Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu lên men và thu nhận polyhydroxyalkanoates từ vi khuẩn phân lập ở một số vùng đất của Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI
--------

TRẦN HỮU PHONG

NGHIÊN CỨU LÊN MEN VÀ THU NHẬN
POLYHYDROXYALKANOATES TỪ VI KHUẨN
PHÂN LẬP Ở MỘT SỐ VÙNG ĐẤT CỦA VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

HÀ NỘI - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI
--------

TRẦN HỮU PHONG

NGHIÊN CỨU LÊN MEN VÀ THU NHẬN
POLYHYDROXYALKANOATES TỪ VI KHUẨN
PHÂN LẬP Ở MỘT SỐ VÙNG ĐẤT CỦA VIỆT NAM
Chuyên ngành: Vi sinh vật học
Mã số: 62.42.01.07

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. DƢƠNG VĂN HỢP
2. PGS.TS. ĐOÀN VĂN THƢỢC

HÀ NỘI – 2017

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản
thân tôi.
Các kết quả công bố trong luận án là trung thực, chính xác.
Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về các số liệu, nội dung đã trình
bày trong luận án.
Hà Nội, ngày …… tháng…… năm 2017

Trần Hữu Phong

ii

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới:
PGS. TS. Dương Văn Hợp, người thầy đã dìu dắt tôi trong suốt thời gian
thực hiện khóa học NCS. Luôn luôn động viên và tạo những điều kiện tốt nhất để
tôi có thể hoàn thành các công việc của luận án.
TS. Đoàn Văn Thược, người thầy luôn theo sát bên tôi trong từng thí
nghiệm dù nhỏ nhất, chỉ bảo tận tình và có những góp ý vô cùng quý báu trong quá
trình nghiên cứu.
GS. Kumar Sudesh và các bạn đồng nghiệp (Biomaterial Lab, Universiti
Sains Malaysia) đã có những góp ý quý báu về đề tài nghiên cứu và giúp đỡ về tinh
thần và vật chất trong quá trình tôi thực tập ở nước ngoài.
GS. TS. Nguyễn Thành Đạt, PGS. TS. Vương Trọng Hào, TS. Mai Thị Hằng,
những người thầy đầu tiên truyền đạt kiến thức, định hướng về về lĩnh vực vi sinh vật
cho tôi từ giai đoạn chập chững bước vào con đường nghiên cứu. Đồng thời các thầy
cũng có những góp ý vô cùng quan trọng trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài.
PGS. TS. Dương Minh Lam, TS. Trần Thị Thúy, TS. Phan Duệ Thanh,
TS. Đào Thị Hải Lý, ThS. Tống Thị Mơ, CN. Phạm Thị Hồng Hoa, CN. Phạm Thị
Vân, về những góp ý, hỗ trợ tinh thần trong suốt quá trình tôi thực hiện nghiên cứu.
PGS. TS. Mai Sỹ Tuấn, người đã tạo điều kiện cho tôi có cơ hội học tập,
làm việc, và nghiên cứu tại Khoa Sinh học – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội kể từ
khi còn là sinh viên.
Lãnh đạo Viện Vi sinh vật & Công nghệ Sinh học, cán bộ phòng Bảo tàng
giống vi sinh vật, phòng lên men (Viên VSV&CNSH, Đại học Quốc Gia) đã hỗ trợ
tôi về mặt trang thiết bị và kỹ thuật trong quá trình nghiên cứu.
Ban Giám Hiệu, Phòng Quản lý sau đại học, Ban Chủ nhiệm khoa Sinh
học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Gia đình nhỏ và Gia đình lớn của tôi luôn yêu thương, động viên, và tạo
mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa học.
Hà Nội, ngày …. tháng ….. năm 2017

Trần Hữu Phong

iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 4
1.1. Tổng quan chung về nhựa ....................................................................... 4
1.1.1. Nhựa tổng hợp................................................................................. 4
1.1.2. Nhựa sinh học ................................................................................. 5
1.2. Polyhydroxyalkanoate (PHA) ............................................................... 10
1.2.1. Cấu trúc hóa học và đặc điểm của hạt PHA ................................. 10
1.2.2. Các dạng PHA từ vi sinh vật......................................................... 12
1.2.3. Thuộc tính vật lý của PHA............................................................ 14
1.3. Vi khuẩn và các con đƣờng sinh tổng hợp PHA ................................. 15
1.3.1. Vi khuẩn sinh tổng hợp PHA ........................................................ 15
1.3.2. Nguồn C và các con đường sinh tổng hợp PHA ở vi khuẩn ......... 20
1.4. Sản xuất PHA từ vi khuẩn..................................................................... 24
1.4.1. Lên men sản xuất PHA từ vi khuẩn .............................................. 24
1.4.2. Tách chiết – thu hồi PHA từ sinh khối vi khuẩn .......................... 29
1.5. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng PHA ............................ 32
1.5.1. Nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng PHA trên thế giới .................. 32
1.5.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng PHA ở Việt Nam........ 34
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU - PHƢƠNG PHÁP ............................................. 36
2.1. Vật liệu nghiên cứu ................................................................................ 36
2.1.1. Chủng vi sinh vật .......................................................................... 36
2.1.2. Hóa chất và môi trường nuôi cấy .................................................. 36
2.1.3. Thiết bị nghiên cứu ....................................................................... 36
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................... 37
2.2.1. Phương pháp vi sinh vật học ......................................................... 37
2.2.2. Các phương pháp sinh học phân tử ............................................... 41
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu lên men trên thiết bị lên men ............... 42