Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sản xuất PHB từ vi khuẩn E. coli tái tổ hợp

Poly-β-hydroxybutyrate (PHB) là một loại polymer sinh học thuộc họ polyhydroxyalkanoate (PHA), được tổng hợp tự nhiên bởi một số loại vi khuẩn E. coli. PHB có đặc tính sinh học cao, dễ phân hủy và tương thích với cơ thể sống, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng trong y học và công nghiệp. Việc sản xuất PHB từ vi khuẩn E. coli tái tổ hợp đã thu hút sự quan tâm lớn trong lĩnh vực công nghệ sinh học do khả năng sinh tổng hợp cao và chi phí sản xuất thấp. Theo nghiên cứu, vi khuẩn E. coli tái tổ hợp có thể đạt được tỷ lệ PHB lên tới 90% trọng lượng khô tế bào, cao hơn nhiều so với các chủng tự nhiên. Điều này cho thấy tiềm năng lớn của công nghệ sinh học trong việc phát triển các phương pháp sản xuất PHB hiệu quả và bền vững.

Quy trình sản xuất PHB từ vi khuẩn E. coli tái tổ hợp bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, quá trình sinh tổng hợp được tối ưu hóa thông qua việc điều chỉnh các yếu tố môi trường như pH, nồng độ carbon và nitrogen. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng pH tối ưu cho sự sinh trưởng của vi khuẩn E. coli là 7.0, điều này giúp tăng cường khả năng sinh tổng hợp PHB. Tiếp theo, phương pháp Plackett-Burman và RSM (phương pháp đáp ứng bề mặt) được áp dụng để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sản lượng PHB. Các yếu tố như mật rỉ đường, thời gian nuôi cấy và pH được xác định là có tác động mạnh nhất đến sản lượng PHB. Cuối cùng, việc thu hồi và tinh sạch PHB được thực hiện qua các phương pháp hóa học như sử dụng sodium hypochlorite và chloroform, nhằm đảm bảo chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

PHB có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong sản xuất nhựa phân hủy sinh học. Với tính chất tự hủy sinh học và khả năng tương thích sinh học cao, PHB có thể thay thế các loại nhựa truyền thống trong nhiều ứng dụng như bao bì, sản phẩm y tế và nông nghiệp. Việc sản xuất PHB từ vi khuẩn E. coli tái tổ hợp không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách giảm thiểu lượng nhựa không phân hủy được thải ra. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp nhựa, giúp phát triển các sản phẩm thân thiện với môi trường và bền vững hơn.

Nghiên cứu sản xuất PHB từ vi khuẩn E. coli tái tổ hợp cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các quy trình sản xuất bền vững và hiệu quả. Việc tối ưu hóa các yếu tố môi trường và cải tiến quy trình sản xuất sẽ giúp tăng cường năng suất và giảm chi phí. Để đạt được những mục tiêu này, cần có thêm nhiều nghiên cứu sâu hơn về các chủng vi khuẩn khác nhau cũng như các nguồn nguyên liệu thay thế. Hướng nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc cải thiện khả năng sinh tổng hợp của các chủng vi khuẩn thông qua kỹ thuật tái cấu trúc gen và các phương pháp sinh học phân tử hiện đại.