Cải tiến sản xuất kháng sinh Rifamycin B nhờ Nocardia mediterranei MTCC 14 trong quá trình lên men ở trạng thái rắn thông qua tối ưu hóa quy trình. (Improved Rifamycin B Production by Nocardia mediterranei MTCC 14 under SolidState Fermentation through Process Optimization)
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC Đề tài 2: Cải tiến sản xuất kháng sinh Rifamycin B nhờ Nocardia mediterranei MTCC 14 q trình lên men trạng thái rắn thơng qua tối ưu hóa quy trình (Improved Rifamycin B Production by Nocardia mediterranei MTCC 14 under Solid-State Fermentation through Process Optimization) 8/27/22 NỘI DUNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP TỔNG KẾT 8/27/22 GIỚI THIỆU KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Phần 1: GIỚI THIỆU Rifamycin B Được phân tách lần Italia năm 1959 nhà khoa học Sensi đồng nghiệp Được phân tách dịch lên men Amycolatopsis mediterranei điều kiện lên men đặc biệt, có có mặt acid diethylbarbituric Rifamycin B có cấu trúc hố học xác định năm 1964 8/27/22 Phần 1: GIỚI THIỆU Chức kháng sinh Được sản xuất chủng Nocardia mediterranei Kháng khuẩn mạnh, độc, dễ phân huỷ sinh học Ansamycin Ức chế tổng hợp RNA liên kết với RNA polymerase Phương thức điều trị bệnh lao, bệnh phong, AIDS, nhiễm trùng 8/27/22 Phần 1: GIỚI THIỆU Sản xuất Rifamycin B Lên men chìm (SmF) Lên men rắn (SSF) 8/27/22 Ưu điểm • Mơi trường lên men gần giống với mơi trường tự nhiên • Tận dụng phế phẩm nông nghiệp để làm chất cung cấp Carbon lượng Nhược điểm • Khó kiểm sốt điều kiện độ ẩm, nhiệt độ Phần 1: GIỚI THIỆU Bánh dầu hoa hướng dương Số lượng lớn hạt hướng dương nguồn cung cấp dầu ăn lớn thứ hai giới Nguồn nguyên liệu đa dạng, giá thành rẻ Giàu Nito, Carbon, khoáng chất 8/27/22 Phần 1: GIỚI THIỆU Phương pháp tm bề mặt đáp ứng thiết kế Placket-Burman (RSM) Phương pháp bề mặt đáp ứng • Tìm giá trị yếu tố Xi để Y đạt giá trị tốt Thiết kế PlacketBurman • Cho phép chọn yếu tố có ảnh hưởng lên hàm Y Hiệu cao Ít tốn thời gian Đơn giản 8/27/22 Được sử dụng rộng rãi tối ưu hố q trình lên men Phần 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Vật liệu - Nocardia mediterranei MTCC14 thu từ Ngân hàng Gen, Chandigarh, India - Nguyên liệu thô: dầu hướng dương(sấy khô, xay nhỏ với kích thước hạt 200 – 500 µm) từ Raja Fat Feeds Private Limited, Rapura, Punjab, India Nuôi cấy vi sinh vật MÔI TRƯỜNG RẮN PH = 8.0, DUY TRÌ Ở 48 C Thành phần Lượng (g/L) Dextrose 20 Glycerol 20 Cao nấm men Casein hydrolysate Peptone 2.5 Mạch nha Agar 20 Thu bào tử cho đạt 2.106 bào tử/mL, giữ nước cất chứa 0,01% Tween 80 Lên men tạo Rifamycin B Barnital : 1, 2, 3, 4, (%) Bánh dầu hướng dương pH: 7; 7.5; 8; 8.5; Môi trường Nguồn C (5%): glucose, maltose, galactose, ribose xylose Độ ẩm: 40, 45, 50, 55, 60 (%) Nguồn N (7%): cao thịt bò, bột đậu phộng, bột đậu nành (NH4) 2SO4, NH4Cl Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.3 Ảnh hưởng Galactose,Glucose, Ribose pH lên Rifamycin B Tính tốn Giá trị trung bình suất rifamycin B lấy để phân tích hồi quy bội liệu thực nghiệm Phương trình đa thức bậc hai sau phát triển: 8/27/22 39 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.3 Ảnh hưởng Galactose, Glucose, Ribose pH lên Rifamycin B Galactose (X4), ribose (X3), glucose (X1) pH (X10) GA RI có ảnh hưởng tuyến tính dương GL pH ảnh hưởng tuyến tính âm GA có tác động lớn lên sản lượng Rifamycin B Tương tác RI pH GA RI ảnh hưởng đáng kể đến sản xuất Rifamycin B Bảng 7: Hệ số mơ hình q trình đa biến cho sản xuất rifamycin B từ chủng Mediterranei 8/27/22 MTCC 40 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.3 Ảnh hưởng Galactose,Glucose, Ribose pH lên Rifamycin B Rifamycin B tối đa (8,34 g / kgds) tại: • GA 8,5% w / w • RI 3,25% w / w Sự tăng nồng độ GA RI Tăng Rifamycin B Hình 7:Biểu đồ galactose ribose trình sản xuất rifamycin B 8/27/22 41 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.3 Ảnh hưởng Galactose, Glucose, Ribose pH lên Rifamycin B Rifamycin B tối đa (5,57 g / kgds) khi: • GA 8% w / w • GL 9% w / w Sự tăng nồng độ GA Rifamycin B tăng Sự giảm nồng độ GL Rifamycin B tăng Hình :Biểu đồ Galactose Glucose trình sản xuất rifamycin B 8/27/22 42 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.3 Ảnh hưởng Galactose, Glucose, Ribose pH lên Rifamycin B Rifamycin B (4,80 g / kgds ) • GA 9% w / w • pH Rifamycin B tăng lên khi: • Tăng nồng độ GA lên đến 9% w / w • Giảm pH đến Tiếp tục tăng nồng độ GA giảm pH Tăng rifamycin B Hình :Biểu đồ Galactose pH trình sản xuất rifamycin B 8/27/22 43 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.3 Ảnh hưởng Galactose, Glucose, Ribose pH lên Rifamycin B Rifamycin B tối đa • Ribose > 4% w / w < 3% w / w • Glucose >9% w / w < 8% w / w Hình 10 :Biểu đồ Glucose RI trình sản xuất rifamycin B 8/27/22 44 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.3 Ảnh hưởng Galactose,Glucose, Ribose pH lên Rifamycin B Rifamycin B tối đa • Ribose > 4% w / w < 3% w / w • pH = 8/27/22 Hình 11 :Biểu đồ pH RI trình sản xuất rifamycin B 45 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.3 Ảnh hưởng Galactose, Glucose, Ribose pH lên Rifamycin B Rifamycin B tối đa • Glucose 9% w / w • pH =7 Hình 12 :Biểu đồ pH Glucose trình sản xuất rifamycin B 8/27/22 46 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.4 Phân tích thống kê 8/27/22 47 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.5 Sự phù hợp mơ hình Đồ thị sản lượng thực tế dự đoán rifamycin B 8/27/22 48 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.6 Xác nhận mơ hình Các giá trị tối ưu tìm thấy sau: galactose 8% w/w, ribose 3% w/w, glucose 9% w/w, pH 7,0. Mức tối ưu thông số sản xuất để sản xuất rifamycin B từ Nocardia mediterranei MTCC 14 9,87 g/kgds, gần với giá trị dự đoán 10,35 g/kgds 8/27/22 49 Phần 4: KẾT LUẬN Tối ưu hóa thơng số quy trình sản xuất rifamycin Chủng VSV lên men môi trường rắn (SFF) => Kháng sinh chiết xuất => ước lượng => Thiết kế thử nghiệm với 11 thông số (glucose, maltose, ribose, galactose, beef extract, peanut meal, ammonium chloride, ammonium sulphate, barbital, pH độ ẩm) Phương pháp bề mặt đáp ứng: Plackett-Burman => xác định thông số quan trọng ; Thiết kế cấu trúc có tâm => tối ưu hóa thông số 8/27/22 50 Phần 4: KẾT LUẬN Các thông số để sản xuất rifamycin B cao từ Nocardia mediterranei MTCC 14 tìm thấy galactose (8% w/w), ribose (3% w/w), glucose (9% w/w) pH (7.0) Sản lượng rifamycin B tối đa từ Nocardia mediterranei MTCC 14 9,87 g / kgds bánh dầu hướng dương khô 8/27/22 51 CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE 8/27/22 52 8/27/22 53 ... VÀ B? ?N LUẬN 3.1 Sàng lọc nguồn cacbon nitơ, Barbital, pH độ ẩm để sản xuất Rifamycin B Hình 3: Ảnh hưởng nồng độ khác barbital (% w/w) đến sản xuất rifamycin B Nocardia mediterranei MTCC1 4 cách... Plackett-Burman 8/27/22 23 Phần 3: KẾT QUẢ VÀ B? ?N LUẬN 3.1 Sàng lọc nguồn cacbon nitơ, Barbital, pH độ ẩm để sản xuất Rifamycin B Bảng 2: Sản lượng Rifamycin B từ Norcadia mediterranei MTCC1 4 sử... KẾT QUẢ VÀ B? ?N LUẬN 3.1 Sàng lọc nguồn cacbon nitơ, Barbital, pH độ ẩm để sản xuất Rifamycin B Bảng 1: Mức độ thông số sản xuất để sản xuất Rifamycin B từ Nocardia mediterranei MTCC1 4 cách sử