Xác định thành phần môi trường dinh dưỡng và các điều kiện nuôi cấy bề mặt tạo sinh khối chứa phytase có hoạt lực cao từ Aspergilus niger YD

n cứu 
này, dự án đã chọn môi trường dinh dưỡng 
cho lên men bán rắn với chủng A.niger YD 
là hỗn hợp gồm: tỷ lệ bột bắp:bột đậu nành 
là 3:1, thành phần peptone và môi trường 
khoáng có thành phần phosphor để tăng khả 
năng sinh tổng hợp phytase. 
+ Bột bắp: 73,32%
+ Bột đậu nành: 24,44%
+ Thành phần peptone và khoáng: 2,24%
110 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Hình 2. Ảnh hưởng của tỷ lệ hỗn hợp (bột bắp: bột đậu nành) đến hoạt độ phytase
3.3. Kết quả các điều kiện nuôi cấy ảnh 
hưởng đến khả năng sinh tổng hợp phytase 
3.3.1. Kết quả ảnh hưởng của thời gian 
và nhiệt độ đến sinh tổng hợp hoạt độ enzyme 
phytase 
Theo kết quả khảo sát ở bảng 3 cho thấy 
mặc dù ở các môi trường có nhiệt độ nuôi cấy 
khác nhau thì thời gian cho hoạt tính enzyme 
phytase cao nhất đều là vào ngày thứ 5. Hoạt 
tính cao nhất khi nuôi cấy ở 30oC, 37oC, 40oC 
và 45oC lần lượt là 368,56 ± 17,52; 742,56 
± 25,01; 561,35 ± 24,86 và 465,41 ± 36,34 
(ĐVHT/g). Đối với chủng A.niger YD đang 
khảo sát, theo kết quả nghiên cứu thời gian cho 
hoạt tính enzyme cao nhất là ngày thứ 5. Từ 
kết quả nghiên cứu, chọn ngày thứ 5 là ngày 
cho hoạt tính enzyme cao nhất để tiến hành các 
thí nghiệm tiếp theo.
Bảng 3. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến sinh tổng hợp phytase
Nhiệt độ 
(0C)
Thời gian nuôi cấy (ngày)
2 3 4 5 6 7
Hoạt độ phytase (ĐVHT/g)
30 59,63b ± 8,08 145,86a ± 7,76 287,14b ± 15,09 368,56a ± 17,52 385,23a ± 25,02 365,42a ± 17,33
37 86,41c ± 6,61 289,42c ± 6,18 521,38c ± 36,11 742,56d ± 25,01 721,32c ± 15,95 729,14c ± 28,35
40 55,64b ± 6,60 187,42b ± 9,74 268,38ab ± 9,49 561,35c ± 24,86 601,23b ± 23,90 589,28b ± 33,58
45 42,38a ± 8,24 197,32b ± 2,60 246,84a ± 11,80 465,41b ± 36,34 412,38 a± 24,62 382,42a ± 18,40
(Ghi chú: Các giá trị với mẫu tự khác nhau trong cùng một cột là khác biệt có ý nghĩa (p< 0,05). Số liệu thể 
hiện là giá trị trung bình và độ lệch chuẩn, số lần lặp lại là 5)
Đồng thời, kết quả ảnh hưởng của nhiệt 
độ lên men đến sinh tổng hợp hoạt độ enzyme 
phytase được thể hiện ở Hình 3 thì nhiệt độ 
nuôi cấy tối ưu để thu nhận phytase là 37oC, kết 
quả này khá hợp lý vì nhiệt độ này nằm trong 
khoảng nhiệt độ tối ưu của các chủng vi sinh vật 
sản sinh phytase. Hơn nữa chủng A.niger YD đã 
được hoạt hóa ở 37oC, khi nuôi cấy ở cùng nhiệt 
độ này thì chủng có điều kiện thuận lợi để sinh 
trưởng và sinh tổng hợp enzyme.
111TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Hình 3. Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh tổng hợp phytase
Kết quả tương tác giữa 2 yếu tố nhiệt độ 
và thời gian lên men bán rắn với hỗn hợp cơ 
chất (bột bắp + bột đậu nành) thấy rằng tại nhiệt 
độ 370C và thời gian lên men 5 ngày với chủng 
A.niger YD khảo sát sinh tổng hợp phytase cao 
nhất: 742,56 ± 25,01 (ĐVHT/g).
3.3.2. Kết quả khảo sát độ ẩm của môi 
trường lên men đến sinh tổng phytase
Kết quả khảo sát được thể hiện ở hình 4, khi 
khảo sát 5 dãy độ ẩm từ 55% đến 75% thấy rằng 
độ ẩm thấp hoặc quá cao (55% hoặc 75%) thì 
khả năng sinh tổng hợp phytase thấp có thể do 
điều kiện môi trường như thế đã ảnh hưởng đến 
khả năng sinh trưởng của nấm mốc. Tại độ ẩm 
70% thì khả năng sinh tổng hợp phytase là cao 
nhất (954,39 ± 34,94 ĐVHT/g).
Hình 4. Ảnh hưởng của độ ẩm môi trường lên men đến hoạt độ phytase
Từ kết quả khảo sát về thành phần môi 
trường và điều kiện lên men bán rắn ở các mục 
trên dự án đã tiến hành lên men thực nghiệm 
với công suất là 80 kg/mẻ và kết quả hoạt độ 
phytase trong sinh khối đạt được 917,40 ± 13,48 
(ĐVHT/g). Từ kết quả này số so với số liệu khảo 
sát tại phòng thí nghiệm với công suất 2 kg/mẻ 
thì đạt 96%, hiệu suất khi lên men thực nghiệm 
dạng pilot như thế là đạt.
112 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
IV. THẢO LUẬN
Trong nghiên cứu lựa chọn nguồn dinh 
dưỡng cung cấp nguồn cacbon phù hợp trong 
môi trường lên men bán rắn, theo Vats và Ba-
nerjee (2002) cho rằng khi có mặt trong môi 
trường các đường đơn sẽ ngăn cản mạnh quá 
trình tổng hợp enzyme phytase sinh ra cao 
nhất đối với nguồn carbon là tinh bột, tuy 
nhiên việc thiết kế môi trường có độ dính cao 
là rất khó. Vì vậy sự kết hợp giữa đường đa 
và một đường đơn sẽ cho kết quả tốt nhất. 
Trong nghiên cứu của Trần Thị Tuyết và ctv., 
(2005) đối với chủng A.niger NRRL-363 sử 
dụng phương pháp lên men bề mặt, đã khảo 
sát bốn nguồn cơ chất khác nhau: cám gạo, 
bột mì, bột đậu nành và bột bắp. Kết quả là 
bột đậu nành và bột bắp đã cho thấy hoạt tính 
phytase cao nhất. Từ đó cho thấy rằng kết quả 
này tương tự với kết quả nghiên cứu đang 
thực hiện khi 02 nguồn cơ chất chứa phytate 
(bột đậu nành và bột bắp) cho hoạt tính phy-
tase cao nhất đối với chủng A.niger YD. Đồng 
thời, nhóm nghiên cứu tiếp tục tiến hành kết 
hợp giữa 02 nguồn cơ chất này để hình thành 
nên môi trường dinh dưỡng với tỉ lệ thích 
hợp và kết quả thật ngạc nhiên với tỉ lệ 3:1 
(bột bắp:bột đậu nành) thì hoạt tính phytase 
cao nhất và cao hơn cả khi khảo sát với từng 
nguồn cơ chất đơn. Ngoài ra, nghiên cứu của 
Vats và ctv., (2004) cho thấy rằng chủng nấm 
A.nigervarteigham thì nguồn cacbon thích 
hợp nhất để sản xuất phytase lại là glucose 
kết hợp với tinh bột (2%). Theo Ebune và 
ctv., (1995) đã nghiên cứu sản xuất phyta-
se từ chủng A.ficuum trên môi trường rắn có 
chứa bột cải dầu là chất cảm ứng. Kết quả cho 
thấy khi bổ sung bột cải dầu 5,2% đã làm tăng 
sản lượng phytase. Tổng hợp các nguồn dữ 
liệu từ các công trình nghiên cứu, nhóm thực 
hiện đã quyết định sử dụng hỗn hợp bột bắp 
và bột đậu nành theo tỉ lệ 3:1 là nguồn dinh 
dưỡng kết hợp với thành phần hổn hợp dung 
dịch khoáng đã nêu trong phần vật liệu tạo 
thành hỗn hợp môi trường lên men sinh tổng 
hợp sinh khối giàu phytase.
Tuy nhiên, khi đã lựa chọn được thành 
phần môi trường lên men, bước tiếp theo cần 
phải tiến hành khảo sát lựa chọn điều kiện 
lên men phù hợp. Trong quá trình lên men A. 
niger YD sinh phytase tăng dần từ ngày thứ 
3 và cao nhất vào ngày thứ 5 khác biệt có ý 
nghĩa so với các ngày khác. Kết quả này cũng 
tương tựvới kết quả của Shieh và Ware (1968) 
trên A. niger NRRL 3135; Vats và Banerjee 
(2002) trên là A.niger và Trần Thị Tuyết và 
ctv., (2005) đối với chủng A.niger NRRL 363 
khi nuôi cấy để sản xuất phytase bằng phương 
pháp lên men bề mặt trên môi trường cám mì 
thì thời gian đạt giá trị phytase cao nhất là 5 
ngày và sau 8 ngày thì enzyme bị phân hủy 
hoàn toàn. Vì vậy, thời gian nuôi cấy 5 ngày 
được xem là tối ưu để A.niger YD sinh phy-
tase cao nhất và được áp dụng cho các thí ng-
hiệm tiếp theo. Đồng thời, nhiệt độ cũng là 
điều kiện quan trọng trong quá trình lên men. 
Hầu hết các vi sinh vật dùng trong sản xuất 
phytase đều thuộc dạng ưa nhiệt trung bình 
ngoại trừ các nấm ưa nhiệt như Thermomyces 
lamiginosus (T.lamiginosus), T.thermophilus, 
Streptococcus thermophile (Wodzinski và 
Ullah, 1996). Nhiệt độ tối ưu cho quá trình 
sinh tổng hợp phytase đối với hầu hết các 
vi sinh vật nằm trong khoảng từ 25- 37oC 
(Narahara và ctv., 1982) và phù hợp với kết 
quả nghiên cứu tại 370C là nhiệt độ tối ưu cho 
A.niger YD sinh tổng hợp phytase cao nhất.
Ngoài ra, đối với lên men bán rắn, điều 
kiện quan trọng nhất vẫn là kiểm soát độ ẩm của 
môi trường lên men. Nếu độ ẩm đó phù hợp thì 
hệ sợi của nấm mốc sẽ phát triển nhanh chóng 
và sinh tổng hợp các sản phẩm mạnh (Pandey, 
Soccol và Mitchell, 2000). Còn nếu độ ẩm cao 
113TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
hơn độ ẩm tối ưu sẽ làm giảm sự xốp của 
môi trường, giảm sự vận chuyển oxy và tăng 
cường hình thành sợi nấm khí sinh. Tương tự 
như vậy, độ ẩm thấp hơn độ ẩm tối ưu dẫn 
đến làm giảm sự hoà tan của các chất dinh 
dưỡng trong cơ chất rắn. Kết quả nghiên cứu 
độ ẩm môi trường lên men tối ưu là 70% và 
pH 6,5-7,0 đối với chủng A.niger YD trên hỗn 
hợp cơ chất (bột bắp và bột đậu nành), kết 
quả này tương tự với nghiên cứu của Batal và 
Karem (2001), độ ẩm 60-70% thì thích hợp 
cho A.niger sinh tổng hợp phytase và theo 
Vats và Banerjee (2002) pH tối ưu cho sinh 
tổng hợp phytase ở A.niger là 6,5. 
V. KẾT LUẬN
Từ các thí nghiệm nghiên cứu tìm thành 
phần môi trường và điều kiện lên men bề mặt 
tối ưu cho sinh tổng hợp phytase từ A.niger YD 
này, đồng thời kết hợp kết quả nghiên cứu của 
Nguyễn Văn Nguyện và ctv., (2009) đã xây 
dựng được quy trình lên men sinh tổng hợp 
phytase dạng pilot có công suất 80-100 kg/mẻ 
với môi trường lên men (bột bắp (73,32%), 
bột đậu nành (24,44%) và thành phần khoáng 
(2,24%), độ ẩm môi trường ban đầu (70%), 
nhiệt độ lên men (370C) và thời gian lên men là 
5 ngày. Kết quả sinh khối giàu phytase sau khi 
lên men đạt 917,4 (ĐVHT/g).
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
Nguyễn Văn Nguyện, Phạm Duy Hải, Bạch Thị Quỳnh 
Mai, Nguyễn Thanh Nhãn, Nguyễn Văn Thanh, 
2009. Báo cáo tổng hợp đề tài: “Nghiên cứu tạo 
chế phẩm sinh học giàu enzyme bổ sung nâng 
cao hiệu quả sử dụng thức ăn nuôi cá tra”, Viện 
Nghiên Cứu Nuôi Trồng Thủy Sản II.
Tài liệu tiếng Anh
Al-Asheh S., Duvnjak Z., 1994. The effect of surfactants 
on the phytase production and the reduction of the 
phytic acid content in canola meal by Aspergillus 
carbonarius during solid-state fermentation 
process. Biotechnol. Lett. 1692, pp. 183-188.
Cao, L., Wang, W., Yang, C., Yang, Y., Diana, J., 
Yakupitiyage, A., Luo, Z., and Li, D., 2007. 
Application of microbial phytase in fish feed. 
Enzyme and microbial technology 40 (4): 497–
507.
Ebune, A., Al-Asheh, S., Duvnjak, Z., 1995. Production 
of phytase during solid-state fermentation using 
Aspergillus ficuum NRRL 3135 in canola meal. 
Biores. Technol. 53, pp. 7-12.
Gargova, S., Sariyska, M., 2003. Effect of culture 
conditions on the biosynthesis of aspergillus 
niger phytase and acid phosphates. Enzyme and 
microbial technology 32, pp.231-235.
Han, Y.W., Gallagher, D.J., and Wilfred, A.G., 1987. 
Phytase production by Aspergillus ficuum on 
semi-solid substrate. J. Ind. Microbiol., 2, 195-
200.20
Hardy, R.W., 2000. New developments in aquatic feed 
ingredients, and potential of enzyme supplements. 
In: Cruz -Suárez, L.E., Ricque-Marie, D., Tapia-
Salazar, M.,
Hidayat, B.J., Eriksen, N.T., Wiebe, M.G., 2006. Acid 
phosphatase production by aspergillus niger 
m402a in continuous flow culture. Fems microbiol 
lett 254, pp. 324-331.
Kim, D.S., Godber, J.S., Kim, H.R., 1999. Culture 
condition for a new phytase- producing fungus. 
Biotechnology letters 21, pp. 1077-1081.
Kumar, V., Sinha, A.K., Makkar, H.P.S., De-Boeck, 
G., Becker, K., 2011. Phytate and phytase in 
fish nutrition. Journal of Animal Physiology and 
Animal Nutrition.
Li, X., Chi, Z., Liu, Z., Yan, K., Li, H., 2008. Phytase 
prodby a marine yeast Kodamea ohmeri BG3. A 
biochemistry and biotechnology 149 (2): 183–
193. 
114 TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
Liu, B.L., Jong, C.H., Tzeng, Y.M., 1999. Effect of 
immonbilization on pH and thermal stability of 
aspergillus ficuum phytase. Enzyme and microbial 
technology 25, 517-521.
Nakamura, Y., Kukuhara, H., Sano, K., 2000. Secreted 
phytase activities of yeast, Biosci. Biotechnol. 
Biochem. 64(4), pp. 841-844.
Narahara, H., Kodama, Y., Yoshida, T., Pichangkura, 
S., Ueda, R., Taguchi, H., 1982. Growth and 
enzyme production in a solid state fermentation 
culture of Aspergillus oryzae. J. Ferment Technol. 
60, pp. 311-319.
Nwanna, L.C., Fagbenro, O.A.,& Adeyo, A.O., 2005. 
Effects of different treatments of dietary soybean 
meal and phytase on the growth and mineral 
deposition in African catfish Clarias gariepinus. 
Journal Of Animal And Veterinary Advance 4: 
980-987.
Pandey, A., Soccol, C.R., Mitchell ,D.A., 2000a. 
New developments in solid state fermentation. I- 
bioprocesses and products. Process Biochemist. 
35, pp. 1153-1169.
Pandey, A., Szakacs, G., Soccol, C.R., Rodriguez-Leon, 
J.A., Soccol, A.T., 2001. Production, purification 
and properties of microbial phytases. Bioresource 
Technol. 7, pp. 203-214.
Papagianni, M., Nokes, S.E., Filer, K., 2001. 
Submerged and solid state phytase fermentation 
by Aspergillus niger: effects of agitation and 
medium viscosity on phytase production, fungal 
morphology and inoculum performance. Food 
Technol. Biotechnol. 39(4), pp. 319-326.
Phromkunthong, W., and Gabaudan, J., 2006. Used of 
microbial phytase to replace inorganic phosphorus 
in sex-reversed red tilapia: 1 dose response. 
Songklanakarin J. Sci. Technol. 28 (4): 731-743.
Tran Thi Tuyet, Nguyen Duy Long, Hoang Quoc 
Khanh, 2005. Production of phytase by Aspergillus 
niger NRRL 363. Proceedings of Vietnam-Korea 
international symposium on Biotechnology and 
Bio-system engineering, pp, 39-43.
Vats, P., Banerjee, U.C., 2004. Production studies and 
catalytic properties of phytases. Enzyme and 
microbial technology 35, pp. 3-14.
Vats, P., Sahoo, D.K., Banerjee.,2004. Production 
of phytase (myo-Inositolhexakisphosphate 
Phosphohydrolase) by Aspergillus niger van 
Teighem in Laboratory-Scale fermenter. 
Biotechnol. Prog. 20, pp. 737-743.
Wodzinski, R.J., Ullah, A.H.J., 1996. Phytase. Adv. 
Appl. Microbiol. 42, pp. 263-303.
115TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 5 - THÁNG 6/2015
VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2
sTUdY on mediUm comPosiTion and condiTions oF semi-
solid FeRmenTaTion sYnThesiZe high acTiViTY PhYTase FRom 
Aspergilus niger Yd
Pham Duy Hai1*, Nguyen Van Nguyen1, Hoang Thi Hong Thom1, Tran Thi Le Trinh1
ABSTRACT
Phytase supplementation has been found to increase not only the growth rate of monogastric ani-
mals but also the efficiency of phosphate utilization in feeds, which significantly reduces phospho-
rus excretion and the chances of environmental pollution. Thus, the objectives of this study were 
to optimize medium composition and conditions of fermentation semi-solid state for extracellular 
phytase by Aspergillus niger YD with the aim to increase yields to make it economical as a com-
mercial product. With the experimental results achieved, medium composition include: corn starch 
(73%) and soybean meal (24.44%); and fermentation conditions optimum such as: temperature is 
370C, fermentation time is 5 days and relative humidity of medium is 70%. With these parameters 
along and other parameters has been studied before, the extracellular phytase activity offermenta-
tion was 917.40±13.48 U/g.
Keywords: Aspergillusniger YD, phytase, semi-solid fermentation, activity.
Người phản biện: ThS. Nguyễn Thị Hương Thảo
Ngày nhận bài: 29/5/2015
Ngày thông qua phản biện: 10/6/2015
Ngày duyệt đăng: 15/6/2015
1 Center for Fishery Postharvest Technology, Research Institute for Aquaculture No.2 
* Email:haipd.ria2@mard.gov.vn