Luận án Nghiên cứu cellulase từ vi khuẩn ruột mối phân lập ở Việt Nam

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CELLULASE TỪ VI KHUẨN RUỘT MỐI PHÂN LẬP Ở VIỆT NAM

Ngành:

Công nghệ sinh học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào nghiên cứu cellulase từ vi khuẩn ruột mối phân lập tại Việt Nam, nhằm khai thác tiềm năng của sinh khối thực vật, đặc biệt là vật liệu lignocellulose phế phẩm từ nông nghiệp và các ngành nghề khác. Cellulose là thành phần chính của sinh khối thực vật, là nguồn nguyên liệu sinh học dồi dào có tiềm năng lớn trong sản xuất giấy, ethanol, thức ăn gia súc và nhiên liệu sinh học. Mặc dù Việt Nam có hơn 100 loài mối, việc phân lập vi sinh vật phân giải lignocellulose từ ruột mối và khai thác hệ gen của chúng vẫn chưa được nghiên cứu sâu rộng.

Mục tiêu của nghiên cứu là phân lập, tuyển chọn và đánh giá sự đa dạng của vi khuẩn sinh cellulase từ ruột mối ở Việt Nam, đồng thời giải trình tự và phân tích hệ gen của chúng để đánh giá tiềm năng phân giải vật liệu cellulose. Các nội dung nghiên cứu bao gồm phân lập và tuyển chọn 108 chủng vi khuẩn, định tên 9 chủng (trong đó 63% thuộc chi Bacillus), tối ưu hóa điều kiện sinh tổng hợp cellulase từ hai chủng lựa chọn là Bacillus subtilis G4 và Cellulosimicrobium sp. MP1, thu nhận và xác định đặc tính của chế phẩm cellulase, xác định đặc tính di truyền và các gen mã hóa enzym thủy phân cellulose của một chủng vi khuẩn, và ứng dụng dịch enzym thô để thủy phân vật liệu giàu cellulose.

Điểm mới của luận án là nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về phân lập và thu nhận cellulase từ vi khuẩn ruột mối, đồng thời là nghiên cứu đầu tiên ứng dụng kỹ thuật giải trình tự toàn bộ hệ gen của chủng Cellulosimicrobium cellulans MP1 phân lập từ ruột mối để phân tích tiềm năng sinh cellulase và hemicellulase. Nghiên cứu đã giải trình tự toàn bộ hệ gen của Cellulosimicrobium cellulans MP1, phát hiện 30 gen liên quan đến cellulase và 21 gen liên quan đến hemicellulase, chứng minh khả năng phân giải lignocellulose của chủng. Kết quả cũng cho thấy khả năng thủy phân rơm đã tiền xử lý bằng cellulase từ MP1 đạt hiệu suất đường hóa cao nhất 69,91% dưới các điều kiện tối ưu.

Luận án cung cấp số liệu khoa học quan trọng về các chủng vi khuẩn sinh cellulase từ ruột mối Việt Nam, góp phần đánh giá sự đa dạng hệ vi khuẩn và tiềm năng ứng dụng trong phân giải lignocellulose, làm tài liệu tham khảo đáng tin cậy cho giảng dạy, nghiên cứu và sản xuất.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu
• Tổng quan
  • 1.1. Tổng quan về cellulase
  • 1.2. Mối
  • 1.3. Ứng dụng của cellulase trong xử lý lignocellulose
  • 1.4. Ứng dụng giải trình tự genome phát hiện tiềm năng vi khuẩn sinh tổng hợp cellulase trong phân giải lignocellulose
• Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
  • 2.1. Vật liệu
    • 2.1.1. Mẫu mối
    • 2.1.2. Các chủng vi khuẩn
  • 2.2. Thiết bị và hóa chất
    • 2.2.1 Thiết bị
    • 2.2.2. Hóa chất
  • 2.3. Các môi trường nuôi cấy
    • 2.3.1. Môi trường làm giàu vi khuẩn sinh cellulase
  • 2.4. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.4.1. Phân lập và nghiên cứu đặc tính vi khuẩn sinh cellulase từ ruột mối.
    • 2.4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy tới khả năng sinh tổng hợp cellulase
    • 2.4.3. Nghiên cứu thu nhận và xác định đặc tính chế phẩm cellulase từ vi khuẩn ruột mối
    • 2.4.4. Khảo sát khả năng thủy phân rơm sử dụng cellulase thu nhận từ vi khuẩn
    • 2.4.5. Phương pháp định tên vi khuẩn thông qua giải trình tự 16S rDNA
    • 2.4.6. Phương pháp giải trình tự hệ genom của Cellulosimicrobium cellulans MP1 và dự đoán gen chức năng
  • 2.5. Các phương pháp phân tich
• Kết quả và thảo luận
  • 3.1. Phân lập vi khuẩn từ ruột mối và tuyển chọn chủng có hoạt tính cellulase cao
  • 3.2. Đặc điểm hình thái và đặc tính sinh lý, sinh hóa của các chủng lựa chọn
    • 3.2.1. Đặc điểm hình thái và đặc tính sinh lý, sinh hóa
    • 3.2.2. Định tên các vi khuẩn ruột mối
  • 3.3. Nghiên cứu thu nhận cellulase từ vi khuẩn Bacillus subtilis G4
    • 3.3.1. Nghiên cứu lựa chọn môi trường và điều kiện thích hợp cho quá trình sinh tổng hợp cellulase
    • 3.3.3. Thu nhận cellulase kỹ thuật từ B. subtilis G4 và xác định đặc tính của chế phẩm
    • 3.3.4. Khảo sát khả năng thủy phân của cellulase từ vi khuẩn G4 đối với các vật liệu giàu cellulose.
  • 3.4. Nghiên cứu cellulase từ vi khuẩn Cellulosimicrobium MP1
    • 3.4.1. Nghiên cứu lựa chọn môi trường và điều kiện sinh tổng hợp cellulase từ MP1
    • 3.4.2. Xác định đặc tính cellulase tạo thành bởi Cellulosimicrobium sp. MP1
  • 3.5. So sánh giữa B. subtilis G4 và Cellulosimicrobium sp. MP1
  • 3.5. Xác định đặc tính di truyền và các gen mã hóa enzym thủy phân cellulose của chủng C. cellulans MP1
    • 3.5.1. Trình tự gen và một số đặc điểm khái quát của chủng C. cellulans MP1
    • 3.5.2. Các cụm gen và chức năng gen của chủng MP1
    • 3.5.3. So sánh COG toàn bộ genome và các enzyme liên quan đến chuyển hóa carbonhydrate
    • 3.5.4. Khai thác các enzyme thủy phân sinh khối thực vật từ nguồn gen của chủng C. cellulansMP1.
  • 3.6. Khảo sát khả năng thủy phân cellulose của rơm sử dụng cellulase thu nhận từ MP1
    • 3.6.1. Xác định thành phần nguyên liệu rơm
    • 3.6.2. Ảnh hưởng của tiền xử lý cơ chất tới hiệu suất quá trình thủy phân
    • 3.6.3. Ảnh hưởng các yếu tố tới hiệu suất thủy phân bởi enzym
• Kết luận và đề xuất nghiên cứu tiếp tục
• Danh mục công trình công bố
• Tài liệu tham khảo