Luận văn thạc sĩ: Khảo sát phương pháp lên men thu nhận llysine bằng corynebacterium glutamicum

• Tác giả: Ngô Nam Luân
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thúy Hương
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu phương pháp lên men thu nhận L-lysine từ Corynebacterium glutamicum
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Vi khuẩn Corynebacterium glutamicum
• 1.1.1. Lịch sử phát triển và phân loại
• 1.1.2. Đặc điểm của vi khuẩn Corynebacterium glutamicum
• 1.1.3. Đặc điểm di truyền của vi khuẩn Corynebacterium glutamicum
• 1.1.4. Sự chuyển hóa vật chất trong Corynebacterium glutamicum
• 1.2. Amino acid Lysine
• 1.2.1. Giới thiệu
• 1.2.2. Sinh tổng hợp L-lysine
• 1.2.2.1. Cụm gen sinh tổng hợp L-lysine
• 1.2.2.2. Quá trình tổng hợp và điều hòa sinh amino acid lysine
• 1.2.3. Lên men thu nhận L-lysine
• 1.2.4. Ảnh hưởng của thành phần dinh dưỡng
• 1.2.5. Ảnh hưởng của một số điều kiện ngoại cảnh
• 1.2.6. Kỹ thuật lên men
• 1.3. Cố định tế bào
• 1.3.1. Phương pháp cố định tế bào vi sinh vật
• 1.3.2. Chất mang Alginate
• 1.3.3. Phương pháp cố định tế bào trên chất mang Alginate
• 1.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 2.1. Nguyên vật liệu, hóa chất, môi trường
• 2.2. Nội dung thí nghiệm
• 2.2.1. Bố trí thí nghiệm
• 2.2.2. Kiểm tra giống
• 2.2.3. Cố định tế bào trên chất mang Alginate
• 2.2.4. Khảo sát tỉ lệ chế phẩm cố định trong quá trình lên men
• 2.2.5. Lên men fed-batch liên tục
• 2.2.5.1. Lên men fed-batch liên tục với tế bào tự do
• 2.2.5.2. Lên men fed-batch liên tục với chế phẩm cố định
• 2.3. Phương pháp phân tích thí nghiệm
• 2.3.1. Phương pháp vi sinh
• 2.3.2. Phương pháp hóa sinh
• 2.3.3. Phương pháp định lượng đường khử bằng thuốc thử DNS
• 2.3.4. Phân tích định lượng acid amino trong dịch lên men bằng phương pháp đo mật độ quang
• 2.3.5. Phân tích định tính amino acid trong dịch lên men bằng phương pháp X23
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIÊN LUẬN
• 3.1. Giống vi sinh vật
• 3.1.1. Nguồn gốc vi sinh vật
• 3.1.2. Đặc điểm sinh học của chủng C.
• 3.1.3. Đặc điểm cố định tế bào trên chất mang Alginate
• 3.1.3.1. Khảo sát nồng độ Alginate ảnh hưởng đến quá trình cố định
• 3.1.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ CaCl2 đến khả năng tạo hạt
• 3.1.3.3. Khảo sát tỉ lệ giống : Alginate ảnh hưởng đến quá trình cố định
• 3.1.3.4. Khảo sát tỉ lệ chế phẩm cố định trong quá trình lên men
• 3.2. Lên men fed-batch
• 3.2.1. Lên men fed-batch
• 3.2.2. Lên men fed-batch với tế bào tự do
• 3.2.3. Lên men fed-batch với chế phẩm cố định
• 3.2.4. Lên men fed-batch liên tục với chế phẩm cố định
• 3.2.5. Khảo sát khả năng tái sử dụng của chế phẩm cố định
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC ĐỒ THỊ

I. Giới thiệu về L lysine và Corynebacterium glutamicum

L-lysine là một trong chín amino acid thiết yếu mà cơ thể không thể tự tổng hợp, do đó cần phải bổ sung từ nguồn thực phẩm. L-lysine được ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm và dược phẩm, đặc biệt là trong thức ăn gia súc và gia cầm. Vi sinh vật Corynebacterium glutamicum là một trong những chủng vi khuẩn chính được sử dụng để sản xuất L-lysine thông qua quá trình lên men. Phương pháp lên men vi sinh vật có nhiều ưu điểm như kiểm soát quy trình sản xuất và hiệu suất thu hồi cao hơn so với các phương pháp hóa học. Nhu cầu sử dụng L-lysine trong ngành chăn nuôi và thực phẩm tại Việt Nam ngày càng tăng, tuy nhiên, phần lớn sản phẩm vẫn phải nhập khẩu. Do đó, nghiên cứu về quy trình sản xuất L-lysine từ Corynebacterium glutamicum là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu trong nước.

II. Phương pháp lên men và điều kiện tối ưu

Nghiên cứu đã khảo sát các phương pháp lên men để thu nhận L-lysine từ Corynebacterium glutamicum. Các điều kiện tối ưu cho quá trình cố định tế bào trên chất mang Alginate được xác định là nồng độ Alginate 3%, CaCl2 2%, và tỷ lệ giống vi sinh vật với Alginate là 1:4. Hiệu suất cố định đạt 94,6%, cho thấy khả năng sử dụng chế phẩm cố định trong quá trình lên men là rất hiệu quả. Quá trình lên men fed-batch liên tục được thực hiện với tốc độ bổ sung môi trường là 40ml/h sau 12 giờ lên men. Kết quả cho thấy sản lượng L-lysine đạt được là 33,55 g/l với tế bào tự do và 28,55 g/l với chế phẩm cố định. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng chế phẩm cố định không chỉ giúp tăng hiệu suất mà còn có thể tái sử dụng nhiều lần trong quá trình lên men.

III. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình lên men

Quá trình lên men để thu nhận L-lysine từ Corynebacterium glutamicum chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như nồng độ dinh dưỡng, pH, và nhiệt độ. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ Alginate và CaCl2 có ảnh hưởng lớn đến khả năng cố định tế bào. Việc tối ưu hóa các điều kiện này không chỉ giúp tăng hiệu suất thu hồi L-lysine mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Các yếu tố ngoại cảnh như nhiệt độ và pH cũng cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo vi sinh vật hoạt động hiệu quả nhất. Sự điều chỉnh các yếu tố này có thể dẫn đến sự gia tăng đáng kể trong sản lượng L-lysine, từ đó nâng cao giá trị kinh tế của quy trình sản xuất.

IV. Ứng dụng và triển vọng của L lysine

L-lysine có nhiều ứng dụng trong ngành thực phẩm, dược phẩm và chăn nuôi. Trong thực phẩm, L-lysine được sử dụng như một chất bổ sung dinh dưỡng, giúp cải thiện chất lượng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Trong ngành chăn nuôi, L-lysine đóng vai trò quan trọng trong việc tăng trưởng và phát triển của động vật. Nhu cầu về L-lysine trong thực phẩm chức năng và bổ sung dinh dưỡng đang gia tăng, tạo ra cơ hội lớn cho các nhà sản xuất trong nước. Việc phát triển quy trình sản xuất L-lysine từ Corynebacterium glutamicum không chỉ giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thực phẩm và chăn nuôi tại Việt Nam.