ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài “CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY SERRATIA MARCESCENS SH1 VÀ PHƯƠNG PHÁP THU HỒI SẮC TỐ PRODIGIOSIN TỪ CANH TRƯỜNG”.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài “CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY SERRATIA MARCESCENS SH1 VÀ PHƯƠNG PHÁP THU HỒI SẮC TỐ PRODIGIOSIN TỪ CANH TRƯỜNG” Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Hoài Hương Sinh viên thực MSSV: 1151100246 : Hồ Thị Bích Phương Lớp: 11DSH04 TP Hồ Chí Minh, 2015 Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi đƣợc thực phịng thí nghiệm khoa Cơng nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trƣờng, trƣờng đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh Các số liệu kết trung thực, chƣa công bố Tôi xin chịu hồn tồn trách nhiệm lời cam đoan trƣớc q thầy nhà trƣờng Tp Hồ Chí Minh, tháng 8, năm 2015 Sinh viên thực Hồ Thị Bích Phƣơng Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Tận đáy lòng xin gửi vạn lời cảm ơn đến cha mẹ, cha mẹ gian lao nuôi dạy thành ngƣời ngƣời thầy đầu đời Cha mẹ chỗ dựa vững con, ngƣời giúp đứng vững sau lần vấp ngã, nguồn động viên, động lực để tiếp tục phấn đấu sống Với lòng biết ơn sâu sắc Em xin chân thành cảm ơn tồn thể q Thầy Cơ Khoa Cơng nghệ sinh học – Mơi trƣờng – Thực phẩm, tồn thể Thầy Cơ Trƣờng Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh nhiệt tình giảng dạy truyền đạt cho em kiến thức quý báu sở ngành nhƣ chuyên ngành từ ngày em bƣớc chân vào giảng đƣờng đại học Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Nguyễn Hồi Hƣơng ngƣời ln tận tình dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành phần thực nghiệm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Văn Thành thầy Nguyễn Trung Dũng tạo điều kiện thuận lợi cho em thực đồ án phịng thí nghiệm Khoa Công nghệ sinh học - Môi trƣờng – Thực phẩm, Trƣờng Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh Cảm ơn tất bạn lớp 11DSH04 bạn làm đồ án phịng thí nghiệm Khoa Cơng nghệ sinh học - Môi trƣờng – Thực phẩm ln khích lệ, động viên giúp đỡ suốt trình học tập trƣờng trình làm đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2015 SVTH: Hồ Thị Bích Phƣơng Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH ẢNH vi MỤC LỤC BẢNG viii LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 12 1.1 Tổng quan hợp chất thứ cấp từ vi sinh vật 12 1.1.1 Hợp chất thứ cấp 12 1.1.2 Triển vọng tiềm sản xuất hợp chất thứ cấp từ vi sinh vật 12 1.2 Tổng quan prodigiosin 15 1.2.1 Khái niệm prodigiosin 15 1.2.2 Cấu trúc đặc điểm prodigiosin 16 1.2.3 Hoạt tính sinh học prodigiosin 18 1.3 Tổng quan Serratia marcescens 24 1.3.1 Phân loại Serratia marcescens 24 1.3.2 Đặc điểm Serratia marcescens 25 1.3.4 Một số hợp chất đƣợc tổng hợp Serratia marcescens 29 1.3.5 Tổng quan quorum sensing S marcescens 31 1.4 Cơ chế sinh tổng hợp prodigiosin 32 1.4.1 Cơ chế tổng hợp prodigiosin 32 1.4.2 Yếu tố ảnh hƣởng đến tổng hợp prodigiosin 34 i Đồ án tốt nghiệp 1.4.3 Điều kiện tổng hợp prodigiosin 38 1.4.4 Thu nhận, tinh định lƣợng prodigiosin 39 1.5 Tiềm sản xuất prodigiosin Serratia marcescens 42 CHƢƠNG VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU45 2.1 Thời gian địa điểm 45 2.1.1 Thời gian 45 2.1.2 Địa điểm 45 2.2 Vật liệu 45 2.2.1 Nguồn vi sinh vật 45 2.2.2 Mơi trƣờng ni cấy hóa chất sử dụng 45 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 46 2.4 Bố trí thí nghiệm 47 2.5.1 Khảo sát chủng nuôi cấy 49 2.5.1 Kiểm tra độ khiết 49 2.5.2 Kháng sinh đồ 49 2.6 Xác định điều kiện lên men 49 2.7.1 Khảo sát vận tốc lắc nuôi cấy 52 2.7.2 Xác định pH tối ƣu cho môi trƣờng lên men 53 2.7.3 Khảo sát ảnh hƣởng nồng độ muối NaCl 53 2.7.4 Khảo sát ảnh hƣởng phƣơng pháp đồng nuôi cấy 54 2.7.5 Khảo sát ảnh hƣởng sản phẩm Quorum sensing 55 2.8 Thu hồi sản phẩm thô 56 ii Đồ án tốt nghiệp 2.8.1 Xác định tỷ lệ trích ly dung mơi đồng thời khảo sát thể tích lên men 56 2.8.2 Cải thiện q trình trích ly nhờ gia tăng nhiệt độ 56 2.9 Các phƣơng pháp phân tích 56 2.9.1 Xác định protein có mẫu 57 2.9.2 Xác định lipid có mẫu 57 2.10 Sắc ký mỏng TLC 57 2.11 Phƣơng pháp phân tích 59 2.11.1 Phƣơng pháp định lƣợng hợp chất prodigiosin 59 2.11.2 Phƣơng pháp xử lý số liệu thống kê 59 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 60 3.1 Kết kiểm tra độ khiết 60 3.2 Xác định điều kiện lên men thu prodigiosin 65 3.2.1 Ảnh hƣởng thể tích lên men lên hàm lƣợng prodigiosin tổng hợp 65 3.2.2 Xác định vận tốc lắc 67 3.2.3 Kết xác định pH tối ƣu cho môi trƣờng MT3 69 3.2.4 Ảnh hƣởng nồng độ muối lên hàm lƣợng prodigiosin tổng hợp 71 3.2.5 Kết thí nghiệm đồng ni cấy 73 3.2.6 Sử dụng dịch nuôi cấy 76 3.3 Thu hồi sản phẩm lên men từ canh trƣờng 77 3.3.1 Ảnh hƣởng tỷ lệ canh trƣờng: dung mơi trích ly lên hàm lƣợng prodigiosin thu hồi 77 3.3.2 Cải thiện trình trích ly nhờ gia nhiệt canh trƣờng 78 iii Đồ án tốt nghiệp 3.4 Xác định thành phần hóa học mẫu 84 3.4.1 Phản ứng Biuret’s test 84 3.4.2 Xác định lipid có mẫu 86 3.5 Sắc ký mỏng TLC 88 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 4.1 Kết luận 91 4.2 Kiến nghị 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC iv Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT EPN: Entomopathogenic nematodes OD: mật độ quang (Optical Density) λmax : bƣớc sóng hấp thụ cực đại TLC: Thin Layer Chromatogarphy v Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Các chất đại diện prodigiosin (Furstner, 2003) 19 Hình 1.2 Cấu trúc hóa học prodigiosin (Krishna,2008) 20 Hình 1.3 Cơ chế kháng tế bào ung thƣ prodigiosin (Chia-Che cộng sự,2011) 23 Hình 1.4 Serratia marcescens dƣới kính hiển vi (Gillen and Gibbs, 2011) 29 Hình 1.5 Khuẩn lạc Serratia marcescens môi trƣờng nutrient agar 250C sau 48 (David, 2012) 28 Hình 1.6 So sánh cụm sinh tổng hợp prodigiosin (cụm pig) tử Serratia ATCC 39.600, Sma 274 cụm sunh tổng hợp undecylprodigiosin (cụm màu đỏ) tử Streptomyces coelicolor A3(2) (Cerdeno cộng sự, 2001) 35 Hình 1.7 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến trình sinh tổng hợp prodigiosin Serratia marcescens (Sundaramoorthy cộng sự, 2009) 37 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 51 Hình 2.2 Sơ đồ trích ly 54 Hình 2.3 Cách chuẩn bị giấy chạy sắc ký 61 Hình 3.1 Khuẩn lạc chủng SH1 nuôi cấy môi trƣờng NA 63 Hình 3.2 Hình thái khuẩn lạc soi thằng soi nghiêng dƣới kính hiển vi vật kính 10X 64 Hình 3.3 Kết nhuộm Gram chủng SH1 65 Hình 3.4 Kết kháng kháng sinh chủng SH1 65 vi Đồ án tốt nghiệp Hình 3.5 Ảnh hƣởng thể tích lên men lên hàm lƣợng prodigiosin tổng hợp 69 Hình 3.6 Hàm lƣợng prodigiosin thay đổi vận tốc lắc 71 Hình 3.7 Ảnh hƣởng pH lên tổng hợp prodigiosin S marcescens SH1 73 Hình 3.8 Kết hàm lƣợng prodigiosin bổ sung NaCl 75 Hình 3.9 Đồng nuôi cấy Serratia marcescens SH1 Bacillus sp 77 Hình 3.10 Kết đồng nuôi cấy E coli 78 Hình 3.11 Hàm lƣợng prodigiosin thu hồi sau trích ly nhờ tỷ lệ canh trƣờng: dung môi khác 81 Hình 3.12 Canh trƣờng sau ly tâm 82 Hình 3.13 Sắc tố đỏ sau trích ly với dung mơi Etanol:HCl (95:5) 83 Hình 3.14 Vi khuẩn S marcescens đƣợc cấy môi trƣờng NA 84 Hình 3.15 Hàm lƣợng prodigiosin so với đối chứng 85 Hình 3.16 Kết quét quang phổ sắc tố canh trƣờng khơng đun đun 1000C 86 Hình 3.17 Biuret’s test dịch sau ly tâm dịch trích ly prodigiosin thơ 87 Hình 3.18 Ninhydrin test dịch sau ly tâm dịch trích ly prodigiosin thơ thí nghiệm đun khơng đun canh trƣờng 88 Hình 3.19 Kết mẫu phản ứng Coomassie brilliant blue trƣớc sau phun thuốc thử 90 Hình 3.20 Kết sắc ký mỏng sử dụng hệ dung môi Petrolium ether: Ether : Acetic acid (70 : 40 : 2, v : v :v) 92 Hình 3.21 Sơ đồ quy trình S marcescens SH1 tổng hợp prodigiosin 93 vii Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1 Danh sách số hợp chất thứ cấp đƣợc sản xuất vi sinh vật 15 Bảng 1.2 Xác định cấu trúc số chất đại diện prodigiosin (Williams, 1973) 19 Bảng 1.3 Các sản phẩm prodigiosin thƣơng mại hóa (Santa Cruz Biotechnology, Merck Millipore, Biovision incorporated) 25 Bảng 1.4 Một số đặc điểm sinh hóa Serratia marcescens (Tariq Jonh, 2010) 29 Bảng 1.5 So sánh trình tổng hợp prodigiosin Serratia marcescens môi trƣờng nhiệt độ khác ( Chidambaram Perumalsamy, 2009) 40 Bảng 2.1 Thí nghiệm khảo sát ảnh hƣởng máy lắc chế độ lắc 55 Bảng 3.1 Kết kháng kháng sinh 66 Bảng 3.2 % Hàm lƣợng prodigiosin tổng hợp so với đối chứng (thí nghiệm A) 69 Bảng 3.3 Hàm lƣợng prodigiosin thay đổi vận tốc lắc 70 Bảng 3.4 Kết hàm lƣợng prodigiosin mẫu 73 Bảng 3.5 Kết hàm lƣợng prodigiosin bổ sung muối NaCl 75 Bảng 3.6 % prodigiosin tổng hợp so với đối chứng 77 Bảng 3.7 Hàm lƣợng prodigiosin tổng hợp bổ sung dịch nuôi cấy 79 Bảng 3.8 % Ảnh hƣởng tỷ lệ canh trƣờng : dung mơi trích ly 80 Bảng 3.9 Kết hàm lƣợng prodigiosin thí nghiệm 84 Bảng 3.10 Kết xác định protein lipid 91 viii Đồ án tốt nghiệp LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Các nguồn tài nguyên thiên nhiên, chẳng hạn nhƣ thực vật, vi sinh vật, động vật có xƣơng sống khơng xƣơng sống nguồn có giá trị hợp chất hoạt tính sinh học Một số lƣợng lớn loại thuốc đƣợc phát triển ngành y từ sản phẩm tự nhiên Kể từ phát thành công việc điều trị peniciline, vi sinh vật đƣợc sử dụng nhƣ nguồn đặc biệt tác nhân hoạt tính sinh học có cấu trúc đa dạng Các ứng dụng điều trị chất chuyển hóa vi sinh vật cung cấp hội cho việc phát kháng sinh (ví dụ peniciline, erythromycin…), ức chế miễn dịch cấy ghép, tác nhân giảm cholesterol (ví dụ lovastain mevastatin) tác nhân chống ung thƣ (ví dụ doxorubicin, daunorubicin, bleomycin pentostatin) Từ khoa học đại bắt đầu, hợp chất thứ cấp tự nhiên đƣợc chiết xuất từ trái cây, rau, hạt, rễ,… đƣợc sử dụng việc làm thuốc đông y, mỹ phẩm, thực phẩm, Nhƣng sau đó, hợp chất thứ cấp tự nhiên đƣợc nghiên cứu sâu cấu trúc hóa học nhƣ cách tổng hợp phƣơng pháp hóa học, ngƣời ta cho chúng bền hơn, sản xuất quy mơ lớn chi phí sản xuất thấp Tuy nhiên, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe gây hợp chất tổng hợp hóa học bắt đầu đƣợc ý đến Chính so với hợp chất thứ cấp từ thực vật động vật hợp chất từ vi sinh vật ngày đƣợc quan tâm phát triển, vi sinh vật yếu tố tự nhiên an toàn dễ sử dụng, sản xuất đƣợc quanh năm điều kiện địa lý khác tăng trƣởng nhanh chóng vi sinh vật nên làm giảm thời gian sản xuất xuống vài ngày So với nguồn khác từ thực vật động vật hợp chất thứ cấp từ vi sinh vật dễ dàng đƣợc kiểm sốt dự đoán sản Đồ án tốt nghiệp lƣợng (Francis, 1987; Taylor, 1984) Trong sắc tố từ vi sinh vật hợp chất prodigiosin đƣợc biết đến với ý nghĩa quan trọng Một số loài Serratia, đặc biệt loài Serratia marcenscens có khả tổng hợp sắc tố đỏ (red pigment) prodigiosin (2-methyl-3-amyl-6-methoxyprodigiosene) (C20H25N30 = 323,44) (Williams Qadri, 1980, Kobayashi El-Barrad, 1996; Press cộng sự, 1997; Someya cộng sự, 2000; Roberts cộng sự, 2005) Prodigiosin sắc tố màu đỏ, có hoạt tính kháng vi sinh vật đƣợc bắt đầu nghiên cứu từ năm 1960, thu hút đƣợc nhiều quan tâm khả sử dụng làm màu tự nhiên ứng dụng lãnh vực bảo vệ thực vật nhƣ hoạt chất kháng ức chế miễn dịch chống khối u (D’Alessio Rossi, 1996; Azuma cộng sự, 2000; Bennet Bentley, 2000; Melvin cộng sự, 2000, Tsuji cộng sự, 1990; Kataoka cộng sự, 1992; Tsuji, 1992; Songia cộng sự, 1997) Sớm nhận thấy đƣợc lợi quan trọng hợp chất prodigiosin đƣợc tách từ việc nuôi cấy vi khuẩn Serratia marcenscens, Nguyễn Hoàng Anh Kha thu nhận sắc tố đỏ prodigiosin từ việc nuôi cấy môi trƣờng peptone glycerol đạt 10,575 mg/ml sắc tố ( ĐATN Nguyễn Hoàng Anh Kha, 2014) Sau ĐATN Trần Lâm Tú Quyên (2014) khảo sát trình lên men thu prodigiosin, môi trƣờng huyền phù đậu phộng MT1 (10%) cho hàm lƣợng prodigiosin 248,4% so với môi trƣờng peptone glycerol 100% Cũng ĐATN Trần Lâm Tú Quyên (2014) kết luận môi trƣờng MT3 chứa 10% huyền phù đậu phộng 5% pepton 1% dầu hƣớng dƣơng, tỉ lệ cấy giống 3%, lắc 180 vòng phút 24 đầu sau giảm cịn 150 vịng/phút mơi trƣờng điều kiện tối ƣu để tổng hợp sắc tố đỏ prodigiosin Nhƣng q trình lên men cịn quy mơ sản xuất nhỏ 20 ml/bình cịn nhiều yếu tố cần cải thiện Dựa sở đề tài “CẢI THIỆN ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY Serratia mercescens SH1 VÀ PHƢƠNG PHÁP THU HỒI SẮC TỐ PRODIGIOSIN TỪ CANH TRƢỜNG” đƣợc tiến hành nhằm tăng nồng độ prodigiosin tổng hợp 10 Đồ án tốt nghiệp Mục tiêu đề tài Cải tiến điều kiện lên men Serratia marcescens tổng hợp prodigiosin, nhƣ phƣơng pháp thu hồi sắc tố thô Nội dung đề tài Khảo sát chủng Serratia marcescens xem xét độ khiết, khảo sát kháng sinh đồ Cải tiến điều kiện nuôi cấy Serratia marcescens tổng hợp prodigiosin: tăng thể tích lên men, ảnh hƣởng vận tốc lắc, pH nuôi cấy, nồng độ muối % NaCl, thử áp dụng phƣơng pháp đồng nuôi cấy tăng hợp chất thứ cấp, thử áp dụng bổ sung dịch nuôi cấy vi khuẩn Gram âm chứa phân tử tín hiệu Quorum sensing Thiết lập quy trình trích ly sắc tố thô từ canh trƣờng nuôi cấy Ý nghĩa khoa học Áp dụng kiến thức công nghệ lên men sản xuất hợp chất thứ cấp vào tổng hợp prodigiosin Xem xét sử dụng chủng Serratia marcescens SH1 phân lập từ tuyến trùng EPN vào sản xuất prodigiosin qua kháng sinh đồ khác biệt với chủng phân lập từ bệnh phẩm Góp phần vào việc tăng quy mô nồng độ sản phẩm prodigiosin tổng hợp phƣơng pháp lên men Ý nghĩa thực tiễn Cung cấp sản phẩm prodigiosin thô cho nghiên cứu tinh khảo sát hoạt tính sinh học 11 Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan hợp chất thứ cấp từ vi sinh vật 1.1.1 Hợp chất thứ cấp Hợp chất thứ cấp chất đƣợc tạo từ hợp chất sơ cấp, có trọng lƣợng phân tử nhỏ, thƣờng đƣợc gọi chất có hoạt tính sinh học đóng vai trị điều hòa quan hệ sinh thái chủ thể với tác động lên chủ thể môi trƣờng xung quanh Hợp chất thứ cấp từ vi sinh vật hợp chất đƣợc vi sinh vật tạo từ trình chuyển hóa hợp chất sơ cấp 1.1.2 Triển vọng tiềm sản xuất hợp chất thứ cấp từ vi sinh vật Vi sinh vật đƣợc sử dụng thời gian dài cho sản xuất phân tử sinh học nhƣ thuốc kháng sinh, enzyme, vitamine tác nhân thị Có quan tâm ngày tăng ngành công nghiệp thực phẩm việc sử dụng thành phần tự nhiên Các thành phần, chẳng hạn nhƣ hợp chất thứ cấp, đƣợc xem tự nhiên xuất phát từ nguồn gốc sinh học nhƣ động vật, thực vật vi sinh vật Hợp chất thứ cấp vi sinh vật đƣợc sử dụng ngành cơng nghiệp chế biến cá, ví dụ nhƣ để tăng màu hồng cá hồi nuôi Hơn nữa, số hợp chất tự nhiên có tiềm thƣơng mại để sử dụng nhƣ chất chống oxy hóa Ngành công nghiệp sản xuất số hợp chất từ vi sinh vật ứng dụng thực phẩm, mỹ phẩm vật liệu dệt Trong tự nhiên phong phú hợp chất vi sinh vật sản xuất hợp chất (nấm, nấm men vi khuẩn) Trong sắc tố tự nhiên vi sinh 12 Đồ án tốt nghiệp vật cung cấp số lƣợng hợp chất lớn nhƣ: carotenoid, melanin, flavin, quinone, prodigiosin cụ thể monascin, violacein indigo (Dufosse, 2009) Các loại hợp chất có tiềm khai thác cao, trình sản xuất đơn giản, đa dạng di truyền vi sinh vật, nhƣ dễ dàng tối ƣu hóa quy trình cơng nghệ (Juailova cộng sự, 1997) Bên cạnh đó, số vi sinh vật có khả sản xuất hợp chất với hiệu suất cao, bao gồm chi Monascus (Hajjaj cộng sự, 2000) Serratia (Williams cộng sự, 1971a) Các chi vi sinh vật khác nhƣ: Rhodotorula, Bacillus, Achrombacter, Yarrowia Phaffia có khả sản xuất số lƣợng lớn hợp chất thứ cấp (Krishna, 2008), kháng sinh, nhóm hoạt chất có khả gây chết kìm hãm vi sinh vật phát triển, đƣợc số vi sinh vật nhƣ nấm mốc, xạ khuẩn vi khuẩn tạo ra, thành tựu quan trọng việc sản xuất hợp chất thứ cấp từ vi sinh vật Mỗi kháng sinh có phổ tác động riêng Bảng 1.1 tóm tắt số hợp chất thứ cấp đƣợc sản xuất vi sinh vật Bảng 1.1 Danh sách số hợp chất thứ cấp đƣợc sản xuất vi sinh vật Vi sinh vật Penicillium notatum, Penicillium Hợp chất thứ cấp Penicillin Ứng dụng Kiểu tác động ức chế Ức chế tụ cầu khuẩn, Ức chế tạo polymer nhiễm trùng kỵ khí, vách tế bào vi khuẩn, giang mai, hen suyễn ức chế hấp thu amino acid protein, ức chế chrysogenum tạo enzyme 13 Đồ án tốt nghiệp Streptomyces Streptomycin Ức chế vi khuẩn Ức chế ghép nối Gram âm ram số amino acid vào griceus dƣơng Trị bệnh lao, protein, tác động lên bệnh viêm màng não, hệ enzyme vi khuẩn ho gà tham gia chuyển pyruvate vào chu trình Creb… Steptomyces Chloramphenicol Ức chế bệnh Ức chế đặc hiệu sinh lỵ, sốt cao, sốt phát tổng hợp protein vi venezuelae khuẩn liên quan đến ban peptidyl transferase tiểu đơn vị Ribosome 50s, ngăn không cho tạo liên kết peptide Streptomyces Tetracilin Ức chế phổ rộng vi Ức khuẩn aureomycin Gram chế tổng hợp âm, protein Gram dƣơng Streptomyces erythraeus Erythromycin Chữa bệnh tụ cầu ức chế vi khuẩn Gram khuẩn gây 14 streptococcal âm Gram dƣơng Đồ án tốt nghiệp Streptomyces Neomycin fradiae Tác dụng vi khuẩn Hơi độc Gram âm Gram dƣơng Streptomyces Kanamycin kanamycetius Streptomyces Cycloserine Điều trị lao, ức chế vi Tác động giống nhƣ khuẩn Gram âm streptomycin Gram dƣơng neomycin Điều trị bệnh lao Cản trở tổng hợp vách tế bào lavendulae 1.2 Tổng quan prodigiosin 1.2.1 Khái niệm prodigiosin Prodigiosin tripyrrole đƣợc phát lần khuẩn lạc đặc trƣng vi khuẩn Serratia marcescens Tên gọi “prodigiosin” có nguồn gốc từ “prodigious” có nghĩa điều kỳ diệu Prodigiosin đƣợc tìm thấy dạng túi bên tế bào nhƣ tế bào liên kết, dạng hạt bên tế bào (Kobayashi Ichikawa, 1991) Prodigiosin chất chuyển hóa thứ cấp, đƣợc sản xuất vi khuẩn nhƣ Serratia marcescens, Pseudomonas magneslorubra, Vibrio psychroerythrous, Serratia rubidaea, Vibrio gazogenes, Alteromonas rubra, Rugamonas rubra xạ khuẩn Gram dƣơng, chẳng hạn Streptoverticillium rubrireticuli Streptomyces longisporus (Khanafari cộng sự, 2006) Hình 1.1 trình bày cấu trúc hóa học hợp chất đại diện prodigiosin 15 Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1 Các chất đại diện prodigiosin (Furstner, 2003) 1.2.2 Cấu trúc đặc điểm prodigiosin Mãi đến năm 1960, cơng thức hóa học xác prodigiosin đƣợc tổng hợp Serrattia marcescens đƣợc biết đến (Rapoport Holden, 1962) Do tiến nhanh chóng khoa học phân tích quang phổ năm tiếp theo, mà cấu trúc prodigiosin dần đƣợc nghiên cứu rõ ràng (Hesse, 2000) Prodigiosin với tên gọi (5[(3-methoxy-5-pyrrol-2-ylidene-pyrrol-2- ylidene)methyl]-2-methyl-3-pentyl-1H-pyrrole) có cơng thức phân tử C20H25N30 trọng lƣợng phân tử 323,44 Da (Harris cộng sự, 2004; Song cộng sự, 2006; Williamson cộng sự, 2006) Prodigiosin alkaloid có cấu trúc hóa học đặc biệt, với ba vịng pyrrole tạo thành khung pyrrolylpyrromethane, hai vịng đầu liên kết trực tiếp với nhau, vòng thứ ba đƣợc gắn vào thông qua cầu nối methene (Qadri Williams, 1972; Gerber, 1975) Cấu trúc prodigiosin có bảy liên kết đôi đƣợc miêu tả tạo sắc tố mạnh (Krishna, 2008) 16 Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2 Cấu trúc hóa học prodigiosin (Krishna, 2008) (Krishna Prodigiosin nhạy cảm với ánh sáng không tan đƣợc nƣớc Prodigiosin tan tƣơng đối alcohol ether; bên cạnh đó, dễ tan chloroform, methanol, acetonitrile DMSO (Grimont cộng sự, 1977; Khanafari cộng sự, 2006) Bảng 1.2 Xác định cấu trúc số chất đại diện prodigiosin (Williams, 1973) Loài Tên sắc tố Danh pháp prodigiosin Trọng lƣợng phân tử công thức Serratia marcescens Serratia marcescens Prodigiosin Norprodigiosin 2-Methyl-3-amyl-6- 323,4 Da methoxy prodigiosene C20H25N30 2-Methyl-3-amyl-6- 309,4 Da hydroxy-prodigiosene Nocardia Nonylprodigiosin (Actinomadura) 2-Nonly-6methoxyprodigiosene madurae 17 C10H23N30 363,5 Da C23H31N30