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

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN STRESS MÔI TRƯỜNG ĐẾN KHẢ NĂNG TỔNG HỢP EXOPOLYSACCHARIDES CỦA VI KHUẨN Lactobacillus plantarum

Ngành:

Công nghệ sinh học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN STRESS MÔI TRƯỜNG ĐẾN KHẢ NĂNG TỔNG HỢP EXOPOLYSACCHARIDES CỦA VI KHUẨN Lactobacillus plantarum" tập trung vào việc khám phá ảnh hưởng của các điều kiện môi trường bất lợi lên khả năng sinh tổng hợp Exopolysaccharides (EPS) của vi khuẩn *Lactobacillus plantarum*. Exopolysaccharides, là các polymer sinh học do vi khuẩn lactic (LAB) sản xuất, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tế bào khỏi stress môi trường như nhiệt độ, pH, và thẩm thấu, đồng thời có nhiều ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực hóa học, y học, dược phẩm và công nghiệp thực phẩm.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định các điều kiện stress môi trường tối ưu có thể kích thích *L. plantarum* tăng cường tổng hợp EPS. Để đạt được mục tiêu này, đề tài đã tiến hành phân lập và định danh chủng *L. plantarum* VAL6 từ thực phẩm lên men truyền thống của Việt Nam, một chủng có khả năng sản xuất EPS cao (5,72 g/L). Sau đó, các nhà nghiên cứu đã khảo sát tác động của các yếu tố stress môi trường như nhiệt độ cao (42 °C, 47 °C), pH thấp (3) và cao (8), nồng độ muối NaCl cao (10%), và tăng cường nồng độ CO2 lên quá trình sinh tổng hợp EPS.

Kết quả cho thấy tất cả các điều kiện stress được kiểm tra đều kích thích mạnh mẽ khả năng sinh tổng hợp EPS của *L. plantarum* VAL6, với năng suất EPS cao nhất đạt 50,44 g/L khi vi khuẩn được xử lý stress ở pH 3. Đặc biệt, việc tăng cường sản xuất EPS dưới các điều kiện stress môi trường đã cải thiện đáng kể khả năng sống sót của vi khuẩn sau quá trình sấy đông khô, với tỷ lệ sống sót cao nhất (>30%) cũng đạt được ở pH 3. EPS được sản xuất trong điều kiện stress pH 3 cũng thể hiện hoạt tính chống oxy hóa vượt trội và hàm lượng protein cao hơn.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng stress môi trường làm thay đổi đáng kể thành phần monosaccharide của EPS. Trong điều kiện bình thường, EPS chủ yếu chứa mannose, glucose và galactose. Tuy nhiên, dưới tác động của stress, tỷ lệ mannose giảm trong khi glucose và galactose tăng, và sự xuất hiện của các đường hiếm như rhamnose, fucose và arabinose đã được ghi nhận, cho thấy tiềm năng nâng cao các đặc tính sinh học của EPS. Các thay đổi này được giải thích thông qua sự điều hòa biểu hiện của các gen liên quan đến sinh tổng hợp EPS (như *glmU*, *pgmB1*, *cps4E*, *cps4F*, *cps4J*, *cps4H*).

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc phân lập thành công chủng *L. plantarum* VAL6 mới, chứng minh khả năng nâng cao năng suất EPS và cải thiện khả năng sống sót của vi khuẩn bằng stress môi trường, đồng thời làm rõ mối quan hệ giữa stress môi trường, thành phần EPS và biểu hiện gen. Nghiên cứu này mở ra hướng tiếp cận mới để điều khiển sinh tổng hợp EPS giàu đường hiếm với đặc tính sinh học nâng cao, có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau.