Nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp lipid của hai chủng nấm men Rhodosporidium toruloides VTCC 20689 và VTCC 20765

Khảo sát ảnh hưởng của một số nguồn cacbon lên khả năng sinh tổng hợp lipid của 2 chủng nấm men này cho thấy, rỉ đường có thể dùng làm nguồn cacbon thay thế cho glucose. Khi nuôi 2 chủng nấm men này trên nguồn cacbon giá rẻ là rỉ đường, khả năng sinh tổng hợp lipid của cả 2 chủng đạt khoảng 44%, tương đương với khi nuôi trên môi trường có nguồn cacbon là glucose.

Khoa học Kỹ thuật Công nghệ DOI: 10.31276/VJST.63(11).48-52 Nghiên cứu khả sinh tổng hợp lipid hai chủng nấm men Rhodosporidium toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 Mai Thị Đàm Linh1*, Đỗ Thị Quỳnh1, Nguyễn Thị Thanh Mai2, Phạm Thanh Hiền1, Trần Văn Tuấn1, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Trung tâm Sinh học Thực nghiệm, Viện Ứng dụng Cơng nghệ, Bộ KH&CN Phịng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Enzym Protein, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Ngày nhận 1/7/2021; ngày chuyển phản biện 5/7/2021; ngày nhận phản biện 3/8/2021; ngày chấp nhận đăng 5/8/2021 Tóm tắt: Nấm men Rhodosporidium toruloides có khả sinh tổng hợp tích lũy lipid lên tới 30% trọng lượng khô tế bào Đây nguồn nguyên liệu tiềm dùng sản suất diesel sinh học (biodiesel) Trong nghiên cứu này, tác giả tiến hành khảo sát khả sinh tổng hợp lipid chủng nấm men R toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 Kết cho thấy, chủng có khả tích lũy lipid đạt khoảng 45% trọng lượng khô tế bào nuôi cấy 30oC 48 với mơi trường ni có pH 5,5 Khảo sát ảnh hưởng số nguồn cacbon lên khả sinh tổng hợp lipid chủng nấm men cho thấy, rỉ đường dùng làm nguồn cacbon thay cho glucose Khi nuôi chủng nấm men nguồn cacbon giá rẻ rỉ đường, khả sinh tổng hợp lipid chủng đạt khoảng 44%, tương đương với nuôi mơi trường có nguồn cacbon glucose Từ khóa: điều kiện nuôi cấy, nấm men, Rhodosporidium toruloides, sinh tổng hợp lipid Chỉ số phân loại: 2.8 Đặt vấn đề Sự gia tăng giá dầu thô với ảnh hưởng tiêu cực nhiên liệu hóa thạch môi trường thúc đẩy nhiều nghiên cứu nhiên liệu sinh học năm gần Một nguồn lượng tái tạo bật biodiesel [1] Nguồn cung cấp biodiesel bao gồm mỡ động vật, dầu thực vật vi sinh vật sinh dầu (oleaginous microorganism) Sản xuất biodiesel từ mỡ động vật dầu thực vật thường cần chi phí cao, địi hỏi diện tích ni trồng lớn Do đó, việc tìm kiếm chủng vi sinh vật sinh lipid đặc biệt quan tâm chi phí sản xuất thấp, q trình ni cấy đơn giản có suất cao Lipid tách chiết từ vi sinh vật sử dụng để chuyển hóa thành dạng biodiesel tinh khiết [1-3] Do nấm men có cấu tạo đơn bào, sinh trưởng nhanh mơi trường dinh dưỡng đơn giản nên có nhiều lợi nghiên cứu sản xuất lipid so với vi sinh vật sinh lipid khác nấm sợi vi tảo [2] Nấm men R toruloides chứng minh có khả sinh tổng hợp lượng lớn lipid carotenoid, lượng lipid tích lũy lên đến 30% trọng lượng tế bào số chủng Số lượng cơng trình nghiên cứu sinh tổng hợp lipid R toruloides tăng nhanh năm gần đây, đặc biệt cơng nghệ giải trình tự gen hệ mới, kỹ thuật cải biến di truyền cải biến trao đổi chất ngày phát triển [1-3] Quá trình sinh tổng hợp tích lũy lipid R toruloides phụ thuộc nhiều vào chủng giống, tỷ lệ nguồn cacbon/nitơ, thành phần môi trường dinh dưỡng điều kiện nuôi cấy [4, 5] Nghiên cứu xác định yếu tố thích hợp cho sinh trưởng chủng R toruloides thúc đẩy khả tích lũy lipid tế bào Tại Việt Nam, chưa có cơng trình nghiên cứu khả sinh lipid chủng nấm men, đặc biệt từ R toruloides Các nghiên cứu * nước tập trung phân tích đặc điểm sinh học khả sinh carotenoid, sinh tổng hợp sắc tố astaxanthin nghiên cứu đa dạng loài nấm men [6, 7] Trong nghiên cứu này, tiến hành khảo sát ảnh hưởng điều kiện sinh trưởng đến khả sinh lipid chủng nấm men R toruloides có nguồn gốc Việt Nam Các kết thu cho thấy, lồi nấm men có khả tích lũy lipid lên đến gần 50% trọng lượng khô tế bào nuôi cấy điều kiện tối ưu nhiệt độ, thời gian pH môi trường Nghiên cứu rằng, nguồn phụ phẩm giá rẻ rỉ đường sử dụng làm nguồn cacbon thay cho đường glucose để nuôi nấm men R toruloides phục vụ thu nhận lipid quy mô lớn Vật liệu phương pháp nghiên cứu Vật liệu Chủng nấm men R toruloides VTCC 20689 và VTCC 20765 cung cấp Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật (http://vtcc.imbt vnu.edu.vn), Viện Vi sinh vật học Công nghệ sinh học, Đại học Quốc gia Hà Nội Phương pháp nghiên cứu Nuôi cấy nấm men R toruloides: bổ sung 2,5 ml dịch huyền phù chủng nấm men R toruloides (OD=1 tương đương khoảng 5,3x103 CFU/ml) vào bình tam giác 100 ml chứa 50 ml mơi trường MM (glucose g, NH4Cl g, Na2HPO4 g, K2HPO4 g, cao nấm men g, NaCl g, MgSO4 0,1 g, nước cất 1000 ml, pH 5,5) Nấm men nuôi cấy nhiệt độ 30oC, tốc độ lắc 200 vòng/phút Tách chiết xác định hàm lượng lipid từ sinh khối nấm men: sử dụng phương pháp tách chiết lipid Bligh Dyer (1959) [8] cho tỷ lệ ml dịch nuôi cấy tương ứng Ly tâm dịch nuôi cấy tốc Tác giả liên hệ: Email: linhmd@vnu.edu.vn 63(11) 11.2021 48 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Study on the lipid biosynthesis of two oleaginous yeast strains Rhodosporidium toruloides VTCC 20689 and VTCC 20765 Thi Dam Linh Mai1*, Thi Quynh Do1, Thi Thanh Mai Nguyen2, Thanh Hien Pham1, Van Tuan Tran1, Faculty of Biology, University of Science, Vietnam National University, Hanoi Centre of Experimental Biology, National Centre for Technological Progress, most National Key Laboratory of Enzyme and Protein Technology, University of Science, Vietnam National University, Hanoi Received July 2021; accepted August 2021 Abstract: The yeast Rhodosporidium toruloides is capable of lipid biosynthesis and accumulation up to more than 30% of dried cell biomass It is a potential source for biodiesel production Recent studies have shown that the applications of culture technologies can promote increased lipid accumulation in R toruloides In this study, the authors investigated the lipid biosynthesis ability of two yeast strains R toruloides VTCC 20689 and VTCC 20765 isolated in Vietnam The results indicated that both strains have the ability to accumulate lipids up to approximately 45% of the dried biomass of cells when cultured at 30oC for 48 h in the culture medium with pH 5.5 Cultivation of these two yeast strains on some different carbon sources showed that sugarcane molasses can be used as a low-cost carbon source for efficient lipid biosynthesis When growing both strains on the medium with sugarcane molasses, the lipid biosynthesis reached about 44%, which is equivalent to in the medium with glucose Keywords: culture conditions, Rhodosporidium toruloides, yeast lipid biosynthesis, Classification number: 2.8 độ 6.000 vòng/phút, 10 phút 4oC, loại bỏ dịch để thu cặn Rửa cặn với nước cất vơ trùng, sau ly tâm lần Lặp lại bước rửa cặn, ly tâm để thu sinh khối Sau đó, sinh khối sử dụng để tách chiết lipid theo bước sau: Bước 1: bổ sung 3,75 ml hỗn hợp methanol:chloroform (tỷ lệ 2:1) trộn máy vortex 15 phút nhiệt độ phòng Bước 2: bổ sung 1,25 ml chloroform, trộn máy vortex 15 phút nhiệt độ phòng Bước 3: bổ sung 1,25 ml nước cất, trộn máy vortex 63(11) 11.2021 15 phút nhiệt độ phịng Sau đó, hỗn hợp ly tâm 3.000 vòng/phút, 15 phút 4oC Hỗn hợp sau ly tâm gồm lớp, lớp thứ thứ hai chứa xác tế bào methanol (không chứa lipid), lớp thứ ba chứa hỗn hợp chloroform lipid thu hồi Sấy khô mẫu dịch lỏng thu 70-80oC khối lượng khơng thay đổi Hàm lượng lipid thu tính theo cơng thức: W=W2-W1 đó: W: lượng lipid thu (g); W2: khối lượng ống sau sấy (g); W1: khối lượng ống rỗng trước thu dịch lỏng (g) Thử nghiệm ảnh hưởng thời gian nuôi cấy: 2,5 ml dịch nuôi nấm men (OD600 nm=1) bổ sung vào bình tam giác 100 ml chứa 50 ml mơi trường MM Nấm men nuôi 30oC, tốc độ lắc 200 vòng/phút 126 Thu sinh khối nấm men sau 24, 30, 48, 54, 72, 78, 96, 102, 120 126 Thực tách chiết xác định hàm lượng lipid mẫu sinh khối Thử nghiệm ảnh hưởng nhiệt độ nuôi cấy: nấm men nuôi nhiệt độ khác gồm 25, 30 37oC Môi trường thời gian nuôi cấy tối ưu dựa vào thí nghiệm thực Sinh khối tế bào nấm men thu hồi cho tách chiết xác định hàm lượng lipid Thử nghiệm ảnh hưởng pH: pH môi trường xác định máy đo pH Hai dung dịch NaOH M HCl M sử dụng để điều chỉnh pH giá trị khác nhau, gồm pH 4,5, 5,5, 6,0, 6,5 7,0 Các bình ni cấy nuôi 30oC máy lắc ổn nhiệt với tốc độ 200 vòng/phút thời gian tối ưu xác định trước Sau đó, dịch ni ly tâm để thu sinh khối tế bào phục vụ cho tách chiết xác định hàm lượng lipid Thử nghiệm ảnh hưởng nguồn cacbon: glucose, glycerol, saccharose, lactose, maltose rỉ đường (5 g/l) bổ sung vào môi trường MM (pH 5,5) dạng nguồn cacbon Tiến hành nuôi cấy nhiệt độ 30oC; tốc độ lắc 200 vịng/phút Sau thời gian ni cấy, thu sinh khối để tiến hành tách chiết xác định hàm lượng lipid Xử lý số liệu: thí nghiệm lặp lại lần độc lập số liệu xử lý với phần mềm Microsoft Excel Kết thảo luận Đặc điểm hình thái của hai chủng R toruloides dùng nghiên cứu Chủng nấm men R toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 lưu giữ Bảo tàng giống chuẩn vi sinh vật Tuy nhiên, thông tin liên quan đến đặc điểm hình thái chủng nấm men sở liệu nguồn gen chưa có Do đó, việc cung cấp minh chứng đặc điểm hình thái khuẩn lạc tế bào chủng dùng nghiên cứu cần thiết Hai chủng nuôi môi trường thạch YPD (yeast extract potato dextrose) 96 30oC để phục vụ phân tích đặc điểm hình thái khuẩn lạc tế bào Chủng R toruloides VTCC 20689 có khuẩn lạc trịn, bề mặt trơn bóng, màu đỏ cam đậm Chủng R toruloides VTCC 20765 có hình thái tương tự chủng R toruloides VTCC 20689, khuẩn lạc có màu đỏ cam nhạt Khi quan sát kính hiển vi, chủng có tế bào hình ovan đặc trưng chuyển thành dạng que ngắn với giọt lipid bên tế 49 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Hàm lượng lipid (%) 50 2,0 40 1,5 1.5 30 1,0 20 0,5 0.5 0 24 30 48 54 72 78 96 102 120 126 10 2,5 2.5 60 50 2,0 40 1,5 1.5 30 1,0 20 0,5 0.5 10 0 Thời gian nuôi (giờ) Thời gian nuôi (giờ) OD600 600nm VTCC 20689 Giá trị OD600 2,5 2.5 60 24 30 48 54 72 78 96 102 120 126 R toruloides VTCC 20765 Hàm lượng lipid (%) R toruloides VTCC 20689 R toruloides 144 Trong nghiên cứu này, chủng R toruloides nguồn gốc Việt Nam (VTCC 20689, VTCC 20765) có tốc độ sinh trưởng nhanh thời gian cần để tích lũy hàm lượng lipid cao sau 48 (hình 2) Theo Uprety cs (2017) [9], thời gian nuôi cấy để thu lipid chủng R toruloides ATCC 10788 168 với hàm lượng lipid đạt 30% Trong đó, kết nghiên cứu Zheng cs (2021) [10] cho thấy, thời gian cần để đạt hàm lượng lipid tương tự R toruloides 144 Trong nghiên cứu này, chủng R toruloides nguồn gốc Việt Nam (VTCC 20689, VTCC 20765) có tốc độ sinh trưởng nhanh thời gian cần để tích lũy hàm lượng lipid cao sau 48 (hình 2) Giá trị OD600 bào giai đoạn già hóa (hình 1) Các kết tương đồng với kết cơng bố đặc điểm hình thái R toruloides [1, 2] VTCC 20765 OD600 OD 600nm Hình Ảnh hưởng thời gian ni cấy lên sinh trưởng sinh tổng hợp lipid Hình Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy lên sinh trưởng chủng R toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 sinh tổng hợp lipid chủng R toruloides VTCC 20689 và VTCC Kết thu cho thấy, chủng nấm men R toruloides bắt đầu sinh trưởng 20765 mạnh sau ni cấy Chủng hình thành hai đỉnh sinh trưởng 48 96 Từ 102-126 giai đoạn suy tho i Hàm lượng tích lũy lipid biến động theo thời gian, đạt cao thời điểm nuôi cấy 48 (khoảng 45 R toruloides VTCC 20689 44% R toruloides VTCC 20765) thứ 126 (39,38% với R toruloides VTCC 20689 35,69% với R toruloides VTCC 20765) Hình Đặc điểm hình thái hai chủng nấm R toruloides Khuẩn lạc chủng VTCC 20689 VTCC 20765 nuôi môi trường YPD Hình thái tế bào chủng kính hiển vi (độ phóng đại 1.500 lần) sau 48 ni mơi trường MM Mỗi chủng R toruloides có đặc điểm sinh trưởng khả tích lũy lipid khác Các thay đổi thời gian, nhiệt độ ni cấy, nguồn cacbon ảnh hưởng đến tích lũy lipid tế bào nấm men Do đó, việc xác định điều kiện phù hợp cho sinh trưởng tích lũy lipid chủng R toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 có ý nghĩa Kết thu cho thấy, chủng nấm men R toruloides bắt đầu sinh trưởng mạnh sau nuôi cấy Chủng hình thành hai đỉnh hưởng c a nhiệt ộ nuôi cấy ến khả sinh tổng hợp lipid c a sinhẢnhtrưởng tại 48 96 Từ 102-126 là giai đoạn ch ng R toruloides suyTrong thoái Hàm lượng tích tác lũygiảlipid độngsáttheo thờiđộgian, nghiên cứu này, nhóm tiến biến hành khảo nhiệt nuôi đạt cấy cao kh c để tìm nhiệt độ thích hợp cho q trình sinh tổng hợp lipid thời điểm nuôi cấy 48 (khoảng 45% đối với R toruloides chủng R toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 Kết nghiên cứu thể VTCC hình 20689 và 44% R toruloides VTCC 20765) và thứ là 126 (39,38% với R toruloides VTCC 20689 và 35,69% với R toruloides VTCC 20765) Ảnh hưởng nhiệt độ nuôi cấy đến khả sinh tổng hợp lipid chủng R toruloides Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tiến hành khảo sát nhiệt độ ni cấy khác để tìm nhiệt độ thích hợp cho q trình sinh tổng hợp lipid chủng R toruloides VTCC 20689 và VTCC 20765 Kết thể hình 60 50 Xác định thời gian nuôi cấy thích hợp sẽ giúp giảm chi phí thí nghiệm, đờng thời thu sinh khối tế bào nấm men ở trạng thái tối ưu tích lũy lipid Sinh trưởng hai chủng R toruloides khảo sát khoảng thời gian 0-126 sử dụng phương pháp đo OD tại bước sóng 600 nm Sau 24 giờ, sinh khối tế bào thu hồi để tách chiết xác định hàm lượng lipid Kết cho thấy, chủng R toruloides bắt đầu sinh trưởng mạnh sau đến 24 nuôi đạt mức sinh trưởng tối đa sau 48 Hàm lượng lipid tích lũy biến động theo thời gian đạt mức cao sau 48 nuôi (tương ứng đạt 45,40% R toruloides VTCC 20689 và 44,34% R toruloides VTCC 20765) Sau khoảng thời gian giảm xuống tích lũy lipid tăng trở lại thời điểm 126 (đạt 39,38% R toruloides VTCC 20689 và 35,69% R toruloides VTCC 20765) Tuy nhiên, hàm lượng lipid tích lũy thời điểm 126 thấp 48 giảm mạnh sau 126 nuôi cấy xuống 30% (dữ liệu không ra) Theo Uprety cs (2017) [9], thời gian nuôi cấy để thu lipid chủng R toruloides ATCC 10788 168 với hàm lượng lipid đạt 30% Trong đó, kết nghiên cứu Zheng cs (2021) [10] cho thấy, thời gian cần để đạt hàm lượng lipid tương tự 63(11) 11.2021 Hàm lượng lipid (%) Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy đến khả sinh tổng hợp lipid chủng R toruloides 40 30 20 10 25 30 37 Nhiệt độ nuôi (oC) VTCC 20689 VTCC 20765 Ảnh hưởng nhiệt độ độ đến sinhsinh tổng hợp lipid củalipid chủng R 3.Hình Ảnh3 hưởng nhiệt đếnkhả khả tổng hợp toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 Hình chủng R toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 Kết hình cho thấy, nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng sinh tổng o hợp lipid chủng R toruloides 30 C Hàm lượng lipid thu đạt khoảng Kết45 quảđốihình cho VTCC thấy, nhiệt thíchđốihợp sinh trưởng với chủng 20689 độ 44 vớinhất chủngcho VTCC 20765 Ở nhiệt độ o C hợp 37 C, lipid khả hợp lipid chủng đềulàgiảm mạnh sinh25tổng củasinh cảtổng chủng R.của toruloides 30 C (hàm Hàmlượng lipid đạt khoảng 30%) Theo tổng hợp Ageitos cs (2011) [2], nhiệt độ lượng lipid thu đạt khoảng 45% chủng VTCC 20689 thích hợp cho sinh trưởng sinh tổng hợp lipid chủng nấm men R toruloides thường 28-30 C, số chủng có khả tích lũy lipid o 25 C Trong nghiên 44% chủng VTCC 20765 Ở nhiệt độ 25 37 C, khả cứu này, chủng R toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 sinh tổng hợp lipid Ở nhiệt độ 25giảm 37 C, chủng tích lũy hàm cao nhiệt độ 30 2C.chủng sinh tổng hợpởlipid mạnh (hàm lượng lipidlượng lipid tương đối thấp (dưới 30 ) đạt khoảng 30%) Theo tổng hợp Ageitos cs (2011) [2], Ảnh hưởng c a pH ến sinh tổng hợp lipid c a ch ng R toruloides nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng sinh tổng hợp lipid Thay đổi giá trị pH mơi trường ni ảnh hưởng đến khả sinh tổng chủng nấm men nghiên cứu Chúngotôi giá trị chủng hợp nấmlipid men R toruloides thường 28-30 C, tiến chỉhành mộtkiểm số tra chủng pH khác môi trường nuôi cấy gồm pH 4,5, 5,5, 6, 6,5 Kết nghiên o có khảcứu tích lũy lipid 25 C Trong nghiên cứu này, chủng R thể hình o o o o o 50 o Khoa học Kỹ thuật Công nghệ toruloides VTCC 20689 và VTCC 20765 sinh tổng hợp lipid cao nhiệt độ 30oC Ở nhiệt độ 25 37oC, chủng tích lũy hàm lượng lipid tương đối thấp (dưới 30%) Ảnh hưởng pH đến sinh tổng hợp lipid chủng R toruloides Thay đổi giá trị pH mơi trường ni ảnh hưởng đến khả sinh tổng hợp lipid chủng nấm men nghiên cứu Chúng tiến hành kiểm tra giá trị pH khác môi trường nuôi cấy gồm pH 4,5, 5,5, 6, 6,5 Kết nghiên cứu thể hình 60 Hàm lượng lipid (%) 50 40 Ảnh hưởng nguồn cacbon đến khả tích lũy lipid hai chủng R toruloides Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tiến hành đánh giá khả sinh trưởng sinh tổng hợp lipid chủng R toruloides VTCC 20689 và VTCC 20765 nguồn cacbon khác nhau, gồm glucose, rỉ đường, saccharose, maltose, lactose glycerol Kết minh họa hình cho thấy, chủng sinh trưởng mạnh Ảnh hưởng c a nguồn cacbon ến khả tích lũy lipid c a hai ch ng R (OD >2) môi trường chứa glycerol saccharose, nhiên toruloides 600 hàm lượng lipidcứu tích tếđãbào Trong nghiên này,lũy nhóm tác giả tiến lại hànhthấp đ nh gi khả(chỉ năngđạt sinh khoảng trưởng sinh Ngược tổng hợp lại, lipidtrên 2môi chủng R toruloides 20689 VTCCcacbon 20765 20%) trường với rỉVTCC đường nguồn c c nguồn cacbon kh c nhau, gồm glucose, rỉ đường, saccharose, maltose, lactose nhất, chủng sinh trưởng yếu so với môi trường chứa glucose glycerol Kết minh họa hình cho thấy, chủng sinh trưởng mạnh môikhoảng trường chứa glycerol saccharose, nhiên hàm lượng (OD600>2) (OD chỉtrênđạt 1,6-1,7), cho hàm lượng lipidlipid tíchtíchlũy 600 lũy tế bào lại thấp (chỉ đạt khoảng 20 ) Ngược lại, môi trường với rỉ bào đạt trênduy 44% với 2sinh chủng nuôi đườngtế nguồn cacbon nhất,đối chủng trưởng(tương yếu đương so với môi trường chứa glucose (OD600 đạt khoảng 1,6-1,7), cho hàm lượng lipid tích lũy nguồn glucose) tế bào đạt 44 30 60 20 50 4,5 5,5 6,0 6,5 7,0 pH VTCC 20689 VTCC 20765 Hình Hình Sinh4.tổng hợphợp lipid ởởcác giátrịtrịpH pH khác R chủng Sinh tổng lipid giá khác của chủng Toruloides R toruloides Kết thu cho thấy, chủng nấm men R toruloides có khả sinh hàm lượng lipid cao pH 5,5 (đạt khoảng 45% trọng lượng sinh khối khô Hàm lượng lipid (%) 10 chủng (tương đương nuôi nguồn glucose) 40 30 20 10 Kếtchủng thu cho thấy,đốicảvới2 chủng chủngVTCC nấm20675) men R toruloides VTCC20689 44 Ở giá trị pH dướiđều 6, khả tích lũy lipid chủng giảm đ ng kể Các nghiên cứu trước có khả sinh hàm lượng lipid cao pH 5,5 (đạt khoảng 45% trọng Glucose Glycerol Maltose Saccharose Lactose Rỉ đường rằng, thay đổi giá trị pH mơi trường có ảnh hưởng đến khả sinh lượng sinh khối khôtổng đốihợp vớilipid chủng VTCC20689 44% trưởng sinh nấm men R toruloides Nghiênđối cứuvới chủng Carla Dias Nguồn cacbon cs (2016) [11] cho thấy, pH tối ưu cho sinh tổng hợp lipid chủng R VTCC 20675) Ở giá trị pH 6, khả tích lũy lipid VTCC 20689 VTCC 20765 toruloides NCYC 921, pH cho tốc độ sinh trưởng cao Các nghiên cứu chủng nàycho giảm Cáchợp nghiên trước chỉnấm men kh c thấy,đáng pH 5-6kể thích cho qucứu trình tích lũy lipid chủng Hình tổng hợp lipid chủng nguồn cacbon khác 5.Sinh Sinh tổng hợpcủa lipid củaR.2toruloides chủng R toruloides toruloides nghiên cứu thấy, chủng toruloidesHình rằng, sựR.thay đổi [2] giáKết trị pHcủa mơi trường cócũng ảnhcho hưởng đến khả R.năng cho khả sinh lipid cao pH 5,5 với hàm lượng đạt khoảng 44-45 lượngnguồn cacbon khác sinh trưởng khô sinhTạitổng hợp5lipid mentích R.lũy toruloides Nghiên sinh khối pH trênở6,nấm khả lipid chủng giảm R toruloides chứng minh có khả sinh trưởng nhiều nguồn ng kể.và Docs đó(2016) kết luậncho rằng,thấy, giá trịpH pH 5,5làlàtối thích nhấtcho cho sinh nuôi cấy cacbon kh c glycerol, xylose, arabinose chí với dịch thủy phân cứu củađDias [11] ưuhợp R toruloides chứng minh có khả sinh trưởng chủng nấm men VTCC 20689 VTCC 20765 lignocellulose, hay tinh bột [12-14] Mặc dù glucose nguồn cacbon tốt cho tổng hợp lipid chủng R toruloides NCYC 921, pH nguồn cacbon khác glycerol, xylose, arabinose Như vậy, kiểm tra ảnh hưởng nhiệt độ nuôi cấy, pH thời gian nuôinhiều sinh trưởng sinh tổng hợp lipidnhau loài nấm men này, c c công bố gần đâyvà cho tốc khác độ sinh caonấm nghiên cứu cho 20675 thấy, đượcthậm menCác R toruloides VTCCkhác 20689cũng VTCC trưởng chủng cho thấy, nhiều nguồn cacbon khác có lignocellulose, thể sử dụng để thay tinh glucose mơi chí với dịch thủy phân hay bột [12-14] lập tạihợp Việt cho Nam cho thấy, chủng lipid tích lũyởlipid cao nuôi R cấy trường nuôi glycerol, methanol giúp giảm chi phí [2, 13] Glycerol xem pH 5-6 phân thích trình tích lũy chủng nấm men o môi trường MM nhiệt độ 30 C, pH 5,5 48 C c đặc điểm tương tự vớiMặc dù glucose nguồn cacbon tốt cho sinh trưởng sinh toruloides [2] Kết quảthếcủa nàylipid thấy,men cảR.2 toruloides chủng chất lý tưởng để thay glucose cho nuôi cấy nấm men sinh tổng hợp tích lũy nhiều công bố giớinghiên điều cứu kiện sinh củacho loài nấm lipid hợp [7, 15] Tuy ởnhiên, tác giả, chủng R toruloides tổng lipid loài theo nấmnghiên mencứu này,củanhưng công bố gần cho [2, 11] Khả sinh tổng hợp lipid chủng nấm men phân lập Việt Nam đạt R toruloides cho khả sinh lipid cao pH 5,5 với hàm lượng VTCC 20689 VTCC 20765 lại sinh tổng hợp lipid với hàm lượng thấp cao (khoảng 45%) so với công bố khả sinh lipid loài R toruloidesthấy, nhiều nguồn cacbon khác sử dụng để thay glucose đạt khoảng lượng pH vàtrong trênnghiên 6, khả [2, 9].44-45% Tuy nhiên, có mộtsinh điểmkhối khác khơ biệt làTại chủng nấm men cứu nguồn cacbon glycerol (hình 5) mơi trường ni glycerol, methanol giúp giảm chi phí [2, sinh tổng hợp tích lũy lipid thời gian ngắn (chỉ sau 48h nuôi cấy), tích lũy lipid chủng giảm đáng kể Do kết công bố giới thường cho thấy, thời gian tích lũy lipid R toruloides13] Glycerol xem chất lý tưởng để thay glucose cho luận rằng, giá giờ, trị pH thích cấyđiểm chủng nấm 72-96 thậm5,5 chí là 144hợp [9, 10].cho Đâynuôi s ưu quan trọng ứng dụng chủngvà nấm men nhằm thu hồi lipid phục vụ cho sản xuất diesel sinh học.nuôi cấy nấm men sinh tổng hợp tích lũy lipid [7, 15] Tuy nhiên, men VTCC 20689 VTCC 20765 theo nghiên cứu tác giả, chủng R toruloides VTCC Như vậy, kiểm tra ảnh hưởng nhiệt độ nuôi cấy, pH thời 20689 và VTCC 20765 lại sinh tổng hợp lipid với hàm lượng thấp gian nuôi khác chủng nấm men R toruloides VTCC 20689 nguồn cacbon glycerol (hình 5) VTCC 20675 phân lập Việt Nam cho thấy, chủng tích lũy lipid cao ni cấy môi trường MM nhiệt độ Rỉ đường sản phẩm phụ trình sản xuất tinh luyện 30oC, pH 5,5 48 Các đặc điểm tương tự với nhiều công đường, chứa hàm lượng cao chất dinh dưỡng khoáng chất hỗ bố giới điều kiện sinh lipid loài nấm men R toruloides trợ tốt cho sinh trưởng nấm men [10, 15, 16] Đây coi [2, 11] Khả sinh tổng hợp lipid chủng nấm men phân phế phụ phẩm ngành công nghiệp sản xuất đường Kết lập Việt Nam đạt cao (khoảng 45%) so với công bố khả nghiên cứu cho thấy, chủng R toruloides VTCC 20689 và sinh lipid lồi R toruloides [2, 9] Tuy nhiên, có điểm VTCC 20765 sinh trưởng mạnh môi trường với nguồn cacbon khác biệt chủng nấm men nghiên cứu sinh tổng hợp rỉ đường sinh tổng hợp lipid với hàm lượng cao (tương đương với tích lũy lipid thời gian ngắn (chỉ sau 48 nuôi cấy), công bố giới thường cho thấy, thời gian tích lũy lipid nguồn cacbon glucose) Điều mở tiềm ứng dụng nguồn R toruloides 72-96 giờ, chí 144 [9, 10] Đây cacbon giá rẻ (rỉ đường) nuôi cấy hai chủng nấm men VTCC ưu điểm quan trọng ứng dụng chủng nấm men nhằm 20689 và VTCC 20765 để thu nhận lipid quy mô lớn phục vụ cho sản xuất biodiesel tương lai thu hồi lipid phục vụ cho sản xuất diesel sinh học 63(11) 11.2021 51 Khoa học Kỹ thuật Công nghệ Kết luận Hai chủng nấm men R toruloides VTCC 20689 và VTCC 20765 chứng minh có khả sinh tổng hợp lipid với hàm lượng đạt khoảng 45% trọng lượng khô tế bào Nghiên cứu rằng, chủng có khả tích lũy lipid cao sau 48 nuôi cấy nhiệt độ 30oC pH 5,5 Điều kiện nuôi cấy sinh lipid chủng VTCC 20689 và VTCC 20765 tương đương với kết công bố chủng R toruloides khác giới Kết khảo sát sinh trưởng sinh tổng hợp lipid nguồn cacbon khác tìm nguồn cacbon giá rẻ rỉ đường, phù hợp để nuôi chủng R toruloides VTCC 20689 và VTCC 20765 cho sinh tổng hợp lượng lớn lipid, tương đương với nuôi cấy nguồn glucose LỜI CẢM ƠN Các tác giả xin chân thành cảm ơn Quỹ Phát triển Khoa học Công nghệ (BIOFUND) Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội hỗ trợ kinh phí cho nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J.L Adrio (2017), “Oleaginous yeasts: promising platforms for the production of oleochemicals and biofuels”, Biotechnology and Bioengineering, 114(9), pp.1915-1920 [2] J.M Ageitos, et al (2011), “Oily yeasts as oleaginous cell factories”, Applied and Microbiology and Biotechnology, 90(4), pp.1219-1227 [3] X Meng, et al (2009), “Biodiesel production from oleaginous microorganisms”, Renewable Energy, 34(1), pp.1-5 [4] R.R Bommareddy, W Sabra, G Maheshwari, A.P Zeng (2015), “Metabolic network analysis and experimental study of lipid production in Rhodosporidium toruloides grown on single and mixed substrates”, Microbial Cell Factories, 14, pp.36-49 [5] J Xu, W Du, X Zhao, D Liu (2016), “Renewable microbial lipid production from oleaginous yeast: some surfactants greatly improved lipid production of Rhodosporidium toruloides”, World Journal of Microbiology and Biotechnology, 32(7), pp.107-116 [6] T.N Tran, D.H Ngo, Q.T Tran, H.C Nguyen, C.H Su, D.N Ngo (2020), “Enhancing astaxanthin biosynthesis by Rhodosporidium toruloides mutants and 63(11) 11.2021 optimization of medium compositions using response surface methodology”, Processes, 8(4), DOI: 10.3390/pr8040497 [7] T.N Tran, D.H Ngo, N.T Nguyen, D.N Ngo (2019), “Draft genome sequence data of Rhodosporidium toruloides VN1, a strain capable of producing natural astaxanthin”, Data in Brief, 26, DOI: 10.1016/j.dib.2019.104443 [8] E.G Bligh, W.J Dyer (1959), “A rapid method for total lipid extraction and purification”, Canadian Journal of Biochemistry and Physiology, 37(8), pp.911-917 [9] B.K Uprety, S.S Dalli, S.K Rakshit (2017), “Bioconversion of crude glycerol to microbial lipid using a robust oleaginous yeast Rhodosporidium toruloides ATCC 10788 capable of growing in the presence of impurities”, Energy Conversion and Management, 135, pp.117-128 [10] X Zheng, et al (2021), “Lipid and carotenoid production by the Rhodosporidium toruloides mutant in cane molasses”, Bioresource Technology, 326, DOI: 10.1016/j.biortech.2021.124816 [11] C Dias, et al (2016), “Effect of medium pH on Rhodosporidium toruloides NCYC 921 carotenoid and lipid production evaluated by flow cytometry”, Applied Biochemistry and Biotechnology, 179(5), pp.776-787 [12] Z Gao, et al (2016), “Effect of crude glycerol impurities on lipid preparation by Rhodosporidium toruloides yeast 32489”, Bioresource Technology, 218, pp.373-379 [13] Q Fei, et al (2016), “Enhanced lipid production by Rhodosporidium toruloides using different fed-batch feeding strategies with lignocellulosic hydrolysate as the sole carbon source”, Biotechnology for Biofuels, 9, DOI: 10.1186/s13068-016-0542-x [14] S.S Tchakouteu, et al (2015), “Lipid production by yeasts growing on biodiesel-derived crude glycerol: strain selection and impact of substrate concentration on the fermentation efficiency”, Journal of Applied Microbiology, 118(4), pp.911-927 [15] M Hassanpour, et al (2020), “Scale-up of two-step acid-catalysed glycerol pretreatment for production of oleaginous yeast biomass from sugarcane bagasse by Rhodosporidium toruloides”, Bioresource Technology, 313, DOI: 10.1016/j.biortech.2020.123666 [16] N Bonturi, et al (2017), “Microbial oil production in sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate without nutrient supplementation by a Rhodosporidium toruloides adapted strain”, Process Biochemistry, 57, pp.16-25 52 ... nhiệt đếnkhả khả tổng hợp toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 Hình chủng R toruloides VTCC 20689 VTCC 20765 Kết hình cho thấy, nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng sinh tổng o hợp lipid chủng R toruloides. .. điều cứu kiện sinh củacho loài nấm lipid hợp [7, 15] Tuy ởnhiên, tác giả, chủng R toruloides tổng lipid lồi theo nấmnghiên mencứu này,củanhưng cơng bố gần cho [2, 11] Khả sinh tổng hợp lipid chủng. .. cho sinh trưởng sinh tổng hợp lipid chủng nấm men R toruloides thường 28-30 C, số chủng có khả tích lũy lipid o 25 C Trong nghiên 44% chủng VTCC 20765 Ở nhiệt độ 25 37 C, khả cứu này, chủng R toruloides