Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình trích ly β-caroten từ chủng nấm men Rhodotorula mucilaginosa

PmtU DANH GIA

Gia tri cong nghe (c6ng ngh~. qui trinh, scin xuat, each tiep c~. Cac hifu qua cua kh6a lufn. .) Kha nmig chuyen giao cong nghe (chuy~n giao guy trlnh cong nghe, chuy~n giao Sil d\!Dg thiSt bi .. ) ChAt luqng bai vi~t. Ten kh6a 1$: "Nghien cuu cac ySu tA anh htr6ng dSn qua trinh trfch ly IJ-caroten tiI chimg n§rn men Rhodotorula mucilaginosa". S'IT N9i dung llinh gjj l>i&ntaida Di@mdanh Gia trj khoa bQC va c6ng ngbf cua kboa luin 40 oisi.

BO G1Ao ovc v A DAO r~o DH Su ph(llll Ky thu~t Tp.HCM Khoa Cong ngh~ H6a hoc va Th\Ic phfun Bq mlln Cling nghf Tbyc phim. Gia trj khoa h9C vi cone neht ciia khoa lujn Gia trj khoa hQC (khai nitm, plu,un trit, each liep cqn. Kha nilng chuyen giao oong nghe (chuyen giao quy trinh oong ngh~, chuven gjao sti d\Jflg thiet bj.

Gii trj khoa hqc va ding oghf ciia kh6a lufo Gia trj khoa hQC (khai nifm, ph{m, tru, each tiep C(UI .. Cac hifu qiia ciia kh6a luio. .) Kha nling cbuyen giao cong nghe ( chuyen giao quy trinh cong nghe, chuy&i giao sir d\lllg thiSt bj.

TểM TẮT ĐỀ TÀI

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các phương pháp nghiên cứu được thực hiện trong bài bao gồm các phương pháp vi sinh để lưu chủng, nuôi tăng sinh và sinh tổng hợp β-caroten từ chủng nấm men;. Dùng que cấy vòng, lấy 1 vòng khuẩn lạc từ đĩa thạch chuyển vào môi trường YPD2 đã chuẩn bị phía trên. Nấm men sau khi nuôi cấy tăng sinh trong môi trường YPD2 được nuôi cấy nấm men cho sinh tổng hợp β-caroten ở 30oC, chế độ lắc 125 vòng/phút trong 5 ngày.

Ly tâm phần môi trường lên men sau 5 ngày trong bình tam giác ở 5000 vòng/phút trong 10 phút bằng ống falcon 50 mL để thu phần sinh khối nấm men. Ly tâm ống falcon đã siêu âm 3500 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ acid, thêm 5 mL dung môi vào các ống falcon chứa sinh khối đã bị phá vỡ bằng acid và sóng siêu âm để trích ly β-caroten, sau đó lắc đều bằng máy vortex ở 1000 vòng/phút trong 10 phút. Ly tâm ống falcon đã siêu âm 3500 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ acid, thêm 5 mL dung môi vào các ống falcon chứa sinh khối đã bị phá vỡ bằng acid và sóng siêu âm để trích ly β-caroten, sau đó lắc đều bằng máy vortex ở 1000 vòng/.

Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ sinh khối khô/acid đến quá trình trích ly, thu β-caroten từ nấm men. Ly tâm ống falcon đã siêu âm 3500 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ acid, thêm 5 mL dung môi vào các ống falcon chứa sinh khối đã bị phá vỡ bằng acid và sóng siêu âm để trích ly β-caroten, sau đó lắc đều bằng máy vortex ở 1000 vòng/phút trong 10 phút. Ly tâm ống falcon đã siêu âm 3500 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ acid, thêm 5 mL các dung môi aceton, ethanol, hexan và petrolium ether vào các ống falcon chứa sinh khối đã bị phá vỡ bằng acid và sóng siêu âm để trích ly β-caroten, sau đó lắc đều bằng máy vortex ở 1000 vòng/.

Phương pháp khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ sinh khối khô/dung môi đến quá trình trích ly, thu β-caroten từ nấm men. Ly tâm ống falcon đã siêu âm 3500 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ acid, thêm 5 mL dung môi aceton vào các ống falcon chứa sinh khối đã bị phá vỡ bằng acid và sóng siêu âm để trích ly β-caroten, sau đó lắc đều bằng máy vortex ở 1000 vòng/phút trong 10 phút. Ly tâm ống falcon đã siêu âm 3500 vòng/phút trong 10 phút để loại bỏ acid, thêm 5 mL dung môi aceton vào các ống falcon chứa sinh khối đã bị phá vỡ bằng acid và sóng siêu âm để trích ly β- caroten, sau đó lắc đều bằng máy vortex ở 1000 vòng/phút trong 10 phút, ly tâm ở 3500 vòng trong 10 phút để thu phần dung môi chứa β-caroten.

Căn cứ vào phương trình hồi quy tuyến tính của dãy chuẩn mà ta xác định hàm lượng β- caroten trong mẫu đo được. Lấy phần dung môi chứa β-caroten thu được tiến hành quét ở bước sóng 400-650 nm (trong vùng khả kiến), trên thiết bị quang phổ UV-Vis Hitachi UH-3500. Lấy phần dung môi thu được từ các thí nghiệm trên đo ở bước sóng cực đại tìm được trên thiết bị quang phổ UV-VIS.

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

2 loại acid còn lại cũng cho hàm lượng β-caroten cao hơn mẫu đối chứng nhưng không đạt hiệu quả như acid citric, hàm lượng β-caroten đạt 46.465 ›g/g đối với mẫu sử dụng acid lactic và 30.579 ›g/g đối với mẫu sử dụng acid acetic. Từ sự khác biệt giữa các kết quả thu được, có thể kết luận quá trình phá vỡ tế bào bằng acid hữu cơ có ảnh hưởng đến khả năng trích ly β-caroten của nấm men và hiệu quả của các acid cao hay thấp phụ thuộc trên tính acid của các acid, loại acid có tính acid cao hơn sẽ cho hiệu quả phá vỡ tế bào nấm men và khả năng trích ly β-caroten cao hơn, và ngược lại. Các mẫu dung môi sau khi trích ly β- caroten có màu từ vàng nhạt đến vàng đậm tùy vào hàm lượng β-caroten được trình bày ởhình 4.5, tổng lượng β-caroten thu được với các nồng độ acid khác nhau được trình bày như hình 4.6 dưới đây.

Khi nồng độ acid đạt 3M, tính acid của môi trường đạt nhưỡng giới hạn nên hàm lượng β-caroten thu được không có sự khác biệt khi nồng độ lên 3.5M và có xu hướng giảm nếu tiếp tục nồng độ acid lên quá cao, do sự phân hủy của các sắc tố trong môi trường acid (Gunerken và cộng sự, 2015). Các mẫu dung môi sau khi trích ly β-caroten có màu từ vàng nhạt đến vàng đậm tùy vào hàm lượng β-caroten được trình bày ở hình 4.7, tổng lượng β-caroten thu được với các tỉ lệ sinh khối khô/acid khác nhau. Lý do là vì thể tích tăng làm cho mật độ tế bào trên thể tích môi trường giảm, khả năng va đập giữa các tế bào trong quá trình siêu âm giảm xuống, dẫn đến sự phá vỡ tế bào của quá trình siêu âm không đạt hiệu quả, hàm lượng β-caroten thu được giảm xuống đáng kể.

Từ đó có thể kết luận tỉ lệ sinh khối khô/acid không những ảnh hưởng đến quá trình phá vỡ tế bào mà còn có sự ảnh hưởng nhất định đến các yếu tố khác liên quan đến quá trình trích ly β-caroten. Các mẫu dung môi sau khi trích ly β-caroten có màu từ vàng nhạt đến vàng đậm tùy vào hàm lượng β-caroten được trình bày ở hình 4.9, tổng lượng β-caroten thu được với các tỉ lệ sinh khối khô/acid khác nhau được trình bày như hình 4.10 dưới đây. Các nghiên cứu về việc trích ly nhóm caroten bằng dung môi hexan được thực hiện chủ yếu trên đối tượng thực vật như Inci Çinar (2005) sử dụng dung môi hexan để tách chiết carotenoid từ vỏ cam, cà chua và cà rốt.

Trong nghiên cứu tối ưu hóa quá trình chiết tách carotenoid từ Rhodobacter sphaeroides của Zhenxin Gu và cộng sự (2007) cũng sử dụng dung môi aceton để thực hiện quy trình trích ly carotenoid. Các mẫu dung môi sau khi trích ly β-caroten có màu từ vành nhạt đến vàng đậm tùy vào hàm lượng β-caroten được trình bày ở hình 4.11, tổng lượng β-caroten thu được ở các tỉ lệ sinh khối khô/dung môi khác nhau được trình bày trong hình 4.12 dưới đây. Vậy để lượng dung môi sử dụng ít nhât, từ đó giúp tiết kiệm chi phí, đồng thời giảm hạn chế tối đa tác hại đối với môi trường, chúng tôi chọn tỷ lệ sinh khối khô/dung môi là 1/50 cho các nghiên cứu tiếp theo.

Để khảo sát ảnh hưởng của thời gian siêu âm đến hiệu quả tách chiết β-caroten từ nấm men, thí nghiệm khảo sát khả năng phá vỡ tế bào bằng sóng siêu âm trong dãy thời gian 0 đến 50 phút. Các mẫu dung môi sau khi trích ly β-caroten có màu từ vành nhạt đến vàng đậm tùy vào hàm lượng β-caroten được trình bày ở hình 4.13, tổng lượng β-caroten thu được ở các mốc thời gian siêu âm khác nhau được trình bày trong hình 4.14 dưới đây. Cũng trong nghiên cứu của Ye và cộng sự, 2011, thời gian siêu âm cũng là một thông số ảnh hưởng đến năng suất trích ly vì có khả năng sinh nhiệt hoặc tạo ra các gốc tự do trong dung môi.