Tối ưu điều kiện sinh tổng hợp protease từ vi khuẩn Bacillus subtilis Bs04 và xác định đặc tính của enzyme
Protease (còn được gọi là proteinase hay peptidase) (EC.3.4.-.-) là nhóm enzym thủy phân có khả năng cắt mối liên kết peptide (-CO~NH-) trong các phân tử polypeptide, protein và một số cơ chất khác tương tự thành các amino acid tự do hoặc các peptide phân tử thấp. Protease là một trong những enzyme có nhiều ứng dụng rộng rãi phục vụ cho đời sống. Do protease kiềm từ Bacillus được tạo thành với lượng lớn, có đặc tính bền vững, hoạt động tốt với nhiệt độ và pH cao nên chúng được ứng dụng ở nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: xử lý phim X-quang đã qua sử dụng để nhằm thu hồi bạc, làm nước mắm cá (Rebeca et al., 1991), làm thức ăn gia súc (Cheng et al., 1995), xử lý chất thải từ động vật giáp xác (Yang et al., 2000), xử lý rác thải trong các lò mổ gia cầm trên cơ sở dùng Bacillus B. Subtilis (Dalev, 1994), v.v….Protease có thể thu nhận từ các nguồn: thực vật, động vật và vi sinh vật. Trong đó, vi sinh vật là nguồn cho protease phong phú nhất. Một số loài vi sinh vật có khả năng tổng hợp protease như B. subtilis, B. cereus, Streptomyces griseus, Streptomyces rimosus và Aspergillus oryzae… Mặc dù có nhiều nguồn vi khuẩn có sẵn để sản xuất protease nhưng chỉ có một số ít được nghiên cứu sử dụng trong sản xuất thương mại. Trong đó, lượng protease từ vi khuẩn Bacillus sp. được sản xuất với sản lượng lớn nhất.
Vi khuẩn B. subtilis có khả năng thích nghi cao và sinh tổng hợp được nhiều loại enzyme cần thiết trong quá trình sinh trưởng để thích nghi với điều kiện môi trường như protease, amylase, glucanase… Hàm lượng và hoạt tính protease tổng hợp từ B. subtilis phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chủng vi khuẩn, điều kiện nuôi cấy, phương pháp thu nhận… Vì vậy, để thu nhận protease có hàm lượng và hoạt tính cao cần lựa chọn nguồn phân lập phù hợp và tối ưu về phương pháp, các điều kiện nuôi cấy, đặc biệt là thành phần và cơ chất cảm ứng trong môi trường nuôi ... Nhằm tối ưu điều kiện trong quá trình nuôi lên men chủng vi khuẩn hoang dại Bs04 để thu protease với hàm lượng và hoạt độ cao, một nghiên cứu của Nguyễn Hữu Tuyển và ctv. đã được thực hiện.
Vi khuẩn B. subtilis Bs04 (phân lập từ đất) được dùng trong nghiên cứu đã được nhóm tác giả sàng lọc dựa trên khả năng sinh tổng hợp protease từ 136 chủng vi khuẩn thu nhận từ đất, nước, nhà máy chế biến thủy hải sản tại các khu vực khác nhau ở TP Hồ Chí Minh và các tỉnh khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và được lưu giữ tại Phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học, Trung tâm Nghiên cứu triển khai, Khu Công nghệ cao TP Hồ Chí Minh. Các thành phần dinh dưỡng, yếu tố hóa - lý và đặc tính protease thu nhận lần lượt được khảo sát bằng 3 phương pháp: Phương pháp tối ưu nguồn dinh dưỡng trong môi trường lên men; Phương pháp tối ưu các điều kiện hóa - lý trong quá trình lên men; Phương pháp xác định đặc tính protease tổng hợp từ chủng Bs04
Kết quả cho thấy, điều kiện tối ưu cho quá trình sinh tổng hợp protease từ chủng Bs04: nguồn carbon và nitơ tốt nhất là glucose-anhydrous và cao nấm men với nồng độ tương ứng là 2% và 2,5%; pH môi trường 7,5; thu nhận enzyme sau 36 giờ lên men. Enzyme được thu nhận với hoạt độ cao nhất bằng phương pháp tủa muối (NH4 )2 SO4 với độ bão hòa 70%. Kết quả điện di SDS-PAGE cho thấy thu nhận được enzyme với kích thước 24 kDa và 38 kDa.
TC Khoa học Công nghệ Việt Nam Tập 61 số 8 8/2019