Luận án Nghiên cứu ứng dụng bức xạ gamma Co-60 để chế tạo B-Glucan khối lượng phân tử thấp tan trong nước có hoạt tính sinh học từ bã men bia

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỨC XẠ GAMMA Co-60 ĐỂ CHẾ TẠO B-GLUCAN KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP TAN TRONG NƯỚC CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC TỪ BÃ MEN BIA

Ngành:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào nghiên cứu và ứng dụng bức xạ gamma Co-60 để chế tạo β-glucan khối lượng phân tử thấp, tan trong nước và có hoạt tính sinh học từ bã men bia. Mục tiêu là khắc phục hạn chế về độ hòa tan và khả năng hấp thu của β-glucan khối lượng phân tử lớn, vốn là chất kích thích miễn dịch mạnh mẽ nhưng gặp trở ngại trong ứng dụng thực tiễn. Công trình được thực hiện từ tháng 11/2015 đến tháng 5/2019.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xây dựng thành công quy trình công nghệ chế tạo chế phẩm β-glucan có khối lượng phân tử thấp (Mw~25 kDa) và tan trong nước, mang hoạt tính sinh học cao từ bã thải nấm men bia bằng phương pháp chiếu xạ. Các nội dung nghiên cứu chính bao gồm: tách chiết β-glucan từ bã tế bào nấm men bia, cắt mạch β-glucan bằng bức xạ gamma Co-60, xác định hoạt tính sinh học của β-glucan đã cắt mạch, và hoàn thiện quy trình chế tạo β-glucan Mw thấp, tan nước bằng phương pháp chiếu xạ.

Kết quả nghiên cứu đã hoàn thiện quy trình tách chiết β-glucan đạt độ tinh khiết cao (~91,8%) từ bã nấm men bia quy mô 500 lít/mẻ, với cấu trúc tương đồng mẫu chuẩn Sigma. Bức xạ gamma Co-60 được chứng minh là phương pháp hiệu quả để tạo β-glucan Mw thấp và tan trong nước. Đặc biệt, việc gia tăng độ pH kiềm trong hỗn hợp β-glucan không tan trước chiếu xạ và bổ sung H2O2 đã làm tăng đáng kể hàm lượng β-glucan tan trong nước, đồng thời giảm khối lượng phân tử hiệu quả ở liều xạ thấp (dưới 50 kGy).

Chế phẩm β-glucan tan nước có Mw thấp thể hiện khả năng bắt gốc tự do DPPH cao, tăng cường khi Mw càng thấp. Trên chuột, β-glucan chiếu xạ có Mw~25 kDa cho thấy khả năng bảo vệ gan hiệu quả trước tổn thương do CCl4 (giảm 68% AST, 48% ALT), tăng cường miễn dịch (tăng bạch cầu tổng số, trung tính, lympho bào, IgG, IgM). Chế phẩm này cũng giúp giảm mỡ máu (38% cholesterol, 33% triglyceride, 39% LDL) và đường huyết (34% glucose) ở chuột béo phì, duy trì hiệu quả ngay cả khi ngừng dùng. Ở gà Lương phượng, β-glucan tan nước Mw~25 kDa thúc đẩy tăng trưởng (tăng 23,63% trọng bình quân), tăng tỷ lệ nuôi sống (54,5%), cải thiện chất lượng thịt và tăng cường miễn dịch, hứa hẹn là chất bổ sung an toàn cho chăn nuôi không kháng sinh.

Những đóng góp mới của luận án là việc xây dựng thành công quy trình tách chiết β-glucan tinh khiết từ bã men bia và là công trình đầu tiên trên thế giới về quy trình chế tạo β-glucan tan nước có Mw thấp từ β-glucan nấm men không tan nước bằng chiếu xạ kết hợp xử lý H2O2, đồng thời khảo sát toàn diện hoạt tính sinh học trên động vật thí nghiệm.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết

  • 2. Mục tiêu nghiên cứu

  • 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

    • Tách chiết ẞ-glucan từ bã tế bào nấm men bia.
    • Cắt mạch ẞ-glucan bằng phương pháp chiếu xạ tia gamma Co-60.
    • Xác định hoạt tính sinh học của β-glucan cắt mạch bằng phương pháp chiếu xạ.
    • Hoàn thiện quy trình chế tạo β-glucan Mw thấp và tan trong nước bằng phương pháp chiếu xạ.

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

  • 1.1. Giới thiệu tổng quan về β-glucan

  • 1.2. Sơ lược về nấm men Saccharomyces cerevisiae

  • 1.3. Phương pháp thu nhận thành tế bào từ nấm men bia

  • 1.4. Phương pháp tách chiết β-glucan từ tế bào nấm men bia

  • 1.5. Các phương pháp cắt mạch β-glucan

  • 1.6. Hoạt tính sinh học của β-glucan

  • 1.7. Ứng dụng của β-glucan

  • 1.8. Ứng dụng của β-glucan Mw thấp

• CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Nguyên vật liệu

  • 2.2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

    • 2.2.1. Tách chiết β-glucan từ bã tế bào nấm men bia

      • 2.2.1.1. Thu nhận thành tế bào nấm men Saccharomyces:

      • 2.2.1.2. Tách chiết ẞ-glucan tổng số

      • 2.2.1.3. Đo phổ hồng ngoại:

    • 2.2.2. Cắt mạch β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ tia gamma

      • 2.2.2.1. Chuẩn bị mẫu và chiếu xạ tạo mẫu ẞ-glucan Mw thấp và tan trong nước:

      • 2.2.2.2. Xác định hiệu suất ẞ-glucan tan nước sau chiếu xạ:

      • 2.2.2.3. Đo phổ UV-vis của ẞ-glucan tan nước:

      • 2.2.2.4. Xác định khối lượng phân tử của ẞ-glucan:

      • 2.2.2.4. Đo phổ hồng ngoại:

      • 2.2.2.5. Đo phổ cộng hưởng từ hạt nhân:

    • 2.2.3. Xác định hoạt tính sinh học của ẞ-glucan cắt mạch bằng phương pháp chiếu xạ

      • 2.2.3.1. Khảo sát hoạt tính chống oxi hóa in vitro:

      • 2.2.3.2. Khảo sát hoạt tính kháng oxi hóa in vivo trên chuột:

      • 2.2.3.3. Khảo sát công thức máu và miễn dịch ở chuột:

      • 2.2.3.4. Khảo sát hoạt tính giảm lipid và glucose máu

      • 2.2.3.5. Khảo sát hiệu ứng tăng trưởng và miễn dịch ở gà:

    • 2.2.4. Thiết lập quy trình chế tạo ẞ-glucan Mw thấp và tan trong nước trong khoảng liều dưới 100 kGy

      • 2.2.4.1. Cắt mạch ẞ-glucan bằng phương pháp chiếu xạ ở pH khác nhau:

      • 2.2.4.2. Cắt mạch ẞ-glucan bằng phương pháp chiếu xạ ở điều kiện có H2O2:

      • 2.2.4.3. Đo giản đồ nhiễu xạ tia X:

    • 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Tách chiết β-glucan từ tế bào nấm men bã men bia

    • 3.1.1. Thu nhận nấm men từ bã nấm men bia từ nhà máy bia

    • 3.1.2. Tách và thu nhận thành tế bào nấm men

    • 3.1.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tách chiết ẞ-glucan từ thành tế bào nấm men Saccharomyces

      • 3.1.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ

      • 3.1.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH:

      • 3.1.3.3. Ảnh hưởng của thời gian chiết:

      • 3.1.3.4. Anh hưởng của tỉ lệ mẫu/dung môi:

      • 3.1.3.5. Hoàn thiện quy trình chế tạo ẞ-glucan từ bã nấm men bia

  • 3.2. Cắt mạch β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ

    • 3.2.1. Xác định hiệu suất thu nhận ẞ-glucan tan bằng phương pháp chiếu xạ ẞ-glucan

    • 3.2.2. Sự suy giảm khối lượng phân tử

    • 3.2.3. Phân tích phổ UV

    • 3.2.4. Phân tích phổ FTIR

    • 3.2.5. Phân tích phổ cộng hưởng từ hạt nhân H và ¹³C

    • 3.2.6. Phân tích hàm lượng β-glucan

  • 3.3. Hoạt tính sinh học của β-glucan tan nước chế tạo bằng phương pháp chiếu xạ

    • 3.3.1. Hoạt tính kháng oxi hóa của ẞ-glucan chiếu xạ trong điều kiện in vitro

    • 3.3.2. Khả năng bảo vệ gan của β-glucan chiếu xạ trong điều kiện in vivo

      • 3.3.2.1. Ảnh hưởng của ẞ-glucan chiếu xạ lên chỉ số men gan AST ở chuột gây tổn thương gan:

      • 3.3.2.2. Ảnh hưởng của ẞ-glucan chiếu xạ lên chỉ số men gan ALT ở chuột gây tổn thương gan:

    • 3.3.3. Ảnh hưởng của ẞ-glucan chiếu xạ đến chỉ số miễn dịch ở chuột

      • 3.3.3.1. Công thức máu và các tế bào miễn dịch:

      • 3.3.3.2. Yếu tố miễn dịch dịch thể (IgG và IgG):

    • 3.3.4. Khả năng hạ mỡ máu và đường huyết của ẞ-glucan chiếu xạ trong điều kiện in vivo trên chuột

      • 3.3.4.1. Tạo mô hình chuột béo phì thực nghiệm

      • 3.3.4.2. Ảnh hưởng của ẞ-glucan chiếu xạ lên thể trọng và các chỉ số lipid và glucose:

    • 3.3.5. Hiệu ứng của ẞ-glucan chiếu xạ lên sự tăng trưởng và miễn dịch ở gà Lương phượng

  • 3.4. Thiết lập quy trình chế tạo β-glucan Mw thấp tan trong nước trong khoảng liều xạ thấp

    • 3.4.1. Cắt mạch β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ ở điều kiện pH khác nhau

    • 3.4.2. Cắt mạch ẞ-glucan bằng phương pháp chiếu xạ ở điều kiện hiệu chỉnh pH và có H2O2

• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

  • Kết luận

  • Đề nghị

  • NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ