Nghiên cứu khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp tại Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1. TỔNG QUAN VỀ COENZYME Q10

1.1.1. Cấu tạo của Coenzyme Q10

1.1.2. Đặc tính của Coenzyme Q10

1.1.3. Đặc tính sinh học trong cơ thể sinh vật

1.1.4. Coenzyme từ động vật và thực vật

1.1.5. Các nghiên cứu về phương pháp tách chiết Coenzyme Q10

1.1.6. Ứng dụng của Coenzyme Q10

1.1.6.1. Ứng dụng trong y học

1.1.6.2. Ứng dụng trong mỹ phẩm

1.2. MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC SẢN XUẤT COENZYME Q10

1.2.1. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp

1.2.2. Giới thiệu chung về vi khuẩn tía quang hợp

1.2.3. Ảnh hưởng của các nhân tố lý hóa đến sinh trưởng của vi khuẩn tía quang hợp

1.2.4. Các nghiên cứu về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp

1.2.4.1. Nghiên cứu trên thế giới về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp

1.2.4.2. Nghiên cứu trong nước về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp

2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ MÁY MÓC

2.1.1. Nguyên vật liệu

2.1.2. Thành phần môi trường nuôi cấy

2.2. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Phương pháp nuôi cấy, hoạt hóa và đánh giá sinh trưởng của vi khuẩn tía quang hợp

2.3.2. Phương pháp xác định Coenzyme Q10 từ các chủng vi khuẩn tía quang hợp

2.3.3. Phương pháp xác định các đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn tía quang hợp

2.3.3.1. Phương pháp đánh giá sinh trưởng và xác định các đặc điểm hình thái

2.3.3.2. Phương pháp xác định khả năng sử dụng một số nguồn carbon

2.3.3.3. Phương pháp phân tích gene mã hóa 16S rRNA

2.3.4. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng của các chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn

2.3.5. Xây dựng phương pháp tách chiết Coenzyme Q10 từ các chủng lựa chọn

2.3.6. Phương pháp xử lý số liệu

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. TUYỂN CHỌN VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁC CHỦNG VKTQH CÓ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY COENZYME Q10 CAO

3.1.1. Sàng lọc các chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng tích lũy Coenzyme Q10 cao

3.1.2. Hoạt hóa và đánh giá khả năng sinh trưởng của các chủng vi khuẩn tía quang hợp

3.1.3. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của các chủng lựa chọn

3.1.3.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào

3.1.3.2. Khả năng sử dụng các nguồn carbon

3.1.3.3. Xác định trình tự gene 16S rRNA của các chủng lựa chọn

3.2. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA 2 CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LỰA CHỌN

3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn

3.2.2. Ảnh hưởng của pH đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn

3.2.3. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn

3.2.4. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sinh trưởng của 2 chủng lựa chọn

3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến sinh trưởng của 2 chủng lựa chọn

3.3. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT COENZYME Q10 TỪ CÁC CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LỰA CHỌN

3.4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Coenzyme Q10

Coenzyme Q10 (CoQ10) là một hợp chất quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp năng lượng của tế bào. CoQ10 có cấu trúc hóa học phức tạp, bao gồm một chuỗi isoprenoid dài và một đầu quinone, cho phép nó tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử trong màng tế bào. Đặc tính sinh học của CoQ10 không chỉ giới hạn ở việc cung cấp năng lượng mà còn bao gồm khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ. CoQ10 có thể bảo vệ tế bào khỏi tổn thương do gốc tự do, nhờ đó có vai trò quan trọng trong việc duy trì sức khỏe và ngăn ngừa nhiều bệnh lý. Nhu cầu về CoQ10 ngày càng tăng, dẫn đến việc phát triển nhiều phương pháp sản xuất khác nhau, từ tổng hợp hóa học đến chiết xuất từ thực vật và vi sinh vật. Việc sản xuất CoQ10 từ vi sinh vật, đặc biệt là từ vi khuẩn tía quang hợp, đang được nghiên cứu rộng rãi do khả năng tích lũy cao và chi phí sản xuất thấp.

1.1. Cấu tạo và đặc tính của Coenzyme Q10

Coenzyme Q10 có công thức phân tử C59H90O4, với trọng lượng phân tử 863,34 g/mol. Cấu trúc của CoQ10 cho phép nó tồn tại dưới ba trạng thái: dạng khử (ubiquinol), dạng trung gian và dạng oxi hóa (ubiquinone). Tính chất vật lý của CoQ10 cho thấy nó là một chất tinh thể dạng bột, không mùi, có màu vàng đến cam. CoQ10 có khả năng hòa tan trong các dung môi hữu cơ nhưng lại kém hòa tan trong nước. Đặc tính hóa học của CoQ10 cho thấy nó dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với các tác nhân oxy hóa mạnh, điều này cần được xem xét trong quá trình chiết xuất và bảo quản.

II. Vi khuẩn tía quang hợp và khả năng tích lũy Coenzyme Q10

Vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) là một nhóm vi sinh vật có khả năng tổng hợp CoQ10 với hàm lượng cao hơn so với các loại vi sinh vật khác. Chúng có thể được nuôi cấy trong điều kiện đơn giản dưới ánh sáng mặt trời, điều này làm cho chúng trở thành nguồn tiềm năng cho việc sản xuất CoQ10. Nghiên cứu cho thấy rằng khả năng tích lũy CoQ10 của VKTQH phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện nuôi cấy, nguồn carbon và các yếu tố môi trường khác. Việc hiểu rõ về các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất CoQ10 từ VKTQH, từ đó nâng cao hiệu quả và giảm chi phí sản xuất.

2.1. Đặc điểm sinh học của vi khuẩn tía quang hợp

Vi khuẩn tía quang hợp có khả năng quang hợp và sử dụng ánh sáng mặt trời để tổng hợp năng lượng. Chúng có thể sống trong môi trường thiếu oxy và có khả năng sử dụng nhiều loại nguồn carbon khác nhau. Đặc điểm này không chỉ giúp chúng tồn tại trong các điều kiện khắc nghiệt mà còn tạo ra cơ hội cho việc sản xuất CoQ10. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng VKTQH có thể tích lũy CoQ10 với hàm lượng cao, điều này làm cho chúng trở thành đối tượng nghiên cứu hấp dẫn trong lĩnh vực công nghệ sinh học.

III. Phương pháp nghiên cứu và kết quả

Nghiên cứu này đã tiến hành tuyển chọn và đánh giá các chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng tích lũy CoQ10 cao. Các phương pháp nuôi cấy và chiết xuất CoQ10 đã được áp dụng để xác định điều kiện tối ưu cho sự phát triển của các chủng vi khuẩn. Kết quả cho thấy rằng các yếu tố như nhiệt độ, pH, cường độ ánh sáng và nguồn nitơ có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng sinh trưởng và tích lũy CoQ10 của VKTQH. Việc tối ưu hóa các điều kiện này không chỉ giúp nâng cao năng suất CoQ10 mà còn mở ra hướng đi mới cho việc sản xuất thực phẩm chức năng từ vi sinh vật.

3.1. Kết quả khảo sát điều kiện nuôi cấy

Kết quả khảo sát cho thấy rằng nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của các chủng vi khuẩn tía quang hợp là khoảng 30-35 độ C. Độ pH trong khoảng 6.5-7.5 cũng cho thấy sự phát triển tốt nhất. Cường độ ánh sáng cũng đóng vai trò quan trọng, với mức độ chiếu sáng từ 2000-3000 lux là lý tưởng cho sự tổng hợp CoQ10. Những phát hiện này cung cấp cơ sở khoa học cho việc phát triển quy trình sản xuất CoQ10 từ vi khuẩn tía quang hợp tại Việt Nam.

Luận án tiến sĩ: Khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp ở Việt Nam