- Nuôi cấy bề mặt (surface cultivation): Thường vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường Ví dụ, vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường thạch trong hộp Petri hay phát
2.2.2.2. Lựa chọn chủng có hoạt tính cao bằng phương pháp đột biến
Phương pháp có ý nghĩa quyết định thành cơng trong việc tạo giống có năng suất cao là các phương pháp chọn lọc gây đột biến dưới tác động mạnh của các tác nhân như tia UV, tia X, tia Gamma hoặc các chất gây đột biến như ethylenimin, axit nitric, nitrozo-guanidin… Bằng phương pháp gây đột biến tạo được nhiều biến đổi về gen và chọn lọc định hướng như bổ sung chất kháng sinh vào mơi trường trong q trình tuyển chọn sẽ nâng cao được hoạt tính kháng sinh của chủng sản.
Ví dụ, chủng nấm Penicillium notatummà Fleming phát minh ra, hoạt tính kháng sinh chỉ đạt 2 đv/ml mơi trường lên men, sau khi phát hiện ra chủng nấmP. chrysogenum sản sinh lượng kháng sinh cao hơn. Bằng quá trình chọn lọc tự nhiên và đột biến, từ chủng ban đầu (năm 1941) chủng P. chrysogenumhoạt tính chỉ có 30 đv/ ml thì đến năm 1967 đã đạt 5000 đv/ml. Các chủng dùng để sản xuất kháng sinh penicillin hiện nay đều bắt nguồn từ một
chủng gốc, do vậy chúng có quan hệ huyết thống trên cơ sở của chủng ban đầu (chủng gốc NRRL1951) (Hình 2.5 và Bảng 2.4).
Bảng 2.4: Kết quả chọn các chủng có hoạt tính cao sinh một số loại kháng sinh
(theo Sacharosa & Kbitko, 1967).
Chủng sản Tác nhân
gây đột biến
Hoạt tính kháng sinh (đv/ml)
Chủng bố mẹ Chủng đã chọn
Penicillin X, UV, AI, EI 220 5200
Streptomycin X, UV 250 4200
Clotetracyclin X, UV 600 2200
Erythromycin UV, EI 500 1000
Albomycin X - Hơn 600% chủng gốc
Ghi chú: X - tia Rơngen; UV – tia tử ngoại; AI – axit nitric; EI- ethylenimin
Gần đây, người ta đã tạo được tế bào trần (protoplast) bằng các enzyme như đối với vi khuẩn và xạ khuẩn sử dụng lysozyme và đối với nấm sợi sử dụng zymolyase để dung hợp tế bào tạo chủng tái tổ hợp. Tuy nhiên, nếu tạo chủng sinh kháng sinh bằng đột biến tế bào trần sẽ cho tần suất đột biến cao và lựa chọn nhanh được các chủng có hoạt tính cao.
Ngày nay, sản xuất penicillin và cephalosporin ở mức độ công nghiệp vẫn dựa chính vào các chủngP. chrysogenum và A. chrysogenum tương ứng. Hầu hết các chủng này được
Hình 2.5: Sơ đồ tuyển chọn chủng Penicillium chrysogenum Wis 49-133 dùng để sản xuất penicillin G, năm 1951
tạo ra bằng cách tuyển chọn và chọn lọc bằng phương pháp gây đột biến. Năm 1972, chủngP. chrysogenum của hãng Panlabs có hiệu suất 20.000 đv penicillin trong 1ml môi trường lên men sau 7 ngày nuôi cấy (tương đương 12 mg penicillin G-Na tinh khiết) thì năm 1990, chủng sinh penicillin đã đạt được 70.000 đv/ml sau 7 ngày lên men. Hiệu suất kháng penicillin trong công nghiệp năm 1993 đã đạt 100.000 đv/ml.