để thu nhận protease vì tốc độ tăng trưởng nhanh,
khả năng tiết enzym ngoại bào vào môi trường cao và an toàn dễ kiểm soát [8].
Mặc dù các chế phẩm protease đã được thương mại hoá vào ứng dụng một cách rộng
rãi, tuy nhiên trên thế giới ngày nay vẫn ghi nhận rất nhiều công trình nghiên cứu thu
nhận, xác định điều kiện tối ưu cho sinh tổng hợp cũng như xác định các tính chất của
chế phẩm thu được như W. Nascimento và cộng sự (2004); I. Muhammad và cộng sự
PHÂN LẬP VÀ SÀNG LỌC MỘT SỐ CHỦNG BACILLUS SP... 101
(2010); B.Asha và cộng sự (2014) nghiên cứu ứng dụng của protease ngoại bào từ
Bacillus sp. trong làm sạch kính áp tròng; B.K.M. Lakshmi và cộng sự (2014) thu nhận
protease từ Bacillus licheniformis; Gaurav Pant và cộng sự (2015) tiến hành tinh sạch
protease từ Bacillus subtilis; N. Laili và cộng sự (2017) đánh giá hoạt tính protease thu
nhận từ Bacillus sp. 140-B phân lập từ mẫu đất trồng dứa; B. Asha, M. Palaniswamy
(2018) đã tối ưu hoá điều kiện để thu nhận protease cực đại trong quá trình nuôi cấy
Bacillus cereus FT1 phân lập trong đất...
Ở Việt Nam, có một số nghiên cứu về khả năng sinh protease ngoại bào ở Bacillus
subtilis (Trần Thị Hồng Nhi và cộng sự (2012)) và ứng dụng tạo chế phẩm để thuỷ phân
phụ phẩm cá tra (Đỗ Thị Bích Thuỷ (2012); thuỷ phân phụ phẩm thức ăn gia cầm (Trần
Ngọc Hùng và cộng sự (2013)); nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự thu nhận chế
phẩm protease ngoại bào của Bacillus amyloliquefaciens (Đỗ Thị Bích Thuỷ, 2012).
Tuy nhiên, những nghiên cứu ở nước ta vẫn hạn chế về quy mô, đối tượng và cả hướng
ứng dụng thực tế; chính vì thế cần thiết phải khảo sát đặc điểm protease trên nhiều đối
tượng Bacillus khác nhau làm cơ sở để sử dụng nguồn enzym này rộng rãi và mang lại
hiệu quả kinh tế cao.
2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên liệu
Các chủng vi khuẩn Bacillus sp. được phân lập và giữ giống từ mẫu nước thải thu tại bể
chứa nước thải chưa qua xử lí trên môi trường LB (Luria- Bertani) lỏng và rắn có bổ
sung 1.5% agar. Cơ chất cảm ứng cho sinh tổng hợp protease là gelatin (Merck).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phân lập và thuần khiết các chủng vi khuẩn Bacillus sp.
Mẫu nước thải được thu từ bể chứa của nhà máy sản xuất sữa chua ở thành phố Huế bằng
các dụng cụ vô trùng và bảo quản ở 4oC trước khi tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.
Nước thải được xử lí gia nhiệt ở 80oC (bằng Wish Bath) trong vòng 20 phút nhằm loại bỏ
tế bào sinh dưỡng và các chủng vi sinh vật không sinh bào tử. Sau khi gia nhiệt, mẫu
nước thải được pha loãng đến 10-6 bằng nước cất vô trùng và dàn đều 100 l mỗi nồng độ
trên môi trường thạch LB rồi tiến hành nuôi cấy trong điều kiện hiếu khí, nhiệt độ 30oC
trong thời gian từ 24-48 giờ. Các khuẩn lạc đơn riêng lẽ được thuần khiết trên môi trường
LB rắn. Những khuẩn lạc này sơ bộ được xác định là Bacillus sp. dựa trên khả năng di
chuyển, các đặc điểm sinh hoá và hình thái của khuẩn lạc (màu sắc, độ cao, hình dạng, rìa,
độ đồng nhất) qua kính hiển vi soi nổi; khả năng sinh catalase cũng như bao gồm kết
quả nhuộm Gram và nhuộm bào tử theo đối chiếu khoá phân loại của Bergey (1957).
Các chủng vi khuẩn thuần khiết được lưu trữ trong dung dịch glycerol 30% ở -20oC và duy
trì trong các ống môi trường LB thạch nghiêng bằng cách cấy truyền hai tuần một lần.
2.2.2. Xác định hoạt tính protease
50 ml môi trường dịch thể LB có chứa cơ chất cảm ứng gelatin 1% được phân phối vào
các bình tam giác 250 ml và hấp vô trùng ở 121oC trong 15 phút; sau đó bổ sung 1%
102 NGUYỄN THỊ KIM CƠ, TRẦN QUỐC DUNG
dung dịch chứa vi khuẩn Bacillus sp. được tăng sinh sau 24 giờ. Các chủng vi khuẩn
này được lên men lỏng bằng cách đặt các bình tam giác lên máy lắc (Voxter) với tốc độ
200 rpm ở 30oC trong vòng 24 giờ. Sau 24 giờ nuôi cấy bề sâu, tiến hành thu protease
thô bằng ly tâm 14000 rpm trong 10 phút ở 4oC. Dịch enzym thô được bảo quản ở 4oC
và được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
Khả năng sinh protease ngoại bào của các chủng Bacillus được xác định theo phương
pháp đục lỗ thạch (Ponnuswamy và cộng sự, 2013). 100 l enzym protease của mỗi
chủng được cho vào lỗ khoan đường kính 6 mm trên đĩa thạch LB có bổ sung cơ chất là
gelatin 1% và ủ ở 30oC. Hoạt tính protease của các chủng Bacillus được xác định thông
qua đo đường kính vòng phân giải gelatin sau 24 giờ với thuốc thử HgCl2 10%. Các
chủng vi khuẩn Bacillus có đường kính thuỷ phân lớn sẽ được chọn lựa để tiến hành xác
định hoạt độ protease ngoại bào.
2.2.3. Xác định hoạt độ protease
Phương pháp này dựa trên sự thuỷ phân protein bằng protease, tiếp đó làm ngừng phản
ứng bằng dung dịch acid tricloracetic 110 mM (TCA). Định lượng sản phẩm được tạo
thành trong phản ứng thuỷ phân bằng phản ứng tạo màu với thuốc thử Folin 0.5 M. Sau
đó, dựa vào đồ thị chuẩn của tyrosin để tính lượng sản phẩm do enzym xúc tác tạo nên.
Đồ thị đường chuẩn tyrosin và hoạt độ enzym được xác định theo mô tả quốc tế của
Sigma.
Mỗi đơn vị hoạt độ protease (UI) là lượng enzym tối thiểu trong điều kiện thí nghiệm
(30oC, pH = 7,9) thuỷ phân gelatin (0.65%) trong 1 phút tạo thành sản phẩm hoà tan
trong TCA, phản ứng với thuốc thử Folin cho độ hấp thụ OD ở bước sóng 660 nm
tương ứng với 1M tyrosin trong đường chuẩn. Hoạt độ protease được xác định theo
công thức:
𝐻𝑜ạ𝑡 độ 𝑒𝑛𝑧𝑦𝑚 (𝑈𝐼 𝑚𝑙⁄ ) =
𝑇 ∗ 11
1 ∗ 10 ∗ 2
Trong đó:
T: số 1M tyrosin tương ứng được giải phóng ra
11: tổng số thể tích phản ứng (ml)
1: thể tích enzym dùng cho phản ứng (ml)
2: thể tích dùng để đo cường độ quang sau khi phản ứng với thuốc thử Folin (ml)
10: thời gian phản ứng (phút)
2.2.4. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến hoạt độ protease
Các chủng vi khuẩn Bacillus sp. có hoạt độ protease cao được lựa chọn tiếp tục nuôi cấy
trong điều kiện môi trường ban đầu cơ chất cảm ứng gelatin, pH 7.9, nhiệt độ 30 20C
và thay đổi thời gian nuôi cấy từ 12 giờ đến 72 giờ. Sau mỗi khoảng thời gian 12 giờ,
dịch nuôi cấy được sử dụng để thu protease thô và xác định hoạt độ enzym theo phương
pháp của Sigma.
PHÂN LẬP VÀ SÀNG LỌC MỘT SỐ CHỦNG BACILLUS SP... 103
2.2.5. Phương pháp xử lí số liệu
Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần để tính giá trị trung bình và độ lệch chuẩn xung quanh
giá trị trung bình. Số liệu được phân tích bằng ngôn ngữ lập trình R 3.5.1.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Phân lập các chủng Bacillus sp. có khả năng sinh tổng hợp protease
Từ 6 mẫu nước thải sản xuất, đã phân lập được 47 chủng vi khuẩn khác nhau trên môi
trường LB sau 24-48 giờ nuôi cấy ở 30oC trong điều kiện hiếu khí. Các chủng được
thuần khiết trên môi trường LB rắn sau đó tiến hành quan sát hình thái khuẩn lạc dưới
kính hiển vi soi nổi, hình thái kích thước tế bào, nhuộm gram và nhuộm quan sát nội
bào tử dưới kính hiển vi quang học, thử hoạt tính catalase và oxidase. Sau khi đối chiếu
với khoá phân loại vi khuẩn của Bergey (1957) thì 16 trong số 47 chủng được kết luận
sơ bộ thuộc chi Bacillus và được kí hiệu từ B1 đến B16 (bảng 1).
Bảng 1. Đặc điểm của các chủng Bacillus sp. phân lập từ nước thải sản xuất
Chủng
Hình
dạng
TB
Kích thước TB
(m)
Vị trí nội
bào tử
Nhuộm
Gram
Catalase Oxidase
Khả
năng di
động
B1 Que 0,5-0,8 x 1,5-2,3 Giữa + + + +
B2 Que 0,9-1,0 x 2,7-3,1 Giữa + + + +
B3 Que 0,2 - 0,5 x 1,2-1,9 Giữa + + + +
B4 Que 0,6 -1,1 x 1,8- 2,7 Giữa + + + +
B5 Que 0,3 – 0,8 x 1,2- 2,1 Giữa + + + +
B6 Que 0,5- 0,9 x 1,4- 2,3 Giữa + + + +
B7 Que 0,3- 0,8 x 1,3- 2,6 Lệch tâm + + + +
B8 Que 0,5- 0,9 x 1,3 -2,6 Giữa + + + +
B9 Que 0,4- 0,7 x 1,2- 2,2 Lệch tâm + + + +
B10 Que 0,5- 0,8 x 1,1- 2,1 Giữa + + + +
B11 Que 0,3- 0,9 x 1,2- 2,6 Giữa + + + +
B12 Que 0,7- 1,1 x 1,9- 3,1 Giữa + + + +
B13 Que 0,6- 0,8 x 1,4- 2,6 Giữa + + + +
B14 Que 0,5- 0,8 x 1,5- 2,8 Giữa + + + +
B15 Que 0,4-0,6 x 1,6- 3,0 Giữa + + + +
B16 Que 0,5- 0,7 x 1,3- 2,8 Giữa + + + +
Khuẩn lạc của đại đa số các chủng là hình tròn, hoặc một số có bờ rìa răng cưa, phẳng
hoặc đắp nổi, bề mặt nhẵn, mờ; màu sắc khuẩn lạc có thể là trắng đục hoặc vàng kem
trên môi trường thạch dinh dưỡng (hình 1). Tế bào vi khuẩn Bacillus có hình que, kích
thước tế bào dao động trung bình từ 0,5-0,9 x 1,4-2,6 m, gram dương, catalase và
oxidase dương tính. Tất cả 16 chủng phân lập được đều cho thấy khả năng di động và
khả năng hình thành nội bào tử; vị trí bào tử nằm giữa hoặc lệch tâm tế bào.
104 NGUYỄN THỊ KIM CƠ, TRẦN QUỐC DUNG
Hình 1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc (a) và tế bào nhìn dưới kính hiển vi quang học x.1000 (b)
của chủng B6
2.2. Sàng lọc các chủng Bacillus sp. có khả năng sinh tổng hợp protease cao
Bảng 2. Đường kính vòng thuỷ phân gelatin
STT KH chủng Đường kính (mm)
1 B1 5,67 1,15
2 B2 5,33 1,15
3 B3 12,33 1,53
4 B4 2,33 0,58
5 B5 7,33 0,58
6 B6 14,33 0,58
7 B7 1,33 1,15
8 B8 18,33 1,53
9 B9 16,67 1,15
10 B10 13,33 1,53
11 B11 12,33 1,53
12 B12 10,67 1,15
13 B13 11,67 1,15
14 B14 18,67 1,15
15 B15 13,33 1,15
16 B16 11,67 1,53
Kết quả nghiên cứu cho thấy tất cả 16 chủng vi khuẩn Bacillus phân lập được đều có
khả năng sinh protease ngoại bào thể hiện ở đường kính vòng thuỷ phân gelatin (1%)
trên đĩa thạch với thuốc thử là dung dịch HgCl2 (10%).
Ngoại trừ các chủng B1, B2, B4, B5 và B7 thì tất cả các chủng còn lại đều có đường
kính vòng thuỷ phân protein lớn hơn 10 mm (bảng 2); đặc biệt các chủng được ghi nhận
(b) (a)
PHÂN LẬP VÀ SÀNG LỌC MỘT SỐ CHỦNG BACILLUS SP... 105
có khả năng sinh enzym protease cao bao gồm B6, B8, B9 và B14 với đường kính vòng
phân giải lần lượt là 14,33; 18,33; 16,67 và 18,67 mm (hình 2) được chọn để xác định
hoạt độ protease ở thí nghiệm tiếp theo. G. Pant và cộng sự (2015) đã từng ghi nhận
đường kính vòng thuỷ phân protein ở vi khuẩn Bacillus subtilis là 22 mm trong khi N.
Laili và S. Antonius (2017) khi tiến hành đo vòng phân giải protein ở các chủng
Bacillus sp. phân lập trong đất kết luận chủng có vòng thuỷ phân lớn nhất là 15 mm.
Hình 2. Đường kính vòng thuỷ phân gelatin của các chủng
B6 (a), B8 (b), B9(c), B14 (d) và đối chứng (e)
2.3. Hoạt độ protease của các chủng Bacillus sp. phân lập được
Một đơn vị hoạt độ protein (UI) được định nghĩa là lượng enzym mà trong một phút ở
30 oC có khả năng phân giải protein tạo thành các sản phẩm hoà tan trong acid
tricloacetic cho phản ứng màu với 1m tyrosine. Hoạt độ protein thu được từ thực
nghiệm và tính toán theo phương trình y = - 0.02265 + 0.53477x có độ tương thích cao
ở giá trị R2 = 0,966 (hình 3).
Hình 3. Đồ thị đường chuẩn Tyrosine (m) ở OD = 660nm
Khả năng sinh tổng hợp của các chủng vi khuẩn Bacillus sp. được đánh giá sau 24 giờ
lên men lỏng trong bình tam giác 250 ml với nguồn cơ chất cảm ứng sinh enzym là
gelatin (1%). Hoạt độ protease thô của bốn chủng Bacillus sp. được thể hiện ở bảng 3
cho thấy chủng B14 có hoạt độ cao nhất 175,2 (UI/ml), theo sau đó là chủng B6 với
hoạt độ là 130,1 (UI/ml); hoạt độ của hai chủng B8, và B9 ghi nhận được lần lượt là
98,2 và 102,5 (UI/ml). So với các công trình nghiên cứu về hoạt độ enzym protease
ngoại bào được sinh tổng hợp từ vi khuẩn Bacillus cereus thì kết quả của chúng tôi thấp
hơn. B. Asha và cộng sự (2018) ghi nhận hoạt độ của protease sinh tổng hợp từ Bacillus
(a) (b) (c) (d) (e)
106 NGUYỄN THỊ KIM CƠ, TRẦN QUỐC DUNG
cereus là 187 UI/ml trong khi cũng với đối tượng này C. Kotlar (2015) đo được hoạt độ
cực đại đạt 295 UI/ml. So sánh với các nghiên cứu trên nhiều đối tượng vi khuẩn
Bacillus khác thì kết quả nghiên cứu thu được là tương đương. N. Laili và cộng sự
(2017) xác định hoạt độ protease của Bacillus sp. 140-B đạt cực đại 119 UI/ml sau 22
giờ nuôi cấy. Nghiên cứu về khả năng sinh tổng hợp protease của Bacillus subtilis của
G. Pant và cộng sự (2015) cho thấy chủng này đạt hoạt độ trong điều kiện tối ưu là
143,73 (UI/ml). Tuy nhiên hoạt độ enzym còn phụ thuộc chặt chẽ vào từng đối tượng vi
sinh vật cũng như các điều kiện môi trường nuôi cấy [2, 4, 5].
Bảng 3. Hoạt độ protease của 4 chủng Bacillus sp. phân lập được
KH chủng Đường kính vòng thuỷ phân (mm) Hoạt độ protease (UI/ml)
B6 14,33 0,58 130,1b
B8 18,33 1,53 98,2c
B9 16,67 1,15 102,5c
B14 18,67 1,15 175,2a
(Các chữ cái trên các số khác nhau biểu thị sự sai khác có ý nghĩa, Duncan’s test (P<0,05)).
2.4. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến hoạt độ protease của các chủng vi
khuẩn Bacillus sp.
Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đối với khả năng sinh tổng hợp protease được thể
hiện trong đồ thị hình 4. Kết quả cho thấy chủng B6 và B14 có hoạt độ protease cực đại
sau 36 giờ nuôi cấy sau đó giảm xuống. Trong khi chủng B9 khả năng sinh tổng hợp đạt
cực đại ở 24 giờ nuôi cấy thì hoạt độ protease ở chủng B8 gần như duy trì tương đối ổn
định từ 12 giờ cho đến 48 giờ nuôi cấy trước khi giảm dần.
Hình 4. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến hoạt độ protease
Chủng B14 đạt hoạt độ cực đại 200,2 (UI/ml) sau 36 giờ lên men lỏng, ở thời điểm này
hoạt độ protease đo được ở chủng B6 là 170,2 (UI/ml) cao gấp ba lần ở thời điểm 12 giờ
và gấp đôi kết quả đo được ở thời điểm 72 giờ. Kết quả này tương đương với ghi nhận
của Đỗ Thị Bích Thuỷ (2012) trên đối tượng Bacillus amyloliquefaciens N1. Sau 24 giờ
lên men, hoạt độ protease thô đo được ở hai chủng B8 và B9 lần lượt là 80,2 và 112,5
H
o
ạt
đ
ộ
PHÂN LẬP VÀ SÀNG LỌC MỘT SỐ CHỦNG BACILLUS SP... 107
(UI/ml). Sự giảm hoạt độ enzym trong môi trường nuôi cấy có thể được giải thích bởi
nhiều lí do khác nhau như khi thời gian nuôi cấy kéo dài thì hàm lượng chất dinh dưỡng
cũng như cơ chất cảm ứng giảm xuống; thành phần môi trường thay đổi do quá trình
trao đổi chất của vi khuẩn; hoặc do vi sinh vật tổng hợp nên các chất gây kìm hãm quá
trình sinh tổng hợp enzym; vi khuẩn ở cuối pha sinh tổng hợp tế bào bắt đầu tự phân
huỷ và tốc độ tích luỹ enzym bị chậm lại [1, 3, 6]. Nghiên cứu của B.K.M. Lakshmi
và cộng sự trên đối tượng Bacillus licheniformis cho thấy thời gian tối ưu để thu nhận
protease là sau 72 giờ. Với vi khuẩn Bacillus subtilis, hoạt độ protease cao nhất được
xác định sau 36 giờ (G. Pant và cộng sự) và sau 48 giờ (A. Jadhav và cộng sự). Như
vậy, hoạt độ protease rõ ràng không chỉ phụ thuộc mật thiết vào đối tượng vi khuẩn mà
còn là mối tương quan giữa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp trong quá
trình nuôi cấy như thành phần môi trường, nhiệt độ, pH, thời gian và cơ chất cảm ứng...
4. KẾT LUẬN
Từ 47 chủng vi khuẩn phân lập từ nước thải sản xuất đã xác định sơ bộ được 16 chủng
thuộc chi Bacillus theo khoá phân loại của Bergey (1957). Cả 16 chủng vi khuẩn
Bacillus sp. đều có khả năng sinh tổng hợp protease ngoại bào với cơ chất cảm ứng
gelatin. Bốn chủng có đường kính vòng thuỷ phân cao bao gồm B6 (14,33 mm), B8
(18,33 mm), B9 (16,67 mm) và B14 (18,67 mm) được lựa chọn để xác định hoạt độ
enzym. Kết quả cho thấy,mức pH 7,9 với cơ chất cảm ứng gelatin 1%, sau 24h lên men
lỏng ở 30oC chủng B14 cho thấy hoạt độ cao nhất (175,2 UI/ml), theo sau đó là chủng
B6 (130,1 UI/ml). Sau 36 giờ nuôi cấy hoạt độ protease thu được cực đại của chủng B6
là 170,2 (UI/ml) và chủng B14 là 200,2 (UI/ml)).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đỗ Thị Bích Thuỷ (2012). Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sự thu nhận chế phẩm
protease ngoại bào của Bacillus amyloloquefacien N1, Tạp chí khoa học, Đại học Huế,
tập 71, số 2, 279-290.
[2] Trần Ngọc Hùng, Lê Phi Nga (2013). Nghiên cứu tạo chế phẩm protease từ Bacillus
subtilis sử dụng trong chế biến thức ăn gia cầm, Tạp chí đại học Thủ Dầu Một, số 4
(11), 235-243.
[3] Trần Thị Hồng Nhi, Lê Thanh Hùng, Trương Quang Bình, Trương Phước Thiên Hoàng
(2012). Nghiên cứu ứng dụng enzyme protease từ vi khuẩn Bacillus subtilis để thuỷ
phân phụ phẩm cá tra, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nông Lâm nghiệp, số 2, 56-61.
[4] A. Jadhav, K. Ismail, M. Harale, S. Gadre, M. Williamson (2014). Study of protease
enzyme from bacillus species and its application as a contact lens cleanser, British
biomedical bulletin, Vol. 2(2), 293-302.
[5] B. Asha. M. Palaniswamy (2018). Optimization of alkaline protease production by
Bacillus cereus FT1 isolated from soil, Journal of Applied Pharmaceutical Science Vol.
8(02), 119-127.
[6] B.K.M. Lakshmi, P.V. Ratna Sri, K. Ambika Devi, KP.J. Hemalatha (2014). Media
optimization of protease production by Bacillus licheniformis and partial
characterization of alkaline protease, International Journal of current microbiology and
applied sciences, Vol. 3 (5), 650-659.
108 NGUYỄN THỊ KIM CƠ, TRẦN QUỐC DUNG
[7] Dong Ho Ahn, Hoon Kim, Back My (1993). Cleavage of Bacillus subtilis endo-α-
gluconane by B. Megaferian, Biotechnology letters GBR, Vol. 15(2), 127-132.
[8] G. Pant, A. Prakash, J.V.P. Pavani, S. Bera, G.V.N.S. Deviram, A. Kumar, M. Panchpuri
& R. Prasuna (2015). Production, optimization and partial purification of protease from
Bacillus subtilis, Journal of Taibah University for Science, Vol. 9(1), 50-55.
[9] M. Irfan, M. Nadeem, Q. Syed, W. Nawaz, S. Baig, A. Mahmood (2010). Relationship
of process parameters for the production of alkaline protease by Bacillus sp, IJAVMS
Vol.4 (4), 114-120.
[10] N. Laili, S. Antonius, (2017). Production and Characterization of Extracellular Protease
from Bacillus sp. 140-B
Isolated from Pineapple Plantation in Lampung, Indonesia,
ICBS Conference Proceedings, International Conference on Biological Science, Vol.
2(2), 170-176.
Title: ISOLATION AND SCREENING OF Bacillus sp. STRAINS FOR BIOSYNTHESIS OF
PROTEASE FROM WASTEWATER
Abstract: From 6 wastewater samples, after heating, we have isolated 47 different bacterial
strains, of which 16 strains have been preliminarily identified in genus Bacillus according to
Bergey 's classification key (1957); and designated as B1 to B16. Research results show that all
16 strains are capable of biosynthesis of extracellular protease by gelatin hydrolysis ring size
determination with HgCl2 reagent 10%, of which 4 strains B6, B8, B9, B14 with the diameter
of hydrolysis rings are 14.33; 18.33; 16.67 and 18.67 mm, respectively were selected to
determine enzyme activity following Sigma method. At pH 7.9 with 1% gelatin inducers, after
24 hours of liquid fermentation at 30oC, strain B14 showed the highest activity (175.2 UI / ml),
followed by strain B6 (130.1) UI / ml). After 36 hours of culture, the maximum protease activity
of B6 and B14 strains were 170.2 (UI / ml) and 200.2 (UI / ml), respectively.
Keywords: Bacillus sp.; protease; wastewater; enzyme activity.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
phan_lap_va_sang_loc_mot_so_chung_bacillus_sp_sinh_protease.pdf