Nghiên cứu một số giải pháp công nghệ làm tăng khả năng sinh tổng hợp GSH của nấm men Saccharomyces cerevisiae

• Tác giả: Trần Thị Hoa
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Liên Hà
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Một Số Giải Pháp Công Nghệ Làm Tăng Khả Năng Sinh Tổng Hợp GSH Của Nấm Men Saccharomyces Cerevisiae
• Loại tài liệu: Luận Văn Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. PHẦN 1: CẤU TRÚC CỦA GLUTATHIONE
• 1.1. Cấu trúc của glutathione
• 1.2. Chức năng của glutathione
• 1.3. Công nghệ sản xuất glutathione
• 1.3.1. Lịch sử cấu trúc phân tử của glutathione
• 1.3.2. Tổng hợp glutathione bằng phương pháp hoá học
• 1.3.2.1. Phương pháp tổng hợp từ N-benzyloxycarbonyl cysteine
• 1.3.2.2. Phương pháp tổng hợp từ Di(N-p-nitrocarbobenzoxy) L-cystine
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu
• 2.2. Môi trường nuôi cấy
• 2.3. Thiết bị nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp phân tích
• 2.6. Phương pháp thiết kế thí nghiệm
• 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khảo sát và lựa chọn các nguyên liệu thay thế để tạo môi trường cải tiến trong sinh tổng hợp GSH của nấm men
• 3.1.1. Nguồn dinh dưỡng cacbon
• 3.1.2. Nguồn dinh dưỡng nitơ
• 3.1.3. Nguyên tố vi lượng
• 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của axit amin tới quá trình sinh tổng hợp GSH bởi nấm men S.
• 3.3. Nghiên cứu lựa chọn và tối ưu hoá điều kiện lên men sinh tổng hợp glutathione
• 3.3.1. Tối ưu hoá điều kiện nhiệt độ, pH, thời gian nuôi cấy và tỷ lệ nhân giống
• 3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của chế độ thông khí tới quá trình sinh tổng hợp GSH của nấm men S.
• 3.3.3. Dựng đường cong sinh trưởng của nấm men S.
• 3.3.4. Khảo sát thời gian và nồng độ bổ sung axit amin tiền chất và cơ chất phụ trợ năng lượng
• 3.3.4.1. Ảnh hưởng của thời điểm bổ sung L-cysteine đến quá trình lên men sinh tổng hợp GSH
• 3.3.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ L-cysteine đến quá trình lên men sinh tổng hợp GSH
• 3.3.4.3. Nghiên cứu lựa chọn thời điểm và nồng độ bổ sung natri citrate
• 3.3.5. Động học sinh trưởng chủng nấm men S.
• 3.4. Khảo sát điều kiện thu hồi glutathione từ sinh khối nấm men bằng phương pháp trích ly cồn ethanol
• 3.4.1. Ảnh hưởng của nồng độ cồn ethanol đến hiệu suất trích ly GSH
• 3.4.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ sinh khối khô/dung môi ethanol đến hiệu suất trích ly GSH
• 3.4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ trích ly đến hiệu suất trích ly GSH
• 3.4.4. Ảnh hưởng của thời gian trích ly đến hiệu suất trích ly GSH
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về GSH và nấm men Saccharomyces cerevisiae

Glutathione (GSH) là một tripeptide quan trọng trong cơ thể sống, đặc biệt là trong tế bào nhân thực. GSH đóng vai trò chủ yếu trong việc chống oxy hóa, tăng cường miễn dịch và khử độc tế bào. Nấm men Saccharomyces cerevisiae là một trong những nguồn chính để sản xuất GSH thông qua quá trình lên men. Việc nghiên cứu và tối ưu hóa quy trình sản xuất GSH từ nấm men này đang trở thành một xu hướng quan trọng trong công nghệ sinh học.

1.1. GSH và vai trò của nó trong tế bào

GSH có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tế bào khỏi stress oxy hóa. Nó tham gia vào nhiều quá trình sinh lý như vận chuyển axit amin và giải độc các chất ngoại bào. Việc thiếu hụt GSH có thể dẫn đến nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

1.2. Saccharomyces cerevisiae và ứng dụng trong sản xuất GSH

Nấm men Saccharomyces cerevisiae được sử dụng rộng rãi trong sản xuất GSH nhờ khả năng sinh tổng hợp cao. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa môi trường nuôi cấy có thể làm tăng đáng kể hàm lượng GSH trong nấm men.

II. Thách thức trong việc tổng hợp GSH từ nấm men

Mặc dù GSH có nhiều lợi ích, việc sản xuất GSH từ nấm men Saccharomyces cerevisiae vẫn gặp nhiều thách thức. Các yếu tố như điều kiện nuôi cấy, thành phần môi trường và quy trình chiết tách đều ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp GSH. Việc hiểu rõ các yếu tố này là cần thiết để cải thiện quy trình sản xuất.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp GSH

Nhiệt độ, pH, và thời gian nuôi cấy là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp GSH. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thông số này có thể làm tăng hàm lượng GSH lên đến 3,6 lần.

2.2. Vấn đề trong quy trình chiết tách GSH

Quy trình chiết tách GSH từ sinh khối nấm men cũng gặp nhiều khó khăn. Các yếu tố như nồng độ ethanol, thời gian trích ly và tỷ lệ sinh khối/dung môi đều cần được khảo sát để tối ưu hóa hiệu suất thu hồi GSH.

III. Phương pháp tối ưu hóa sản xuất GSH từ nấm men

Để tăng cường khả năng sinh tổng hợp GSH từ nấm men Saccharomyces cerevisiae, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu. Các phương pháp này bao gồm cải tiến thành phần môi trường nuôi cấy và tối ưu hóa các thông số của quá trình lên men.

3.1. Cải tiến thành phần môi trường nuôi cấy

Việc lựa chọn nguyên liệu cho môi trường nuôi cấy là rất quan trọng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc bổ sung các thành phần như rỉ đường, glucose và các axit amin có thể làm tăng khả năng sinh tổng hợp GSH.

3.2. Tối ưu hóa các thông số lên men

Sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM) kết hợp với mô hình Box-Behnken (BBD) giúp tối ưu hóa các thông số như nhiệt độ, pH và thời gian nuôi cấy, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất GSH.

IV. Ứng dụng thực tiễn của GSH trong y học và công nghiệp

GSH không chỉ có vai trò quan trọng trong sinh lý mà còn được ứng dụng rộng rãi trong y học và công nghiệp thực phẩm. Các sản phẩm chứa GSH đang ngày càng được ưa chuộng nhờ vào lợi ích sức khỏe mà nó mang lại.

4.1. GSH trong điều trị bệnh

GSH được sử dụng trong điều trị nhiều bệnh lý như xơ gan, viêm phổi và các bệnh lý thần kinh. Nghiên cứu cho thấy GSH có khả năng cải thiện sức khỏe và tăng cường miễn dịch.

4.2. GSH trong ngành công nghiệp thực phẩm

GSH được sử dụng như một phụ gia thực phẩm và trong sản xuất mỹ phẩm. Sự phát triển của các sản phẩm chứa GSH đang mở ra nhiều cơ hội cho ngành công nghiệp này.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu GSH

Nghiên cứu về GSH và các giải pháp công nghệ để tăng cường tổng hợp GSH từ nấm men Saccharomyces cerevisiae đang mở ra nhiều triển vọng. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm.

5.1. Tương lai của nghiên cứu GSH

Nghiên cứu trong tương lai cần tập trung vào việc phát triển các phương pháp mới để tối ưu hóa quy trình sản xuất GSH, từ đó đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.2. Khuyến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chiết tách GSH và phát triển các công nghệ mới để cải thiện hiệu suất sản xuất GSH từ nấm men.