Qua các nghiên cứu đánh giá tổng quan trong và ngoài nước nhận thấy các kim loại có mối liên hệ tương tác qua lại với nhau và có thể làm thay đổi khả năng tích lũy và độc tính của nó đối với tế bào nấm men. Dựa vào chức năng của kim loại trong tế bào ví dụ như: Mg có khả năng hoạt hóa một vài enzym chuyển hóa glucose thành pyruvate, ATPase màng và hàm lượng các kim loại trong tế bào. Sắt cũng có khả năng làm tăng cường độ hòa tan của kẽm. Đồng thời, tăng cường sự tạo thành phức hợp giữa kẽm và các amino axit như methionin, glycin… có mặt trong môi trường. Nhóm photphat có tác dụng trong việc tạo ra tính hấp thu có chọn lọc cao đối với kẽm (Anderson et al., 1988; Engl et al., 1995). Chính vì vậy, các ion này được tiến hành khảo sát tác động của nó tới quá trình chuyển hóa và tích lũy kẽm trong sinh khối nấm men.
Để lựa chọn ion kim loại phù hợp cho việc tạo sinh khối nấm men các loại ion kim loại được khảo sát là MgSO4 với nồng độ: 0; 0,5; 2,5 g/l; KH2PO4 với nồng độ: 0; 5; 10 g/l và Fe2(SO4)3 với nồng độ 0; 0,1; 1 g/l được bổ sung vào môi trường YM để tiến hành lên men.
Bảng 4.5. Kết quả ảnh hưởng bổ sung khoáng chất tới khối lượng sinh khối khô và hàm lượng kẽm tích lũy
Ion kim loại (g/l) Khối lượng sinh khối khô (g/100ml)
Hàm lượng kẽm trong sinh khối khô (mg/g)
MgSO4 0 0,88A 8,84B 0.5 0,90A 9,11A 1.5 0,89A 9,14A KH2PO4 0 0,88B 8,90B 1 0,89B 8,91B 2 0,93AB 8,97B 3 0,95A 9,14A 4 0,97A 9,15A 5 0,98A 9,15A Fe2(SO4)3 0 0,88A 8,94B 0.5 0,92B 9,02A 1 0,91B 8,93B 2 0,89B 8,80C
(*) A, B, C, D là các giá trị thể hiện khối lượng sinh khối khô và hàm lượng kẽm trong sinh khối khô theo các nồng độ ion kim loại.
Các chữ cái khác nhau là khác nhau về ý nghĩ thống kê với α = 0,05
− Kết quả trên cho thấy khi bổ sung magie sunphat ở nồng độ 0,5 g/l hàm lượng kẽm tích lũy trong sinh khối nấm men tăng lên từ 8,84 lên đến 9,11 mg/g sinh khối khô. Sự gia tăng này là có ý nghĩa thống kê với p < 0,05. Tiếp đó, khi tăng nồng độ magie sunphat lên tới 1,5 g/l hàm lượng kẽm tích lũy có cao hơn một chút so với nồng độ 0,5 g/l nhưng sau khi so sánh về mặt thống kê thì giá trị này là không có sự sai khác với p > 0,05. Đồng thời, việc bổ sung muối này không ảnh hưởng tới khả năng tích lũy sinh khối của nấm men ở tất cả các nồng độ nghiên cứu. Do vậy, việc bổ sung magie sunphat ở nồng độ 0,5 g/l nhằm tăng khả năng tích lũy kẽm trong sinh khối nấm men là thông số được lựa chọn để sử dụng cho lên men tạo sinh khối nấm men giàu kẽm. Kết quả nghiên cứu này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Roepcke et al. (2011) khi nghiên cứu ảnh hưởng của các ion kim loại tới khả năng tích lũy kẽm trên chủng P.
Guilliermondii (Roepcke et al., 2011). Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng giữa các
ion kim loại có sự tương tác qua lại và có thể làm thay đổi khả năng tích lũy và độc tính của nó đối với tế bào. Dựa vào chức năng của kim loại trong tế bào, Mg có khả năng hoạt hóa một vài enzym chuyển hóa glucose thành pyruvate, ATPase màng và hàm lượng các kim loại trong tế bào.
− Từ bảng 4.5 cho thấy khi bổ sung KH2PO4 ở nồng độ từ 1-2 g/l hàm lượng kẽm tích lũy trong sinh khối nấm men không có sự thay đổi rõ rệt. Khi bổ sung 3g/l KH2PO4, hàm lượng kẽm trong sinh khối nấm men tăng lên từ 8,90 lên đến 9,14 mg/g sinh khối khô. Sự sai khác này là có ý nghĩa thống kê với p < 0,05. Giá trị khối lượng sinh khối khô tăng dần khi bổ sung KH2PO4 ở nồng độ tăng dần. Tuy nhiên, sau khi so sánh với nồng độ muối kẽm khi bổ sung 3g/l KH2PO4 thì hàm lượng kẽm cũng như lượng sinh khối thu được không có sự sai khác so với mẫu khi bổ sung KH2PO4 ở nồng độ 4 và 5g/l. Do đó, việc bổ sung KH2PO4 với nồng độ 3g/l có tác dụng tăng hàm lượng kẽm tích lũy trong sinh khối nấm men là điều kiện thích hợp cho quá trình lên men thu nhận sinh khối. Ta có thể giải thích vì nhóm photphat có tác dụng trong việc tạo ra tính hấp thu có chọn lọc cao đối với kẽm. Kẽm liên kết với ligand P của phân tử photphat (Engl et al., 1995). Brandy and Ducan (1994) cũng chỉ ra rằng chỉ khi hầu hết các vị trí liên kết của anion bị chiếm đóng thì quá trình tích lũy cation trong
S.cerevisiae mới được bắt đầu. Điều này cũng giải thích cho kết quả nghiên cứu
về khả năng tăng cường hấp thụ kẽm của của muối KH2PO4 trong nghiên cứu của chúng tôi.
− Kết quả trên cho thấy khi bổ sung Fe2(SO4)3 ở nồng độ 0,5 g/l hàm lượng kẽm tích lũy trong sinh khối nấm men tăng lên từ 8,94 lên đến 9,02 mg/g sinh khối. Sự sai khác này là có ý nghĩa thống kê với p < 0,05. Khi nồng độ muối Fe2(SO4)3 lên tới 1g/l hàm lượng kẽm tích luỹ trong sinh khối bị ảnh hưởng cũng như sinh khối thu được của chủng S. cerevisiae CNTP 4087 không có sự khác biệt rõ rệt so với nồng độ muối Fe2(SO4)3 là 0,5 g/l. Tuy nhiên, khi tăng nồng độ Fe2(SO4)3 lên tới 2 g/l lại là điều kiện không thuận lợi cho quá trình tích lũy kẽm trong tế bào. Điều này thể hiện ở hàm lượng kẽm tích lũy tại nồng độ 2 g/l giảm hẳn so với không bổ sung muối sắt. Các giá trị này có sự sai khác về mặt thống kê với p < 0,05. Việc bổ sung muối sắt sunphat không gây ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của nấm men. Khối lượng sinh khối thu được xét trên cả 3 nồng độ bổ sung sắt sunphat đều không có sự sai khác với p > 0,05. Do đó, việc bổ sung muối sắt sunphat với nồng độ 0,5 g/l có tác dụng tăng hàm lượng kẽm tích lũy trong sinh khối nấm men đồng thời đảm bảo hiệu quả kinh tế khi áp dụng lên men quy mô lớn. Đây là thông số được phù hợp để sử dụng cho quá trình lên men. Kết quả này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Roepcke et al. (2011) khi nghiên cứu ảnh hưởng của một số loại muối tới khả năng tích lũy kẽm
trên chủng P. Guilliermondii. Theo Anderson (1988), sự có mặt của sắt có khả năng tăng cường sự tạo thành phức hợp giữa kẽm và các amino axit như methionin, glycin… có mặt trong môi trường. Luận điểm này cũng một lần nữa giải thích cho kết quả nghiên cứu về sự tăng cường hấp thu kẽm của muối sắt trong nghiên cứu của chúng tôi.