Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định các điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485. Khả năng phát triển cũng như sinh sắc tố và monacolin K của chủng M. purpureus NBRC 4485 được đánh giá trên các loại cơ chất khác nhau bao gồm gạo huyết rồng, gạo tím than, gạo lứt trắng, gạo trắng, gạo trắng Nhật, bắp và đậu nành.
Vietnam J Agri Sci 2022, Vol 20, No 3: 350-358 Tạp chí Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam 2022, 20(3): 350-358 www.vnua.edu.vn XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN NI CẤY THÍCH HỢP CHO KHẢ NĂNG SINH SẮC TỐ VÀ MONACOLIN K TỪ CHỦNG NẤM MỐC Monascus purpureus NBRC 4485 Nguyễn Ngọc Thạnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong* Viện Nghiên cứu Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ * Tác giả liên hệ: hxphong@ctu.edu.vn Ngày nhận bài: 24.09.2021 Ngày chấp nhận đăng: 21.01.2022 TÓM TẮT Nghiên cứu thực nhằm xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả sinh sắc tố monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 Khả phát triển sinh sắc tố monacolin K chủng M purpureus NBRC 4485 đánh giá loại chất khác bao gồm gạo huyết rồng, gạo tím than, gạo lứt trắng, gạo trắng, gạo trắng Nhật, bắp đậu nành Điều kiện sinh sắc tố monacolin K chủng M purpureus NBRC 4485 đánh giá thông qua việc xác định nhân tố trình lên men bán rắn bao gồm độ ẩm môi trường (30, 40, 50, 60, 70% w/v), mật độ giống chủng (10 , 10 , 10 bào tử/g) thời gian nuôi cấy (8 đến 24 ngày) Kết cho thấy gạo lứt trắng chất thích hợp nguồn chất thử nghiệm với hàm lượng sắc tố vàng, sắc tố đỏ monacolin K cao đạt 3.057,8 AU/g, 1.781,0 AU/g 1.329,3 µg/g Các điều kiện thích hợp để ni cấy nấm M purpureus NBRC 4485 môi trường gạo lứt trắng xác định với độ ẩm môi trường ban đầu 40% w/w, mật số giống chủng 10 bào tử/g chất khô nuôi cấy 22 ngày Hàm lượng sắc tố vàng, sắc tố đỏ monacolin K đạt tương ứng mức 6.750,2 AU/g, 4.960,9 AU/g 2.089,3 µg/g Từ khóa: Lên men bán rắn, Monacolin K, Monascus purpureus, sắc tố đỏ, sắc tố vàng Study on the Culture Conditions for Prodution of Pigments and Monacolin K from Monascus purpureus NBRC 4485 ABSTRACT This study aimed to determine the suitable culture conditions for the production of pigments and monacolin K from mold Monascus purpureus NBRC 4485 The growth and production of pigments and monacolin K of M purpureus NBRC 4485 were tested in various substrates including red rice, purple rice, wholegrain white rice, white rice, Japanese rice, corn, and soybean The appropriate conditions of solid-state fermentation for pigments and monacolin K production from M purpureus NBRC 4485 were investigated through determination of the following solid-state fermentaion factors: initial moisture content of cultural medium (30, 40, 50, 60, 70% w/v), the density of inoculum mold (10 , 10 , 10 spores/g), and incubation time (8 to 24 days) The results show that the wholegrain white rice was considered as the most appropriate substrate among tested substrates The highest contents of yellow pigment, red pigment, and monacolin K were obtained at 3,057.8 AU/g, 1,781.0 AU/g, and 1,329.3 µg/g, respectively The most suitable conditions to produce pigments and monacolin K from M purpureus NBRC 4485 on wholegrain white rice were the moisture content of 40% w/w, mold density of 10 spores/g, and incubation time of 22 days The contents of yellow pigment, red pigment, and monacolin K were 6.750,2 AU/g, 4.960,9 AU/g, and 2.089,3 µg/g, respectively Keywords: Monacolin K, Monascus purpureus, solid-state fermentation, red pigment, yellow pigment T VN Mu sớc v hỵng v l nhng tớn hiu ỵc cõm nhờn bỡng cỏc giác quan cüng 350 nhĂng chỵ tiêu để đánh giá lội thăc phèm đị cũ hỗp dộn hay khụng Do ũ, ỏp ng nhu cổu cỷa th trỵng, chỗt tọo mu nhõn tọo ó ỵc s dýng ngy cng nhiu Tuy Nguyn Ngc Thạnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong nhiên, mối quan tâm lĆn l cỏc chỗt tọo mu tng hp t húa hc gõy họi cho sc khúe cỷa ngỵi v mụi trỵng nhỵ gồy ung thỵ, quỏi thai v khú phõn hûy (Padhi, 2012; Arora, 2014) Để giâi tình träng ny, chỗt tọo mu t nhiờn l giõi phỏp ti ỵu thay cho cỏc chỗt tng hp nhõn tọo Vic sõn xuỗt cỏc sớc t t nhiờn cú th ỵc thc hin bỡng cỏch chit xuỗt t cỏc loi thc vờt (vớ dý nhỵ carotenoid, anthocyanin v chlorophyll) hoc tng hĉp bìng cách lên men thơng qua việc ni trồng nỗm mc, nỗm men v tõo (vớ dý nhỵ phycocyanin, xanthophyll) (Chattopadhyay & cs., 2008; Mapari & cs., 2010) Việc s dýng cỏc vi sinh vờt sõn xuỗt sớc t d dng hn so vi sõn xuỗt sớc t t thc vờt Trong ũ, nỗm ó ỵc chng minh một nhĂng nguồn síc tố tă nhiên thay th tt nhỗt (Gmoser & cs., 2017) Nỗm cú nhng li th vỵt tri so vi thc vờt nhỵ không phý thuộc vào mùa, phát triển dễ dàng nhanh chũng mụi trỵng nuụi cỗy r tin, sõn xuỗt cỏc sớc t vi cỏc mu khỏc v síc tố có tính ổn đðnh, hồ tan dễ dàng xā lý (Joshi & cs., 2003; Manikprabhu & Lingappa, 2013) T lõu, nỗm mc Monascus ó ỵc s dýng phổ biến ć Trung Quốc, Nhêt Bân nỵc ụng Nam , ũ gọo mc ú ỵc lờn men nh nỗm Monascus ỵc ghi nhờn l thc phốm truyn thng cú mu t nhiờn lồu i nhỗt (Dufosse & cs., 2014) cỏc nỵc, gọo mc ú ỵc sõn xuỗt bi nhiu loi khỏc nhỵ M purpureus, M ruber, M anka M pilosus Tuy nhiên, theo y học cổ truyền Trung Quốc, M purpureus loọi nỗm dỵc liu nhỗt ỵc chỗp nhờn cho quỏ trỡnh lờn men gọo mc ú (Dỵc in Trung Quốc, 2015) Trong q trình lên men, lồi Monascus tọo nhiu chỗt chuyn húa th cỗp nhỵ sớc tố monacolin Sáu lội síc tố polyketide täo t nỗm Monascus cú mu t vng tỵi n ú ờm nờn ỵc ng dýng rng rói nhỵ lm chỗt tọo mu thc phốm t nhiờn, chỗt bõo quõn, thc phèm bổ sung y học cổ truyền (Srianta & Harijono, 2015) Các síc tố có nhiều hột tớnh sinh hc khỏc nhỵ chng ung thỵ, khỏng khuốn, chng lọi cỏc bnh tiu ỵng v bộo phỡ (Hajjaj & cs., 2012; Srianta & Harijono, 2015) Ngoài ra, s cỏc monacolin ỵc tọo bi nỗm mc, monacolin K có hột tính Āc chế mänh vĆi 3-hydroxy-3-methylglutarylcoenzyme A (HMG CoA), loäi enzyme quan trọng cûa trỡnh tng hp cholesterol c th ngỵi, nờn monacolin K ỵc tng hp dựng lm thuc iu tr tëng cholesterol máu (Lee, 2012) Tuy nhiên, citrinin - độc tố khơng mong muốn có khâ nëng gåy tn họi thờn ỵc tỡm thỗy gọo mc ú Chính điều gây nhĂng tranh cãi tính an ton cỷa gọo men ú Tọi Hoa K, chỗt mu t Monascus chỵa ỵc Cýc Quõn lý Thc phốm v Dỵc phốm chỗp thuờn s dýng lm mu thc phốm, nhỵng chõu lọi ỵc cụng nhờn chung an toàn (Lee, 1995) Mặc dù vêy, citrinin ỵc sinh vi hm lỵng rỗt khỏc tựy thuc vo loi Monacus cỹng nhỵ mụi trỵng v iu kin nuụi cỗy khỏc (Zhang & cs., 2013; Xiong & cs., 2014) Bên cänh đò, nghiên cĀu citrinin cho thỗy citrinin cú th d dng b phỏ hûy bći nhiều tác nhân khác nhau, bao gồm nhiệt khô, nhiệt èm (Trivedi & cs., 1993; Hirota & cs., 2002), hydrogen peroxide (Fouler & cs., 1994) trình chuyển hóa sinh học khác (Clark & cs., 2006; Li & cs., 2020) Vi mýc tiờu bỵc ổu nghiờn cu v ng dýng chỗt mu t nhiờn ch bin thc phốm, c bit l nh hỵng ng dýng sân phèm lên men có trâi qua cỏc cụng oọn gia nhit giõm hm lỵng cỹng nhỵ c tớnh cỷa citrinin Nghiờn cu ny ỵc thc nhìm khâo sát điều kiện thích hĉp cho trình lên men bề mặt để sinh tổng hĉp síc tố monacolin K tÿ M purpureus NBRC 4485 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Nguyên vật liệu hóa chất Gäo tím than, gäo lĀt tríng, gäo huyết rồng, gäo tríng Nhêt, gäo tríng, bíp đêu nành ỵc mua tọi ch Hỵng Li, Ninh Kiu, Thnh ph Cổn Th Chỷng nỗm M purpureus 351 Xỏc nh iu kiện ni cấy thích hợp cho khả sinh sắc tố monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 NBRC 4485 tÿ Trung tâm Tài nguyên Sinh học Quốc gia (Biological Resource Center, NBRC) cûa Nhêt Bân, l chỷng nỗm ỵc nghiờn cu v xỏc nh thuc nhúm sinh citrinin rỗt thỗp ng thi cú khõ nởng sinh lovastatin (Tsukahara & cs., 2009) Mụi trỵng nuụi cỗy nỗm mc ỵc s dýng l Malt Extract Agar (MEA; HiMedia, n ) Cỏc húa chỗt bao gm (NH4)2SO4, NaOH, H2SO4, CH3COOH, C2H5OH (Xilong, Trung Quc) v chỗt chuốn Monacolin K (AstraZeneca, Anh) 2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng chất đến khả sinh tổng hợp sắc tố monacolin K Mýc đích cûa thí nghiệm nhìm xác đðnh loọi c chỗt thớch hp cho quỏ trỡnh sinh tng hp sớc t v monacolin K Nỗm mc M purpureus NBRC 4485 ỵc nuụi cỗy ng thọch nghiờng 30°C 17 ngày Thu dðch trích bào tā bìng cỏch cho 5ml nỵc cỗt vụ trựng vo ng thọch nghiờng, sau ũ tin hnh m bo t nỗm mc bỡng phỵng phỏp m trc tip trờn bung m hng cổu Bỹrk-Tỹrk (Cadena-Herrera & cs., 2015) C chỗt (gọo tớm than, gäo lĀt tríng, gäo huyết rồng, gäo tríng Nhêt, gọo trớng, bớp, ờu nnh) ỵc cha tỳi polypropylen (PP) v trn vi nỵc cỗt theo tợ l 10:6 Sau ũ, mộu ỵc trựng nhit ỵt 121C 30 phỳt c chỗt chớn u Mộu ỵc để nguội đến 38-40°C bổ sung (NH4)2SO4 1,5M (0,00594 g/g c chỗt khụ) v H2SO4 0,5M (0,02 ml/g c chỗt khụ) Chỷng dch trớch bo t vo c chỗt cho ọt mờt s 106 bo t/g c chỗt khụ Mộu ỵc trn u v ỷ 30C 14 ngy Thớ nghim ỵc thc hin lp lọi lổn Hm lỵng sớc t ỵc xỏc nh theo phỵng phỏp cỷa Babitha & cs (2007): sỗy khụ gọo lờn men ć 50C 24 gią, cân 0,5g bột nghiền mðn cho vào 10ml ethanol 70%, líc 120 vịng/phút gią ć nhiệt độ phòng, ly tâm 5.000 vịng 10 phút Hút dðch phía pha loóng vi ethanol 70%, o hỗp thý bỵc sóng 505nm đối vĆi síc tố 410nm đối vĆi síc tố vàng Méu đối chĀng ethanol 70% Tng s sớc t hỗp thu (AU/g) = Abs ì (10/0,5) ì df 352 Trong ũ: Abs: hỗp thu mộu; df: h s pha loóng Tỵng t, hm lỵng monacolin K ỵc xỏc nh theo phỵng phỏp cỷa Sun & cs (2011), dch sau ly tồm ỵc pha loóng vi ethanol 70% v o hỗp thý bỵc súng 238nm Tng lỵng monacolin K tọo thnh (g/g) = C × (10/0,5) × df Trong đị: C: nồng độ monacolin K cú mộu o (suy t phỵng trình tuyến tính), df: hệ số pha lỗng 2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng độ ẩm đến khả sinh tổng hợp sắc tố monacolin K Mýc đích cûa thí nghiệm nhìm xác đðnh èm độ thích hĉp cho q trình sinh tổng hĉp síc tố monacolin K Dch trớch bo t nỗm mc M purpureus NBRC 4485 ỵc chuốn b nhỵ ni dung 2.2 Tỳi PP cha c chỗt thớch hp ỵc chn t ni dung 2.2 ỵc trn vi nỵc cỗt ọt ốm l 30, 40, 50, 60 v 70% w/w ốm ỵc xỏc nh bỡng phỵng phỏp sỗy n lỵng khụng đổi ć 105°C (Lê Thanh Mai & cs., 2008) Sau ũ, tỳi PP ỵc em trựng nhit ỵt 121C 30 phỳt c chỗt chớn u Mộu ỵc ngui n 38-40C, b sung (NH4)2SO4 1,5M (0,00594 g/g c chỗt khụ) v H2SO4 0,5M (0,02 ml/g c chỗt khụ) Chỷng dch trớch bo t vo c chỗt cho ọt mờt s 106 bo t/g c chỗt khụ Mộu ỵc trn u v ỷ 30C 14 ngy Thớ nghim ỵc lp lọi lổn v hm lỵng sớc t v monacolin K ỵc xỏc nh nhỵ mụ tõ ni dung 2.2 2.4 Nghiờn cu ảnh hưởng mật số nấm mốc đến khả monacolin K sinh sắc tố Mýc đích cûa thí nghiệm nhìm xác đðnh mêt số thích hĉp cho q trỡnh sinh tng hp sớc t v monacolin K Nỗm mốc M purpureus NBRC 4485 dðch trích bào tā ỵc chuốn b sau chn ỵc c chỗt v độ èm thích hĉp cho q trình lên men, tiến hnh lờn men nhỵ ni dung 2.2 Dch trớch bo t nỗm mc ỵc chỷng vo c chỗt cho đät mêt số 104, 105 106 bào tā/g cĄ chỗt khụ Hm lỵng sớc t v monacolin K ỵc xác đðnh ć ngày thĀ 14 vĆi nghiệm thĀc ỵc thc hin lổn lp lọi Nguyn Ngc Thnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong 2.5 Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến khả sinh sắc tố monacolin K Mýc đích cûa thí nghiệm nhìm xác nh thi gian nui cỗy thớch hp cho quỏ trỡnh sinh tng hp sớc t v monacolin K Nỗm mc M purpureus NBRC 4485 ỵc nuụi cỗy trờn c chỗt cũ ốm vi mờt s thớch hp ỵc la chn cỏc thớ nghim trỵc Hm lỵng sớc t v monacolin K ỵc phõn tớch sau 8, 10, 12, 14, 17, 22 v 24 ngy nuụi cỗy Thớ nghim ỵc thc hin lp lọi lổn 2.6 Phõn tớch v x lý kt qu Kt quõ ỵc x lý vẽ biểu đồ bìng phỉn mềm Microsoft Excel 2013 (Microsoft Corporation, Hoa K) S liu ỵc x lý thng kê theo kiểm đðnh Ducan bìng phỉn mềm Statgraphics Centurion XVI (Statpoint Technologies Inc., Hoa KĊ) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng loại chất đến khả sinh sắc tố monacolin K Nghiên cu ny ỵc thc hin vi nhiu loọi c chỗt khỏc nhỵ gọo lt trớng, gọo huyt rng, gọo tím than, gäo tríng Nhêt, gäo tríng, bíp đêu nnh Hm lỵng sớc t v monacolin K ỵc xỏc nh vo ngy th 14 cỷa quỏ trỡnh nuụi cỗy ỵc trỡnh by bõng Kt quõ bõng cho thỗy nỗm mc M purpureus NBRC 4485 cú khõ nởng lờn men tỗt cõ cỏc c chỗt khõo sỏt Cỏc ngun c chỗt khỏc dộn n việc hình thành síc tố monacolin K khác Cý th l lỵng sớc t vng v ú tọo cao nhỗt mộu gọo lt trớng v khỏc biệt cò ċ nghïa mặt thống kê so vĆi cỏc loọi c chỗt khỏc c chỗt gọo lt tríng, tổng síc tố vàng đät 3.057,8 AU/g tổng síc tố đät 1.781,0 AU/g Ngồi gäo lĀt tríng, bớp hỡnh thnh lỵng sớc t cao th hai vi 1.496,0 AU/g síc tố vàng 1.117,3 AU/g síc tố ú Cỏc ngun c chỗt cũn lọi cũ hm lỵng síc tố vàng nìm không 292,4 57,8 AU/g hm lỵng sớc t ú nỡm khoõng 194,7-399,1 AU/g Trong ũ, nỗm mc phỏt trin trờn c chỗt ờu nnh cho lỵng sớc t thỗp nhỗt iu ny ỵc giõi thớch rỡng, gọo lt cú cha hm lỵng cỏc chỗt dinh dỵng nhỵ protein, lipid, khoỏng chỗt v vitamin lĆn hĄn so vĆi gäo qua chà xát nên nỗm mc ó s dýng cỏc dỵng chỗt cú sn t ngun c chỗt ny phỏt trin v hỡnh thành síc tố (Wang & cs., 2019) Trong đị, ờu nnh lọi cho hm lỵng sớc t thỗp nhỗt Nguyờn nhõn cú th l ờu nnh rỗt giu protein vi 34%, carbohydrate chim thỗp hn vi 24,6% chûng M purpureus NBRC 4485 phân hûy số oligosaccharide polysaccharide cò đêu nành thiếu gen tổng hĉp enzyme phân giâi (Yang & cs., 2015) Bảng Ảnh hưởng loại chất đến hình thành sắc tố monacolin K M purpureus NBRC 4485 Loại chất Lượng sắc tố vàng (AU/g) de Gạo tím than 415,1 Gạo huyết rồng 421,3de c Lượng monacolin K (µg/g) 658,5d 351,1 219,6d 442,2f 3.057,8 1.781,0 1.329,3a Gạo trắng 857,8c 399,1c 497,9e Gạo trắng Nhật 550,2d 203,6d 354,8g 1.496,0b 1.117,3b 1.089,5b 292,4f 194,7d 716,1c Gạo lứt trắng Bắp Đậu nành a Lượng sắc tố đỏ (AU/g) a Ghi chú: Giá trị bảng giá trị trung bình lần thí nghiệm lặp lại Các giá trị trung bình cột theo sau có chữ giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa mặt thống kê độ tin cậy 95% 353 Xác định điều kiện ni cấy thích hợp cho khả sinh sắc tố monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 Tỵng t, lờn men c chỗt gọo lt trớng thỡ hm lỵng monacolin K sinh ọt cao nhỗt vi 1.329,3 àg/g K n bíp, đêu nành, gäo tím than, gäo tríng, gäo huyt rng, gọo trớng Nhờt cũ hm lỵng monacolin K giõm dổn, lổn lỵt l 1.089,5; 716,1; 658,5; 497,9; 442,2 354,8 µg/g Trong giai độn đỉu tiên cûa q trỡnh lờn men, nỗm s dýng ngun carbon v nitrogen t c chỗt thc hin quỏ trỡnh chuyn húa Vào cuối giai độn logarit, M purpureus NBRC 4485 thay đổi q trình chuyển hóa dén đến să tổng hp cỏc sớc t cựng cỏc hp chỗt khỏc nhỵ monacolin K, thụng qua vic iu chợnh ỵng sinh tổng hĉp acetyl-CoA (Yang & cs., 2015) Kết quâ cao hĄn so vĆi nghiên cĀu cûa Vü Thanh Thâo & cs (2011), khõo sỏt c chỗt nuụi cỗy thích hĉp để thu sinh khối giàu monacolin K vĆi hai loọi c chỗt l gọo v cỷ t vi hm lỵng monacolin K ọt 973,58 àg/g c chỗt gọo v c chỗt cỷ t l 319,09 àg/g Ngoài ra, kết quâ cüng cho kết quâ cao hĄn nghiên cĀu cûa Srianta & Harijono (2015), hàm lỵng monacolin K thu ỵc chợ nỡm khoõng 1.000-1.230 àg/g lờn men trờn họt cao lỵng Nhng khỏc bit v s lỵng sớc t v monacolin K cú thể liên quan đến phân Āng phĀc täp vĆi nguồn carbon khác Nhìn chung, tÿ kết quâ trên, gọo lt trớng ỵc chn lm ngun c chỗt cho thí nghiệm 3.2 Ảnh hưởng độ ẩm đến khả sinh tổng hợp sắc tố monacolin K Đối vĆi trình lên men ć träng thái rín, độ èm thơng số quan trọng để kiểm soát să phát triển cûa vi sinh vêt v sõn xuỗt chỗt chuyn húa (Khanahmadi & cs., 2006) Bõng th hin õnh hỵng ốm ban ổu cỷa chỗt nn n quỏ trỡnh sinh tng hp sớc tố monacolin K Kết quâ ć bâng cho thỗy lỵng sớc t vng v ú cao nhỗt ỵc tng hp ốm 40% vi lỵng sớc t vàng 3.038,2 AU/g đối vĆi síc tố l 2.112,6 AU/g ốm 50% lỵng sớc t ỵc tọo cao th hai, k n l 60% ốm 70% cũ hm lỵng sớc t thỗp nhỗt vi lỵng sớc t vng chợ ọt 203,6 AU/g v lỵng sớc t ú l 105,8 AU/g ốm 30%, nỗm mc chợ 354 phỏt trin rỗt ớt trờn c chỗt gọo lt trớng vi lp khuốn ty trớng v múng, gổn nhỵ khụng xuỗt hin sớc t ú, cho thỗy ốm ny khụng phự hp cho nỗm phỏt trin v sinh sớc t Kt quõ ny cú s tỵng ng vi kt quõ nghiờn cu cûa cûa Yongsmith & cs (2000), lên men gäo vi cỏc chỷng nỗm mc t bin thỡ hm lỵng síc tố đät tối đa độ èm ban đỉu 38% Nghiên cĀu cûa Lee & cs (2002) cüng cho thỗy hm lỵng sớc t ú giõm i rỗt nhiu nuụi cỗy mụi trỵng cũ ốm 35% so vĆi độ èm 40% Tuy nhiên, theo nghiên cu cỷa Babitha & cs (2007) thỡ lỵng sớc t ti a ỵc quan sỏt 50% ốm ban ổu sõn xuỗt chỗt mu t bt họt mớt S giõm khõ nởng tọo sớc t ỵc quan sỏt thỗy ốm cao hn hoc thỗp hn mc ti ỵu v nghiờn cu cỷa Johns & Stuart (1991) cho thỗy rỡng ốm chỗt nn ban ổu dỵi 40% hình thành síc tố hĄn ć độ èm 50-56% Nguyên nhân nghiên cĀu sā dýng cỏc chỷng nỗm Monascus cỹng nhỵ cỏc loọi chỗt khác chûng Monascus läi cò cò ốm ban ổu ti ỵu riờng cho vic sõn xuỗt sớc t Khi ốm ban ổu cao dộn n chỗt nn b kt dớnh, lỵng oxy khụng ỵc cung cỗp ỷ cho s phỏt trin cỷa vi sinh vờt Xột v hm lỵng monacolin K tng ốm ỵc khõo sỏt, kt quõ t bõng cho thỗy hm lỵng monacolin K cao nhỗt thu ỵc độ èm 40% 1.904,6 µg/g, đến ốm 50% vi 1.104,8 àg/g v thỗp nhỗt độ èm 70% vĆi 389,3 µg/g Kết quâ khác vĆi kết quâ Vü Thanh Thâo & cs xác đðnh độ èm thích hĉp cho khâ nëng tổng hĉp monacolin K trờn c chỗt gọo ọt cao nhỗt l 65% (Vỹ Thanh Thõo & cs., 2011) Hm lỵng nỵc ban ổu cỷa mụi trỵng l mt chợ tiờu rỗt quan trọng để kiểm soát să phát triển cûa vi sinh vờt v quỏ trỡnh tng hp cỏc chỗt chuyn hũa ốm quỏ thỗp dộn n mc trỵng n cỷa chỗt nn thỗp dộn n s phỏt trin v sõn xuỗt chỗt chuyn húa thỗp Tuy nhiờn, ốm ban ổu tởng cao quỏ cao thỡ chỗt nn d kt tý v gõy bỗt li cho s phỏt trin cỷa nỗm (Zhang & cs., 2018) Nhỵ vờy, độ èm thích hĉp cho q trình sinh tổng hĉp síc tố monacolin K cûa chûng M purpureus NBRC 4485 nghiờn cu ỵc xỏc nh l 40% Nguyn Ngọc Thạnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong Bảng Ảnh hưởng độ ẩm đến hình thành sắc tố monacolin K M purpureus NBRC 4485 Độ ẩm (%) Lượng sắc tố vàng (AU/g) d Lượng sắc tố đỏ (AU/g) c Lượng monacolin K (µg/g) 70 203,6 105,8 389,3d 60 368,9c 196,4c 474,2c 50 2.825,8b 1.432,8b 1.104,8b 40 3.038,2a 2.112,6a 1.904,6a Ghi chú: Giá trị bảng giá trị trung bình lần thí nghiệm lặp lại Các giá trị trung bình cột theo sau có mẫu tự giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa mặt thống kê độ tin cậy 95% Bảng Ảnh hưởng mật số nấm mốc đến hình thành sắc tố monacolin K M purpureus NBRC 4485 Mật số (bào tử/g) Lượng sắc tố vàng (AU/g) c Lượng sắc tố đỏ (AU/g) c Lượng monacolin K (µg/g) 664,2c 10 712,0 431,1 105 2.928b 1.758,0b 1.462,6b a a 1.901,6a 10 3.769 2.039,0 Ghi chú: Giá trị bảng giá trị trung bình lần thí nghiệm lặp lại Các giá trị trung bình cột theo sau có chữ giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa mặt thống kê độ tin cậy 95% 3.3 Ảnh hưởng mật số nấm mốc đến khả sinh sắc t v monacolin K Mờt s bo t nỗm mc để chûng giống cüng yếu tố quan trọng cò tác động đáng kể đến să phát triển cûa vi sinh vờt v sõn xuỗt cỏc chỗt chuyn húa có giá trð lên men bề mặt rín Do c tớnh cỷa nỗm mc Monacus, mờt s cao nhỗt ọt ỵc nuụi cỗy trờn mụi trỵng ti a cỹng chợ ọt khoõng 106-107 bo t/g c chỗt khụ Do ũ, cỏc nghiờn cu liờn quan n nỗm mc chỵ bố trí ć mêt số không 104-106 bào t/g c chỗt khụ (Lee & cs., 2002; Ajdari & cs., 2011; Sun & cs., 2011) Thớ nghim ỵc thc vĆi nồng độ giống khác (104, 105 v 106 bo t/g) ỏnh giỏ õnh hỵng cỷa mêt số bào tā đến khâ nëng phát triển sinh sớc t cỹng nhỵ monacolin K cỷa M purpureus NBRC 4485 sau 14 nuụi cỗy Kt quõ ỵc trỡnh bày bâng Kết quâ ć bâng có th thỗy hm lỵng sớc t cỹng nhỵ hm lỵng monacolin K tëng lên đáng kể tëng mêt số bào tā chûng giống ban đæu Cý thể ć mờt s 104 bo t/g thỡ hm lỵng sớc t vng l 712,0 AU/g, hm lỵng sớc t ú l 431,1 AU/g v hm lỵng monacolin K l 664,2 àg/g Khi bổ sung mêt số ć 106 bào tā/g hm lỵng sớc t vng, ú v monacolin K tởng lờn lổn lỵt l 3.769 AU/g, 2.039 AU/g, 1.901,6 àg/g Nhỵ vờy, kt quõ cho thỗy l cổn thit phõi sā dýng mêt số bào tā tối đa để chûng vo c chỗt vi mýc tiờu thu ỵc ti a lỵng sớc t cỹng nhỵ monacolin K Kt quõ phự hĉp vĆi nghiên cĀu cûa Pandey & cs (2000), kết quõ cho thỗy b sung nng ging phự hp s lm tởng khõ nởng tng hp cỏc chỗt chuyn húa th cỗp Do ũ, mờt s bo t ỷ cao giỳp cho nỗm mc thớch nghi vi mụi trỵng v sinh trỵng t bo mc tt hn T đị làm tëng tốc độ lên men, rút ngín thąi gian sõn xuỗt v vic tng hp cỏc chỗt chuyn húa th cỗp ỵc nhanh hn Tuy nhiờn, vic b sung nồng độ giống nhiều dén đến tớch lỹy sinh v tiờu hao chỗt dinh dỵng mt cỏch nhanh chũng iu ny bỗt li cho quỏ trỡnh tng hp cỏc chỗt chuyn húa th cỗp sau (Zhang & cs., 2018) 355 Xác định điều kiện ni cấy thích hợp cho khả sinh sắc tố monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 Bảng Lượng sắc tố monacolin K tạo thành theo thời gian nuôi cấy M purpureus NBRC 4485 Thời gian (ngày) Lượng sắc tố vàng (AU/g) h Lượng sắc tố đỏ (AU/g) g Lượng monacolin K (µg/g) 198,2 118,2 352,9g 10 330,7g 203,6f 444,1f 12 1.489,8f 284,4e 521,5e 14 3.560,0e 1.815,1d 1.714,9d 17 d 6.212,4 c 3.627,6 1.931,5c 20 6.515,6c 4.573,3b 2.020,3b 22 6.750,2b 4.960,9a 2.089,3ab 24 6.891,3a 4.995,2a 2.097,6a Ghi chú: Giá trị bảng giá trị trung bình lần thí nghiệm lặp lại Các giá trị trung bình cột theo sau có chữ giống thể khác biệt khơng có ý nghĩa mặt thống kê độ tin cậy 95% 3.4 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến khả sinh sắc t v monacolin K Kt quõ xỏc nh õnh hỵng cỷa thi gian nuụi cỗy n s hỡnh thnh sớc t v monacolin K ỵc trỡnh by bõng Kt quõ cho thỗy hm lỵng sớc t v monacolin K tởng dổn qua cỏc ngy v tởng mọnh nhỗt tÿ ngày 12 đến ngày 20 Tÿ ngày 20 đến ngy 24, cõ hm lỵng sớc t v monacolin K u chợ tởng vi lỵng khụng ỏng k v cũ khuynh hỵng tỵng i n nh Trong nhng ngy ổu, nỗm mc bớt ổu s dýng ngun c chỗt phỏt trin v dổn dổn thớch nghi vi mụi trỵng T ngy th 12 n ngy 20, lỵng sớc t monacolin K tëng tÿ 1.489,8 AU/g lên 6.515,6 AU/g đối vĆi síc tố vàng, tÿ 284,4 AU/g lên 4.573,3 AU/g đối vĆi síc tố tÿ 521,5 µg/g lờn 2.020,3 àg/g i vi monacolin K Lỳc ny nỗm mc ó thớch nghi nờn phỏt trin rỗt nhanh v đồng thąi täo sân phèm chuyển hóa thĀ cỗp Tuy nhiờn n ngy 22, lỵng sớc t v monacolin K khơng cịn tëng mänh cĄ bân ổn nh sau 24 ngy, kt quõ thng kờ cho thỗy síc tố (4.960,9 AU/g 4.995,2 AU/g) monacolin K (2.089,3 µg/g 2.097,6 µg/g) khơng khác biệt ċ nghïa thống kê vĆi độ tin cêy 95% Điều cú th l lỵng chỗt dinh dỵng mụi trỵng khụng củn ỷ nhiu nỗm mc s dýng, lỳc ny nỗm mc ó gi v hỡnh thnh bo tā Kết quâ có 356 să khác biệt vĆi mt s nghiờn cu i trỵc nhỵ nghiờn cu cỷa Zhang & cs (2018) xác đðnh khoâng thąi gian phự hp lờn men bỡng nỗm mc M ruber 18 ngày Nghiên cĀu cûa Julio & cs (2007), thi gian ti ỵu lờn men b mt rớn vĆi gäo ngày vĆi bã mía 10-11 ngy Cỏc kt quõ ny ó cho thỗy thi khoõng thi gian ti ỵu sõn xuỗt sớc t monacolin K thay đổi să khỏc bit v loi, chỗt nn v iu kin lờn men (Xu & cs., 2005; Panda & cs., 2008) KT LUN Trong phọm vi bỵc ổu xỏc nh cỏc iu kin thớch hp chỷng nỗm mc M purpureus NBRC 4485 sõn xuỗt sớc t v monacolin K, nghiờn cu ó xỏc nh ỵc mt s thụng s c bõn cho quỏ trỡnh nuụi cỗy bao gm c chỗt gäo lĀt tríng vĆi độ èm 40% v/w, nồng độ giống chûng 106 bào tā/g thu hoäch vào ngày th 22 Hm lỵng sớc t vng, sớc t ú v monacolin K thu ỵc vi iu kin nuụi cỗy ny ọt hm lỵng lổn lỵt l 6.750,2 AU/g, 4.960,9 AU/g v 2.089,3 àg/g Kt quõ nghiờn cu cho thỗy trin vng ng dýng chỷng nỗm mc M purpureus NBRC 4485 sõn xuỗt cỏc chỗt mu t nhiờn ng dýng thc phốm cỹng nhỵ monacolin K ng dýng dỵc phốm Nguyn Ngc Thnh, Phm Th Minh Th, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giâ xin chân thành câm n Trỵng ọi hc Cổn Th ó ti tr kinh phớ nghiờn cu ny ỵc thc hin thụng qua đề tài có mã số T2020-109 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ajdari Z., Ebrahimpour A., Abdul M.M., Hamid M., Mohamad R & Ariff A.B (2011) Nutritional requirements for the improvement of growth and sporulation of several strains of Monascus purpureuson solid state cultivation Journal of Biomedicine and Biotechnology 2011: 487329 Babitha S.S., Soccol C.R & Pandey A (2007) Solidstate fermentation for the production of Monascus pigments from jackfruit seed Bioresource Technology 98(8): 1554-1560 Cadena-Herrera D., Lara E.E.J., Ramírez-Ibez D.N., López-Morales A.C., Pérez O.N., Flores-Ortiz F.L & Medina-Rivero E (2015) Validation of three viable-cell counting methods: Manual, semiautomated, and automated Biotechnology Reports 7: 9-16 Chattopadhyay P., Chatterjee S & Sen S.K (2008) Biotechnological potential of natural food grade biocolorants African Journal of Biotechnology 7(17): 2972-2985 Chinese Pharmacopoeia (2015) Editorial Committee of Chinese Pharmacopoeia, 2015 (Beijing: China Medical Science and Technology Press) pp 860-861 Clark R.B., Capon J.R., Lacey E., Tennant S & Gillb H.J (2006) Citrinin revisited: from monomers to dimers and beyond Organic and Biomolecular Chemistry 4(8): 1520-1528 Dufosse L., Fouillaud M., Caro Y., Mapari S.A & Sutthiwong N (2014) Filamentous fungi are largescale producers of pigments and colorants for the food industry Current Opinion in Biotechnology 26: 56-61 Fouler S.G., Trivedi A.B., & Kitabatake N (1994) Detoxification of citrinin and ochratoxin A by hydrogen peroxide Journal of AOAC International 77(3): 631-637 Gmoser R., Ferreira J.A., Lennartsson P.R & Taherzadeh M.J (2017) Filamentous ascomycetes fungi as a source of natural pigments Fungal Biology and Biotechnology 4(1): 1-25 Hajjaj H., Franỗois J.M., Goma G & Blanc P.J (2012) Effect of amino acids on red pigments and citrinin production in Monascus ruber Journal of Food Science 77(3): 156-159 Higa Y., Kim Y.S., Altaf-Ul-Amin M., Huang M., Ono N & Kanaya S (2020) Divergence of metabolites in three phylogenetically close Monascus species (M pilosus, M ruber, and M purpureus) based on secondary metabolite biosynthetic gene clusters BMC Genomics 21(1): 679 Hirota M., Menta A., Yoneyama K & Kitabatake N (2002) A Major decomposition product, citrinin H2, from citrinin on heating with moisture Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 66(1): 206-210 Johns M.R & Stuart D.M (1991) Production of pigments by Monascus purpureus in solid culture Journal of Industrial Microbiology 8(1): 23-28 Joshi V.K., Attri D., Bala A & Bhushan S, (2003) Microbial pigments Indian Journal of Biotechnology 2(3): 362-369 Julio C.C., Bruno O.O., Adenise L.W., Asho, P., Sumathy B & Carlos R.S (2007) Effect of substrates on the production of Monascus biopigments by solid-state fermentation and pigment extraction using different solvents, Indian Journal of Biotechnology 6(6): 194-199 Khanahmadi M., Roostaazad R., Mitchell D.A., Miranzadeh M., Bozorgmehri R & Safekordi A (2006) Bed moisture estimation by monitoring of air stream temperature rise in packed-bed solidstate fermentation Chemical Engineering Science 61(17): 5654-566 Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thủy, Nguyễn Thanh Hằng & Lê Thị Lan Chi (2008) Các phương pháp phân tích ngành cơng nghệ lên men Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lee B.K., Piao H.Y & Chung W.J (2002) Production of red pigments by Monascus purpureus in solidstate culture Biotechnology and Bioprocess Engineering 7: 21-25 Lee D.S (2012) Development of monacolin Kenriched ganghwayakssuk (Artemisia princeps Pamp.) by fermentation with Monascus pilosus Journal of Microbiology and Biotechnology 22(7): 975-980 Lee Y.K (1995) Natural colors from microbial sources Proceedings of the National Seminar on Food Technology-Food Ingredients, Kuala Lumpur, Malaysia pp 189-197 Li P., Su R., Yin R., Lai D., Wang M., Liu Y & Zhou L (2020) Detoxification of mycotoxins through biotransformation Toxins 12(2): 121 Manikprabhu D & Lingappa K (2013) Actinorhodin a natural and attorney source for the synthetic dye to detect acid production of fungi Saudi Journal of Biological Sciences, 20(2): 163-168 Mapari S.A., Thrane U & Meyer A.S (2010) Fungal polyketide azaphilone pigments as future natural 357 Xác định điều kiện ni cấy thích hợp cho khả sinh sắc tố monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 food colorants Trends in Biotechnology 28(6): 300-307 Padhi B.S (2012) Pollution due to synthetic dyes toxicity and carcinogenicity studies and remediation International Journal of Environmental Sciences 3(3): 940-955 Panda B.P., Javed S & Ali M (2008) Optimization of fermentation parameters for higher lovastatin production in red mold rice through co-culture of Monascus purpureus and Monascus ruber Food and Bioprocess Technology 3(3): 373-378 Pandey A., Soccol C.R & Mitchell D (2000) New developments in solidstate fermentation: IBioprocess and products Process Biochemistry 35(10): 1153-1169 Srianta I & Harijono (2015) Monascus - fermented sorghum: pigments and monacolin K produced by Monascus purpureus on whole grain, dehulled grain and bran substrates International Food Research Journal 22(1): 377-382 Sun J.L., Zou X., Liu A.Y & Xiao T.F (2011) Elevated yield of Monacolin K in Monascus purpureus by fungal elicitor and mutagenesis of UV and LiCl Biological Research 44(4): 377-382 Trivedi A.B., Hirota M., Doi E & Kitabatake N (1993) Formation of a new toxic compound, citrinin H1, from citrinin on mild heating in water Journal of the Chemical Society, Perkin Transaction 18: 2167-2171 Vũ Thanh Thảo, Huỳnh Bái Nhi, Cao Thị Hồng Gấm & Trần Cát Đông (2011) Khảo sát điều kiện nuôi cấy vi nấm Monascus purpureus để thu sinh khối giàu Monacolin Tạp chí Y học thành phố Hồ Chí Minh 5(1): 195-202 Wang A.S.M.C.P., Wang N., Yang L & Xiao Z (2019) Brown rice versus white rice: nutritional quality, potential health benefits, development of 358 food products, and preservation technologies Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety 18: 1070-1096 Xiong X., Zhang X., Wu Z., & Wang Z (2014) Optimal selection of agricultural products to inhibit citrinin production during submerged culture of Monascus anka Biotechnology and Bioprocess Engineering 19(6): 1005-1013 Xu B.J., Wang Q.J., Jia X.Q & Sung C.K (2005) Enhanced lovastatin production by solid state fermentation of Monascus ruber Biotechnology and Bioprocess Engineering 10(1): 78-84 Yang Y., Liu B., Du X., Li P., Liang B., Cheng X., Du L.C., Huang D., Wang L & Wang S (2015) Complete genome sequence and transcriptomics analyses reveal pigment biosynthesis and regulatory mechanisms in an industrial strain, Monascus purpureus YY1 Scientific Reports 5(1): 8331-8339 Yongsmith B., Kitprechavanich V., Chitradon L., Chaisrisook C & Budda N (2000) Color mutants of Monascus sp KB9 and their comparative glucoamylases on rice solid culture Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 10(1-3): 263-272 Zhang B.B., Xing H.B., Jiang B.J., Chen L., Xu G.R., Jiang Y & Zhang D.Y (2018) Using millet as substrate for efficient production of monacolin K by solid-state fermentation of Monascus ruber Journal of Bioscience and Bioengineering 125(3): 333-338 Zhang L., Li Z., Dai B., Zhang W & Yuan Y (2013) Effect of submerged and solid-state fermentation on pigment and citrinin production by Monascus purpureus Acta Biologica Hungarica 64(3): 385-394 ... Hỵng Li, Ninh Kiu, Thnh ph Cổn Th Chỷng nỗm M purpureus 351 Xỏc định điều kiện ni cấy thích hợp cho khả sinh sắc tố monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 NBRC 4485 tÿ Trung... cậy 95% 353 Xác định điều kiện ni cấy thích hợp cho khả sinh sắc tố monacolin K từ chủng nm mc Monascus purpureus NBRC 4485 Tỵng t, lờn men c chỗt gọo lt trớng thỡ hm lỵng monacolin K sinh ọt cao... (2010) Fungal polyketide azaphilone pigments as future natural 357 Xác định điều kiện ni cấy thích hợp cho khả sinh sắc tố monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 food colorants