Luận án Nghiên cứu thu nhận và đặc tính một số enzyme chuyển hóa lignocellulose từ nấm Việt Nam.

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU THU NHẬN VÀ ĐẶC TÍNH MỘT SỐ ENZYME CHUYỂN HÓA LIGNOCELLULOSE TỪ NẤM VIỆT NAM

Ngành:

công nghệ sinh học

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu thu nhận và đặc tính một số enzyme chuyển hóa lignocellulose từ nấm Việt Nam" tập trung giải quyết thách thức về tận dụng sinh khối lignocellulose dồi dào tại Việt Nam, một nguồn tài nguyên tái tạo lớn nhưng thường bị lãng phí và gây ô nhiễm. Sinh khối lignocellulose có tiềm năng to lớn trong kinh tế sinh học và sản xuất nhiên liệu sinh học bền vững, song cấu trúc phức tạp của nó đòi hỏi các phương pháp chuyển hóa hiệu quả. Nghiên cứu này đề xuất giải pháp sinh học thông qua việc khai thác các enzyme từ nấm.

Mục tiêu chính của luận án là phân lập và tuyển chọn các chủng nấm có khả năng sinh tổng hợp enzyme chuyển hóa lignocellulose hoạt tính cao, bao gồm lignin peroxidase, laccase, acetyl esterase, cellobiose dehydrogenase và unspecific peroxygenase. Sau đó, tiến hành tinh sạch, xác định đặc tính hóa lý, đặc hiệu cơ chất và tối ưu hóa điều kiện xúc tác của các enzyme này để ứng dụng trong chuyển hóa sinh khối lignocellulose.

Những đóng góp nổi bật bao gồm việc xây dựng bộ sưu tập 56 chủng nấm từ rừng tự nhiên Việt Nam, trong đó có một loài mới là *Candolleomyces eurysporus*. Năm enzyme chủ chốt đã được tinh sạch và đặc tính hóa: acetyl esterase (LsAE) và lignin peroxidase (LsLiP) từ *Lentinus squarrosulus* MPN12; cellobiose dehydrogenase (CauCDH) từ *Coprinellus aureogranulatus* MPG14; laccase (PleuLac) từ *Pleurotus pulmonarius* MPN18; và unspecific peroxygenase (CeuUPO) từ *Candolleomyces euryspous* CP22. Luận án cũng chứng minh khả năng xúc tác của LsLiP trong oxy hóa lignin và tối ưu hóa hỗn hợp enzyme ("enzyme cocktail") gồm CDH, AE và Cell/Xyl để chuyển hóa rơm thành các đường đơn C-5, C-6 (glucose, xylose) và axit gluconic. Kết quả nghiên cứu khẳng định tiềm năng của nguồn nấm Việt Nam trong việc cung cấp các biocatalyst quý giá cho các ngành công nghiệp sinh học bền vững.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • Mục tiêu nghiên cứu
  • Nội dung nghiên cứu
  • Những đóng góp mới của luận án
  • Ý nghĩa khoa học thực tiễn của luận án

• PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

  • 1.1. Tổng quan về lignocellulose và vai trò của lignocellulose trong phát triển kinh tế sinh học
    • 1.1.1. Cấu trúc lignocellulose
    • 1.1.2. Trữ lượng lignocellulose
    • 1.1.3. Vai trò của lignocellulose trong phát triển kinh tế sinh học
  • 1.2. Các enzyme chuyển hóa lignocellulose và nguồn vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme
    • 1.2.1. Nhóm enzyme oxy hóa
    • 1.2.2. Nhóm enzyme thủy phân
      • 1.2.2.1. Họ glycoside hydrolase
      • 1.2.2.2. Nhóm carbohydrate esterase
  • 1.3. Đặc điểm enzyme chuyển hóa lignocellulose từ nấm

• CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Nguyên vật liệu
  • 2.2. Phương pháp nghiên cứu
    • 2.2.1. Phân lập nấm
    • 2.2.2. Định danh nấm
    • 2.2.3. Nghiên cứu sinh tổng hợp enzyme từ nấm
    • 2.2.4. Ảnh hưởng một số yếu tố đến khả năng sinh trưởng và tổng hợp enzyme của các chủng nấm chọn lọc
    • 2.2.5. Phương pháp đo hoạt độ enzyme
    • 2.2.6. Tinh sạch enzyme tự nhiên
    • 2.2.7. Xác định đặc tính của enzyme tinh sạch
    • 2.2.8. Xúc tác chuyển hóa sinh học vật liệu lignin
    • 2.2.9. Xúc tác chuyển hóa sinh học vật liệu rơm bằng “enzyme cocktail"
    • 2.2.10. Sắc kí lỏng hiệu năng cao (HPLC)
    • 2.2.11. Phương pháp tối ưu tỷ lệ phối trộn tạo hỗn hợp enzyme cocktail cho chuyển hóa rơm bằng quy hoạch thực nghiệm đáp ứng bề mặt (RSM).

• CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

  • 3.1. Phân lập và tuyển chọn các chủng nấm có khả năng sinh tổng hợp enzyme tiền xử lý lignocellulose có hoạt tính cao
    • 3.1.1. Phân lập nấm
    • 3.1.2. Sàng lọc các chủng nấm sinh enzyme
    • 3.1.3. Định danh các chủng phân lập có hoạt tính enzyme cao
      • 3.1.3.1. Kết quả xác định trình tự nucleotide của chủng nấm MPN12
      • 3.1.3.2. Kết quả xác định trình tự nucleotide của chủng nấm MPN18
      • 3.1.3.3. Kết quả xác định trình tự nucleotide của chủng nấm MPG14
      • 3.1.3.4. Kết quả xác định trình tự nucleotide của chủng nấm CP22
    • 3.1.4. Nghiên cứu điều kiện nuôi cấy để thu nhận enzyme từ nấm
      • 3.1.4.1. Ảnh hưởng nhiệt độ, pH đến khả năng sinh trưởng của nấm
      • 3.1.4.2. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến khả năng sinh trưởng và tổng hợp enzyme của nấm
  • 3.2. Nghiên cứu tinh sạch và xác định đặc tính của các enzyme lignin peroxidase, laccase, acetyl esterase, cellobiose dehydrogenase và unspecific peroxygenase từ nấm
    • 3.2.1. Nghiên cứu tinh sạch các enzyme
      • 3.2.1.1. Tinh sạch acetyl esterase từ L. squarrosulus MPN 12 (LsAE)
      • 3.2.1.2. Tinh sạch cellobiose dehydrogenase từ C. aureogranulatus MPG 14 (CauCDH)
      • 3.2.1.3. Tinh sạch laccase từ Pleurotus pulmonarius MPN 18 (PleuLac)
      • 3.2.1.4. Tinh sạch lignin peroxidase từ L. squarrosulus MPN 12 (LsLiP)
      • 3.2.1.5. Tinh sạch unspecific peroxygenase từ Candolleomyces euryspous CP22 (CeuUPO)
    • 3.2.2. Xác định đặc tính của enzyme
      • 3.2.2.1. Xác định đặc tính của acetyl esterase (LsAE) từ chủng nấm Lentinus squarrosulus MPN12
      • 3.2.2.2. Xác định đặc tính của cellobiose dehydrogenase (CauCDH) từ chủng nấm Coprinellus aureogranulatus MPG14
      • 3.2.2.3. Xác định đặc tính của laccase (PleuLac) từ chủng nấm Pleurotus pulmonarius MPN18
      • 3.2.2.4. Xác định đặc tính của lignin peroxidase (LsLiP) từ chủng nấm Lentinus squarrosulus MPN12
      • 3.2.2.5. Xác định đặc tính của unspecific peroxygenase (CeuUPO) từ chủng Candolleomyces euryspous CP22
    • 3.2.3. Động học xúc tác của enzyme
      • 3.2.3.1. Động học xúc tác của LsAE
      • 3.2.3.2. Động học xúc tác của CauCDH
      • 3.2.3.3. Động học xúc tác của PleuLac
      • 3.2.3.4. Động học xúc tác của LsLiP
      • 3.2.3.5. Động học xúc tác của CeuUPO
  • 3.3. Nghiên cứu ứng dụng xúc tác sinh học enzyme trong chuyển hóa sinh khối lignocellulose
    • 3.3.1. Nghiên cứu xúc tác oxy hóa lignin bởi enzyme LsLiP tinh sạch từ nấm L. squarrosulus
    • 3.3.2. Chuyển hóa sinh khối rơm bởi hỗn hợp enzyme (“enzyme cocktail")
      • 3.3.2.1. Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đơn đến hiệu quả chuyển hóa
      • 3.3.2.2. Tối ưu hóa nồng độ enzyme tham gia chuyển hóa bằng quy hoạch thực nghiệm
      • 3.3.2.3. Phân tích đáp ứng bề mặt và xác minh mô hình

• KẾT LUẬN

• KIẾN NGHỊ

• DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ XUẤT BẢN LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN