Nhan đề : Nghiên cứu công nghệ lên men tích lũy betacaroten của men Rhodotorula sp. trên nền phụ phẩm công nghiệp thực phẩm Tác giả : Phạm Thị Ly Người hướng dẫn: Phạm Tuấn Anh Từ khoá : Lên men; Betacaroten Năm xuất bản : 2020 Nhà xuất bản : Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt : Tổng quan về ngành thức ăn chăn nuôi, vi sinh vật sinh tổng hợp Bcaroten, công nghệ lên men sinh tổng hợp Bcaroten; vật liệu, phương pháp; kết quả và thảo luận.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu cơng nghệ lên men tích lũy beta-caroten men Rhodotorula sp phụ phẩm công nghiệp thực phẩm PHẠM THỊ LY Ly.PTCB180032@sis.hust.edu.vn Ngành Công nghệ Sinh học Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Tuấn Anh Chữ ký GVHD Viện: CNSH-CNTP HÀ NỘI, 11/2020 ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cứu cơng nghệ lên men tích lũy beta-caroten nấm men Rhodotorula sp phụ phẩm công nghiệp thực phẩm Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời cảm ơn Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm thầy cô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho tơi hồn thành chương trình học tập trường Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới PGS.TS Tô Kim Anh TS Phạm Tuấn Anh, người tận tình bảo, hướng dẫn giúp đỡ trình tham gia nghiên cứu năm qua Thực cảm ơn kiên nhẫn thầy cô Tôi xin gửi lời cảm ơn tới anh, chị, bạn em phịng thí nghiệm Kỹ thuật lên men 309 - B1 Cảm ơn góp ý chân thành, hỗ trợ nhiệt tình, lời động viên sâu sắc suốt thời gian làm việc với người Cuối cùng, tơi xin gửi lịng biết ơn đến gia đình bạn bè ln điểm tựa tinh thần vững chắc, động viên, giúp đỡ suốt thời gian qua Tơi khơng thể hồn thành luận văn hay đạt thành công nhỏ đường trưởng thành thiếu ủng hộ Tóm tắt nội dung luận văn β-caroten biết đến carotenoid quan trọng nhất, tiền chất tạo thành vitamin A, có giá trị ngành công nghiệp khác hóa chất, dược phẩm, chăn ni, thực phẩm mỹ phẩm Một nhóm 25 chủng Rhodotorula mucilaginosa từ sưu tập chủng Viện Công nghệ Sinh học- Công nghệ Thực phẩm, trường đại học Bách Khoa Hà Nội sàng lọc để lựa chọn chủng có khả tích lũy cao carotenoid β-caroten nguồn rỉ đường mía Một số điều kiện ni cấy, thành phần mơi trường phương thức lên men nhằm tăng cường hàm lượng sinh khối β-caroten chủng Rodotorula mucialginosa chất rỉ đường nghiên cứu Kết điều kiện lên men tối ưu chủng 250C, pH6 Khảo sát sơ cho thấy chủng phát triển tỷ lệ với lượng oxi hòa tan môi trường, phát triển mạnh môi trường giàu oxi; hàm lượng ure tối ưu cho phát triển sinh khối 2g/L; nồng độ rỉ đường tối ưu để phát triển sinh khối 250Bx Citate có ảnh hưởng tích cực đến việc tăng cường khả tích lũy β-caroten nấm men Khi bổ sung citrate 1% vào ngày thứ trình lên men bình tam giác, kết hàm lượng sinh khối giảm 1,11 lần, hàm lượng β-caroten tích lũy sinh khối tăng lên 1,53 lần, đó, hàm lượng βcaroten tổng thể tích tăng lên 1,38 lần Kết hợp tất thông số tối ưu khảo sát, nhóm nghiên cứu tiến hành lên men thiết bị lên men 2L cải tiến kỹ thuật lên men bán liên tục cấp dưỡng theo tín hiều oxy (DO_stat) để nâng cao hàm lượng β-caroten tích lũy q trình Kết thu lên men theo phương thức cải tiến thiết bị lên men 2L với môi trường điều kiện tối ưu thu hàm lượng sinh khối tăng lên 2,11 lần, β-caroten tích lũy tăng 2,38 lần, hàm lượng βcaroten tổng (mg/L) tăng 5,03 lần so với môi trường glucose ban đầu Đánh giá so sánh với nghiên cứu giới, hàm lượng carotenoid tích lũy thu cuối gần 1543 µg/g, thuộc nhóm chủng có khả tích lũy carotenoid cao mơi trường có rỉ đường ure Kết thu tương đương với chủng khác nuôi môi trường glucose, pepton, cao nấm men, làm giảm giá thành sản xuất trình lên men, có tiềm cạnh tranh với sản phẩm thương mại MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tình hình ngành thức ăn chăn nuôi 1.2 Rỉ đường 1.3 β –caroten 1.4 1.5 1.3.1 Cấu trúc β-caroten 1.3.2 Chuyển hóa β-caroten thể 1.3.3 Ứng dụng β-caroten 1.3.4 Phương pháp sản xuất β-caroten Vi sinh vật sinh tổng hợp β-caroten 1.4.1 Nấm men sinh tổng hợp β-caroten 1.4.2 sp Một số sản phẩm phụ khác thu lên men nấm men Rhodotorula 10 1.4.3 Con đường tổng hợp β-caroten nấm men 14 Công nghệ lên men sinh tổng hợp carotenoid 15 1.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng tới trình lên men 15 1.5.2 Kỹ thuật lên men sinh tổng hợp β-caroten 19 CHƯƠNG VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP 27 2.1 Vật liệu, phương pháp 27 2.1.1 Vật liệu 27 2.1.2 Phương pháp 28 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 3.1 Tuyển chọn chủng 34 3.1.1 cao Tuyển chọn chủng R.mucilaginosa có khả sinh tổng hợp β-caroten 34 3.1.2 Tuyển chọn chủng R mucilaginosa có khả sinh tổng hợp βcaroten caocao mơi trường rỉ đường 34 3.1.3 Tuyển chọn chủng R.mucilaginosa có khả sinh tổng hợp β-caroten môi trường rỉ đường khơng có cao nấm men 35 3.2 3.3 Khảo sát số điều kiện lên men chủng RL 36 3.2.1 Ảnh hưởng nồng độ oxy hịa tan mơi trường 36 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ lên men 38 3.2.3 Ảnh hưởng pH 40 Khảo sát thành phần môi trường lên men 40 3.3.1 Ảnh hưởng nồng độ ure môi trường 40 3.3.2 Ảnh hưởng nồng độ rỉ đường môi trường 42 3.4 RL Khảo sát ảnh hưởng citrate đến khả sinh trưởng phát triển chủng 44 3.5 Nghiên cứu kỹ thuật lên men nhằm tăng cường lượng β-caroten sinh tổng hợp 45 3.5.1 Sinh tổng hợp β-caroten sử dụng phương thức lên men theo mẻ 45 3.5.2 Lên men bán liên tục cấp dưỡng chất theo tín hiệu oxy 48 3.5.3 Lên men bán liên tục có bổ sung citrate 50 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 4.1 Kết luận 54 4.2 Kiến nghị 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 66 Từ hiệu loại dịch cấp dưỡng đánh giá, nhận thấy vai trị loại dịch: dịch fed 1+2 có vai trị tăng hàm lượng sinh khối, dịch fed tăng hàm lượng β-caroten tích lũy; phù hợp với định hướng thiết kế thí nghiệm Khi tiến hành so sánh kết hàm lượng sinh khối khơ hàm lượng β-caroten tích lũy cuối lên men theo mẻ lên men bán liên tục thể đồ thị Hình 3.28: Hình 3.28 - So sánh hàm lượng sinh khối khơ, β-caroten carotenoid tích lũy cao thí nghiệm lên men bán liên tục cấp chất citrate Từ đồ thị Hình 3.28, nhận thấy hiệu việc cấp dưỡng chất, sinh khối khô cuối tăng lên khoảng 38,7%, tăng suất sinh tổng hợp βcaroten tăng lên khoảng 36% so với lên men theo mẻ Sau lựa chọn chủng, hàm lượng sinh khối giảm 2,28 lần, β-caroten tích lũy gần khơng đổi, hàm lượng β-caroten thể tích giảm 2,09 lần Tối ưu điều kiện nâng sinh khối chủng tăng lên 2,53 lần, suất sinh tổng hợp βcaroten gần không đổi, hàm lượng β-caroten tổng tăng 2,72 lần so với chưa tối ưu Tối ưu phương thức lên men thiết bị lên men nâng sinh khối chủng tăng lên 1,49 lần, suất suất STH β-caroten tăng 1,9 lần, hàm lượng β-caroten tổng (mg/L) tăng 2,86 lần so với chưa tối ưu Như vậy, so với sử dụng môi trường LS ban đầu, sau tối ưu môi trường rỉ đường, hàm lượng sinh khối tăng lên 2,11 lần, β-caroten tích lũy tăng 2,38 lần, hàm lượng β-caroten tổng (mg/L) tăng 5,03 lần Đánh giá so sánh hàm lượng β-caroten tích lũy so sánh với nghiên cứu giới, nghiên cứu dầu tiên áp dụng phương pháp lên men bán liên tục cấp dưỡng theo tín hiệu DO (DO_stat) với thành phần dịch cấp dưỡng thay đổi kết hợp sử dụng chất tăng cường hàm lượng β-caroten Hàm lượng carotenoid tích lũy thu cuối gần 1543 µg/g, thuộc nhóm chủng có khả tích lũy carotenoid cao Một bảng so sánh kết nghiên cứu sản xuất β-caroten (carotenoid) nấm men nhóm tổng hợp lại bảng: 52 Bảng 3.3 – Bảng so sánh kết nghiên cứu với số nghiên cứu khác nguồn chất có hàm lượng carotenoid cao Chủng Nguồn Cacbon Nguồn Nitơ Sinh khối khơ (g/L) (mg/L) (µg/g) R mucilaginosa RL Rỉ đường ure 45,94 70,9 1543,5 Nghiên cứu R mucilaginosa CCT 7688 Rỉ đường [38] R.glutinis NCIM 3353 Rỉ đường Carotenoid Rượu ngô 7,9 1,25 152,5 Malt extract 10,1 24,1 2400 Cao nấm men 12,7 42,6 3400 (NH4)2SO4 12,1 14,4 1300 Nguồn [118] ure 9,3 17,3 1900 14,2 92 6470 [32] R.glutinis MT-5 Glucose Dịch thủy phân lông gà, cao nấm men R.glutinis MT-5 Dịch chiết hạt loquat giải độc Pepton 12,6 72,4 - [120] Nước ép Yucca filifera Cao nấm men, cao malt, pepton ~13 65 - [116] X.dendrorhus ATCC 24202 Từ bảng so sánh nhận thấy kết nghiên cứu thuộc nhóm có khả sản xuất lượng lớn carotenoid, tương đương với chủng khác nuôi môi trường glucose, pepton, cao nấm men, có tiềm ứng dụng cao Thêm vào sử dụng rỉ đường ure nguồn phụ phẩm công nghiệp thực phẩm nên làm giảm giá thành sản xuất q trình lên men, có tiềm cạnh tranh với sản phẩm thương mại 53 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu rút kết luận sau: Tuyển chọn chủng nấm men R.mucilaginosa RL có khả sinh trưởng mơi trường rỉ đường khơng sử dụng cao nấm men, có hàm lượng β-caroten theo sinh khối đạt 661,7 µg/g Điều kiện lên men tối ưu: 250C, pH Thành phần cacbon, nitơ môi trường lên men ban đầu qua khảo sát sơ xác định được: Nồng độ g/L ure tối ưu sinh khối, nồng độ g/L ure tối ưu sinh tổng hợp β-caroten Nồng độ rỉ đường ban đầu 25 Bx Bổ sung citrate 1% vào môi trường lên men thời điểm pha logarit làm tăng khả tích lũy β-caroten thêm 1,53 lần, hàm lượng β-caroten tổng số thể tích tăng 1,38 lần Phương thức lên men lựa chọn lên men bán liên tục cấp dưỡng theo tín hiệu oxy (DO_stat) với thành phần dịch cấp dưỡng thay đổi tăng dần nồng độ ure (2 - - 6g/L), bổ sung thêm citrate 1% vào dịch cấp dưỡng cuối (6g/L ure) làm tăng hàm lượng sinh khối lên 2,11 lần, β-caroten tích lũy tăng 2,38 lần, hàm lượng β-caroten tổng (mg/L) tăng 5,03 lần 4.2 Kiến nghị - Thử nghiệm thêm số phương pháp cấp dưỡng khác pH_stat, Substrate stat… - Khảo sát thêm số yếu tố kích thích tăng cường tổng hợp β-caroten khác Từ đó, kết hợp điều kiện tăng cường với lên men cấp dưỡng theo hai giai đoạn để tăng thêm hàm lượng β-caroten - Nâng cấp quy mô lên men, tiến hành lên men thiết bị lớn (10L, 100L) 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] Technavio (2019) Global Animal Feed Market 2018-2022 Y Liu, C D Espinosa, J J Abelilla, G A Casas, L V Lagos, S A Lee, et al., "Non-antibiotic feed additives in diets for pigs: A review," Animal Nutrition, vol 4, pp 113-125, 2018/06/01/ 2018 L Chiba, "Feeding Systems for Pigs," ed, 2000, pp 189-209 A S Green and A J Fascetti, "Meeting the Vitamin A Requirement: The Efficacy and Importance of β-Carotene in Animal Species," The Scientific World Journal, vol 2016, p 7393620, 2016/10/19 2016 T RATING (2019) Local sugar industry outlook neutral Available: https://www.bangkokpost.com/business/1794004/local-sugar-industryoutlook-neutral T N T H PGS.TS Nguyễn Đình Thưởng, "Chương IV: Nguyên liệu chứa đường-mật rỉ," in Công nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic, ed Hà Nội: Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 W W Binkley and M L Wolform, "Composition of Came Juce and Cane Final Molasses," in Advances in Carbohydrate Chemistry vol 8, C S Hudson and M L Wolfrom, Eds., ed: Academic Press, 1953, pp 291314 P Karrer, A Helfenstein, H Wehrli, and A Wettstein, "Pflanzenfarbstoffe XXV Über die Konstitution des Lycopins und Carotins," Helvetica Chimica Acta, vol 13, pp 1084-1099, 1930 R R Eitenmiller, W Landen Jr, and L Ye, Vitamin analysis for the health and food sciences: CRC press, 2016 B V Latha and K Jeevaratanm, "Thirteen-week oral toxicity study of carotenoid pigment from Rhodoturula glutinis DFR-PDY in rats," Indian journal of experimental biology, vol 50, pp 645-51, 09/01 2012 B Cui, S Liu, Q Wang, and X Lin, "Effect of β-carotene on immunity function and tumour growth in hepatocellular carcinoma rats," Molecules, vol 17, pp 8595-8603, 2012 G Britton, "Carotenoids," in Natural food colorants, ed: Springer, 1996, pp 197-243 " FOD025F," The Global Market for CarotenoidsJun 2018 2018 A Dasgupta and K Klein, Antioxidants in food, vitamins and supplements: prevention and treatment of disease: Academic Press, 2014 L Bogacz-Radomska and J Harasym, "β-Carotene—properties and production methods," Food Quality and Safety, vol 2, pp 69-74, 2018 H S Black, "Pro-carcinogenic activity of β-carotene, a putative systemic photoprotectant," Photochemical & Photobiological Sciences, vol 3, pp 753-758, 2004 A Ben-Amotz, "Dunaliella β-carotene," in Enigmatic microorganisms and life in extreme environments, ed: Springer, 1999, pp 399-410 M García-González, J Moreno, J C Manzano, F J Florencio, and M G Guerrero, "Production of Dunaliella salina biomass rich in 9-cis-β55 [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] carotene and lutein in a closed tubular photobioreactor," Journal of Biotechnology, vol 115, pp 81-90, 2005/01/12/ 2005 D S Pisal and S Lele, "Carotenoid production from microalga, Dunaliella salina," 2005 L T T L Huỳnh Hiệp Hùng, Nguyễn Thị Mỹ Lan, Lê Thị Mỹ Phước, Phạm Thành Hổ, "Khảo sát khả tạo beta -carotene chủng vi tảo Dunaliella phân lập Việt Nam," Tạp chí phát triển khoa học cơng nghệ, vol Tập 16, pp 43–50, 2013 Z He, S Wang, Y Yang, J Hu, C Wang, H Li, et al., "β-Carotene production promoted by ethylene in Blakeslea trispora and the mechanism involved in metabolic responses," Process Biochemistry, vol 57, pp 5763, 2017/06/01/ 2017 E Cerdá-Olmedo, "Phycomyces and the biology of light and color," FEMS microbiology reviews, vol 25, pp 503-512, 2001 E Papaioannou and M Liakopoulou-Kyriakides, "Substrate contribution on carotenoids production in Blakeslea trispora cultivations," Food and Bioproducts Processing, vol 88, pp 305-311, 2010 F Xu, Q.-P Yuan, and Y Zhu, "Improved production of lycopene and βcarotene by Blakeslea trispora with oxygen-vectors," Process Biochemistry, vol 42, pp 289-293, 2007 K Jing, S He, T Chen, Y Lu, and I.-S Ng, "Enhancing beta-carotene biosynthesis and gene transcriptional regulation in Blakeslea trispora with sodium acetate," Biochemical Engineering Journal, vol 114, pp 10-17, 2016 I R Maldonade, D B Rodriguez-Amaya, and A R Scamparini, "Carotenoids of yeasts isolated from the Brazilian ecosystem," Food Chemistry, vol 107, pp 145-150, 2008 T Nagahama, M Hamamoto, and K Horikoshi, "Rhodotorula pacifica sp nov., a novel yeast species from sediment collected on the deep-sea floor of the north-west Pacific Ocean," International journal of systematic and evolutionary microbiology, vol 56, pp 295-299, 2006 R Ueno, N Hamada-Sato, M Ishida, and N Urano, "Potential of carotenoids in aquatic yeasts as a phylogenetically reliable marker and natural colorant for aquaculture," Bioscience, biotechnology, and biochemistry, pp 1107282595-1107282595, 2011 L C Mata-Gomez, J C Montanez, A Mendez-Zavala, and C N Aguilar, "Biotechnological production of carotenoids by yeasts: an overview," Microb Cell Fact, vol 13, p 12, Jan 21 2014 L C Mata-Gómez, J C Montañez, A Méndez-Zavala, and C N Aguilar, "Biotechnological production of carotenoids by yeasts: an overview," Microbial Cell Factories, vol 13, p 12, 2014/01/21 2014 I Marova, M Carnecka, A Halienova, M Certik, T Dvorakova, and A Haronikova, "Use of several waste substrates for carotenoid-rich yeast biomass production," Journal of Environmental Management, vol 95, pp S338-S342, 2012 56 [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] M Taskin, T Sisman, S Erdal, and E B Kurbanoglu, "Use of waste chicken feathers as peptone for production of carotenoids in submerged culture of Rhodotorula glutinis MT-5," European Food Research and Technology, vol 233, p 657, 2011/08/20 2011 C Saenge, B Cheirsilp, T T Suksaroge, and T Bourtoom, "Potential use of oleaginous red yeast Rhodotorula glutinis for the bioconversion of crude glycerol from biodiesel plant to lipids and carotenoids," Process Biochemistry, vol 46, pp 210-218, 2011/01/01/ 2011 E Valduga, P Tatsch, L T Vanzo, F Rauber, M Di Luccio, and H Treichel, "Assessment of hydrolysis of cheese whey and use of hydrolysate for bioproduction of carotenoids by Sporidiobolus salmonicolor CBS 2636," Journal of the Science of Food and Agriculture, vol 89, pp 1060-1065, 2009 F Wirth and L Z Goldani, "Epidemiology of Rhodotorula: an emerging pathogen," Interdisciplinary perspectives on infectious diseases, vol 2012, pp 465717-465717, 2012 Y.-T Cheng and C.-F Yang, "Using strain Rhodotorula mucilaginosa to produce carotenoids using food wastes," Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, vol 61, pp 270-275, 2016/04/01/ 2016 Z Aksu and A T Eren, "Carotenoids production by the yeast Rhodotorula mucilaginosa: Use of agricultural wastes as a carbon source," Process Biochemistry, vol 40, pp 2985-2991, 2005/09/01/ 2005 T V Dias Rodrigues, T D Amore, E C Teixeira, and J F de Medeiros Burkert, "Carotenoid Production by Rhodotorula mucilaginosa in Batch and Fed-Batch Fermentation Using Agroindustrial Byproducts," Food technology and biotechnology, vol 57, pp 388-398, 2019 M Li, G.-L Liu, Z Chi, and Z.-M Chi, "Single cell oil production from hydrolysate of cassava starch by marine-derived yeast Rhodotorula mucilaginosa TJY15a," Biomass and Bioenergy, vol 34, pp 101-107, 2010/01/01/ 2010 W Lau, O Zarrabal, C Nolasco-Hipolito, K Mizuno, Z Gregory, M Abdullah, et al., "Production of pigments by Rhodotorula mucilaginosa," vol 14, pp 344-350, 09/01 2018 R Elsanhoty, A I Al-Turki, and A.-R M.M, "Production of carotenoids from Rhodotorula mucilaginosa and their applications as colorant agent in sweet candy," vol 15, pp 21-26, 01/01 2017 R Potumarthi, C Subhakar, J Vanajakshi, and A Jetty, "Effect of Aeration and Agitation Regimes on Lipase Production by Newly Isolated Rhodotorula mucilaginosa–MTCC 8737 in Stirred Tank Reactor Using Molasses as Sole Production Medium," Applied biochemistry and biotechnology, vol 151, pp 700-10, 07/01 2008 S Herz, R W Weber, H Anke, A Mucci, and P Davoli, "Intermediates in the oxidative pathway from torulene to torularhodin in the red yeasts Cystofilobasidium infirmominiatum and C capitatum (Heterobasidiomycetes, Fungi)," Phytochemistry, vol 68, pp 2503-2511, 2007 57 [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] H Sakaki, T Nakanishi, A Tada, W Miki, and S Komemushi, "Activation of torularhodin production by Rhodotorula glutinis using weak white light irradiation," Journal of bioscience and bioengineering, vol 92, pp 294-297, 2001 H Sakaki, H Nochide, S Komemushi, and W Miki, "Effect of active oxygen species on the productivity of torularhodin by Rhodotorula glutinis No 21," Journal of bioscience and bioengineering, vol 93, pp 338-340, 2002 A M Kot, S Błażejak, I Gientka, M Kieliszek, and J Bryś, "Torulene and torularhodin:“new” fungal carotenoids for industry?," Microbial Cell Factories, vol 17, p 49, 2018 L Zoz, J C Carvalho, V T Soccol, T C Casagrande, and L Cardoso, "Torularhodin and torulene: bioproduction, properties and prospective applications in food and cosmetics-a review," Brazilian Archives of Biology and Technology, vol 58, pp 278-288, 2015 M Han, Q He, and W.-G Zhang, "Carotenois production in diferent culture conditions by Sporidiobolus pararoseus," Preparative Biochemistry & Biotechnology, vol 42, pp 293-303, 2012/07/01 2012 A M Kot, S Błażejak, A Kurcz, I Gientka, and M Kieliszek, "Rhodotorula glutinis-potential source of lipids, carotenoids, and enzymes for use in industries," Applied microbiology and biotechnology, vol 100, pp 6103-6117, 2016 G Singh, A Jawed, D Paul, K K Bandyopadhyay, A Kumari, and S Haque, "Concomitant Production of Lipids and Carotenoids in Rhodosporidium toruloides under Osmotic Stress Using Response Surface Methodology," Frontiers in Microbiology, vol 7, p 1686, 10/2504/12/received10/07/accepted 2016 C Schmidt-Dannert, "Engineering novel carotenoids in microorganisms," Current Opinion in Biotechnology, vol 11, pp 255-261, 2000/06/01/ 2000 M C I Marova, and E Breierov, Production of Enriched Biomass by Carotenogenic Yeasts - Application of Whole-Cell Yeast Biomass to Production of Pigments and Other Lipid Compounds: Biomass - Detect Prod Usage, 2011 G Sandmann, "Carotenoid biosynthesis and biotechnological application," Arch Biochem Biophys, vol 385, pp 4-12, 2001 P Davoli, V Mierau, and R W S Weber, "Carotenoids and Fatty Acids in Red Yeasts Sporobolomyces roseus and Rhodotorula glutinis," Applied Biochemistry and Microbiology, vol 40, pp 392-397, 2004/07/01 2004 C Malisorn and W Suntornsuk, "Optimization of β-carotene production by Rhodotorula glutinis DM28 in fermented radish brine," Bioresource Technology, vol 99, pp 2281-2287, 2008/05/01/ 2008 R Colet, M Di Luccio, and E Valduga, "Fed-batch production of carotenoids by Sporidiobolus salmonicolor (CBS 2636): kinetic and stoichiometric parameters," European Food Research and Technology, vol 240, pp 173-182, 2015/01/01 2015 58 [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] D Somashekar and R Joseph, "Inverse relationship between carotenoid and lipid formation in Rhodotorula gracilis according to the C/N ratio of the growth medium," World Journal of Microbiology and Biotechnology, vol 16, pp 491-493, 2000/07/01 2000 J.-H Kim, S.-W Kang, S.-W Kim, and H.-I Chang, "High-Level Production of Astaxanthin by Xanthophyllomyces dendrorhous Mutant JH1 Using Statistical Experimental Designs," Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, vol 69, pp 1743-1748, 2005/01/01 2005 N Sun, S Lee, and K B Song, "Characterization of a carotenoidhyperproducing yeast mutant isolated by low-dose gamma irradiation," International Journal of Food Microbiology, vol 94, pp 263-267, 2004/08/01/ 2004 G I Frengova and D M Beshkova, "Carotenoids from Rhodotorula and Phaffia: yeasts of biotechnological importance," Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, vol 36, p 163, 2008/11/04 2008 J C Parajó, V Santos, and M Vázquez, "Optimization of carotenoid production by Phaffia rhodozyma cells grown on xylose," Process Biochemistry, vol 33, pp 181-187, 1998/02/01/ 1998 W S.-l Z X ZHANG and H.-h L Kai, "Effects of some additives on the growth and carotenoids content of Rhodotorula," Food Science and Technology, p 6, 2001 P Meyer and J Du Preez, "Astaxanthin production by a Phaffia rhodozyma mutant on grape juice," World Journal of Microbiology and Biotechnology, vol 10, pp 178-183, 1994 G Frengova, E Simova, and D Beshkova, "Use of whey ultrafiltrate as a substrate for production of carotenoids by the yeast Rhodotorula rubra," Applied biochemistry and biotechnology, vol 112, pp 133-141, 2004 T Goodwin and G TW, "Carotenoids in fungi and non-photosynthetic bacteria," 1972 J D Fontana, M Baron, M F Guimaraes, M Maraschin, J A Florêncio, T M Bonfim, et al., "Astaxanthinogenesis in the yeast Phaffia rhodozyma," in Biotechnology for Fuels and Chemicals, ed: Springer, 1997, pp 305-314 F Squina, F Yamashita, J Pereira1, and A Mercadante, "Production of carotenoids by Rhodotorula rubra and R glutinis in culture medium supplemented with sugar cane juice," Food Biotechnology, vol 16, pp 227-235, 2002 D Banzatto, L Aline de Freita, and M Justino Rossini Mutton, Carotenoid production by Rhodotorula rubra cultivated in sugarcane juice, molasses, and syrup vol 33, 2013 P Buzzini and A Martini, "Production of carotenoids by strains of Rhodotorula glutinis cultured in raw materials of agro-industrial origin," Bioresource Technology, vol 71, pp 41-44, 2000/01/01/ 2000 P Buzzini, "An optimization study of carotenoid production by Rhodotorula glutinis DBVPG 3853 from substrates containing concentrated rectified grape must as the sole carbohydrate source," 59 [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, vol 24, pp 41-45, 2000/01/01 2000 M Vázquez and A M Martin, "Optimization of Phaffia rhodozyma continuous culture through response surface methodology," Biotechnology and bioengineering, vol 57, pp 314-320, 1998 A M Martin, C Lu, and T R Patel, "Growth parameters for the yeast Rhodotorula rubra grown in peat extracts," Journal of fermentation and bioengineering, vol 76, pp 321-325, 1993 A M Martin, E Acheampong, T R Patel, and E Chornet, "Study of growth parameters for Phaffia rhodozyma cultivated in peat hydrolysates," Applied biochemistry and biotechnology, vol 37, pp 235-241, 1992 J Tinoi, N Rakariyatham, and R Deming, "Utilization of mustard waste isolates for improved production of astaxanthin by Xanthophyllomyces dendrorhous," Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, vol 33, pp 309-314, 2006 P Buzzini, "Batch and fed‐batch carotenoid production by Rhodotorula glutinis–Debaryomyces castellii co‐cultures in corn syrup," Journal of applied Microbiology, vol 90, pp 843-847, 2001 D Libkind and M van Broock, "Biomass and carotenoid pigment production by patagonian native yeasts," World Journal of Microbiology and Biotechnology, vol 22, pp 687-692, 2006 J Ramírez, N Obledo, M Arellano, and E Herrera, "Astaxanthin production by Phaffia rhodozyma in a fedbatch culture using a low cost medium feeding," e-Gnosis, p 0, 2006 S S Kesava, G.-H An, C.-H Kim, S.-K Rhee, and E.-S Choi, "An industrial medium for improved production of carotenoids from a mutant strain of Phaffia rhodozyma," Bioprocess Engineering, vol 19, pp 165170, 1998 E P Hayman, H Yokoyama, C O Chichester, and K L Simpson, "Carotenoid biosynthesis in Rhodotorula glutinis," Journal of bacteriology, vol 120, pp 1339-1343, 1974 G Frengova, E Simova, K Pavlova, D Beshkova, and D Grigorova, "Formation of carotenoids by Rhodotorula glutinis in whey ultrafiltrate," Biotechnology and bioengineering, vol 44, pp 888-894, 1994 C M Silva, T de Matos de Borba, S J Kalil, J F de Medeiros, and Burkert, "Raw Glycerol and Parboiled Rice Effluent for Carotenoid Production: Effect of the Composition of Culture Medium and Initial pH," Food technology and biotechnology, vol 54, pp 489-496, 2016 S Bellou, A Moustogianni, A Makri, and G Aggelis, "Lipids containing polyunsaturated fatty acids synthesized by zygomycetes grown on glycerol," Appl Biochem Biotechnol, vol 166, pp 146-58, Jan 2012 S Papanikolaou, A Beopoulos, A Koletti, F Thevenieau, A A Koutinas, J M Nicaud, et al., "Importance of the methyl-citrate cycle on glycerol metabolism in the yeast Yarrowia lipolytica," J Biotechnol, vol 168, pp 303-14, Dec 2013 60 [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] S Bellou, A Makri, I E Triantaphyllidou, S Papanikolaou, and G Aggelis, "Morphological and metabolic shifts of Yarrowia lipolytica induced by alteration of the dissolved oxygen concentration in the growth environment," Microbiology (Reading), vol 160, pp 807-817, Apr 2014 J Tinoi, N Rakariyatham, and R L Deming, "Simplex optimization of carotenoid production by Rhodotorula glutinis using hydrolyzed mung bean waste flour as substrate," Process Biochemistry, vol 40, pp 25512557, 2005/06/01/ 2005 H Ni, Q.-h Chen, H Ruan, Y.-f Yang, L.-j Li, G.-b Wu, et al., "Studies on optimization of nitrogen sources for astaxanthin production by Phaffia rhodozyma," Journal of Zhejiang University SCIENCE B, vol 8, pp 365370, 2007 C M Silva, T de Matos de Borba, S J Kalil, J F de Medeiros, and Burkert, "Raw Glycerol and Parboiled Rice Effluent for Carotenoid Production: Effect of the Composition of Culture Mediumand Initial pH," Food Technol Biotechnol, vol 54, pp 489-496, Dec 2016 M M Vustin, E N Belykh, and S A Kishilova, "Relationship between astaxanthin production and the intensity of anabolic processes in the yeast Phaffia rhodozyma," Mikrobiologiia, vol 73, pp 751-7, Nov-Dec 2004 C Saenge, B Cheirsilp, T T Suksaroge, and T Bourtoom, "Efficient concomitant production of lipids and carotenoids by oleaginous red yeast Rhodotorula glutinis cultured in palm oil mill effluent and application of lipids for biodiesel production," Biotechnology and Bioprocess Engineering, vol 16, pp 23-33, 2011/02/01 2011 R Raja, S Hemaiswarya, and R Rengasamy, "Exploitation of Dunaliella for β-carotene production," Applied Microbiology and Biotechnology, vol 74, pp 517-523, 2007 M Tada, "[24] Methods for investigating photoregulated carotenogenesis," in Methods in Enzymology vol 214, ed: Academic Press, 1993, pp 269-283 M Tada and M Shiroishi, "Mechanism of Photoregulated Carotenogenesis in Rhodotorula minuta V Photoinduction of 3-Hydroxy3-Methyl Glutaryl Coenzyme A Reductase," Plant and Cell Physiology, vol 23, pp 615-621, 1982 H.-W Yen and Z Zhang, "Enhancement of cell growth rate by light irradiation in the cultivation of Rhodotorula glutinis," Bioresource Technology, vol 102, pp 9279-9281, 2011/10/01/ 2011 M Moliné, M R Flores, D Libkind, M del Carmen Diéguez, M E Farías, and M van Broock, "Photoprotection by carotenoid pigments in the yeast Rhodotorula mucilaginosa: the role of torularhodin," Photochemical & Photobiological Sciences, vol 9, pp 1145-1151, 2010 G.-H An and E A Johnson, "Influence of light on growth and pigmentation of the yeast Phaffia rhodozyma," Antonie van Leeuwenhoek, vol 57, pp 191-203, 1990/05/01 1990 61 [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] E P Hayman, H Yokoyama, C O Chichester, and K L Simpson, "Carotenoid Biosynthesis in Rhodotorula glutinis," Journal of Bacteriology, vol 120, pp 1339-1343, 1974 M L Olson, J Johnson, W F Carswell, L H Reyes, R S Senger, and K C Kao, "Characterization of an evolved carotenoids hyper-producer of Saccharomyces cerevisiae through bioreactor parameter optimization and Raman spectroscopy," Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, vol 43, pp 1355-1363, 2016 H M Kanzy, N Nasr, H A El-Shazly, and O S Barakat, "Optimization of carotenoids production by yeast strains of Rhodotorula using salted cheese whey," Int J Curr Microbiol App Sci, vol 4, pp 456-469, 2015 C Dias, S Sousa, J Caldeira, A Reis, and T Lopes da Silva, "New dualstage pH control fed-batch cultivation strategy for the improvement of lipids and carotenoids production by the red yeast Rhodosporidium toruloides NCYC 921," Bioresource Technology, vol 189, pp 309-318, 2015/08/01/ 2015 P Buzzini, A Martini, M Gaetani, B Turchetti, U M Pagnoni, and P Davoli, "Optimization of carotenoid production by Rhodotorula graminis DBVPG 7021 as a function of trace element concentration by means of response surface analysis," Enzyme and Microbial Technology, vol 36, pp 687-692, 2005/04/01/ 2005 S.-J G.-J K D.-H P Y.-W R KIM, "High-Level Production of Astaxanthin by Fed-Batch Culture of Mutant Strain Phaffia rhodozyma AJ-6-1," Journal of Microbiology and Biotechnology, vol 13, pp pp.175181, 2003 W.-L Gu, G.-H An, and E A Johnson, "Ethanol increases carotenoid production in Phaffia rhodozyma," Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, vol 19, pp 114-117, August 01 1997 G.-Y Wang and J D Keasling, "Amplification of HMG-CoA reductase production enhances carotenoid accumulation in Neurospora crassa," Metabolic engineering, vol 4, pp 193-201, 2002 R Verwaal, J Wang, J.-P Meijnen, H Visser, G Sandmann, J A van den Berg, et al., "High-level production of beta-carotene in Saccharomyces cerevisiae by successive transformation with carotenogenic genes from Xanthophyllomyces dendrorhous," Applied and environmental microbiology, vol 73, pp 4342-4350, 2007 J Zhao, Q Li, T Sun, X Zhu, H Xu, J Tang, et al., "Engineering central metabolic modules of Escherichia coli for improving β-carotene production," Metabolic engineering, vol 17, pp 42-50, 2013 C Li, N Zhang, B Li, Q Xu, J Song, N Wei, et al., "Increased torulene accumulation in red yeast Sporidiobolus pararoseus NGR as stress response to high salt conditions," Food Chem, vol 237, pp 1041-1047, Dec 15 2017 L H Reyes, J M Gomez, and K C Kao, "Improving carotenoids production in yeast via adaptive laboratory evolution," Metabolic Engineering, vol 21, pp 26-33, 2014/01/01/ 2014 62 [108] K Kuranda, K Grabinska, T Berges, F Karst, V Leberre, S Sokol, et al., "The YTA7 gene is involved in the regulation of the isoprenoid pathway in the yeast Saccharomyces cerevisiae," FEMS yeast research, vol 9, pp 381-390, 2009 [109] X Bu, L Sun, F Shang, and G Yan, "Comparative metabolomics profiling of engineered Saccharomyces cerevisiae lead to a strategy that improving β-carotene production by acetate supplementation," PLOS ONE, vol 12, p e0188385, 2017 [110] T Chaiyaso and A Manowattana, "Enhancement of carotenoids and lipids production by oleaginous red yeast Sporidiobolus pararoseus KM281507," Preparative Biochemistry and Biotechnology, vol 48, pp 13-23, 2018 [111] G Gong, X Zhang, and T Tan, "Simultaneously enhanced intracellular lipogenesis and β-carotene biosynthesis of Rhodotorula glutinis by light exposure with sodium acetate as the substrate," Bioresource technology, vol 295, p 122274, 2020 [112] X Meng, J Yang, X Xu, L Zhang, Q Nie, and M Xian, "Biodiesel production from oleaginous microorganisms," Renewable energy, vol 34, pp 1-5, 2009 [113] Z Hu, X Zhang, Z Wu, H Qi, and Z Wang, "Export of intracellular Monascus pigments by two-stage microbial fermentation in nonionic surfactant micelle aqueous solution," Journal of biotechnology, vol 162, pp 202-209, 2012 [114] C Ungureanu, M Ferdes, and A A Chirvase, "Torularhodin biosynthesis and extraction by yeast cells of Rhodotorula rubra," Rev Chim, vol 63, pp 316-318, 2012 [115] P Park, E Kim, and K Chu, "Chemical disruption of yeast cells for the isolation of carotenoid pigments," Separation and Purification Technology, vol 53, pp 148-152, 2007 [116] C Luna-Flores, J Ramírez-Cordova, C Pelayo-Ortiz, R Femat, and E Herrera-López, "Batch and fed-batch modeling of carotenoids production by Xanthophyllomyces dendrorhous using Yucca fillifera date juice as substrate," Biochemical Engineering Journal, vol 53, pp 131-136, 2010 [117] M Michelon, T de Matos de Borba, R da Silva Rafael, C A V Burkert, and J F de Medeiros Burkert, "Extraction of carotenoids from Phaffia rhodozyma: A comparison between different techniques of cell disruption," Food Science and Biotechnology, vol 21, pp 1-8, February 01 2012 [118] P Bhosale and R Gadre, "β-carotene production in sugarcane molasses by a Rhodotorula glutinis mutant," Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, vol 26, pp 327-332, 2001 [119] R Cutzu, A Coi, F Rosso, L Bardi, M Ciani, M Budroni, et al., "From crude glycerol to carotenoids by using a Rhodotorula glutinis mutant," World Journal of Microbiology and Biotechnology, vol 29, pp 10091017, 2013/06/01 2013 63 [120] M Taskin and S Erdal, "Production of carotenoids by Rhodotorula glutinis MT-5 in submerged fermentation using the extract from waste loquat kernels as substrate," Journal of the Science of Food and Agriculture, vol 91, pp 1440-1445, 2011 [121] N Karim, J Raftery, and X Pan, "Optimal control of a continuous bioreactor for maximized beta-carotene production," 2015 [122] M Reynders, D Rawlings, and S Harrison, "Studies on the growth, modelling and pigment production by the yeast Phaffia rhodozyma during fed-batch cultivation," Biotechnology letters, vol 18, pp 649-654, 1996 [123] R Colet, L Urnau, J Bampi, J Zeni, B B Dias, E Rodrigues, et al., "Use of low-cost agro products as substrate in semi-continuous process to obtain carotenoids by Sporidiobolus salmonicolor," Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, vol 11, pp 268-274, 2017/07/01/ 2017 [124] W Stanbury Peter F, Allan, and Stephen, Principles of Fermentation Technology, 1994 [125] A Otero, A Domıń guez, T Lamela, D Garcıá , and J Fábregas, "Steadystates of semicontinuous cultures of a marine diatom: Effect of saturating nutrient concentrations," Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, vol 227, pp 23-33, 1998/09/01/ 1998 [126] T Suzuki, T Yamane, and S Shimizu, "Phenomenological Background and Some Preliminary Trials of Automated Substrate Supply in pH-Stat Modal Fed-Batch Culture Using a Setpoint of High Limit," Journal of Fermentation and Bioengineering, vol 69, pp 292-297, 1990/01/01/ 1990 [127] H Y Chan and K P Ho, "Growth and carotenoid production by pH-stat cultures of Phaffia rhodozyma," Biotechnology Letters, vol 21, pp 953958, 1999/11/01 1999 [128] G.-L Jiang, L.-Y Zhou, Y.-T Wang, and M.-J Zhu, "Astaxanthin from Jerusalem artichoke: Production by fed-batch fermentation using Phaffia rhodozyma and application in cosmetics," Process Biochemistry, vol 63, pp 16-25, 2017/12/01/ 2017 [129] K P Ho, C Y Tam, and B Zhou, "Growth and carotenoid production of Phaffia Rhodozyma in fed-batch cultures with different feeding methods," Biotechnology Letters, vol 21, pp 175-178, 1999/02/01 1999 [130] N E Craft and J H Soares, "Relative solubility, stability, and absorptivity of lutein and beta.-carotene in organic solvents," Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol 40, pp 431-434, 1992/03/01 1992 [131] H K Lichtenthaler, "[34] Chlorophylls and carotenoids: Pigments of photosynthetic biomembranes," in Methods in Enzymology vol 148, ed: Academic Press, 1987, pp 350-382 [132] K L Simpson, T O Nakayama, and C O Chichester, "biosynthesis of yeast carotenoids," Journal of bacteriology, vol 88, pp 1688-1694, 1964 [133] L M J de Carvalho, P B Gomes, R L d O Godoy, S Pacheco, P H F Monte, J L V de Carvalho, et al., "Total carotenoid content, αcarotene and β-carotene, of landrace pumpkins (Cucurbita moschata Duch): A preliminary study," Food Research International, vol 47, pp 337-340, 2012/07/01/ 2012 64 [134] A E.-R a A E.-M A El-Banna, "Some Factors Affecting the Production of Carotenoids by Rhodotorula glutinis var glutinis," Food and Nutrition Sciences, vol 3, pp 64-71, 2012 [135] H Ni, Q.-h Chen, G.-q He, G.-b Wu, and Y.-f Yang, "Optimization of acidic extraction of astaxanthin from Phaffia rhodozyma," Journal of Zhejiang University Science B, vol 9, pp 51-59, 2008 65 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Đường chuẩn β-caroten Phụ lục 2: Đường chuẩn DNS Phụ lục 2: Đường chuẩn glucose kit GOPOD 66 ... ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Nghiên cứu công nghệ lên men tích lũy beta- caroten nấm men Rhodotorula sp phụ phẩm công nghiệp thực phẩm Giáo viên hướng dẫn Ký ghi rõ họ tên Lời... để tìm chủng nấm men cơng nghệ lên men thích hợp ứng dụng quy mơ cơng nghiệp cần thêm nhiều nghiên cứu sâu Các nghiên cứu công nghệ lên men sinh tổng hợp β -caroten chủng nấm men R mucilaginosa... cách thức lên men vô quan trọng Như trình lên men sinh học nào, để lên men sinh tổng hợp β -caroten lên men theo ba cách: lên men theo mẻ (batch), lên men bán liên tục (fed-batch) lên men liên