DANH MỤC BẢNG
Tên bảng | Trang | |
2.1. | Một số enzyme công nghiệp và nguồn vi sinh vật sản xuất enzyme | 7 |
2.2. | Các tác nhân gây đột biến để phát triển chủng | 12 |
3.1. | Xác định hoạt tính enzyme | 34 |
3.2. | Sơ đồ bố trí thí nghiệm | 39 |
3.3. | Thành phần và giá trị dinh dưỡng khẩu phần thí nghiệm | 39 |
4.1. | Hoạt tính enzyme của các chủng đột biến | 47 |
4.2. | Hoạt tính α-amylase, glucoamylase và cellulase của chủng đột | biến |
Aspergillus niger GA15 qua các thế hệ nuôi cấy | 50 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Nghiên cứu phát triển chủng nấm sợi và tối ưu điều kiện lên men sản xuất đa enzyme α-amylase, glucoamylase, cellulase ứng dụng trong chế biến thức ăn chăn nuôi - 1 -
Một Số Enzyme Công Nghiệp Và Nguồn Vi Sinh Vật Sản Xuất Enzyme -
Cải Tiến Chủng Vi Sinh Vật Và Lên Men Sản Xuất Enzyme -
Thành Tựu Về Cải Tiến Chủng Và Tối Ưu Môi Trường Lên Men Sản Xuất Amylase Và Cellulase
Xem toàn bộ 197 trang tài liệu này.
4.3. Ảnh hưởng của loại cơ chất đến khả năng sản xuất enzyme của chủng đột
biến Aspergillus niger GA15 51
4.4. Hoạt tính enzyme của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 ở các độ
ẩm cơ chất khác nhau 53
4.5. Hoạt tính enzyme của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 ở các nhiệt
độ lên men khác nhau 55
4.6. Hoạt tính enzyme của chủng Aspergillus niger GA15 trên môi trường có
pH khác nhau 57
4.7. Hoạt tính enzyme của chủng Aspergillus niger GA15 khi lên men xốp ở
các thời gian khác nhau 58
4.8. Hoạt tính enzyme của chủng Aspergillus niger GA15 khi lên men với các
tuổi giống khác nhau 60
4.9. Hoạt tính enzyme của chủng Aspergillus niger GA15 khi bổ sung các nguồn carbon khác nhau vào môi trường lên men xốp 61
4.10. Hoạt tính enzyme của chủng Aspergillus niger GA15 khi bổ sung các nguồn nitơ khác nhau vào môi trường lên men xốp 62
4.11. Thành phần hóa học của bã sắn tươi 64
4.12. Hàm lượng đường khử, tinh bột và xơ của bã sắn ở các nồng độ enzyme
khác nhau 67
4.13. Hàm lượng đường khử khi đường hóa bã sắn ở thời gian khác nhau 68
4.14. Hàm lượng Protein của bã sắn sau lên men khi bổ sung (NH4)2SO4 ở các
nồng độ khác nhau 70
4.15. Hàm lượng protein thực ở các thời điểm lên men khác nhau (n=3) 71
4.16. Thành phần dinh dưỡng và cảm quan của bã sắn lên men và không lên men 73
4.17. Ảnh hưởng của mức sử dụng BSLM đến sinh trưởng và chuyển hóa thức
ăn của lợn thí nghiệm 76
4.18. Ảnh hưởng tương tác giữa khẩu phần với các mức sử dụng BSLM và tính biệt đến khả năng sinh trưởng của lợn F1 (LxY) giai đoạn từ 20 kg đến
xuất bán 80
4.19. Ảnh hưởng của mức sử dụng BSLM trong khẩu phần đến năng suất thân
thịt của lợn F1 (Landrace x Yorkshire) 81
4.20. Ảnh hưởng tương tác giữa khẩu phần với các mức sử dụng BSLM và tính
biệt đến năng suất thân thịt (LSM) của lợn F1(LandracexYorkshire) 83
4.21. Ảnh hưởng của mức sử dụng BSLM trong khẩu phần đến chất lượng thịt (LSM) của lợn F1(LandracexYorkshire) 84
4.22. Ảnh hưởng tương tác giữa khẩu phần với các mức sử dụng BSLM và tính
biệt đến chất lượng thịt (LSM) của lợn F1(LandracexYorkshire) 87
4.23. Ảnh hưởng của mức sử dụng BSLM trong khẩu phần đến thành phần hoá
học (LSM) thịt lợn F1(LandracexYorkshire) 88
4.24. Ảnh hưởng tương tác giữa khẩu phần với các mức sử dụng BSLM và tính
biệt đến thành phần hoá học (LSM) của thịt lợn F1(LandracexYorkshire) 88
DANH MỤC HÌNH
STT Tên hình Trang
4.1a. Giống hoạt hóa sau 5 ngày (A), 10 ngày (B) và 15 ngày (C) 43
4.1b. Hình ảnh hiển vi cấu tạo bào tử và sợi nấm của chủng nấm sợi Aspergillus niger A45.1 (dưới vật kính 40X). 44
4.2. Mối quan hệ giữa tỷ lệ (%) bào tử nấm Aspergillus niger A45.1 còn sống
sót và thời gian chiếu tia UV và xử lý NTG 45
4.3. Các khuẩn lạc chủng Aspergillus niger A45.1 sau xử lý bởi tia UV và NTG
(A: 0 phút; B: 30 phút; C: 60 phút; D: 90 phút; E: 120 phút; F: 180 phút) 46
4.4. Ảnh hưởng của loại cơ chất đến sinh tổng hợp enzyme của chủng đột biến
Aspergillus niger GA15 52
4.5. Ảnh hưởng của độ ẩm cơ chất đến sinh tổng hợp glucoamylase α-amylase
và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 54
4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến sinh tổng hợp glucoamylase, α-amylase
và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 55
4.7. Ảnh hưởng của pH môi trường đến sinh tổng hợp glucoamylase, α- amylase và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 57
4.8. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến sinh tổng hợp glucoamylase, α- amylase và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 59
4.9. Ảnh hưởng của tuổi giống đến sinh tổng hợp glucoamylase, α-amylase và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 60
4.10. Ảnh hưởng của nguồn carbon bổ sung đến sinh tổng hợp glucoamylase, α- amylase và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 61
4.11. Ảnh hưởng của nguồn nitơ bổ sung đến sinh tổng hợp glucoamylase, α- amylase và cellulase của chủng đột biến Aspergillus niger GA15 63
4.12. Hàm lượng đường khử, tinh bột và xơ của bã sắn ở các nồng độ enzyme
khác nhau 67
4.13. Hàm lượng đường khử theo thời gian đường hóa bã sắn bằng enzyme 69
4.14. Hàm lượng protein thực ở các thời điểm lên men khác nhau 71
TRÍCH YẾU LUẬN ÁN
Tên tác giả: Dương Thu Hương
Tên Luận án: Nghiên cứu phát triển chủng nấm sợi và tối ưu điều kiện lên men sản xuất đa enzyme (α-amylase, glucoamylase, cellulase) ứng dụng trong chế biến thức ăn chăn nuôi.
Chuyên ngành: Chăn nuôi Mã số: 9 62 01 05
Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu Mục tiêu chung
Nâng cao hiệu quả sử dụng phụ phẩm trồng trọt và chế biến nông sản bằng ứng dụng chế phẩm sinh học.
Mục tiêu cụ thể
Chọn lọc được 1 dòng đột biến từ chủng nấm sợi Aspergillus niger A45.1 có khả năng sinh đa enzyme (α-amylase, glucoamylase và cellulase) với hoạt tính cao.
Tìm được điều kiện lên men xốp tối ưu cho sản xuất đa enzyme (α-amylase, glucoamylase và cellulase) của dòng đột biến chọn lọc.
Đánh giá được hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm đa enzyme (α-amylase, glucoamylase và cellulase) trong chế biến bã sắn làm thức ăn chăn nuôi lợn thịt.
Phương pháp nghiên cứu
1. Gây đột biến ngẫu nhiên chủng nấm sợi Aspergillus niger A45.1 đồng thời bằng NTG và tia UV. Lựa chọn chủng có khả năng sinh α-amylase, glucoamylase và cellulase với hoạt tính cao nhất.
2. Tối ưu điều kiện lên men xốp của chủng đột biến chọn lọc: Các thông số tối ưu: Cơ chất (cám mì, cám gạo, vỏ trấu, mùn cưa). Độ ẩm cơ chất (20, 30, 40, 50, 60 và 70%, w/v). Nhiệt độ lên men (20, 25, 30, 35, 40 và 45oC). pH ban đầu của cơ chất lên men (3,0; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,0; 6,5 và 7). Thời gian lên men (từ 2 đến 8 ngày), tuổi giống (1 đến 4 ngày). Nguồn cacbon (glucose, maltose, tinh bột gạo, sucrose), nguồn nitơ (ure, cao nấm men, tryptone, peptone, NH4Cl, NH4NO3).
3. Đường hóa và lên men đồng thời bã sắn bằng chế phẩm đa enzyme (α-amylase, glucoamylase và cellulase) và probitic: Bã sắn tươi hòa vào nước với tỷ lệ 30%, bổ sung chế phẩm enzyme thô với tỷ lệ 8%, 0,5% chế phẩm probiotic (S. cerevisiae, Lactobacillus sp. và Bacillus sp. mật độ 107cfu/g mỗi loại). Nguồn nitơ (NH4)2SO4 được bổ sung với hàm lượng từ 0 đến 1,5%. Thời gian lên men thích hợp được chọn lựa. Một số thành phần hóa
học và sinh học của bã sắn sau lên men được xác định.
4. Các thí nghiệm được bố trí để đánh giá ảnh hưởng của sử dụng BSLM vào khẩu phần ăn cho 144 lợn thịt F1 (LxY) giai đoạn từ 20kg đến xuất chuồng. Các chỉ tiêu về sinh trưởng, tiêu tốn thức ăn, năng suất thân thịt và thành phần hóa học của thịt lợn được nghiên cứu.
Kết quả chính và kết luận
- Chủng Aspergillus niger GA15 có hoạt tính glucoamylase, α-amylase và cellulase cao nhất được tạo ra bằng gây đột biến đồng thời bởi tia UV và NTG từ chủng hoang dại Aspergillus niger A45.1. So với hoạt tính enzyme của chủng hoang dại, hoạt tính của α- amylase cao gấp 1,97 lần, glucoamylase cao gấp 2,2 lần, cellulase cao gấp 1,9 lần
- Điều kiện lên men xốp thích hợp đối với chủng Aspergillus niger GA15 là: cơ chất cám mì, độ ẩm 50%, pH 5,5, nhiệt độ lên men 30oC, thời gian lên men 5 ngày, giống 2 ngày tuổi, glucose 1%, ure 1%, với hoạt tính α-amylase, glucoamylase và cellulase đạt lần lượt là 76,75 ; 50 và 40,11 (U/g), hoạt tính này cao gấp 2; 1,9 và 3,3 lần so với lên men xốp ở điều kiện chưa được tối ưu.
- Giá trị dinh dưỡng của bã sắn sau khi đường hóa và lên men đồng thời bằng lên men lỏng với tỷ lệ 30% cơ chất, 8% đa enzyme thô, 0,5% chế phẩm probiotic, 1% (NH4)2SO4, thời gian lên men 48 giờ được cải thiện rõ rệt, protein thô tăng 7,3 lần, protein thực tăng 5,5 lần so với bã sắn tươi không lên men, đồng thời HCN giảm còn 1,4 g/kg, hàm lượng axit hữu cơ tăng 5,9 lần, pH 3,7. Bã sắn có màu vàng tương đỗ, mùi thơm, độ chua vừa phải, không có độc tố aflatoxin B1. Vì vậy, bã sắn sau đường hóa và lên men có thể được sử dụng làm thức ăn cho gia súc.
- Sử dụng BSLM trong khẩu phần ăn đã cải thiện tốc độ sinh trưởng, hiệu quả sử dụng thức ăn của lợn. Ở mức sử dụng 20% BSLM cho hiệu quả tốt nhất, ADG (g/con/ngày) tăng lên 8,97% và 34,46% so với lô đối chứng ở giai đoạn 1 và 2. FCR ở 2 giai đoạn tương ứng là 2,1 và 2,45. Khối lượng móc hàm và khối lượng thịt xẻ tăng lên 11,15% và 11,19 % so với lô ĐC. Việc sử dụng BSLM trong khẩu phần ăn không ảnh hưởng đến năng suất thân thịt, chất lượng thịt và thành phần hóa học của thịt lợn.
Đề nghị
Thử nghiệm lên men một số nguồn phụ phẩm nông nghiệp khác bằng chế phẩm đa enzyme của đề tài để làm thức ăn cho các đối tượng vật nuôi khác nhau.Tiến hành trên quy mô rộng hơn và xác định hiệu quả kinh tế trong việc sử dụng phụ phẩm làm thức ăn chăn nuôi.
THESIS ABSTRACT
PhD candidate: Duong Thu Huong
Title: Research on strain development of filamentous fungi and optimization of fermentation conditions to produce multi- enzymes (α-amylase, glucoamylase, cellulase) for processing of animal feed.
Major: Animal Science Code: 9 62 01 05
Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
General objective: Improving the efficiency of using crop by-products and processing agricultural products by applying probiotics.
Specific objective:
Selecting a mutant of Aspergillus niger A45.1 which can produce highly active multi- enzymes (α-amylase, glucoamylase and cellulase).
Investigating the optimal soild state fermentation conditions for the selected mutant strain to produce multi enzymes.
Evaluating the effect of a multi enzymes preperation consisting α-amylase, glucoamylase and cellulase to degrade byproducts of cassava starch processing as pig feeding.
Materials and methods
1. Inducing random mutagenesis of Aspergillus niger A45.1 by simultaneous treatment of NTG and UV rays. Isolating a mutant of Aspergillus niger A45.1 which can produce multi enzymes (α-amylase, glucoamylase and cellulase) having high activity.
2. Optimizing solid state fermentation conditions for the selected mutant strain: Optimal parameters: Substrate (wheat bran, rice bran, rice husk, sawdust). Substrate humidity (20, 30, 40, 50, 60, 70 and 80%, v/w). Fermentation temperature (20, 25, 30, 35, 40 and 45oC). Initial pH of the fermentation substrate (3,0; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 6,0; 6,5 and 7). Culture time (from 2 to 8 days), age of the wild strain (1÷4 days). Carbon source (glucose, maltose, rice starch, sucrose), nitrogen source (ure, yeast extract, tryptone, peptone, NH4Cl, NH4NO3).
3. Simultaneous saccharification and fermentation of cassava by products by a multi enzymes preparation and microorganisms: Fresh cassava by products were mixed with water at the rate of 30% (w/v), then the crude multi enzymes preparation was added at an appropriate concentration. 0,5% probiotic (S. cerevisiae, Lactobacillus sp. and Bacillus sp. at a concentration of 107cfu/ml) were added to the mixture. Nitrogen source (NH4)2SO4 was added at a specific concentration and the suitable fermentation time was selected. The chemical compositions of cassava by-products after fermentation were analysed.
4. Experimental design: Effect fermented cassava starch processing by-products
(BSLM) supplementation to the diet of 144 crossbred pigs F1 (LxY) from 20 kg to slaughter. Recored growth parameters, feed consumption, carcass yield, quality and chemical compostions of the carcass.
Main findings and conclusions
- A mutant of Aspergillus niger A45.1 was obtained by simultaneous treatment of NTG and UV rays, named Aspergillus niger GA15, with the enhanced ability to produce multi enzymes (α-amylase, glucoamylase and cellulase) having the highest activity. The activity of the α-amylase, glucoamylase and cellulase were 1,97; 2,2 and 1,9 times, respectively higher than that of the wild strain.
- Suitable soild state fermentation conditions for a mutant Aspergillus niger GA15 were wheat bran, moisture 50%, pH 5,5, fermentation temperature 30oC, fermentation period 5 days, the age of the wild strain: 2 days old, glucose 1%, ure 1%. At these fermentation conditions, the activity of the α-glucoamylase, α-amylase and cellulase were 76,75; 50 and 40,11 (U/g), respectively. These values were 1,97; 1,85 and 3,3 folds higher compared to those recorded under the fermentation conditions are not optimal.
- Simultaneous saccharification and fermentation cassava by-products by liquid fermentation for 48h (30% cassava by-products, 8% a multi enzymes preparation, 0,5% probiotic, 1% (NH4)2SO4) improved the quality of fermented cassava by-products. Crude and real protein increased by 7,3 and 5,5 times, respectively compared to those of the unfermented cassava by-products. Similarly, organic acids concentration increased 5,9 times. However, the HCN concentration reduced to 1,4 g/kg. The sensory quality of the fermented cassava by-products was yellow-brown, fragrant, sour, without aflatoxin B1. Therefore, the fermented cassava by-products could be use as animal feed.
- Using of BSLM to the diet enhanced the growth performance and FCR of pigs. Supplemented at 20% BSLM to the diet resulted in the highest improvement. At the stage 1 and 2, the ADG (g/head/day) increased by 8,97% and 34,46%, respectively compared to the control group. At the 2 feeding stages, the FCR of the BSLM group was 2,1 and 2,45 respectively. Slaughter weight and carcass weight of the BSLM group increased by 11,15% and 11,19% compared to the control. Supplementation of BSLM to the diet did not alter the quality and chemical composition of carcass.
Recommendation: Further work is warranted to explore the potential impacts of the multi enzymes preparation to ferment others agricultural by-products, which can be used as animal feed. Large-scale experiments should be conducted to determine the economic efficiency of using agricultural by-products as animal feed.
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ở nước ta, chăn nuôi lợn đóng vai trò vô cùng quan trọng trong hệ thống sản xuất nông nghiệp cũng như đối với nền kinh tế. Trong nhiều năm trở lại đây, ngành chăn nuôi nước ta đã và đang đẩy mạnh phát triển chăn nuôi lợn, nhưng thực trạng ngành chăn nuôi lợn ở Việt Nam vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn, đặc biệt là giá thức ăn cao và thường xuyên biến động do phải phụ thuộc nguồn nguyên liệu nhập khẩu, vì vậy đã ảnh hưởng bất lợi cho phát triển chăn nuôi lợn. Trong khi đó, Việt Nam là một nước nông nghiệp với nguồn phụ phẩm dồi dào từ trồng trọt, chế biến nông sản như rơm rạ, bã sắn, bã dong riềng, bã mía…Hiện nay Việt Nam có khoảng 100 nhà máy chế biến tinh bột sắn có quy mô lớn với sản lượng từ 1,8 tấn đến 2 triệu tấn tinh bột/ngày, lượng chất thải rắn thải ra từ các nhà máy này khoảng 0,6 triệu tấn/ngày (Nguyễn Thị Hằng Nga & cs., 2016). Lượng bã sắn này phần lớn được thải ra ngoài môi trường, gây lãng phí và ô nhiễm nghiêm trọng. Một số ít được phơi khô hoặc ủ chua làm thức ăn cho gia súc, nhưng hiệu sử dụng thức ăn chưa cao, do trong bã sắn có hàm lượng protein thấp, còn chứa nhiều chất xơ và chất kháng dinh dưỡng như hydrogen cyanide (HCN). Vì vậy nếu xử lý được những hạn chế đó, chế biến đúng cách thì bã sắn có thể trở thành nguồn thức ăn chăn nuôi có giá trị, góp phần quan trọng vào việc giảm phụ thuộc nguyên liệu nhập khẩu và giảm giá thành sản xuất từ đó nâng cao khả năng cạnh tranh của ngành Chăn nuôi Việt Nam.
Lên men được xác định là một trong số ít các phương pháp hiệu quả trong việc chế biến, bảo quản phụ phẩm thành thức ăn chăn nuôi giàu dinh dưỡng (Ubalua, 2007; Aro, 2008). Tuy nhiên, thực tế nghiên cứu đã chỉ ra phần lớn các nguồn phụ phẩm đều chứa hàm lượng xơ cao, hầu hết các vi sinh vật không thể sử dụng trực tiếp. Vì vậy, để nâng cao hiệu quả của quá trình lên men cần bổ sung thêm các enzyme phân giải tinh bột và xơ như amylase, glucoamylase, cellulase, hoặc các chủng vi sinh vật có khả năng sản sinh các enzyme này để dịch hóa, tạo cơ chất cho sự sinh trưởng, phát triển của các vi sinh vật và loại bỏ các yếu tố kháng dinh dưỡng, phân hủy các thành phần thức ăn để cải thiện giá trị dinh dưỡng của nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi.
Hiện nay, enzyme amylase và cellulase thương mại chủ yếu được thu nhận từ nguồn nấm mốc với các loài thuộc chi Trichoderma, Humicola, Penicillium,