Luận án thạc sĩ: Khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp - Đoàn Thị Bắc

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đoàn Thị Bắc NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY COENZYME Q10 CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP PHÂN LẬP TẠI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Hà Nội, 2020 luan an BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- Đoàn Thị Bắc NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TÍCH LŨY COENZYME Q10 CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP PHÂN LẬP TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 8420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Hướng dẫn 1: TS. Lê Thị Nhi Công Hướng dẫn 2: TS. Tạ Thu Hằng Hà Nội, 2020 luan an i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan: Đây là công trình nghiên cứu của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với các cộng sự khác; Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực, một phần đã được công bố trên các tạp chí khoa học chuyên ngành với sự đồng ý và cho phép của các đồng tác giả; Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả Đoàn Thị Bắc luan an ii Lời cảm ơn Với tất cả tấm lòng, tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc nhất tới TS.

Lê Thị Nhi Công, Trưởng phòng Công nghệ sinh học Môi trường, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và TS. Tạ Thu Hằng, Trưởng phòng Công nghệ sinh học Nông nghiệp, Viện Nghiên cứu và Phát triển Vùng, là những người thầy đã dành cho tôi những ý tưởng quý báu, cũng như sự hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đỗ Thị Liên và các anh chị trong Phòng Công nghệ sinh học Môi trường, Viện Công nghệ sinh học đã giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp những ý kiến quý báu cũng như tận tình chỉ dạy, tạo điều kiện giúp đỡ tôi thực hiện luận văn này.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Học Viện Khoa học và Công nghệ cùng với Ban lãnh đạo Viện Công nghệ sinh học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập và nghiên cứu trong suốt thời gian thực hiện luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện nghiên cứu và Phát triển Vùng đã tạo điều kiện cho tôi có thời gian để học tập trong thời gian công tác ở Viện, tôi đã nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình từ Phòng Công nghệ sinh học Nông nghiệp nơi tôi đang công tác, sự giúp đỡ nhiệt tình và động viên của các anh, chị, em đồng nghiệp, nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quí báu đó. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bố mẹ, những người thân trong gia đình và những người bạn thân thiết đã luôn bên cạnh, động viên và khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả Đoàn Thị Bắc luan an iii Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt Chữ viết Tiếng anh Tiếng việt tắt, kí hiệu Bchl Bacteriochlorophyll Sắc tố diệp lục vi khuẩn CoQ Coenzyme Q CoQ10 Coenzyme Q with chain Coenzyme Q với chuỗi containing 10 isoprene subunits isoprene có chứa 10 tiểu đơn vị HPLC High-performance liquid Sắc kí lỏng hiệu năng chromatography cao OD Optical Density Mật độ quang TCL Thin layer chromatography Sắc kí lớp mỏng VKQH Vi khuẩn quang hợp VKTQH Vi khuẩn tía quang hợp luan an iv Danh mục các bảng Bảng 1.

Hàm lượng Coenzyme Q10 (μg/g) của một số loại thực phẩm. Kết quả đánh giá hàm lượng Coenzyme Q10 của các chủng. So sánh khả năng sử dụng một số nguồn C của các chủng lựa chọn với Rhodopseudomonas palustris (Molish) van Niel BCRC16408. Hàm lượng CoQ10 của các chủng VKTQH tích lũy trên môi trường nuôi cấy khác nhau.

42 luan an v Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1. Chuỗi vận chuyển điện tử. Hình ảnh quang phổ của vi khuẩn tía quang hợp. Khả năng sinh trưởng các chủng vi khuẩn tía quan hợp trên môi trường DSMZ 27 sau khi hoạt hóa.

Sắc ký bản mỏng thể hiện sự có mặt của Coenzyme Q10. Hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào của chủng FO2 (A, B) và của chủng DQ4 (C, D). Cây phát sinh chủng loại chủng FO2 và DQ4 dựa vào so sánh trình tự gen 16S rRNA. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn.

Ảnh hưởng của pH ban đầu đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn. Ảnh hưởng của NaCl đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn.

Phương pháp thu nhận CoQ10 từ 2 chủng FO2 và DQ4. 40 luan an vi MỤC LỤC MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU. TỔNG QUAN VỀ COENZYME Q10.

Cấu tạo của Coenzyme Q10. Đặc tính của Coenzyme Q10. Đặc tính sinh học trong cơ thể sinh vật. Tổng hợp hóa học.

Coenzyme từ động vật và thực vật. Coenzyme Q10 từ vi sinh vật. Các nghiên cứu về phương pháp tách chiết Coenzyme Q10. Ứng dụng của Coenzyme Q10.

Ứng dụng trong y học. Trong mỹ phẩm. MỘT SỐ ĐẶC TÍNH CỦA VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC SẢN XUẤT COENZYME Q10. Giới thiệu chung về vi khuẩn quang hợp.

Giới thiệu chung về vi khuẩn tía quang hợp. Ảnh hưởng của các nhân tố lý hóa đến sinh trưởng của vi khuẩn tía quang hợp. Các nghiên cứu về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp. Nghiên cứu trên thế giới về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp.

Nghiên cứu trong nước về khả năng tích lũy Coenzyme Q10 của vi khuẩn tía quang hợp. 16 luan an vii CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. NGUYÊN VẬT LIỆU, HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ MÁY MÓC.

Nguyên vật liệu. Thành phần môi trường nuôi cấy. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

Phương pháp nuôi cấy, hoạt hóa và đánh giá sinh trưởng của vi khuẩn tía quang hợp. Phương pháp xác định Coenzyme Q10 từ các chủng vi khuẩn tía quang hợp. Phương pháp xác định các đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn tía quang hợp .1 Phương pháp đánh giá sinh trưởng và xác định các đặc điểm hình thái.Phương pháp xác định khả năng sử dụng một số nguồn carbon.3 Phương pháp phân tích gene mã hóa 16S rRNA. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng của các chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn .Xây dựng phương pháp tách chiết Coenzyme Q10 từ các chủng lựa chọn.

Phương pháp xử lý số liệu. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. TUYỂN CHỌN VÀ ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÁC CHỦNG VKTQH CÓ KHẢ NĂNG TÍCH LŨY COENZYME Q10 CAO. 26 luan an viii 3.Sàng lọc các chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng tích lũy Coenzyme Q10 cao .Hoạt hóa và đánh giá khả năng sinh trưởng của các chủng vi khuẩn tía quang hợp.

Sàng lọc các chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả tích lũy Coenzyme Q10 cao. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của các chủng lựa chọn. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và hình thái tế bào .2 Khả năng sử dụng các nguồn carbon. Xác định trịnh tự gene 16S rRNA của các chủng lựa chọn.

KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA 2 CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LỰA CHỌN. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn. Ảnh hưởng của pH đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn. Ảnh hưởng của cường độ chiếu sáng đến sinh trưởng của 2 chủng vi khuẩn tía quang hợp lựa chọn.

Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sinh trưởng của 2 chủng lựa chọn. Ảnh hưởng của nồng độ muối NaCl đến sinh trưởng của 2 chủng lựa chọn. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP TÁCH CHIẾT COENZYME Q10 TỪ CÁC CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP LỰA CHỌN .KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

45 luan an 1 MỞ ĐẦU Coenzyme Q10 hay còn được gọi là ubiquinone (ubidecarenone hoặc CoQ10) là một trong ba Coenzyme tham gia vào chuỗi vận chuyển điện tử ở màng tế bào của sinh vật nhân sơ và lớp màng trong ty thể của sinh vật nhân chuẩn. CoQ10 có vai trò quan trọng trong quá trình sinh tổng hợp ATP – năng lượng sinh học của cơ thể sống. Ngoài ra, CoQ10 còn có tính chất chống oxy hóa mạnh và có khả năng trung hòa các gốc tự do, vì vậy CoQ10 ngày càng được ứng dụng rộng rãi làm nguồn thực phẩm chức năng, giúp cải thiện sức khỏe; được đưa vào mỹ phẩm làm đẹp như một chất chống oxy hóa, chống lão hóa để giúp cơ thể trẻ hóa; được ứng dụng trong y tế nhằm ngăn ngừa ung thư, điều trị nhiều bệnh về tim mạch, tiểu đường, Parkinson, tăng cường hệ thống miễn dịch … Với nhiều ứng dụng có lợi như vậy nên nhu cầu về CoQ10 ngày một tăng lên và đã có rất nhiều phương pháp được sử dụng để tổng hợp CoQ10 như: lên men, tổng hợp sinh học, tổng hợp hóa học hoặc tách chiết từ mô động vật và thực vật. Đối với quá trình tổng hợp hóa học vẫn bị nhược điểm là các chất hóa học sử dụng có thể gây độc ra môi trường.

CoQ10 có thể được thu nhận từ động vật và thực vật, tuy nhiên nồng độ CoQ10 trong tế bào rất thấp không thể tách chiết ở qui mô công nghiệp và chi phí rất cao. Vì vậy, quá trình tổng hợp CoQ10 bằng phương pháp sinh học được sử dụng rất nhiều hiện nay, có thể đem lại hiệu quả thương mại, đặc biệt sản phẩm CoQ10 rất an toàn cho người sử dụng, đồng thời giá thành lại rẻ nhất. CoQ10 có thể được tổng hợp thông qua quá trình lên men nhờ các vi khuẩn (Agrobacterium tumefaciens, Paracoccus denitrificans, Rhizobium radiobacter, Rhodobacter sphaeroides, Rhodobacter sulfidophilus, Rhodopseudomonas palustris …), nấm mốc và nấm men (Asperillus, Bullera, Bulleromyces, Cyptococcus, Fellomyces, Kockovaella, Rhodoturola, Sporobolomyces, Utilago).