bộ khoa học công nghệ viện nông nghiệp công nghệ sau thu hoạch báo cáo tổng kết đề tài KHCN cấp nhà nớc nghiên cứu áp dụng công nghệ vi sinh sản xuất chế phẩm axit amin enzym từ nguồn thứ phẩm nông nghiệp hải sản quy mô bán công nghiệp m số: kc.04.20 chủ nhiệm đề tài: pgs.ts nguyễn thùy châu 5980 23/8/2006 hà nội - 2006 Danh sách ngời tham gia thực đề tài Chủ nhiệm đề tài: PGS TS Nguyễn Thùy Châu1 1/ Đề tài nhánh: Sử dụng kỹ thuật đại chọn tạo chủng gièng vi sinh vËt” PGS TS Ngun Thïy Ch©u1, chđ nhiệm đề tài nhánh TS Đinh Duy Kháng5 NCS Đỗ thÞ Ngäc Hun1 Th.S Vị Kim Thoa1 KS Ngun Ngäc Huyền1 CN Nguyễn Thị Hơng Trà1 Th.S Bùi Thị Hơng1 2/ Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ sản xuất axit amin L-lysin” PGS TS Ngun Thïy Ch©u1, chđ nhiƯm đề tài nhánh Th.S Vũ Kim Thoa1 KS Nguyễn Ngọc Huyền1 KS Trần Văn Tuân 3/ Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ sản xuất axit amin L-methionin Th.S Bùi Thị Hơng1, chủ nhiệm đề tài nhánh CN Vũ Thị Hơng1 CN Nguyễn Tuấn1 KS Đỗ Minh Trung1 4/ Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym phytaza NCS Đỗ Thị Ngọc Huyền1, Chủ nhiệm đề tài nhánh CN Nguyễn Thị Hồng Hà1 KS Lê Thiên Minh1 CN Đỗ Tất Thủy1 5/ Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym pectinaza KS Trơng Thanh Bình1 , Chủ nhiệm đề tài nhánh PGS TS Nguyễn Thùy Châu1, đồng chủ nhiệm đề tài nhánh CN Lê Thanh Hơng1 CN Nguyễn Ngọc Linh1 CN Đỗ Thị Thu Hiền1 6/ Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym mananaza PGS TS Đặng Thị Thu2, Chủ nhiệm đề tài nhánh NCS Đỗ Biên Cơng2 KS Phùng Thị Thủy2 7/Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ sản xuất thịt cà phê lên men làm thức ăn gia súc CN Nguyễn Thị Hơng Trà1, Chủ nhiệm đề tài nhánh PGS TS Nguyễn Thùy Châu1, đồng chủ nhiệm đề tài nhánh KS Ngô Tất Trung1 CN Đỗ Tất Thủy1 KS Lâm Tú Minh1 8/ Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ lên men lactic phế phụ phẩm tôm chủng vi khuẩn Lactobacillus làm thức ăn chăn nuôi GS Lê Văn Liễn3, Chủ nhiệm đề tài nhánh KS Phạm Ngọc Uyển3 KS Phạm Thị Thành3 KS Phạm Thị Thoa3 9/ Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ lên men bà dứa vi khuẩn Lactobacillus làm thức ăn cho bò sữa ThS Nguyễn Giang Phúc3, Chủ nhiệm đề tài nhánh CN Bùi Thị Thu Huyền3 CN Nguyễn Thành Long3 KS Nguyễn Văn Dũng3 KS Vơng Tuấn Thục3 KS Nguyễn Văn Lý3 CN Nguyễn Đình Phúc3 CN Nguyễn Văn Phơng3 10/Đề tài nhánh: Nghiên cứu công nghệ lên men men lactic phế phụ phẩm cá vi khuẩn Lactobacillus làm thức ăn chăn nuôi KS Lơng Văn Chính4, Chủ nhiệm đề tài nhánh CN Trần Khánh Vân4 KS Lê Văn Huyên4 : Viện Cơ điện Nông nghiệp công nghệ sau thu hoạch : ViƯn C«ng nghƯ sinh häc- C«ng nghƯ Thùc phÈm, Trờng Đại học Bách khoa Hà nội : Viện Chăn nuôi Quốc Gia : Viện Di truyền Nông nghiệp : Viện Công nghệ Sinh học- Trung tâm Khoa học Tự nhiên Công nghệ Quốc gia Phần I: Mở đầu Từ nhiều năm việc tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp sử dụng chúng cách có hiệu đa đợc nhà khoa học công nghệ giới quan tâm sâu nghiên cứu đà đạt đợc nhiều thành tựu vấn đề Công nghệ sinh học đóng vai trò hêt sức quan trọng việc tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp để tạo sản phẩm có giá trị kinh tế giá trị dinh dỡng cao nhằm sử dụng chúng cách có hiệu quả, tránh tình trạng lÃng phí gây ô nhiễm môi trờng Trong năm gần đây, nhờ sách đổi Đảng nhà nớc, ngành nông nghiệp nớc ta đà có bớc tiến rõ rệt Sản lợng lơng thực nh nông sản khác đà tăng cách đáng kể Sản lợng lúa gạo đạt gần 34 triệu tấn, đờng đạt gần triệu tấn, dừa 500.000 tấn, sản lợng dứa 50 triệu Cà phê đạt 500.000 Sản lợng nông sản tăng kéo theo sản lợng phế phụ phẩm chúng tăng theo Cụ thể: sản lợng cám gạo năm 1999- 2000 1.7 triệu tấn, lợng cám mì 150 nghìn tấn, thịt cà phê khoảng 1,5 triệu tấn, rỉ đờng 450 nghìn tấn, bà dứa 10 triệu tấn, b· døa sau Ðp 200000 tÊn, phÕ phơ phÈm thủ hải sản khoảng 500 nghìn Do cha có biện pháp tận dụng cách khoa học thịt cà phê, bà dứa đà gây ô nhiễm môi trờng trở thành nỗi nhức nhối ngời dân vùng chế biến nông sản Việc nghiên cứu triển khai công nghệ sinh học để tận dụng phế phụ phẩm nhằm tạo sản phẩm dinh dỡng cao có giá trị kinh tế cao phục vụ chế biến thực phẩm chăn nuôi vấn đề cấp thiết ngành nông nghiệp nh cán làm công tác nghiên cứu vỊ c«ng nghƯ sinh häc ViƯt Nam Thùc tÕ cho thÊy rØ ®−êng ë n−íc ta hiƯn chđ u đợc sử dụng để sản xuất cồn Trong đó, có nhiều sản phẩm sản xuất đợc từ rỉ đờng để đáp ứng nhu cầu cc sèng cđa nh©n d©n ta song vÉn ch−a triĨn khai đợc Đặc biệt axit amin nh Lysin, Methionine chất sản xuất từ rỉ đờng nhng ta phải nhập ngoại với số lợng vài trăm tấn/năm trị giá nhiều chục tỉ đồng Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ sản xuất axit amin lysine, methionine cần thiết để đa dạng hoá sản phẩm sau đờng phát triển chăn nuôi, dợc phẩm Hiện thực tế cám gạo, cám mì chủ yếu đợc làm thức ăn gia súc hầu nh cha có sản phẩm sinh học có giá trị đợc tạo từ nguồn cám gạo cám mì Ngành cà phê Việt Nam có tốc độ phát triển nhanh vợt bậc so với 20 năm trớc đây, diện tích cà phê đà tăng 25 lần, sản lợng tăng 100 lần, có nghĩa suất đà tăng lần, tỉ lệ vỏ thịt chiếm khoảng 45% trọng lợng quả, công nghệ sau thu hoạch không đáp ứng kịp, gây nên tổn thất nặng nề gây ô nhiễm môi trờng Với nguồn phế liệu thuỷ hải sản lớn đa dạng, bao gồm cá chất lợng, đầu vỏ tôm, phụ tạng, đầu, xơng, vây cá tạo từ xí nghiệp đánh bắt chế biến xuất thuỷ sản Nguồn nguyên liệu dễ dàng nhanh chóng bị thối hỏng tác ®éng cđa khu hƯ vi sinh vËt ®a d¹ng điều kiện khí hậu nớc ta Đây thực vấn đề làm nguồn protein lớn mà gây ô nhiễm môi trờng nghiêm trọng nớc ta lợng bà cơm dừa sau ép hàng năm lên tới vài trăm nghìn đợc sử dụng làm phân bón, hiệu sử dụng cha cao Đặng Thị Thu cộng tác viên trung tâm công nghệ sinh học- Đại học Bách Khoa Hà Nội đà bớc đầu tập trung nghiên cứu công nghệ sản xuất enzim mananaza để nâng cao giá trị sử dụng bà cơm dừa sau ép Đây loại enzim có ý nghĩa kinh tế cao cha đợc tập trung nghiên cứu sâu Việt Nam Vì cần đầu t cho vấn đề cần đầu t cho vấn đề nhằm tìm đợc công nghệ sản xuất enzim mananaza Việt Nam thời gian tới Đề tài Nghiên cứu áp dụng công nghệ vi sinh sản xuÊt chÕ phÈm giµu axit amin vµ enzym tõ nguån thứ phẩm nông nghiệp thuỷ hải sản qui mô bán công nghiệp mà số KC-04-20 thuộc chơng trình nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ sinh học Mục tiêu chung đề tài là: Triển khai c«ng nghƯ míi cđa c«ng nghƯ sinh häc tËn dụng phế phụ phẩm nông nghiệp thuỷ hải sản nhằm sản xuất sản phẩm có giá trị kinh tế phục vụ phát triển nông nghiệp Mục tiêu cụ thể là: áp dụng đợc kỹ thuật vi sinh kinh điển kỹ thuật sinh học phân tử đại công tác chọn tạo chủng giống vi sinh vật có hoạt tính cao cho công nghệ tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp nh rỉ đờng, cám gạo, cám mì, bà dứa, thịt cà phê, bà dừa sau ép phế phụ phẩm thuỷ hải sản nh cá chất lợng, đầu tôm Xây dựng qui trình công nghệ thích hợp để sản xuất sản phẩm có giá trị cao nh axit amin L- lysin, L-methionine, enzym phytaza, pectinaza, mannanaza, thức ăn lên men từ phế phụ phẩm nông nghiệp phế phẩm thuỷ hải sản làm thức ăn chăn nuôi Xây dựng đợc mô hình công nghệ thiết bị thích hợp để sản xuất sản phẩm nh axit amin L-lysin, L-methionine, enzym phytaza, pectinaza, mannanaza, thức ăn lên men từ phụ phế phẩm nông nghiệp thuỷ hải sản làm thức ăn chăn nuôi Đề tài đợc thực 30 tháng từ tháng năm 2002 đến tháng năm 2005 với tổng số kinh phí 2.700 triệu đồng từ ngân sách SNKH Nhà nớc Dới số thông tin chung đề tài: Chủ nhiệm đề tài: Họ tên : Nguyễn Thùy Châu Học hàm, học vị : PGS TS Điện thoại CQ: 04.9342487 E.Mail: ntchau@netnam.com Địa quan: Viện Cơ điện Công nghiệp Công nghệ sau thu hoạch Hà Nội Chức danh khoa học: NCVC Cơ quan chủ trì đề tài: Viện điện nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch Hà Nội Địa chỉ: Số Ngô quyền, Hà Nội Cơ quan phối hợp thùc hiƯn TT Tªn tỉ chức Viện Công nghệ Sau thu hoạch Địa Ngô Quyền, Hà nội Viện nuôi Chăn Thụy PhơngLiêm Từ Viện nuôi Chăn Thụy PhơngLiêm Từ Viện Di truyền Nông Nghiệp, Viện Chăn nuôi Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ thực phẩm, Trờng Đại học Bách khoa- Hà nội Cổ Nhuế- Hà Nội Đại Cổ Việt Hà Nội Hoạt động/đóng góp cho đề tài Chủ trì đề tài, Sử dụng kỹ thuật đại chọn tạo chủng giống vi sinh vật, nghiên cứu công nghệ sản xuất axit amin L-lysin, L-methionin, enzym phytaza, pectinaza, công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi từ thịt cà phê Nghiên cứu công nghệ lên men b· døa b»ng vi khuÈn Lactobacillus plantarium vµ Streptococcus lactis làm thức ăn cho bò sữa - Nghiên cứu công nghệ lên men lactic phế phụ phẩm tôm chủng vi khuẩn Lactobacillus làm thức ăn chăn nuôi - Nghiên cứu công nghệ lên men lactic phÕ phơ phÈm cđa c¸ b»ng c¸c chđng vi khn Lactobacillus làm thức ăn chăn nuôi - Nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym mannanaza để sản xuất manooligosacharit từ bà dừa sau ép Nội dung đề tài: Tun chän bé chđng gièng vi sinh vËt cã ho¹t tính sinh học từ nguồn thiên nhiên phục vụ cho đề tài Sử dụng kỹ thuật đại chọn tạo chủng giống vi sinh vật bao gåm: + Sư dơng kü tht ®ét biÕn chän tạo chủng Corynebacterrium glutamicum sinh tổng hợp L- lysin vµ L-methionine cao + Sư dơng kü tht sinh học phân tử đề biểu gen mà hóa phytaza ®Ị kh¸ng nhiƯt nÊm men Pichia pastoris + T¸ch dòng biểu gen mà hóa bacteriocin từ chủng tự nhiên có tính đề kháng với vi sinh vật gây bệnh E coli, Salmonella Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ lên men axit amin L- lysine, L- methionine, enzym phytaza, pectinaza, mannanaza qui mô phòng thí nghiệm qui mô bán công nghiệp 150l/mẻ 1500 l/mẻ Nghiên cứu qui trình công nghệ lên men thịt cà phê, bà dứa, phế phụ phẩm thủy hải sản vi khuẩn lactic Thử nghiệm đánh giá chế phẩm sản xuất đợc đàn gia súc gia cầm Danh mục sản phẩm KHCN đề tài (hợp đồng Chủ nhiệm chơng trình KC.04 quan chủ trì ®Ị tµi) TT 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Tên sản phẩm Chế phẩm sinh học Chế phẩm axit amin Llysin bổ sung vào thức ăn gia súc cho lợn, gà Chế phẩm L-methionin bổ sung vào thức ăn gia súc cho lợn, gà Chế phẩm enzym pectinaza cho lợn, gà chế biến mật ong Chế phẩm enzym mannanaza sản xuất manooligosacharit làm thức ăn cho lợn, gà Chế phẩm enzym phytaza bổ sung vào thức ăn gia súc cho lợn, gà Chế phẩm thịt cà phê lên men làm thức ăn cho bò Số lợng Chỉ tiªu Kinh tÕ - kü thuËt 10 kg ChÕ phÈm L- lysin đạt từ 30-35g/l 10 kg Chế phẩm L-methionin ®¹t tõ 30-35g/l 10 kg ChÕ phÈm pectinaza ®¹t 10®v/ml Chế phẩm mannanaza đạt 400 đv/ml Ghi kg enzym kho¶ng emzym tõ 300 - 10kg ChÕ phÈm enzym phytaza đạt từ 80 -85 đv/g 10 % axit lactic 105 vi khuẩn lactic/g chất khô 1.7 Chế phẩm bà dứa lên men làm thức ăn cho bò 10 % axit lactic 105 vi khuẩn lactic/g chất khô 1.8 Sản phẩm lên men từ phế phụ phẩm thuỷ hải sản làm thức ăn chăn nuôi cho gia cầm, lợn % axit lactic vµ 105 vi khuÈn lactic/g chÊt khô Chế phẩm có khả tăng trọng gia sóc tõ 15% -20% 2.1 Chđng gièng vi sinh vËt C¸c chđng Corynebacterium glutamicum Corynebacterium acetoglutamicum Candida tropicalis, Brevibacterium falvum tự nhiên đột biến sinh L-lysin, Lmethionin cao C¸c chđng nÊm mèc Aspergillus niger sinh pectinaza C¸c chđng sinh enzym mannanase 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 Chủng Aspergillus niger tự nhiên chủng tái tổ hơp cho hoạt tính phytaza cao từ 3-5 lần so với chủng tự nhiên Các chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarum sinh axit lactic bacteriocin Qui trình công nghệ: Quy trình công nghệ sản xuất axit amin L-lysin môi trờng rỉ đờng công nghệ lên men chìm sục khí Qui trình công nghệ sản xuất axit amin Lmethionin môi trờng rỉ đờng công nghệ lên men chìm sục khí Qui trình công nghệ sản xuất chủng 2-3 chủng Chủng có lysin đạt 35g/l Chủng có methionin 35g/l hoạt tính Ltừ 30g/l hoạt tính Lđạt từ 30g/l- 2-3 chủng Chủng có hoạt tính pectinaza đạt khoảng 10đv/ml Chủng có hoạt tính mannanaza đạt từ 30- 40 ®v/ ml Chđng cã ho¹t tÝnh phytaza ®¹t 80-85®v/l 2-3 chủng Lợng bacteriocin đạt 50ppm quy trình Qui mô 1500l/mẻ qui trình Qui mô 1500l/mẻ qui Qui mô 1500l/mẻ 2-3 chủng 4.7 Kt qu th nghim thức ăn lên men phế phụ phẩm cá vi khuẩn lactic gà hộ gia đình xã Nam Hồng- Đông Anh- Hà Nội Thức ăn chế biến từ phế phụ phẩm cá lên men từ chủng vi khuẩn lactic L12 L49 tiến hành thử nghiệm qui mơ hộ gia đình theo phương pháp chia lơ thí nghiệm Kết theo dõi tăng trưởng gà thí nghiệm trình bày bảng 104 Bảng 104 Kết theo dõi tăng trưởng gà thí nghiệm Đơng Anh – Hà Nội Lô TN Lô TN2 Lô TN3 ĐC Chỉ tiêu theo dõi Gà Gà Gà Gà Gà Gà Gà Gà TH AC TH AC TH AC TH AC Số lượng gà TN (con) 30 30 30 30 30 30 30 30 Thời gian TN (ngày) 60 60 60 60 60 60 60 60 200 250 200 255 200 250 200 255 1950 1550 1855 1500 1800 1455 1690 1325 1750 1300 1655 1255 1600 1205 1490 1070 260 225 165 125 170 130 Khối lượng TB gà trước TN (g) Khối lượng trung bình gà sau TN (g) Tăng trọng thời gian TN (g) Tăng trọng so với ĐC (g) Ghi chú: Gà TH: Giống gà Tam Hoàng Gà AC: Gà đen Ai Cập Các Lô TN 1,2,3: Sử dụng loại thức ăn lên men vi khuẩn lactic Lô ĐC: Sử dụng thay phế phụ cá lên men bột cá Qua kết bảng 104 cho thấy: gà Tam Hoàng gà đen Ai cập cho ăn loại thức ăn lên men VK lactic cho thấy trọng lượng trung bình gà thí nghiệm lô 1,2,3 tăng trọng lượng tương đối đồng tăng từ 14-15% so với lô ĐC Bởi thực tế thời gian thí nghiệm theo dõi chúng tơi thấy loại thức ăn lên men có mùi vị thơm, gà thường xuyên ăn hết phần, không mắc bệnh ỉa chảy, phân khô Kết thử nghiệm lơ gà đẻ cịn cho thấy ngồi trọng lượng trứng lớn hơn, lịng đỏ to có 265 mùi vị thơm so với đối chứng Tất hộ gia đình tham gia thử nghiệm thức ăn đề tài dều mong muốn sử dụng loại thức ăn tương lai Kết thử nghiệm thức ăn lên men phế phụ phẩm cá VK lactic gà hộ gia đình xã Đơng Tân- Đơng Kinh huyện Đơng Hưng- Thái Bình Trong thời gian qua chúng tơi tiến hành chuyển giao qui trình công nghệ chế biến phế phụ cá lên men vi khuẩn lactic qui mơ hộ gia đình với khối lượng 500 kg thức ăn để tận dụng nguồn phế phụ phẩm cá địa phương Kết cho thấy hộ gia đình xã Đơng Tân - Đơng Kinh huyện Đơng Hưng - Thái Bình sử dụng loại thức ăn lên men phế phụ cá để chăn ni thí nghiệm thức ăn giống gà trống gà mái loài gà Lương Phượng Trọng lượng TB gà nuôi thức ăn lên men tăng trọng 2535% sau thời gian tháng so với lô gà ĐC nuôi theo tập quán địa phương trước Kết trình bày bảng 105 Bảng 105: Kết theo dõi tăng trưởng giống gà Lương Phượng TN Đông Hưng- Thái Bình Chỉ tiêu theo dõi Lơ TN Lơ TN2 Lô TN3 ĐC Trống Mái Trống Mái Trống Mái Trống Mái Số lượng gà TN (con) 30 30 30 30 30 30 30 30 Thời gian TN (ngày) 90 90 90 90 90 90 90 90 200 150 200 150 200 150 200 150 2150 1800 2200 1900 2100 1850 1850 1550 1950 1650 2000 1750 1900 1700 1650 1400 300 250 450 300 Khối lượng TB gà trước TN (g) Khối lượng trung bình gà sau TN (g) Tăng trọng thời gian TN (g) Tăng trọng so với ĐC (g) 350 250 266 Ghi chú: Lô TN1,2,3 gà nuôi thả vườn cho ăn thức ăn chế biến Lô ĐC gà nuôi thả vườn cho ăn theo tập quán địa phương Ảnh 35: Gà ăn thức ăn có bổ sung cá lên men- Thử nghiệm xã Đơng Kinh huyện Đơng Hưng- Thái Bình 267 KẾT LUẬN Đề tài phân lập tuyển chọn chủng giống vi sinh vật có hoạt tính sinh học từ nguồn thiên nhiên bao gồm: - Đã phân lập tuyển chọn chủng C.glutamicum C.acetoglutamicum sinh tổng hợp L-lysin L-lysin methionin cao sản lượng đạt 15 g/l - Đã phân lập tuyển chọn chủng A niger có khả sinh tổng hợp pectinaza cao , chủng A niger ĐL1 cho hoạt lực cao đạt 12,2 U/ml - Đã phân lập tuyển chọn chủng A niger sinh tổng hợp mananaza cao chủng A.awamori BK cho hoạt lực cao đạt 58,57 U/ml - Đã phân lập tuyển chọn chủng A niger sinh phytaza chủng A niger MP2 cho sản lượng phytaza cao đạt 13U/ml - Đã phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic sinh axit lactic bacteriocin, chủng L12 sinh axit lactic mạnh đạt 2,52g/l - Đã phân lập tuyển chọn chủng Lactobacillus plantarum có hiệu khử cafein 60 %, chủng nấm mốc có khả khử caffein cao từ 81%-100% chủng vi khuẩn B.subtilis có khả khử tannin cao, đạt 90,3% Đề tài chọn tạo nâng cao hoạt lực chủng giống vi sinh vật phục vụ cho sản xuất việc sử dụng kỹ thuật đột biến kỹ thuật sinh học phân tử bao gồm: - Đã chọn tạo chủng C.glutamicum đột biến sinh L-lysin CM 11 CM24, chủng CM 24 đột biến cho sản lượng L-lysin cao nhất, đạt 30g/l - Đã chọn tạo chủng C.acetoglutamicum đột biến sinh L-methionin M1 M2, chủng M1 đột biến cho sản lượng L- methionin cao đạt 30g/l - Đã tách dịng đọc trình tự gen Dap A mã hóa cho enzym diaminopimelovate synthase xúc tác cho trình sinh tổng hợp L-lysin chủng Corynebacterrium glutamicum - Đã tách dịng đọc trình tự gen Met A mã hóa cho enzym homoserinacetyltransferasse xúc tác cho trình sinh tổng hợp L- methionin chủng Corynebacterrium acetoglutamicum 268 -Đã tách dịng biểu gen phyA mã hóa phytaza chủng nấm mốc A niger nấm men Pichia pastoris Dịch chiết chủng nấm men tái tổ hợp có hoạt tính phytaza - Đã tách dịng biểu gen plantaricin SA mã hóa bacteriocin vi khuẩn E.coli BL21 Đề tài nghiên cứu hoàn thiện qui trình cơng nghệ lên men axit amin enzym qui mô bán công nghiệp bao gồm: - Đã nghiên cứu công nghệ lên men axit amin L-lysin môi trường rỉ đường hệ thống lên men chìm sục khí 150l/mẻ-1500l/mẻ Xác định yếu tố cơng nghệ thích hợp cho sinh tổng hợp L-lysin cao: nhiệt độ 300C, pH=7,0, độ oxy hòa tan 100%, sản lượng L-lysin đạt 28 g/l thời điểm 72h Đã nghiên cứu công nghệ thu hồi tạo chế phẩm L-lysin Chế phẩm L-lysin chứa 70 % L-lysin -Đã nghiên cứu công nghệ lên men axit amin L-methionin môi trường rỉ đường MT3 hệ thống lên men chìm sục khí 150/mẻ-1500l/mẻ Đã xác định yếu tố cơng nghệ thích hợp cho sinh tổng hợp L- methionin cao: nhiệt độ 300C, pH=7,0, độ oxy hòa tan 100% sản lượng L-methionin đạt 28,1 g/l thời điểm 72h Đã nghiên cứu công nghệ thu hồi tạo chế phẩm L- methionin Chế phẩm L- methionin chứa 70 % L-lysin methionin - Đã nghiên cứu công nghệ lên men enzym phytaza hệ thống lên men chìm sục khí 150l/mẻ-1500l/mẻ Đã xác định yếu tố cơng nghệ thích hợp cho sinh tổng hợp phytaza cao: mơi trường thích hợp cho sinh phytaza môi trường P3, nhiệt độ 300C, pH=5,5, độ oxy hòa tan 90% sản lượng phytaza đạt 12,8U/ml Chế phẩm phytaza dạng bột đạt 354 u/g - Đã nghiên cứu công nghệ lên men enzym pectinaza môi trường thịt cà phê hệ thống lên men chìm sục khí 150l/mẻ-1500l/mẻ Đã xác định yếu tố cơng nghệ thích hợp cho sinh tổng hợp pectinaza cao: nhiệt độ 300C, pH=5,0-5,5, độ oxy hòa tan 90% sản lượng pectinaza đạt 12,3U/ml Đã nghiên cứu qui trình cơng nghệ tinh tạo chế phẩm pectinaza Chế phẩm pectinaza dạng bột có 288 u/g 269 - Đã nghiên cứu công nghệ lên men enzym mananaza hệ thống lên men chìm sục khí 150/mẻ Xác định yếu tố cơng nghệ thích hợp cho sinh tổng hợp mananaza: nguồn cacbon thích hợp guargum bã cà phê, nguồn nitơ NaN03 , tỷ lệ giống cấy 7,5%, độ oxy hòa tan 90% sản lượng mananaza đạt 120U/ml 96h Chế phẩm mananaza dạng bột đạt 407 U/g - Đã nghiên cứu công nghệ lên men thịt cà phê làm thức ăn gia súc qui mô tấn/mẻ chế biến theo phương pháp ướt phương pháp khô việc dùng vi khuẩn Bacillus subtilis nấm Neurospora sitophila nấm Aspegillus niger Hiệu khử tannin cafein thịt cà phê đạt 90 % - Đã nghiên cứu công nghệ lên men bã dứa làm thức ăn cho bò sữa qui mô tấn/mẻ việc sử dụng vi khuẩn Lactobacillus phantarum nấm Aspergillus niger Bã dứa lên men bảo quản thời gian tuần - Đã nghiên cứu công nghệ lên men phế phụ phẩm thủy tôm, cá qui mô mẻ làm thức ăn chăn nuôi việc dùng vi khuẩn Lactobacillus phantarum Phế phụ phẩm tơm, cá lên men bảo quản 3- tháng Đề tài thử nghiệm đánh giá chế phẩm sản xuất đàn gia súc, gia cầm bao gồm: - Đã thử nghiệm chế phẩm L-lysin L methionin đàn lợn, gà Kết cho thấy chế phẩm L-lysin L methionin Viện Cơ Điện Nông Nghiệp Cơng Nghệ Sau Thu Hoạch sản xuất hồn tồn thay L-lysin L methionin nhập ngoại với mức 0,3% L-lysin 0,6% L-methionin phần nuôi gà sinh sản, không ảnh hưởng đến suất sinh sản gà - Chế phẩm pectinaza thử nghiệm bổ sung vào thức ăn nuôi gà thịt Lương Phượng (giai đoạn 01-70 ngày tuổi) cho kết tốt, tỷ lệ ni sống bình qn đạt 98%, hiệu kinh tế tăng Thử nghiệm chế phẩm đàn lợn đã làm tăng hiệu sử dụng thức ăn lợn 11,28%, tăng trọng lượng thể lợn tăng thu nhập bình quân đầu lợn - Đã thử nghiệm chế phẩm phytaza đàn lợn, gà Kết cho thấy bổ sung 50g chế phẩm/20kg thức ăn hỗn hợp gà đẻ không gây ảnh hưởng đến khả sinh 270 trưởng sức đề kháng gà, tăng tỷ lệ đẻ 2,34% tương ứng với sản lượng trứng tăng 0,67quả/mái Thử nghiệm lợn tăng hiệu sử dụng thức ăn lợn 10,57%, giảm chi phí tiền thức ăn/kg thịt 990đ tăng thu nhập đầu lợn - Chế phẩm thịt cà phê lên men thử nghiệm đàn lợn thịt cho thấy thay 16-20% thịt cà phê lên men vào phần nuôi lợn thịt, không ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển lợn, giảm chi phí tiền thức ăn tinh cho 1kg, tăng trọng từ 7,58- 11,15% Đối với bị sữa, chế phẩm thay 30% thức ăn tinh phần ăn bò, bò cho sản lượng sữa ổn định suất sữa tăng % - Chế phẩm bã dứa lên men thử nghiệm bổ sung vào phần ăn bò sữa Kết cho thấy hiệu sử dụng thức ăn bò tăng suất sữa tăng 12,25% - Đã thử nghiệm chế phẩm phế phụ tôm đàn lợn thịt Chế phẩm có chất lượng tốt ngang với bột cá nhập ngoại khả tiêu hóa, khả sinh trưởng phát triển lợn, giá thành chế phẩm thấp - Đã thử nghiệm chế phẩm thức ăn lên men phế phụ phẩm cá vi khuẩn lactic đàn gà Kết cho thấy gà ăn thức ăn lên men vi khuẩn lactic trọng lượng gà tăng 14%, gà ăn hết phần không mắc bệnh ỉa chảy phân khô Trọng lượng trứng gà đẻ tăng - Chế phẩm mananaza thử nghiệm bổ sung vào thức ăn nuôi gà thịt Lương phượng có tác dụng phân giải chất xơ nâng cao hiệu chuyển hóa thức ăn 4,46%, trọng lượng thể gà tăng 151,93g/con 271 KIẾN NGHỊ Với kết thu đề tài kiến nghị với Hội đồng nghiệm thu đề tài, với Bộ khoa học Cơng nghệ Ban chủ nhiệm chương trình Công nghệ sinh học cho phép đề tài nhánh sau chuyển thành dự án sản xuất thử để công nghệ sớm chuyển giao vào sản xuất: Đề tài nhánhnghiên cứu công nghệ sản xuất L-lysin, Đề tài nhánh nghiên cứu công nghệ sản xuất L-methionin, Đề tài nhánh nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym phytaza, Đề tài nhánh nghiên cứu công nghệ sản xuất pectinaza Đề tài nhánh nghiên cứu công nghệ sản xuất bã dứa lên men Đề tài nhánh nghiên cứu công nghệ sản xuất phế phụ phẩm tôm Đề tài nhánh nghiên cứu công nghệ sản xuất phế phụ phẩm cá Chúng đề nghị để đề tài nhánh nghiên cứu công nghệ sản xuất enzym mananaza tiếp tục nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ nghiên cứu cơng nghệ sản xuất oligosacharit làm chế phẩm probiotic 272 kÕt khác đề tài Đầu t trang thiết bị nâng cấp phòng thí nghiệm Trong kinh phí 2700 triệu đồng từ ngân sách Nhà nớc, đề tài đà sử dụng 700 triệu đồng để mua sắm số trang thiết bị để nâng cấp phòng thí nghiệm sở hạ tầng quan chủ trì đề tài đơn vị phối hợp Danh sách trang thiết bị đà đợc mua đợcliệt kê bảng Số trang thiết bị đà đợcViện điện nông nghiệp công nghệ sau thu hoạch nghiệm thu đánh giá cao hiệu sử dụng trang thiết bị Bng 106 Danh mục trang thiết bị đầu t nâng cấp phòng thí nghiệm cho đề tài TT 10 11 Nội dung Máy đo pH Đơ n vị đo Số lợng Đơn giá Thàn (triệu h tiền đồng) (triệu ®ång) Nguån vèn NSNN (triÖu ®ång) c 15 15 15 c 34 34 34 c 30 30 30 Bộ điện di protêin c Máy lắc ổn nhiệt c Pipet man loại c Cột trao đổi ion c Máy li tâm ống c eppendof nhỏ Tủ lạnh c Trục chèn kín cho tăng lên men 150l/ mẻ c 1500 l/ mẻ Mấy li tâm liên tục c Céng 1 1 10 140 10 20 10 140 10 20 10 140 10 20 25 25 25 6 190 190 190 220 220 Tù Kh¸ cã c 220 BĨ ỉn nhiƯt 00C – 90 C M¸y quang phỉ qt tù ®éng UV – VIS bíc sãng 200nm – 1100nm 700 700 273 Kết đào tạo Trong khuôn khổ đề tài, đà đào tạo đợc20 sinh viên làm luận văn tốt nghiệp, học viên cao học làm luận văn thạc sĩ nghiên cứu sinh bảo vệ luận văn tiến sĩ 274 Tài liệu tham khảo Tài liệu nớc: Đặng Thị Thu, Tô Kim Anh, Nguyễn Thị Xuân Sâm, Thí nghiệm hoá sinh công nghiệp Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Kiều Hữu ảnh, giáo trình vi sinh vật học công nghiệp nhà xuất khoa học kĩ thuật Lơng Đức Phẩm, công nghệ vi sinh vật nhà xuất nông nghiệp 1998 Lơng Đức Phẩm, Hồ Sëng, “ vi sinh tỉng hỵp”, NXB khoa häc kÜ thuật 1978 Lê Đình Lơng, Di truyền học vi sinh vật Đại Học Tổng Hợp 1970 Lê Ngọc Tú, La Văn Chứ, Đặng Thị Thu, Phạm Thị Thịnh, Bùi Đức Hợi, Lu Duẩn, Lê DoÃn Diên, Hoá sinh học công nghiệp NXB khoa học kĩ thuật Lê Đình Lơng, Nguyễn Thanh Hiền, Nguyễn Thị Nam Hoa ( dịch), Phơng pháp nghiên cứu di truyền học vi sinh vËt ( virus, vi khuÈn, nÊm mèc)” NXB khoa häc kĩ thuật 1983 Nguyễn Lân Dũng, Đào Xuân Mợn, Nguyễn Phùng Tiến, Đặng Đức Trạch, Phạm Văn Ty, số phơng pháp nghiên cứu vi sinh vật, tập 1” NXB khoa häc vµ kÜ tht PGS.TS Ngun Lân Dũng ( dịch), Vi sinh vật học NXB đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội Tài liƯu n−íc ngoµi: 10 38.A.Ulloa, J.&H Van Wee 1997 The growth and feed untilization of Oreochromis 11 Alonso, J.C and Espinosa, M “Plasmids from Gram positive bacteria In: Plasmids”, A Practical Approach (Hardy, K.G., Ed.), pp 39^63 IRL Press, Oxford 1993 12 Ankri, S., Bouvier, I., Reyes, O., Predali, F and Leblon, G “A Brevibacterium linens pRBL1 replicon functional in Corynebacterium glutamicum” Plasmid 36, 36 - 41 1996 13 Ankri, S., Bouvier, I., Reyes, O., Predali, F and Leblon, G “A Brevibacterium linens pRBL1 replicon functional in Corynebacterium glutamicum” Plasmid 36, 36 - 41 1996 275 14 Archer, J.A.C and Sinskey, A.J “The DNA sequence and minimal replicon of the Corynebacterium glutamicum plasmid pSR1: evidence of a common ancestry with plasmids from Corynebacterium diphtheriae” J Gen Microbiol 139, 1753 1759 1993 15 Bachmann, F., Sonnen, H, and Kutzner, H.J “Plasmid curing in Corynebacteria with penicillin G DECHAMA Biotech” Conf 853 - 856 1992 16 Billman-Jacobe, H., Hodgson, A.L.M., Lightowlers, M., Wood, P.R and Radford, A.J “Expression of ovine gamma interferon in Escherichia coli and Corynebacterium glutamicum” Appl Environ Microbiol 60, 1641 - 1645 1994 17 Billman-Jacobe, H., Wang, L., Kortt, A., Stewert, D and Radford, A “Expression and secretion of heterologous proteases by Corynebacterium glutamicum” Appl Environ Microbiol 61, 1610 - 1613 1995 18 Cadenas, R.F., Martin, J.F and Gil, J.A “Construction and characterization of promoter-probe vectors for Corynebacteria using the kanamycin resistance reporter gene” Gene 98, 117 - 121 1991 19 Cardini, G and Jurtshuk, P “The enzymatic hydroxylation of n-octane by Corynebacterium sp strain 7ECIC” J Biol Chem 245, 2789 - 2796 1970 20 Chan Kwo Chion, C.K.N., Duran, R., Arnaud, R and Galzy, P “Cloning vectors and antibiotic resistance markers for Brevibacterium sp R312” Gene 105, 119 124 1991 21 Constatinides, A “Steroid transformation at high substrateconcentrations using immobilized Corynebacterium simplex cells” Biotechnol Bioeng 22, 119 - 136 1980 22 Duvnjak, Z and Kosaric, N “Release of surfactantfrom Corynebacterium lepus with alkenes” Biotech Lett 3, 583 - 588 1981 23 Fernandez-Gonzales, C.Cadenas, R.F.Noirot-Gros, M.Martin, J.F and Gil, J.A “Characterization of a region of plasmid pBL1 of Brevibacterium lactofermentum involved in replication via the rolling circle model” J Bacteriol 176, 3154 - 3161 1994 276 24 Filpula, D.Ally, A.H and Nagle, J “Complete nucleotide sequence of a native plasmid of Brevibacterium lactofermentum” Nucleic Acids Res 14, 5114 1986 25 Golding G B, and A M Dean “The structural basis of molecular adaptation” Mol Biol Evol.15:355 - 369 1998 26 Gross, D.C., Vidaver, A.K and Keralis, M.B “Indigenous plasmids from phytopathogenic Corynebacterium sp” J Gen Microbiol 115, 479 - 489 1979 27 Haino, K (1971), “studies on the egg-membrane lysine of Tegulapfeifferi Purification and properties of the egg-membrane lysine’, Biochim Biophys Acta, vol 229, pp.459 - 470 28 Lãpez, e & M Pabãn 1986 Mejorramieto nutricional de la pulpa de cafe Noticias QuÝmicas 29 Lee, Y H., and V D Vacquier “The divergence ofspecies-specific abalone sperm lysins is promoted by posi-tive Darwinian selection” Biol Bull.182: 97 - 104 1993 30 Lee, Y H., T Ota, and V D Vacquier “Positive selection is a general phenomenon in the evolution of abalonesperm lysin” Mol Biol Evol.12: 231 238 1995 31 Lee, Y.-H “Abalone sperm lysin: molecular evolution of fertilization protein, implications concerning the species-specificity of fertilization and speciation in marine inverte-brates” Ph.D dissertation, University of California, San Di-ego 1994 32 Lewis, C A., C F Talbot, and V D Vacquier “A protein from abalone sperm dissolves the egg vitelline layerby a non-enzymatic mechanism” Dev Biol 92: 227 - 239 1982 33 Liebl, W., Sinskey, A.J and Schleifer, K “Expression, secretion and processing of staphylococcal nuclease by Corynebacterium glutamicum” J Bacteriol 171, 1854 - 1861 1992 34 Martin, J.F., Santamaria, R., Sandoval, H., del Real, G., Mateos, L.M., Gil, J.A and Aguilar, A “Cloning systems in amino acid producing Corynebacteria” Bio/Technology 5, 137 - 146 1987 277 35 Mehansho, H.,Butler, L&D Carlson.1987 Dietary tanins and salivary proline-rich proteins: Interactions, induction, and defense mechanisms Annual Review of nutrition 36 Metz, E C., and S R Palumbi “Positive selection and sequence rearrangements generate extensive polymorphismin the gamete recognition protein bindin” Mol Biol Evol.13: 397 - 406 1996 37 Metz, E C., R Robles-Sikisaka, and V D Vacquier “Nonsynonymous substitution in abalone sperm fertilizationgenes exceeds substitution in introns and mitochondrial DNA” Proc Natl Acad Sci USA 95: 10676 - 10681 1998 38 Minor, J E., D R Fromson, R J Britten, and E H Da-Vidson “Comparison of the binding proteins of Stron-gylocentrotus franciscanus, S purpuratus, and Lytechinusvariegatus: sequences involved in the species-specificity offertilization” Mol Biol Evol.8: 781 - 795 1991 39 Miyata, T., S Miyzawa, and T Yasunga “Two types of amino acid substitutions in protein evolution J Mol Evol.12: 219 - 236 1979 40 Haino K “Studies on the egg-membrane lysin of Tegulapfeifferi Purification and properties of the egg-membrane lysin” Biochim Biophys Acta 229 : 459 - 470 1971 41 Haino-Fukushima, K., H Kasai, T Isobe, M Kimura, and T Okuyama “The complete amino acid sequence of vitelline coat lysin” Eur J Biochem.154 : 503 510 1986 42 Haino-Fukushima, K.H Kasai, T Isobe, M Kimura, and T Okuyama “The complete amino acid sequence of vitelline coat lysin” Eur J Biochem.154 : 503 510 1986 43 Haino-Fukushima K “Studies on the egg-membrane ly-sin of Tegula pfeifferi: the reaction mechanism of the egg-membrane lysin” Biochim Biophys Acta 352 : 179 - 191 1974 44 Harasewych, M G., S L Adamkewicz, J A Blake, D.Saudek, T Spriggs, and C J Bult “Phylogeny andrelationships of pleurotomariid gastropods (Mollusca: Gas- 278 tropoda): an assessment based on partial 18S rDNA andcytochrome c oxidase I sequences” Mol Mar Biol Bio-technol.6: - 20 1997 45 Hellberg, M E “Sympatric sea shells along the sea'sshore: the geography of speciation in the marine gastropo Tegula” Evolution 52: 1311 - 1324 1998 46 Hendrick, C.A., Haskins, W.P and Vidaver, A.K “Conjugative plasmid in Corynebacterium Esaccumfaciens subsp oorti that confers resistance to arsenite, arsenate and antimony(III) Appl Environ Microbiol 48, 56 - 60 1984 47 Sonnen, H., Thierbach, G., Kautz, S., Kalinowski, J., Schneider, J., Puhler, A and Kutzner, H “Characterization of pGA1, a new plasmid from Corynebacterium glutamicum LP-6” Gene 107, 69 - 74 1991 48 Takagi, H., Morinaga, Y., Miwa, K., Hakamori, S and Sano, K Versatile “Cloning vectors constructed with genes indigenous to glutamic acid producer Brevibacterium lactofermentum” Agric Biol Chem 50, 2597 - 2603 1986 49 Takeda, Y., Fuji, M., Nakajyoh, Nishimura, T and Issiki, S “Isolation of a tetracycline resistance plasmid from a glutamate producing Corynebacterium, Corynebacterium melassecola” J Ferment Bioeng 70, 177 - 179 1990 50 Trautwetter, A and Blanco, C “Structural organization of the Corynebacterium glutamicum plasmid pCG100” J Gen Microbiol 137, 2093 - 2101 1991 51 Tsuchiya, M and Morinaga, Y “Genetic control systems of Escherichia coli can confer inducible expression of cloned genes in Coryneform bacteria” Bio/Technology 6, 428 - 430 1988 52 Tsuchiya, M and Morinaga, Y “Genetic control systems of Escherichia coli can confer inducible expression of cloned genes in Coryneform bacteria” Bio/Technology 6, 428 - 430 1988 279 ... công nghệ sản xt enzim mananaza ë Vi? ?t Nam thêi gian tíi Đề tài Nghiên cứu áp dụng công nghệ vi sinh sản xuất chế phẩm giàu axit amin enzym từ nguồn thứ phẩm nông nghiệp thuỷ hải sản qui mô bán. .. học, công nghiệp nhẹ đặc biệt công nghiệp thực phẩm Do nhiều nớc giới, vi? ??c sản xuất chế phẩm enzym đà trở thành ngành công nghiệp lớn Nền công nghiệp sản xuất chế phẩm enzym đà có bớc tiến lớn với... cán làm công tác nghiên cứu công nghệ sinh học Vi? ??t Nam Thùc tÕ cho thÊy rØ ®−êng ë n−íc ta chủ yếu đợc sử dụng để sản xuất cồn Trong đó, có nhiều sản phẩm sản xuất đợc từ rỉ đờng để ? ?áp ứng nhu