lên men, nhƣng rất khĩ để dự đốn tác động cụ thể vào từng trƣờng hợp nên các nghiên cứu cần đƣợc thử nghiệm cẩn thận. Trong một số trƣờng hợp các thao tác di truyền thực hiện dƣờng nhƣ khơng mang lại kết quả ở điều kiện nồng độ đƣờng cao hoặc khơng kể sức kháng với điều kiện stress này và khả năng lên men cải thiện đƣợc nhận thấy. Các kết quả này cĩ thể đƣợc giải thích bởi thời điểm phản ứng đƣợc quyết định của cảm ứng trong các điều kiện stress; nhƣ dƣới điều kiện sốc nhiệt hoặc nồng độ glucose cao cảm ứng xảy ra rất nhanh chĩng và cấp độ sự biểu hiện ở cấp độ mRNA khoảng 2-6 lần giữa 30 phút và 2h sau khi tác động những điều kiện bất lợi (Gasch et al., 2000; Kaeberlein et al, 2002.), đây là thời gian đƣợc xem xét trong các thí nghiệm. Việc cải tiến đƣợc tìm thấy trong phƣơng pháp lên men rƣợu cĩ thể đƣợc giải thích bởi rất nhiều điều kiện stress diễn ra đồng thời hoặc theo một trình tự. Mặt khác, khi promoter YHR087W đƣợc thay thế bằng promoter của SPI1 và thí nghiệm trong mơi trƣờng chứa 25% glucose, khơng cĩ sự gia tăng cấp độ mRNA nào đƣợc tìm thấy trong bất kỳ chủng nào. Cuối cùng, trong các thao tác khác (ví dụ, trong biểu hiện của HSP26 ở espisomal plasmid trong chủng ICV16 hoặc trong centromeric plasmid trong chủng ICV27), các cấp độ mRNA tăng nhƣng khả năng tồn tại trong điều kiện stress đặc biệt là khơng đƣợc cải thiện, cho thấy rằng các thao tác của một gen cụ thể là khơng đủ để cĩ đƣợc một hiệu ứng tích cực trong tính năng này.
Điều thú vị, khi các promoter PGK1 đƣợc xem xét, sự biểu hiện của YHR087W tăng lên, nhƣng điều này đã khơng mang lại bất cứ cải tiến trong khả năng lên men, cĩ lẽ vì sự thiếu kiểm sốt thời gian chính xác trong biểu hiện trong suốt quá trình lên men. Theo đĩ, việc sử dụng điều hịa của một promoter mạnh với các biểu hiện thấp hơn ở những giai đoạn thuận lợi của quá trình, nhƣ PGK1, khơng thích hợp để thay đổi các cấp độ mRNA của gen stress với mục đích cải thiện khả năng lên men.
Mặc dù cĩ nhiều thí nghiệm đạt đƣợc một sự hiểu biết tốt hơn về cách cải thiện khả năng lên men trên cơ sở biểu hiện các thao tác trên gen kháng stress. Bên cạnh đĩ, cũng đã cung cấp một số hƣớng đi thú vị, trong đĩ cĩ sự liên quan của việc sử dụng các promoter SPI1 cho việc kiểm sốt sự biểu hiện của gen stress .
4.2 Hƣớng phát triển.
4.2.1 Phát triển dựa trên các phƣơng pháp kiểm sốt tối ƣu điều kiện lên men. men.
Quá trình lên men rƣợu là một quá trình phức tạp địi hỏi, yêu cầu kỹ thuật của ngƣời sản xuất cao. Trong bài báo cáo này đã đề cấp tới những yếu tố thiết yếu ảnh hƣởng trực tiếp lên quá trình lên men đặc biệt là : theo dõi sự sinh trƣởng, phát triển của nấm men saccharomyces cerevisiea qua từng giai đoạn của quá trình lên men, những tác động ảnh hƣởng đến chất lƣợng rƣợu và khả năng lên men của nấm men dƣới các điều kiện ảnh hƣởng.
Những kết quả thu đƣợc phần nào đánh giá đƣợc tầm quan trọng của việc kiểm sốt các yếu tố ảnh hƣởng lên quá trình lên men. Đồng thời bên cạnh đĩ cịn mở ra
56
hƣớng phát triển để cải thiện kỹ thuật lên men rƣợu. Kiểm sốt quá trình sản xuất để tạo ra hàm lƣợng ethanol là tối ƣu, bên cạnh đĩ là chất lƣợng của rƣợu thành phẩm.
Do đĩ phƣơng pháp kiểm sốt tối ƣu các điều kiện lên men trở nên hữu hiệu vì cĩ nhiều ƣu điểm nhƣ : khơng sử dụng máy mĩc trang thiết bị đắt tiền,dễ dàng thực hiện, việc tiến hành các thí nghiệm để tối ƣu điều kiện lên men nhanh.
4.2.2 Phát triển dựa trên việc cải tiến hệ gen của chủng nấm men
Saccharomyces cerevisiae.
Sự cải tiến hệ gen của nấm men là một quá trình nghiên cứu lâu dài, liên quan tới nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng và khả năng lên men của chủng nấm men.
Những kết quả thu đƣợc trên 2 gen HSP26 và YHR087W đã cho thấy một bƣớc tiến quan trọng trong lĩnh vực sinh học phân tử. Việc cải thiện khả năng lên men, khả năng kháng các điều kiện bất lợi đối với nấm men đã chỉ ra rằng kỹ thuật di truyền trên các đoạn gen qui định những tính chất trên đã mang lại hiệu quả. Bên cạnh đĩ nguồn gen đƣợc di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác, vì vậy trở thành một điểm lợi thế mà kỹ thuật kiểm sốt tối ƣu các điều kiện lên men khơng cĩ đƣợc. Phƣơng pháp này cĩ nhiều ƣu điểm vƣợt trội: Tạo đƣợc chủng nấm men
saccharomycescerevisiae cĩ khả năng lên men tạo ethanol ở nồng độ cao, cải thiện khả năng lên men, chịu đƣợc các điều kiện cực đoan của mơi trƣờng( áp thẩm thấu, các acid hữu cơ, nhiệt độ…). Mặc dù, phƣơng pháp này địi hỏi kỹ thuật cao, ngƣời kỹ sƣ phải cĩ kiến thức chuyên mơn về lĩnh vực sinh học phân.
Trên đây là hai hƣớng phát triển, tùy theo yêu cầu và mục đích mà ngƣời kỹ sƣ cĩ lựa chọn hợp lý. Hiện nay trên thế giới việc cải tiến hệ gen ngày càng đƣợc phát triển vì nĩ mang lại lợi ích lâu dài cho cơng nghệ sản xuất rƣợu vang, tế bào nấm men cĩ khả năng chịu đƣợc các điều kiện bất lợi mà vẫn tạo ra những sản phẩm rƣợu vang chất lƣợng. Vì vậy ở Việt Nam việc cải tiến hệ gen của nấm men là một bƣớc tiến quan trọng và cấp thiết để tạo ra những giống nấm men đạt đƣợc yêu cầu trong sản xuất rƣợu vang, bên cạnh đĩ phát triển đƣợc ngành cơng nghệ sinh học nƣớc nhà đặc biệt là lĩnh vực sinh học phân tử.
57
Tài liệu tham khảo: Tài liệu trong nƣớc:
[1] Phạm Văn Ty, Vũ Nguyên Thành.,2009. Cơng nghệ sinh học tập 5: Cơng nghệ vi sinh và mơi trường. Nhà xuất bản Giáo Dục.176 trang.
[2] Bùi Ái.2002. Cơng nghệ lên men ứng dụng trong cơng nghệ thực phẩm. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.HCM. trang.
[3] Lê Văn Việt Mẫn, Nguyễn Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tơn Nữ Minh Nguyệt, Trần Thị Thu Trà.,2010. Cơng nghệ chế biến thực phẩm. Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.1019 trang.
[4] Ngơ Thị Phương Dung,2009. Khảo sát khả năng lên men và tính chịu cồn của nấm men. Tạp chí Khoa học, 11:374-382.
[5] Nguyễn Quang Vinh., 2005. Nghiên cứu chế biến rƣợu vang từ nếp than. Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.
Tài liệu nƣớc ngồi:
[6] Ian Hornsey., 2007. The Chemistry and Biology of Winemaking. The Royal Society of Chemistry, Thomas Graham House, Science Park, Milton Road, Cambridge CB4 0WF, UK. 472.
[7] Henry C. Vogel, Celeste L. Todaro., 1997. Fermentation and Biochemical Engineering Handbook(1st Edition). Noyes Publications, Park Ridge, New Jeesy,USA. 439.
[8] L. Cocolin and D. Ercolini.,2008. Molecular Techniques in the Microbial Ecology of Fermented Foods. Springer Science and Business Media, 233 Spring Street,NY, USA. 280.
[9] Mĩnica Herrero, Luis A. García, and Mario díaz., 2005. The Effect of SO2 on the Production of Ethanol, Acetaldehyde,Organic Acids, and Flavor Volatiles during Industrial Cider Fermentation. Journal of Agricultural and Food Chemitry, 51: 3455- 3459.
[10] María Jesus Torija, Gemma Beltran, Maite Novo, Montse Poblet, Nicolas Rozès, Albert Mas, and José Manuel Guillamĩn., 2003. Effect of Organic Acids and Nitrogen Source on Alcoholic Fermentation: Study of Their Buffering Capacity. Journal of Agricultural and Food Chemitry, 51:916-922.
[11] Josep M. Llauradoa, Nicolas Rozés, Magda Constantia, and Alberto Mas., 2005. Study of Some Saccharomyces cerevisiae Strains for Winemaking after Preadaptation at Low Temperatures. Journal of Agricultural and Food Chemitry, 53:1003-1011.
[12] Trong Khoa Pham, Poh Kuan Chong, Chee Sian Gan, and Phillip C. Wright., 2006. Proteomic Analysis of Saccharomyces cerevisiae under High Gravity Fermentation Conditions. Journal of Proteome Research,5 : 3411-3419. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[13] Jaime Aguilera, Thomas Petit, Johannes H. de Winde, Jack T. Pronk., 2005. Physiological and genome-wide transcriptional responses of Saccharomyces cerevisiae
58
[14] Leilah E. Backhus, Joseph DeRisi, Patrick O. Brown, Linda F. Bisson.,2001. Functional genomic analysis of a commercial wine strain of Saccharomyces cerevisiae
under differing nitrogen conditions. FEMS Yeast Research, 1:111-125.
[15]Francisco J. Pizarro, Michael C. Jewett, Jens Nielsen,and Eduardo Agosin., 2008. Growth Temperature Exerts Differential Physiological and Transcriptional Responses in Laboratory and Wine Strains of Saccharomyces cerevisiae. Applied and Environmental Microbiology, 74:6358–6368.
[16] Ronald E. Susek and Susan L. Lindquist.,1989. hsp26 of Saccharomyces cerevisiae Is Related to the Superfamily of Small Heat Shock Proteins but Is without a Demonstrable Function. Molecular And Cellular Biology,9:5265-5271
[17] Renato Marins Ferreira, Leonardo Rodrigues de Andrade, Márcio Barros Dutra, Marcos Farina de Souza, Vânia Margaret Flosi Paschoalin, Joab Trajano Silva.,2006. Purification and characterization of the chaperone-like Hsp26 from Saccharomyces cerevisiae. Protein Expression and Purification, 47:384-392.
[18] H. Alexandre, V. Ansanay-Galeote, S. Dequin, B. Blondin., 2001. Global gene expression during short-term ethanol stress in Saccharomyces cerevisiae. FEBS Letters, 498:98-103.
[19] Takayuki Homma, Hitoshi Iwahashi, and Yasuhiko Komatsu.,2003. Yeast gene expression during growth at low temperature. Cryobiology, 46:230–237.
[20] A. Mendes-Ferreira, M. del Olmo,J. García-Martínez, E. Jiménez-Martí,C. Lễo, A. Mendes-Faia, and J. E. Pérez-Ortín., 2007. Saccharomyces cerevisiae Signature Genes for Predicting Nitrogen Deficiency during Alcoholic Fermentation. Applied and Environmental Microbiology, 73:5363-5369.
[21] Elke Nevoigt.,2008. Progress in Metabolic Engineering of Saccharomyces cerevisiae. Microbiology and Molecular Biology Reviews,72:379–412.
[22] E. Jiménez-Martí, A. Zuzuarregui, I. Ridaura, N. Lozano, M. del Olmo., 2009. Genetic manipulation of HSP26 and YHR087W stress genes may improve fermentative behaviour in wine yeasts under vinification conditions. International Journal of Food Microbiology, 130:122–130.
[23] Thusnelda Stromer, Elke Fischer, Klaus Richter, Martin Haslbeck, and Johannes Buchner., 2004. Analysis of the regulation of the molecular chaperone hsp26 by temperature-induced dissociation: the n-terminal domain is important for oligomer assembly and the binding of unfolding proteins. The Journal Of Biological Chemistry. 279:11222–11228.
[24] Jin Chen., 2010.Regions Outside the α-Crystallin Domain of the Small Heat Shock Protein Hsp26 Are Required for Its Dimerization. J. Mol. Biol, 398:122–131. [25] Titus M. Franzmann et al, 2005. The Activation Mechanism of Hsp26 does not Require Dissociation of the Oligomer. J. Mol. Biol, 350:1083–1093.
[26]S. Rahaie, Z. Emam-Djomeh, S. H. Razavi, M. Mazaheri., 2010. Immobilized
Saccharomyces Cerevisiae as a potential aflatoxin decontaminating agent in pistachio nuts. Brazilian Journal of Microbiology, 41:82-90.
[27] Mee-Jung Han et al, 2008. Microbial small heat shock proteins and their use in
biotechnology. Biotechnology Advances, 26:591–609
[28] Ma. Jesús Torija, Nicolas Rozès, Montse Poblet,José Manuel Guillamĩn, Albert Mas., 2003. Effects of fermentation temperature on the strain population of Saccharomyces cerevisiae.
59
Tài liệu Internet:
[29] http://www.genome.jp/dbget-bin/www_bget?sce:HSP26 [30] http://www.genome.jp/dbget-bin/www_bget?sce:YHR087W [31] www.yeastgenome.org
60
PHỤ LỤC
MƠI TRƢỜNG SỬ DỤNG TRONG CÁC NGHIÊN CỨU
Mơi trƣờng YPD [19]:
-1% (w/v) dịch chiết nấm men ( Yeast extract). -2% (w/v) Polypeptone.
-2% (w/v) Dextrose.
Mơi trƣờng YNB [17]: Yeast Nitrogen Base:
-0,67% (w/v) Nguồn Nito nấm men khơng chứacác amino acid( Hãng Difco cung cấp). -2% (w/v) glucose. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});