Nghiên cứu các điều kiện stress môi trường đến khả năng tổng hợp exopolysaccharides của vi khuẩn Lactobacillus plantarum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-----------------------------

Nguyễn Phú Thọ

NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN STRESS MÔI TRƯỜNG ĐẾN KHẢ NĂNG TỔNG HỢP EXOPOLYSACCHARIDES

Có thể bạn quan tâm!

Nghiên cứu các điều kiện stress môi trường đến khả năng tổng hợp exopolysaccharides của vi khuẩn Lactobacillus plantarum - 2
Vị Trí Phát Sinh Loài Của L. Plantarum So Với Một Số Lab Liên Quan Khác Dựa Trên Trình Tự 16S Rrna [22]
Cấu Trúc Đơn Vị Lặp Lại Của Eps Ở Một Số Lab

Xem toàn bộ 169 trang tài liệu này.

CỦA VI KHUẨN Lactobacillus plantarum

LUẬN ÁN TIẾN SỸ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-----------------------------

Nguyễn Phú Thọ

NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN STRESS MÔI TRƯỜNG ĐẾN KHẢ NĂNG TỔNG HỢP EXOPOLYSACCHARIDES

CỦA VI KHUẨN Lactobacillus plantarum

Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học Mã số: 9 42 02 01

LUẬN ÁN TIẾN SỸ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. TS. Hoàng Quốc Khánh

2. TS. Nguyễn Hữu Thanh

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các số liệu sử dụng phân tích trong luận án có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong luận án do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Phú Thọ

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, thực hiện luận án tôi đã nhận được sự quan tâm, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của Quý cơ quan, thầy cô, đồng nghiệp, anh chị, bạn bè và gia đình.

Đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến TS. Hoàng Quốc Khánh và TS. Nguyễn Hữu Thanh, những người thầy, người hướng dẫn khoa học mà tôi hết mực kính trọng đã luôn tận tình chỉ bảo và hướng dẫn các nội dung, phương pháp và thực hiện các thí nghiệm cũng như giúp tôi trưởng thành hơn trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận án.

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Ban lãnh đạo Viện Sinh học Nhiệt đới Thành phố Hồ Chí Minh và Phòng đào tạo, Học viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn tất các môn học trong suốt quá trình học tập tại Viện.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo Trường Đại học An Giang, Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học và Công nghệ Cần Thơ đã luôn hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện và hoàn thành luận án. Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể Quý thầy cô, bạn bè, gia đình đã luôn bên tôi, động viên, chia sẻ khó khan và là động lực để tôi cố gắng và hoàn thành luận án.

Tôi xin cảm ơn đề tài cấp Nhà Nước thuộc Chương trình Khoa học Công nghệ Tây Nam Bộ: “Nghiên cứu xây dựng qui trình sản xuất prebiotic từ vi khuẩn lactic ứng dụng trong sản xuất thức ăn cho Tôm nhằm hạn chế bệnh hoại tử gan tụy cấp (Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease – AHND)” của Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ một phần kinh phí cho các nghiên cứu trong luận án này.

Nguyễn Phú Thọ được tài trợ bởi Tập đoàn Vingroup – Công ty CP và hỗ trợ bởi Chương trình học bổng thạc sĩ, tiến sĩ trong nước của Quỹ Đổi mới sáng tạo Vingroup (VINIF), Viện Nghiên cứu Dữ liệu lớn, mã số VINIF.2021.TS.110.

Tác giả luận án Nguyễn Phú Thọ

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

TÓM TẮT ix

ABSTRACT xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3

1.1. Giới thiệu về L. plantarum 3

1.2. Cấu trúc vách tế bào của Lactobacillus 4

1.3. EPS của LAB 6

1.3.1. Phân loại EPS của LAB 6

1.3.2. Thành phần và cấu trúc EPS của LAB 7

1.4. Hoạt tính sinh học của EPS 14

1.5. Sinh tổng hợp EPS ở LAB 18

1.6. Di truyền liên quan đến sản xuất EPS ở Lactobacillus 23

1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp EPS ở LAB 29

1.8. Phản ứng của LAB dưới tác động của stress môi trường 30

1.9. Stress môi trường và đáp ứng sinh tổng hợp EPS ở LAB 33

1.9.1. Stress môi trường và sản xuất EPS ở LAB 33

1.9.2. Stress môi trường và khả năng chịu stress của LAB 34

1.9.3. Sự thích nghi với stress môi trường làm tăng khả năng sống sót của LAB

..........................................................................................................................35

1.9.4. Stress môi trường và sự thay đổi thành phần monosaccharide của EPS

..........................................................................................................................36

2.9.5. Stress môi trường và sự biểu hiện của các gen liên quan tổng hợp EPS

..........................................................................................................................37

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1. Đối tượng nghiên cứu 40

2.2. Hóa chất 40

2.3. Phương pháp nghiên cứu 40

2.3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 40

2.3.2. Các phương pháp phân lập và tuyển chọn vi khuẩn L. platarum 43

2.3.3. Phương pháp thu nhận EPS 44

2.3.4. Các phương pháp phân tích tính chất của EPS thu được 44

2.3.5. Phương pháp đếm mật số vi khuẩn và tính khả năng sống sót sau đông khô 45

2.3.6. Phương pháp xác định thành phần monosaccharide của EPS 45

2.3.7. Phương pháp phân tích biểu hiện gen 46

2.3.8. Phương pháp xử lý số liệu 48

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49

3.1. Phân lập và định danh chủng vi khuẩn Lactobacillus 49

3.2. Ảnh hưởng của stress môi trường lên khả năng sinh tổng hợp EPS ở L. plantarum VAL6 53

3.2.1. Stress nhiệt 53

3.2.2. Stress pH 55

3.2.3. Stress NaCl 58

3.2.4. Tăng nồng độ CO2 61

3.2.5. So sánh ảnh hưởng của các điều kiện stress môi trường khác nhau lên khả năng sản xuất EPS, hoạt tính sinh học của EPS thu được 63

3.3. Ảnh hưởng của stress môi trường lên thành phần monosaccharide của EPS được sản xuất bởi L. plantarum VAL6 69

3.3.1. Stress nhiệt 69

3.3.2. Stress pH 72

3.3.3. Stress NaCl 74

3.3.4. Tăng nồng độ CO2 75

3.3.5. Đánh giá ảnh hưởng của yếu tố môi trường lên thành phần monosaccharide của EPS 76

3.4. Ảnh hưởng của stress môi trường lên sự biểu hiện mRNA của các gen liên quan tổng hợp EPS 78

3.4.1. Stress nhiệt 78

3.4.2. Stress pH 80

3.4.3. Stress NaCl 83

3.4.4. Tăng nồng độ CO2 85

3.4.5. Đánh giá ảnh hưởng của yếu tố môi trường lên sự biểu hiện mRNA của các gen liên quan tổng hợp EPS 86

3.5. Thảo luận chung 89

3.5.1. Sự hình thành EPS 89

3.5.2. Đáp ứng biểu hiện mRNA của các gen liên quan tổng hợp EPS 90

3.5.3. Khả năng hình thành đường hiếm trong thành phần EPS 91

3.5.4. Mối quan hệ giữa biểu hiện gen với năng suất và thành phần monosaccharide của EPS 92

3.5.5. Tác động của stress môi trường với khả năng sống sót của L. plantarum VAL6 93

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 97

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 978

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

PHỤ LỤC 127

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EPS: Exopolysaccharide CIP: Protein cảm ứng lạnh Cs.: Cộng sự

C55-P: Undecaprenyl phosphate

DPPH: 1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical 2,2-Diphenyl-1-(2,4,6-trinitrophenyl) hydrazyl

GC-FID: Gas Chromatography - Flame Ionization Detection GDA: Glutamate decarboxylase

Glu: Glucose; Gal: Galactose; Man: Mannose; Rha: Rhamnose; Ara: Arabinose; Xyl: Xylose; Fru: Fructose

GT: glycosyltransferase HoPS: Homopolysaccharide HePS: Heteropolysaccharide HC II: Heparin Cofactor II IS: transasease

LAB: Lactic acid bacteria (Vi khuẩn lactic) MRS: Man Rogosa Sharpe

PE: Polyetylen PG: Peptidoglycan