Nghiên cứu về cố định tế bào Bacillus subtilis natto bằng phức chất alginate chitosan trong sản xuất nattokinase

Bacillus subtilis natto là một chủng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp nattokinase, một enzyme có tác dụng làm tan huyết khối mạnh. Chủng vi khuẩn này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1905 và thường được tìm thấy trong các sản phẩm lên men từ đậu nành. Bacillus subtilis natto có đặc điểm là vi khuẩn Gram dương, có khả năng phát triển trong môi trường hiếu khí và có kích thước nhỏ. Việc nghiên cứu về Bacillus subtilis không chỉ giúp hiểu rõ hơn về quá trình lên men mà còn mở ra cơ hội ứng dụng trong y học, đặc biệt là trong việc điều trị các bệnh liên quan đến huyết khối. Nattokinase, enzyme được sản xuất từ vi khuẩn này, đã được chứng minh là có khả năng tiêu hủy fibrin, từ đó giúp cải thiện tình trạng tắc nghẽn mạch máu. Sự kết hợp giữa alginate và chitosan trong quá trình cố định tế bào giúp tăng cường hiệu suất sản xuất enzyme này.

Quá trình cố định tế bào Bacillus subtilis natto bằng phức chất mang alginate và chitosan được tối ưu hóa thông qua việc khảo sát các yếu tố ảnh hưởng như nồng độ alginate, nồng độ chitosan, pH, và mật độ giống bồ sung. Kết quả cho thấy nồng độ alginate 2,5% và mật độ giống bồ sung khoảng 5,86 triệu tế bào/ml là hai yếu tố quan trọng nhất. Việc tối ưu hóa này không chỉ giúp tăng hiệu suất cố định tế bào lên đến 90,73% mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men nattokinase. Sự kết hợp giữa alginate và chitosan không chỉ cải thiện độ bền của hạt gel mà còn giúp hạn chế sự thất thoát tế bào trong quá trình lên men, từ đó nâng cao khả năng tái sử dụng tế bào cố định.

Sau khi tối ưu hóa quá trình cố định, tế bào Bacillus subtilis natto được sử dụng để lên men nattokinase. Kết quả cho thấy hoạt độ enzyme đạt 71,80 + 0,19 FU/ml sau 24 giờ lên men. Đặc biệt, tế bào cố định có thể được tái sử dụng đến 6 lần mà chỉ giảm 2,7% hoạt tính enzyme so với lần tái sử dụng đầu tiên. Điều này chứng tỏ rằng phương pháp cố định tế bào bằng phức chất mang alginate và chitosan không chỉ hiệu quả trong việc sản xuất enzyme mà còn tiết kiệm chi phí và thời gian trong quy trình sản xuất. Việc ứng dụng enzyme nattokinase trong y học có thể mang lại nhiều lợi ích cho việc điều trị các bệnh tim mạch, đồng thời mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và phát triển các sản phẩm từ vi sinh vật.

Nghiên cứu về việc cố định tế bào Bacillus subtilis natto bằng phức chất mang alginate và chitosan đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả trong việc sản xuất nattokinase. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị khoa học mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong ngành công nghiệp thực phẩm và y học. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất enzyme này có thể giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu suất, từ đó đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về các sản phẩm hỗ trợ điều trị bệnh tim mạch. Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện thêm các điều kiện lên men và mở rộng ứng dụng của enzyme trong các lĩnh vực khác.