c. Nhận xét đối với từng sinh viên thực hiện đề tài:
2.3.3 Tổng hợp và tích lũy lipid bởi Y lipolytica
Thông thƣờng, các vi sinh vật cho dầu bắt đầu tích lũy lipid khi một yếu tố trong môi trƣờng bị giới hạn và nguồn carbon trong môi trƣờng thừa. Trong đó, nitrogen hạn chế là yếu tố đơn giản và hiệu quả nhất để dẫn đến sự tích lũy lipid. Quá trình tích lũy lipid ở vi sinh vật cho dầu là quá trình hai pha bao gồm pha sinh trƣởng và pha tích lũy lipid. Khi nguồn nitrogen bị hạn chế, vi sinh vật tiếp tục đồng hóa nguồn carbon, tuy nhiên tế bào không tiếp tục sinh sản vì nguồn nitrogen cần thiết cho sự tổng hợp protein và nucleic. Ở điều kiện này, nguồn carbon thừa đƣợc chuyển sang tổng hợp lipid, kết quả là tạo thành các hợp chất triacylglycerol trong tế bào. Nếu các vi sinh vật không cho dầu đƣợc đặt vào cùng điều kiện, chúng sẽ tích lũy các polysaccharide bao gồm glycogen, các hợp chất glucan và mannan thay vì tích lũy lipid (Beopoulos et al., 2009; Christophe et al., 2012).
Tùy thuộc vào thành phần của chất nền sử dụng, Y. lipolytica có thể sử dụng hoặc tích lũy các acid béo dƣới dạng triacylglycerol (TAG) và các steryl ester (STE) trong các hạt lipid (lipid particle, LP). Chẳng hạn, nếu môi trƣờng chứa các chất nền kỵ nƣớc nhƣ n-paraffin hay 1-anken, chúng có thể bị hydroxyl hóa và oxi hóa bởi hệ thống enzyme đặc thù trong tế bào để tạo thành acid béo. Nếu đƣờng (glucose, mannose, fructose…) đƣợc sử dụng nhƣ nguồn carbon, chúng đƣợc vận chuyển qua màng tế bào, lần lƣợt đƣợc phosphoryl hóa, và thủy phân thành G-3P để tổng hợp
TAG theo con đƣờng Kennedy (Beopoulos et al., 2009; Coelho et al., 2010). Chất
béo tích lũy nội bào không chỉ hữu ích cho vi sinh vật tái sử dụng trong bất kỳ giai đoạn nào tiếp theo của quá trình sinh trƣởng, mà còn đƣợc xem là nguồn cung cấp các acid béo không bão hòa (PUFAs).
Ở nấm men Y. lipolytica, hàm lƣợng và thành phần chất béo cũng nhƣ hiệu suất chuyển hóa bị ảnh hƣởng bởi các điều kiện sinh trƣởng khác nhau nhƣ nguồn
dinh dƣỡng, pH, và nhiệt độ. Thành phần chất béo phụ thuộc vào nhiệt độ chủ yếu là do độ bão hòa của acid béo giảm khi nhiệt độ giảm (Beopoulos et al., 2009). Bên cạnh đó, Athenstaedt và đồng nghiệp cũng đã chứng minh rằng sự thay đổi nguồn carbon từ glucose đến acid oleic không chỉ làm tăng hàm lƣợng mà còn làm thay đổi thành phần protein và chất béo trong tế bào nhƣ đƣợc trình bày ở Bảng 2.3 (Athenstaedt et al., 2006)
Bảng 2.3: Thành phần acid béo của Y. lipolytica W29 trong YPD và acid oleic (Athenstaedt et al., 2006)
Acid béo
Môi trƣờng sinh trƣởng YPD Acid oleic
(Tỉ lệ % các acid béo tự do)
C 16:0 22.1 4.1 C 16:1 7.6 8.2 C 18:0 4.7 0.9 C 18:1 52.5 77.0 C 18:2 11.5 6.6 Khác 1.7 3.2
Khả năng tích lũy lipid của các chủng nấm men Y. lipolytica đã đƣợc khảo sát
với nhiều nguồn carbon khác nhau nhƣ chất béo công nghiệp (Papanikolaou et al.,
2001), glycerol (Papanikolaou et al., 2002), cám gạo thủy phân (Tsigie et al., 2012) và glucose thƣơng mại (Papanikolaou et al., 2009) với hàm lƣợng lipid tích lũy từ
14-48% sinh khối. Khả năng tích lũy một lƣợng lớn chất béo nội bào chứng tỏ Y.
lipolytica là một nấm men có tiềm năng rất lớn cho các ứng dụng công nghệ sinh học. Đặc biệt là khi các kỹ thuật di truyền học phân tử nhƣ gián đoạn gen, chuyển gen khác dòng ngày càng phát triển, cho phép kiểm soát quá trình tích lũy lipid cũng nhƣ thành phần lipid đƣợc tích lũy. Ví dụ, việc kiểm soát quá trình tổng hợp TAG, tích lũy lipid và chuyển hóa lipid ở Y. lipolytica có thể cung cấp nguồn lipid thay thế cho tổng hợp biodiesel (Thevenieau et al., 2010).