1. Trang Chủ
  2. Nông nghiệp
  3. Xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và Monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485

Xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và Monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485

Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định các điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485. Khả năng phát triển cũng như sinh sắc tố và monacolin K của chủng M. purpureus NBRC 4485 được đánh giá trên các loại cơ chất khác nhau bao gồm gạo huyết rồng, gạo tím than, gạo lứt trắng, gạo trắng, gạo trắng Nhật, bắp và đậu nành. Vietnam J. Agri. Sci. 2022, Vol. 20, No. 3: 350-358 Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2022, 20(3): 3

Thể loại Tài liệu miễn phí Nông nghiệp

Số trang 9

Ngày tạo 4/7/2023 1:01:01 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.10 M

Tên tệp

Tải Xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Vietnam J. Agri. Sci. 2022, Vol. 20, No. 3: 350-358 Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2022, 20(3): 350-358 www.vnua.edu.vn XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY THÍCH HỢP CHO KHẢ NĂNG SINH SẮC TỐ VÀ MONACOLIN K TỪ CHỦNG NẤM MỐC Monascus purpureus NBRC 4485 Nguyễn Ngọc Thạnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong* Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ * Tác giả liên hệ: hxphong@ctu.edu.vn Ngày nhận bài: 24.09.2021 Ngày chấp nhận đăng: 21.01.2022 TÓM TẮT Nghiên cứu này được thực hiện nhằm xác định các điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485. Khả năng phát triển cũng như sinh sắc tố và monacolin K của chủng M. purpureus NBRC 4485 được đánh giá trên các loại cơ chất khác nhau bao gồm gạo huyết rồng, gạo tím than, gạo lứt trắng, gạo trắng, gạo trắng Nhật, bắp và đậu nành. Điều kiện sinh sắc tố và monacolin K của chủng M. purpureus NBRC 4485 được đánh giá thông qua việc xác định các nhân tố trong quá trình lên men bán 4 5 6 rắn bao gồm độ ẩm môi trường (30, 40, 50, 60, 70% w/v), mật độ giống chủng (10 , 10 , 10 bào tử/g) và thời gian nuôi cấy (8 đến 24 ngày). Kết quả cho thấy gạo lứt trắng là cơ chất thích hợp nhất trong các nguồn cơ chất thử nghiệm với hàm lượng sắc tố vàng, sắc tố đỏ và monacolin K cao nhất đạt được lần lượt là 3.057,8 AU/g, 1.781,0 AU/g và 1.329,3 µg/g. Các điều kiện thích hợp để nuôi cấy nấm M. purpureus NBRC 4485 trên môi trường gạo lứt trắng 6 được xác định với độ ẩm môi trường ban đầu là 40% w/w, mật số giống chủng 10 bào tử/g cơ chất khô và nuôi cấy trong 22 ngày. Hàm lượng sắc tố vàng, sắc tố đỏ và monacolin K đạt được tương ứng ở mức 6.750,2 AU/g, 4.960,9 AU/g và 2.089,3 µg/g. Từ khóa: Lên men bán rắn, Monacolin K, Monascus purpureus, sắc tố đỏ, sắc tố vàng. Study on the Culture Conditions for Prodution of Pigments and Monacolin K from Monascus purpureus NBRC 4485 ABSTRACT This study aimed to determine the suitable culture conditions for the production of pigments and monacolin K from mold Monascus purpureus NBRC 4485. The growth and production of pigments and monacolin K of M. purpureus NBRC 4485 were tested in various substrates including red rice, purple rice, wholegrain white rice, white rice, Japanese rice, corn, and soybean. The appropriate conditions of solid-state fermentation for pigments and monacolin K production from M. purpureus NBRC 4485 were investigated through determination of the following solid-state fermentaion factors: 4 5 6 initial moisture content of cultural medium (30, 40, 50, 60, 70% w/v), the density of inoculum mold (10 , 10 , 10 spores/g), and incubation time (8 to 24 days). The results show that the wholegrain white rice was considered as the most appropriate substrate among tested substrates. The highest contents of yellow pigment, red pigment, and monacolin K were obtained at 3,057.8 AU/g, 1,781.0 AU/g, and 1,329.3 µg/g, respectively. The most suitable conditions to produce pigments and monacolin K from M. purpureus NBRC 4485 on wholegrain white rice were the moisture 6 content of 40% w/w, mold density of 10 spores/g, and incubation time of 22 days. The contents of yellow pigment, red pigment, and monacolin K were 6.750,2 AU/g, 4.960,9 AU/g, and 2.089,3 µg/g, respectively. Keywords: Monacolin K, Monascus purpureus, solid-state fermentation, red pigment, yellow pigment. trong nhĂng chî tiêu để đánh giá một loäi thăc 1. ĐẶT VẤN ĐỀ phèm nào đò cò hçp dén hay không. Do đò, để Màu síc và hþĄng vð là nhĂng tín hiệu đþĉc đáp Āng nhu cæu cûa thð trþąng, chçt täo màu câm nhên bìng các giác quan và cüng là một nhân täo đã đþĉc sā dýng ngày càng nhiều. Tuy 350
  2. Nguyễn Ngọc Thạnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong nhiên, mối quan tâm lĆn là các chçt täo màu béo phì (Hajjaj & cs., 2012; Srianta & Harijono, tổng hĉp tÿ hóa học gây häi cho sĀc khóe cûa 2015). Ngoài ra, trong số các monacolin đþĉc täo con ngþąi và môi trþąng nhþ gåy ung thþ, quái ra bći nçm mốc, monacolin K có hoät tính Āc chế thai và khó phân hûy (Padhi, 2012; Arora, mänh vĆi 3-hydroxy-3-methylglutaryl- 2014). Để giâi quyết tình träng này, chçt täo coenzyme A (HMG CoA), một loäi enzyme quan màu tă nhiên là giâi pháp tối þu thay cho các trọng cûa quá trình tổng hĉp cholesterol trong chçt tổng hĉp nhân täo. Việc sân xuçt các síc tố cĄ thể ngþąi, nên monacolin K đþĉc tổng hĉp để tă nhiên có thể đþĉc thăc hiện bìng cách chiết dùng làm thuốc điều trð tëng cholesterol trong xuçt tÿ các loài thăc vêt (ví dý nhþ carotenoid, máu (Lee, 2012). Tuy nhiên, citrinin - một độc anthocyanin và chlorophyll) hoặc tổng hĉp bìng cách lên men thông qua việc nuôi trồng nçm tố không mong muốn có khâ nëng gåy tổn häi mốc, nçm men và tâo (ví dý nhþ phycocyanin, thên đþĉc tìm thçy trong gäo mốc đó. Chính xanthophyll) (Chattopadhyay & cs., 2008; điều này gây ra nhĂng tranh cãi về tính an Mapari & cs., 2010). Việc sā dýng các vi sinh toàn cûa gäo men đó. Täi Hoa KĊ, chçt màu tÿ vêt để sân xuçt síc tố dễ dàng hĄn so vĆi sân Monascus chþa đþĉc Cýc Quân lý Thăc phèm xuçt síc tố tÿ thăc vêt. Trong đò, nçm đã đþĉc và Dþĉc phèm chçp thuên để sā dýng làm màu chĀng minh là một một trong nhĂng nguồn síc thăc phèm, nhþng ć châu Á läi đþĉc công nhên tố tă nhiên thay thế tốt nhçt (Gmoser & cs., chung là an toàn (Lee, 1995). Mặc dù vêy, 2017). Nçm có nhĂng lĉi thế vþĉt trội so vĆi citrinin đþĉc sinh ra vĆi hàm lþĉng rçt khác thăc vêt nhþ không phý thuộc vào mùa, phát nhau tùy thuộc vào loài Monacus cüng nhþ môi triển dễ dàng và nhanh chòng trong môi trþąng trþąng và điều kiện nuôi cçy khác nhau (Zhang nuôi cçy rẻ tiền, sân xuçt các síc tố vĆi các màu & cs., 2013; Xiong & cs., 2014). Bên cänh đò, khác nhau và các síc tố có tính ổn đðnh, hoà tan các nghiên cĀu về citrinin cho thçy citrinin có và dễ dàng xā lý (Joshi & cs., 2003; thể dễ dàng bð phá hûy bći nhiều tác nhân Manikprabhu & Lingappa, 2013). khác nhau, bao gồm nhiệt khô, nhiệt èm Tÿ lâu, nçm mốc Monascus đã đþĉc sā dýng (Trivedi & cs., 1993; Hirota & cs., 2002), phổ biến ć Trung Quốc, Nhêt Bân và các nþĆc hydrogen peroxide (Fouler & cs., 1994) và các Đông Nam Á, trong đò gäo mốc đó đþĉc lên men quá trình chuyển hóa sinh học khác nhau nhą nçm Monascus đþĉc ghi nhên là thăc phèm (Clark & cs., 2006; Li & cs., 2020). truyền thống có màu tă nhiên låu đąi nhçt (Dufosse & cs., 2014). Ở các nþĆc, gäo mốc đó VĆi mýc tiêu bþĆc đæu nghiên cĀu và Āng đþĉc sân xuçt bći nhiều loài khác nhau nhþ dýng chçt màu tă nhiên trong chế biến thăc M. purpureus, M. ruber, M. anka và M. pilosus. phèm, đặc biệt là đðnh hþĆng Āng dýng trong Tuy nhiên, theo y học cổ truyền Trung Quốc, các sân phèm lên men có trâi qua các công đoän M. purpureus là loäi nçm dþĉc liệu duy nhçt gia nhiệt để giâm hàm lþĉng cüng nhþ độc tính đþĉc chçp nhên cho quá trình lên men gäo mốc cûa citrinin. Nghiên cĀu này đþĉc thăc hiện đó (Dþĉc điển Trung Quốc, 2015). Trong quá nhìm khâo sát các điều kiện thích hĉp cho quá trình lên men, các loài Monascus täo ra nhiều trình lên men bề mặt để sinh tổng hĉp síc tố và chçt chuyển hóa thĀ cçp nhþ síc tố và monacolin K tÿ M. purpureus NBRC 4485. monacolin. Sáu loäi síc tố polyketide täo ra tÿ nçm Monascus có màu tÿ vàng tþĄi đến đó đêm 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU nên đþĉc Āng dýng rộng rãi nhþ làm chçt täo 2.1. Nguyên vật liệu và hóa chất màu thăc phèm tă nhiên, chçt bâo quân, thăc phèm bổ sung và trong y học cổ truyền (Srianta Gäo tím than, gäo lĀt tríng, gäo huyết & Harijono, 2015). Các síc tố này có nhiều hoät rồng, gäo tríng Nhêt, gäo tríng, bíp và đêu tính sinh học khác nhau nhþ chống ung thþ, nành đþĉc mua täi chĉ Hþng Lĉi, Ninh Kiều, kháng khuèn, chống läi các bệnh tiểu đþąng và Thành phố Cæn ThĄ. Chûng nçm M. purpureus 351
  3. Xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 NBRC 4485 tÿ Trung tâm Tài nguyên Sinh học Trong đò: Abs: độ hçp thu méu; df: hệ số pha Quốc gia (Biological Resource Center, NBRC) loãng. TþĄng tă, hàm lþĉng monacolin K đþĉc cûa Nhêt Bân, là chûng nçm đþĉc nghiên cĀu xác đðnh theo phþĄng pháp cûa Sun & cs. và xác đðnh thuộc nhóm sinh citrinin rçt thçp (2011), dðch sau ly tåm đþĉc pha loãng vĆi đồng thąi có khâ nëng sinh lovastatin ethanol 70% và đo độ hçp thý ć bþĆc sóng (Tsukahara & cs., 2009). Môi trþąng nuôi cçy 238nm. Tổng lþĉng monacolin K täo thành (g/g) = C × (10/0,5) × df. Trong đò: C: nồng độ nçm mốc đþĉc sā dýng là Malt Extract Agar monacolin K có trong méu đo (suy ra tÿ (MEA; HiMedia, Ấn Độ). Các hóa chçt bao gồm phþĄng trình tuyến tính), df: hệ số pha loãng. (NH4)2SO4, NaOH, H2SO4, CH3COOH, C2H5OH (Xilong, Trung Quốc) và chçt chuèn Monacolin 2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm đến K (AstraZeneca, Anh). khả năng sinh tổng hợp sắc tố và monacolin K 2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của cơ chất đến khả năng sinh tổng hợp sắc tố và Mýc đích cûa thí nghiệm nhìm xác đðnh èm monacolin K độ thích hĉp cho quá trình sinh tổng hĉp síc tố và monacolin K. Dðch trích bào tā nçm mốc Mýc đích cûa thí nghiệm nhìm xác đðnh M. purpureus NBRC 4485 đþĉc chuèn bð nhþ loäi cĄ chçt thích hĉp cho quá trình sinh tổng nội dung 2.2. Túi PP chĀa cĄ chçt thích hĉp hĉp síc tố và monacolin K. Nçm mốc đþĉc chọn tÿ nội dung 2.2 đþĉc trộn vĆi nþĆc cçt M. purpureus NBRC 4485 đþĉc nuôi cçy trong để đät độ èm là 30, 40, 50, 60 và 70% w/w. Độ ống thäch nghiêng ć 30°C trong 17 ngày. Thu èm đþĉc xác đðnh bìng phþĄng pháp sçy đến dðch trích bào tā bìng cách cho 5ml nþĆc cçt vô khối lþĉng không đổi ć 105°C (Lê Thanh Mai & trùng vào ống thäch nghiêng, sau đò tiến hành cs., 2008). Sau đò, túi PP đþĉc đem thanh trùng đếm bào tā nçm mốc bìng phþĄng pháp đếm nhiệt þĆt ć 121°C trong 30 phút để cĄ chçt chín trăc tiếp trên buồng đếm hồng cæu Bürk-Türk đều. Méu đþĉc để nguội đến 38-40°C, bổ sung (Cadena-Herrera & cs., 2015). CĄ chçt (gäo tím (NH4)2SO4 1,5M (0,00594 g/g cĄ chçt khô) và than, gäo lĀt tríng, gäo huyết rồng, gäo tríng H2SO4 0,5M (0,02 ml/g cĄ chçt khô). Chûng dðch Nhêt, gäo tríng, bíp, đêu nành) đþĉc chĀa trích bào tā vào cĄ chçt sao cho đät mêt số 106 trong túi polypropylen (PP) và trộn vĆi nþĆc bào tā/g cĄ chçt khô. Méu đþĉc trộn đều và û ć cçt theo tî lệ 10:6. Sau đò, méu đþĉc thanh 30°C trong 14 ngày. Thí nghiệm đþĉc lặp läi 3 trùng nhiệt þĆt ć 121°C trong 30 phút để cĄ læn và hàm lþĉng síc tố và monacolin K đþĉc chçt chín đều. Méu đþĉc để nguội đến 38-40°C xác đðnh nhþ mô tâ ć nội dung 2.2. rồi bổ sung (NH4)2SO4 1,5M (0,00594 g/g cĄ chçt khô) và H2SO4 0,5M (0,02 ml/g cĄ chçt 2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của mật số nấm khô). Chûng dðch trích bào tā vào cĄ chçt sao mốc đến khả năng sinh sắc tố và cho đät mêt số 106 bào tā/g cĄ chçt khô. Méu monacolin K đþĉc trộn đều và û ć 30°C trong 14 ngày. Thí nghiệm đþĉc thăc hiện lặp läi 3 læn. Hàm Mýc đích cûa thí nghiệm nhìm xác đðnh lþĉng síc tố đþĉc xác đðnh theo phþĄng pháp mêt số thích hĉp cho quá trình sinh tổng hĉp cûa Babitha & cs. (2007): sçy khô gäo lên men síc tố và monacolin K. Nçm mốc M. purpureus ć 50C trong 24 gią, cân 0,5g bột đã nghiền mðn NBRC 4485 và dðch trích bào tā đþĉc chuèn bð cho vào 10ml ethanol 70%, líc 120 vòng/phút sau khi chọn đþĉc cĄ chçt và độ èm thích hĉp trong 2 gią ć nhiệt độ phòng, ly tâm 5.000 vòng cho quá trình lên men, tiến hành lên men nhþ trong 10 phút. Hút dðch phía trên và pha loãng nội dung 2.2. Dðch trích bào tā nçm mốc đþĉc vĆi ethanol 70%, đo độ hçp thý ć bþĆc sóng chûng vào cĄ chçt sao cho đät mêt số 104, 105 505nm đối vĆi síc tố đó và 410nm đối vĆi síc tố và 106 bào tā/g cĄ chçt khô. Hàm lþĉng síc tố vàng. Méu đối chĀng là ethanol 70%. Tổng số và monacolin K đþĉc xác đðnh ć ngày thĀ 14 vĆi síc tố hçp thu (AU/g) = Abs × (10/0,5) × df. mỗi nghiệm thĀc đþĉc thăc hiện 3 læn lặp läi. 352
  4. Nguyễn Ngọc Thạnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong 2.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian quá trình nuôi cçy đþĉc trình bày trong bâng 1. nuôi cấy đến khả năng sinh sắc tố và Kết quâ ć bâng 1 cho thçy nçm mốc monacolin K M. purpureus NBRC 4485 có khâ nëng lên men ć tçt câ các cĄ chçt khâo sát. Các nguồn cĄ chçt Mýc đích cûa thí nghiệm nhìm xác đðnh khác nhau dén đến việc hình thành síc tố và thąi gian nuối cçy thích hĉp cho quá trình sinh monacolin K khác nhau. Cý thể là lþĉng síc tố tổng hĉp síc tố và monacolin K. Nçm mốc vàng và đó täo ra cao nhçt ć méu gäo lĀt tríng M. purpureus NBRC 4485 đþĉc nuôi cçy trên cĄ và khác biệt cò ċ nghïa về mặt thống kê so vĆi các chçt cò độ èm vĆi mêt số thích hĉp đþĉc lăa loäi cĄ chçt khác. Ở cĄ chçt gäo lĀt tríng, tổng chọn ć các thí nghiệm trþĆc. Hàm lþĉng síc tố síc tố vàng đät 3.057,8 AU/g và tổng síc tố đó và monacolin K đþĉc phân tích sau 8, 10, 12, 14, đät 1.781,0 AU/g. Ngoài gäo lĀt tríng, bíp hình 17, 22 và 24 ngày nuôi cçy. Thí nghiệm đþĉc thành lþĉng síc tố cao thĀ hai vĆi 1.496,0 AU/g thăc hiện lặp läi 3 læn. síc tố vàng và 1.117,3 AU/g síc tố đó. Các nguồn cĄ chçt còn läi cò hàm lþĉng síc tố vàng nìm 2.6. Phân tích và xử lý kết quả trong khoâng 292,4 57,8 AU/g và hàm lþĉng síc tố đó nìm trong khoâng 194,7-399,1 AU/g. Trong Kết quâ đþĉc xā lý và vẽ biểu đồ bìng phæn đò, nçm mốc phát triển trên cĄ chçt đêu nành mềm Microsoft Excel 2013 (Microsoft cho lþĉng síc tố thçp nhçt. Điều này đþĉc giâi Corporation, Hoa KĊ). Số liệu đþĉc xā lý thống thích rìng, gäo lĀt có chĀa hàm lþĉng các chçt kê theo kiểm đðnh Ducan bìng phæn mềm dinh dþĈng nhþ protein, lipid, khoáng chçt và Statgraphics Centurion XVI (Statpoint vitamin lĆn hĄn so vĆi gäo đã qua chà xát nên Technologies Inc., Hoa KĊ). nçm mốc đã sā dýng các dþĈng chçt có sẵn tÿ nguồn cĄ chçt này để phát triển và hình thành 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN síc tố (Wang & cs., 2019). Trong khi đò, đêu nành läi cho hàm lþĉng síc tố thçp nhçt. 3.1. Ảnh hưởng của các loại cơ chất đến Nguyên nhân có thể là do đêu nành rçt giàu khả năng sinh sắc tố và monacolin K protein vĆi 34%, trong khi carbohydrate chiếm Nghiên cĀu này đþĉc thăc hiện vĆi nhiều thçp hĄn vĆi 24,6% và chûng M. purpureus loäi cĄ chçt khác nhau nhþ gäo lĀt tríng, gäo NBRC 4485 không thể phân hûy một số huyết rồng, gäo tím than, gäo tríng Nhêt, gäo oligosaccharide và polysaccharide cò trong đêu tríng, bíp và đêu nành. Hàm lþĉng síc tố và nành do thiếu gen tổng hĉp các enzyme phân monacolin K đþĉc xác đðnh vào ngày thĀ 14 cûa giâi (Yang & cs., 2015). Bảng 1. Ảnh hưởng của các loại cơ chất đến sự hình thành sắc tố và monacolin K của M. purpureus NBRC 4485 Loại cơ chất Lượng sắc tố vàng (AU/g) Lượng sắc tố đỏ (AU/g) Lượng monacolin K (µg/g) de c Gạo tím than 415,1 351,1 658,5d Gạo huyết rồng 421,3de 219,6d 442,2f a a Gạo lứt trắng 3.057,8 1.781,0 1.329,3a Gạo trắng 857,8c 399,1c 497,9e Gạo trắng Nhật 550,2d 203,6d 354,8g Bắp 1.496,0b 1.117,3b 1.089,5b Đậu nành 292,4f 194,7d 716,1c Ghi chú: Giá trị trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần thí nghiệm lặp lại. Các giá trị trung bình trong cùng một cột theo sau có các chữ cái giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%. 353
  5. Xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 TþĄng tă, khi lên men ć cĄ chçt gäo lĀt phát triển rçt ít trên cĄ chçt gäo lĀt tríng vĆi tríng thì hàm lþĉng monacolin K sinh ra đät lĆp khuèn ty tríng và móng, gæn nhþ không cao nhçt vĆi 1.329,3 µg/g. Kế đến là bíp, đêu xuçt hiện síc tố đó, cho thçy độ èm này không nành, gäo tím than, gäo tríng, gäo huyết rồng, phù hĉp cho nçm phát triển và sinh síc tố. Kết gäo tríng Nhêt cò hàm lþĉng monacolin K giâm quâ này có să tþĄng đồng vĆi kết quâ nghiên dæn, læn lþĉt là 1.089,5; 716,1; 658,5; 497,9; cĀu cûa cûa Yongsmith & cs. (2000), khi lên 442,2 và 354,8 µg/g. Trong giai đoän đæu tiên men gäo vĆi các chûng nçm mốc đột biến thì cûa quá trình lên men, nçm sā dýng nguồn hàm lþĉng síc tố đät tối đa khi độ èm ban đæu carbon và nitrogen tÿ cĄ chçt để thăc hiện quá là 38%. Nghiên cĀu cûa Lee & cs. (2002) cüng trình chuyển hóa chính. Vào cuối giai đoän cho thçy hàm lþĉng síc tố đó giâm đi rçt nhiều logarit, M. purpureus NBRC 4485 thay đổi quá khi nuôi cçy trong môi trþąng cò độ èm 35% so trình chuyển hóa dén đến să tổng hĉp các síc tố vĆi độ èm 40%. Tuy nhiên, theo nghiên cĀu cûa cùng các hĉp chçt khác nhþ monacolin K, thông Babitha & cs. (2007) thì lþĉng síc tố tối đa đþĉc qua việc điều chînh con đþąng sinh tổng hĉp quan sát ć 50% độ èm ban đæu khi sân xuçt acetyl-CoA (Yang & cs., 2015). Kết quâ này cao chçt màu tÿ bột hät mít. Să giâm khâ nëng täo hĄn so vĆi nghiên cĀu cûa Vü Thanh Thâo & cs. síc tố đþĉc quan sát thçy khi độ èm cao hĄn (2011), khi khâo sát cĄ chçt nuôi cçy thích hĉp hoặc thçp hĄn mĀc tối þu và nghiên cĀu cûa để thu sinh khối giàu monacolin K vĆi hai loäi Johns & Stuart (1991) cho thçy rìng độ èm chçt cĄ chçt là gäo và cû tÿ vĆi hàm lþĉng monacolin nền ban đæu dþĆi 40% hình thành síc tố ít hĄn K đät 973,58 µg/g ć cĄ chçt gäo và ć cĄ chçt cû là ć độ èm 50-56%. Nguyên nhân là do các tÿ là 319,09 µg/g. Ngoài ra, kết quâ này cüng nghiên cĀu sā dýng các chûng nçm Monascus cho kết quâ cao hĄn trong nghiên cĀu cûa cüng nhþ các loäi chçt nền khác nhau và mỗi Srianta & Harijono (2015), hàm lþĉng chûng Monascus läi cò cò độ èm ban đæu tối þu monacolin K thu đþĉc chî nìm trong khoâng riêng cho việc sân xuçt síc tố. Khi độ èm ban 1.000-1.230 µg/g khi lên men trên hät cao lþĄng. đæu cao dén đến chçt nền bð kết dính, lþĉng oxy NhĂng khác biệt về số lþĉng síc tố và không đþĉc cung cçp đû cho să phát triển cûa vi monacolin K có thể liên quan đến phân Āng sinh vêt. phĀc täp vĆi các nguồn carbon khác nhau. Nhìn Xét về hàm lþĉng monacolin K ć tÿng độ chung, tÿ kết quâ trên, gäo lĀt tríng đþĉc chọn èm đþĉc khâo sát, kết quâ tÿ bâng 2 cho thçy để làm nguồn cĄ chçt cho thí nghiệm tiếp theo. hàm lþĉng monacolin K cao nhçt thu đþĉc ć độ èm 40% là 1.904,6 µg/g, tiếp theo là đến độ èm 3.2. Ảnh hưởng của độ ẩm đến khả năng 50% vĆi 1.104,8 µg/g và thçp nhçt ć độ èm 70% sinh tổng hợp sắc tố và monacolin K vĆi 389,3 µg/g. Kết quâ này khác vĆi kết quâ Vü Đối vĆi quá trình lên men ć träng thái rín, Thanh Thâo & cs khi xác đðnh độ èm thích hĉp độ èm là một thông số quan trọng để kiểm soát cho khâ nëng tổng hĉp monacolin K trên cĄ chçt să phát triển cûa vi sinh vêt và sân xuçt chçt gäo đät cao nhçt là 65% (Vü Thanh Thâo & cs., chuyển hóa (Khanahmadi & cs., 2006). Bâng 2 2011). Hàm lþĉng nþĆc ban đæu cûa môi trþąng thể hiện ânh hþćng độ èm ban đæu cûa chçt là một chî tiêu rçt quan trọng để kiểm soát să nền đến quá trình sinh tổng hĉp síc tố và phát triển cûa vi sinh vêt và quá trình tổng hĉp monacolin K. các chçt chuyển hòa. Độ èm quá thçp dén đến Kết quâ ć bâng 2 cho thçy lþĉng síc tố vàng mĀc độ trþĄng nć cûa chçt nền thçp dén đến să và đó cao nhçt đþĉc tổng hĉp ć độ èm 40% vĆi phát triển và sân xuçt chçt chuyển hóa thçp. lþĉng síc tố vàng là 3.038,2 AU/g và đối vĆi síc Tuy nhiên, khi độ èm ban đæu tëng cao quá cao tố đó là 2.112,6 AU/g. Ở độ èm 50% lþĉng síc tố thì chçt nền dễ kết tý và gây bçt lĉi cho să phát đþĉc täo ra cao thĀ hai, kế đến là ć 60%. Ở độ triển cûa nçm (Zhang & cs., 2018). Nhþ vêy, độ èm 70% cò hàm lþĉng síc tố thçp nhçt vĆi lþĉng èm thích hĉp cho quá trình sinh tổng hĉp síc tố síc tố vàng chî đät 203,6 AU/g và lþĉng síc tố và monacolin K cûa chûng M. purpureus NBRC đó là 105,8 AU/g. Ở độ èm 30%, nçm mốc chî 4485 trong nghiên cĀu đþĉc xác đðnh là 40%. 354
  6. Nguyễn Ngọc Thạnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong Bảng 2. Ảnh hưởng của độ ẩm đến sự hình thành sắc tố và monacolin K của M. purpureus NBRC 4485 Độ ẩm (%) Lượng sắc tố vàng (AU/g) Lượng sắc tố đỏ (AU/g) Lượng monacolin K (µg/g) d c 70 203,6 105,8 389,3d 60 368,9c 196,4c 474,2c 50 2.825,8b 1.432,8b 1.104,8b 40 3.038,2a 2.112,6a 1.904,6a Ghi chú: Giá trị trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần thí nghiệm lặp lại. Các giá trị trung bình trong cùng một cột theo sau có các mẫu tự giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%. Bảng 3. Ảnh hưởng của mật số nấm mốc đến sự hình thành sắc tố và monacolin K của M. purpureus NBRC 4485 Mật số (bào tử/g) Lượng sắc tố vàng (AU/g) Lượng sắc tố đỏ (AU/g) Lượng monacolin K (µg/g) 4 c c 10 712,0 431,1 664,2c 105 2.928b 1.758,0b 1.462,6b 6 a a 10 3.769 2.039,0 1.901,6a Ghi chú: Giá trị trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần thí nghiệm lặp lại. Các giá trị trung bình trong cùng một cột theo sau có các chữ cái giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%. đæu. Cý thể là ć mêt số 104 bào tā/g thì hàm 3.3. Ảnh hưởng của mật số nấm mốc đến lþĉng síc tố vàng là 712,0 AU/g, hàm lþĉng síc khả năng sinh sắc tố và monacolin K tố đó là 431,1 AU/g và hàm lþĉng monacolin K Mêt số bào tā nçm mốc để chûng giống là 664,2 µg/g. Khi bổ sung mêt số ć 106 bào tā/g cüng là một yếu tố quan trọng cò tác động đáng thì hàm lþĉng síc tố vàng, đó và monacolin K kể đến să phát triển cûa vi sinh vêt và sân xuçt tëng lên læn lþĉt là 3.769 AU/g, 2.039 AU/g, các chçt chuyển hóa có giá trð trong lên men bề 1.901,6 µg/g. Nhþ vêy, kết quâ cho thçy là cæn mặt rín. Do đặc tính cûa nçm mốc Monacus, thiết phâi sā dýng mêt số bào tā tối đa để chûng mêt số cao nhçt đät đþĉc khi nuôi cçy trên môi vào cĄ chçt vĆi mýc tiêu thu đþĉc tối đa lþĉng trþąng tối đa cüng chî đät khoâng 106-107 bào síc tố cüng nhþ monacolin K. Kết quâ phù hĉp tā/g cĄ chçt khô. Do đò, các nghiên cĀu liên vĆi nghiên cĀu cûa Pandey & cs. (2000), kết quâ cho thçy bổ sung nồng độ giống phù hĉp sẽ làm quan đến nçm mốc này chî bố trí ć mêt số tëng khâ nëng tổng hĉp các chçt chuyển hóa khoâng 104-106 bào tā/g cĄ chçt khô (Lee & cs., thĀ cçp. Do đò, mêt số bào tā đû cao giúp cho 2002; Ajdari & cs., 2011; Sun & cs., 2011). Thí nçm mốc thích nghi vĆi môi trþąng và sinh nghiệm đþĉc thăc hiện vĆi 3 nồng độ giống khác trþćng tế bào ć mĀc tốt hĄn. Tÿ đò làm tëng tốc nhau (104, 105 và 106 bào tā/g) để đánh giá ânh độ lên men, rút ngín thąi gian sân xuçt và việc hþćng cûa mêt số bào tā đến khâ nëng phát tổng hĉp các chçt chuyển hóa thĀ cçp đþĉc triển và sinh síc tố cüng nhþ monacolin K cûa nhanh hĄn. Tuy nhiên, việc bổ sung nồng độ M. purpureus NBRC 4485 sau 14 nuôi cçy. Kết giống quá nhiều có thể dén đến tích lüy sinh quâ đþĉc trình bày trong bâng 3. khối và tiêu hao chçt dinh dþĈng một cách Kết quâ ć bâng 3 có thể thçy hàm lþĉng síc nhanh chòng. Điều này bçt lĉi cho quá trình tố cüng nhþ hàm lþĉng monacolin K tëng lên tổng hĉp các chçt chuyển hóa thĀ cçp sau này đáng kể khi tëng mêt số bào tā chûng giống ban (Zhang & cs., 2018). 355
  7. Xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 Bảng 4. Lượng sắc tố và monacolin K tạo thành theo thời gian nuôi cấy của M. purpureus NBRC 4485 Thời gian (ngày) Lượng sắc tố vàng (AU/g) Lượng sắc tố đỏ (AU/g) Lượng monacolin K (µg/g) h g 8 198,2 118,2 352,9g 10 330,7g 203,6f 444,1f 12 1.489,8f 284,4e 521,5e 14 3.560,0e 1.815,1d 1.714,9d d c 17 6.212,4 3.627,6 1.931,5c 20 6.515,6c 4.573,3b 2.020,3b 22 6.750,2b 4.960,9a 2.089,3ab 24 6.891,3a 4.995,2a 2.097,6a Ghi chú: Giá trị trong bảng là giá trị trung bình của 3 lần thí nghiệm lặp lại. Các giá trị trung bình trong cùng một cột theo sau có các chữ cái giống nhau thể hiện sự khác biệt không có ý nghĩa về mặt thống kê ở độ tin cậy 95%. 3.4. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến să khác biệt vĆi một số nghiên cĀu đi trþĆc nhþ khả năng sinh sắc tố và monacolin K nghiên cĀu cûa Zhang & cs. (2018) khi xác đðnh khoâng thąi gian phù hĉp để lên men bìng nçm Kết quâ xác đðnh ânh hþćng cûa thąi gian mốc M. ruber là 18 ngày. Nghiên cĀu cûa Julio nuôi cçy đến să hình thành síc tố và monacolin & cs. (2007), thąi gian tối þu để lên men bề mặt K đþĉc trình bày ć bâng 4. Kết quâ cho thçy rín vĆi gäo là 7 ngày và vĆi bã mía là 10-11 hàm lþĉng síc tố và monacolin K tëng dæn qua ngày. Các kết quâ này đã cho thçy thąi khoâng các ngày và tëng mänh nhçt tÿ ngày 12 đến thąi gian tối þu để sân xuçt síc tố và monacolin ngày 20. Tÿ ngày 20 đến ngày 24, câ hàm lþĉng K có thể thay đổi là do să khác biệt về loài, chçt síc tố và monacolin K đều chî tëng vĆi lþĉng nền và điều kiện lên men (Xu & cs., 2005; không đáng kể và cò khuynh hþĆng tþĄng đối ổn Panda & cs., 2008). đðnh. Trong nhĂng ngày đæu, nçm mốc bít đæu sā dýng nguồn cĄ chçt để phát triển và dæn dæn thích nghi vĆi môi trþąng. Tÿ ngày thĀ 12 đến 4. KẾT LUẬN ngày 20, lþĉng síc tố và monacolin K tëng tÿ Trong phäm vi bþĆc đæu xác đðnh các điều 1.489,8 AU/g lên 6.515,6 AU/g đối vĆi síc tố kiện thích hĉp để chûng nçm mốc M. purpureus vàng, tÿ 284,4 AU/g lên 4.573,3 AU/g đối vĆi síc NBRC 4485 sân xuçt síc tố và monacolin K, tố đó và tÿ 521,5 µg/g lên 2.020,3 µg/g đối vĆi nghiên cĀu đã xác đðnh đþĉc một số thông số cĄ monacolin K. Lúc này nçm mốc đã thích nghi bân cho quá trình nuôi cçy bao gồm cĄ chçt gäo nên phát triển rçt nhanh và đồng thąi täo ra các lĀt tríng vĆi độ èm 40% v/w, nồng độ giống sân phèm chuyển hóa thĀ cçp. Tuy nhiên đến chûng 106 bào tā/g và thu hoäch vào ngày thĀ ngày 22, lþĉng síc tố và monacolin K không còn 22. Hàm lþĉng síc tố vàng, síc tố đó và tëng mänh và cĄ bân ổn đðnh sau 24 ngày, kết monacolin K thu đþĉc vĆi điều kiện nuôi cçy quâ thống kê cho thçy síc tố đó (4.960,9 AU/g này đät hàm lþĉng læn lþĉt là 6.750,2 AU/g, và 4.995,2 AU/g) và monacolin K (2.089,3 µg/g 4.960,9 AU/g và 2.089,3 µg/g. Kết quâ nghiên và 2.097,6 µg/g) không khác biệt ċ nghïa thống cĀu cho thçy triển vọng Āng dýng chûng nçm kê vĆi độ tin cêy 95%. Điều này có thể là do mốc M. purpureus NBRC 4485 trong sân xuçt lþĉng chçt dinh dþĈng trong môi trþąng không các chçt màu tă nhiên Āng dýng trong thăc cñn đû nhiều để nçm mốc sā dýng, lúc này nçm phèm cüng nhþ monacolin K Āng dýng trong mốc đã già và hình thành bào tā. Kết quâ này có dþĉc phèm. 356
  8. Nguyễn Ngọc Thạnh, Phạm Thị Minh Thư, Lưu Minh Châu, Bùi Hoàng Đăng Long, Huỳnh Xuân Phong LỜI CẢM ƠN Higa Y., Kim Y.S., Altaf-Ul-Amin M., Huang M., Ono N. & Kanaya S. (2020). Divergence of metabolites Nhóm tác giâ xin chân thành câm Ąn in three phylogenetically close Monascus species Trþąng Đäi học Cæn ThĄ đã tài trĉ kinh phí để (M. pilosus, M. ruber, and M. purpureus) based on secondary metabolite biosynthetic gene nghiên cĀu này đþĉc thăc hiện thông qua đề tài clusters. BMC Genomics. 21(1): 679. có mã số T2020-109. Hirota M., Menta A., Yoneyama K. & Kitabatake N. (2002). A Major decomposition product, citrinin TÀI LIỆU THAM KHẢO H2, from citrinin on heating with moisture. Bioscience, Biotechnology, and Ajdari Z., Ebrahimpour A., Abdul M.M., Hamid M., Biochemistry. 66(1): 206-210. Mohamad R. & Ariff A.B. (2011). Nutritional Johns M.R. & Stuart D.M. (1991). Production of requirements for the improvement of growth and pigments by Monascus purpureus in solid culture. sporulation of several strains of Monascus Journal of Industrial Microbiology. 8(1): 23-28. purpureuson solid state cultivation. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2011: 487329. Joshi V.K., Attri D., Bala A. & Bhushan S, (2003). Microbial pigments. Indian Journal of Babitha S.S., Soccol C.R. & Pandey A. (2007). Solid- Biotechnology. 2(3): 362-369. state fermentation for the production of Monascus pigments from jackfruit seed. Bioresource Julio C.C., Bruno O.O., Adenise L.W., Asho, P., Technology. 98(8): 1554-1560. Sumathy B. & Carlos R.S. (2007). Effect of substrates on the production of Monascus Cadena-Herrera D., Lara E.E.J., Ramírez-Ibañez D.N., biopigments by solid-state fermentation and López-Morales A.C., Pérez O.N., Flores-Ortiz F.L. pigment extraction using different solvents, Indian & Medina-Rivero E. (2015). Validation of three Journal of Biotechnology. 6(6): 194-199. viable-cell counting methods: Manual, semi- automated, and automated. Biotechnology Reports. Khanahmadi M., Roostaazad R., Mitchell D.A., 7: 9-16. Miranzadeh M., Bozorgmehri R. & Safekordi A. (2006). Bed moisture estimation by monitoring of Chattopadhyay P., Chatterjee S. & Sen S.K. (2008). air stream temperature rise in packed-bed solid- Biotechnological potential of natural food grade state fermentation. Chemical Engineering Science. biocolorants. African Journal of Biotechnology. 61(17): 5654-566. 7(17): 2972-2985. Lê Thanh Mai, Nguyễn Thị Hiền, Phạm Thu Thủy, Chinese Pharmacopoeia (2015). Editorial Committee of Nguyễn Thanh Hằng & Lê Thị Lan Chi (2008). Chinese Pharmacopoeia, 2015 (Beijing: China Các phương pháp phân tích ngành công nghệ lên Medical Science and Technology Press). men. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. pp. 860-861. Lee B.K., Piao H.Y. & Chung W.J. (2002). Production Clark R.B., Capon J.R., Lacey E., Tennant S. of red pigments by Monascus purpureus in solid- & Gillb H.J. (2006). Citrinin revisited: from state culture. Biotechnology and Bioprocess monomers to dimers and beyond. Organic and Engineering. 7: 21-25. Biomolecular Chemistry. 4(8): 1520-1528. Lee D.S. (2012). Development of monacolin K- Dufosse L., Fouillaud M., Caro Y., Mapari S.A. & enriched ganghwayakssuk (Artemisia princeps Sutthiwong N. (2014). Filamentous fungi are large- Pamp.) by fermentation with Monascus pilosus. scale producers of pigments and colorants for the Journal of Microbiology and Biotechnology. food industry. Current Opinion in Biotechnology. 22(7): 975-980. 26: 56-61. Lee Y.K. (1995). Natural colors from microbial Fouler S.G., Trivedi A.B., & Kitabatake N. (1994). sources. Proceedings of the National Seminar on Detoxification of citrinin and ochratoxin A by Food Technology-Food Ingredients, Kuala hydrogen peroxide. Journal of AOAC Lumpur, Malaysia. pp. 189-197. International. 77(3): 631-637. Li P., Su R., Yin R., Lai D., Wang M., Liu Y. & Zhou Gmoser R., Ferreira J.A., Lennartsson P.R. & L. (2020). Detoxification of mycotoxins through Taherzadeh M.J. (2017). Filamentous ascomycetes biotransformation. Toxins. 12(2): 121. fungi as a source of natural pigments. Fungal Manikprabhu D. & Lingappa K. (2013).  Actinorhodin Biology and Biotechnology. 4(1): 1-25. a natural and attorney source for the synthetic dye Hajjaj H., François J.M., Goma G. & Blanc P.J. (2012). to detect acid production of fungi. Saudi Journal of Effect of amino acids on red pigments and citrinin Biological Sciences, 20(2): 163-168. production in Monascus ruber. Journal of Food Mapari S.A., Thrane U. & Meyer A.S. (2010). Fungal Science. 77(3): 156-159. polyketide azaphilone pigments as future natural 357
  9. Xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho khả năng sinh sắc tố và monacolin K từ chủng nấm mốc Monascus purpureus NBRC 4485 food colorants. Trends in Biotechnology. food products, and preservation technologies. 28(6): 300-307. Comprehensive Reviews in Food Science and Padhi B.S. (2012). Pollution due to synthetic dyes Food Safety. 18: 1070-1096. toxicity and carcinogenicity studies and Xiong X., Zhang X., Wu Z., & Wang Z. remediation. International Journal of (2014). Optimal selection of agricultural products Environmental Sciences. 3(3): 940-955. to inhibit citrinin production during submerged Panda B.P., Javed S. & Ali M. (2008). Optimization of culture of Monascus anka. Biotechnology and fermentation parameters for higher lovastatin Bioprocess Engineering. 19(6): 1005-1013. production in red mold rice through co-culture of Xu B.J., Wang Q.J., Jia X.Q. & Sung C.K. (2005). Monascus purpureus and Monascus ruber. Food Enhanced lovastatin production by solid state and Bioprocess Technology. 3(3): 373-378. fermentation of Monascus ruber. Biotechnology Pandey A., Soccol C.R. & Mitchell D. (2000). New and Bioprocess Engineering. 10(1): 78-84. developments in solidstate fermentation: I- Yang Y., Liu B., Du X., Li P., Liang B., Cheng X., Du Bioprocess and products. Process Biochemistry. L.C., Huang D., Wang L. & Wang S. (2015). 35(10): 1153-1169. Complete genome sequence and transcriptomics Srianta I. & Harijono (2015). Monascus - fermented analyses reveal pigment biosynthesis and sorghum: pigments and monacolin K produced by regulatory mechanisms in an industrial strain, Monascus purpureus on whole grain, dehulled Monascus purpureus YY1. Scientific Reports. grain and bran substrates. International Food 5(1): 8331-8339. Research Journal. 22(1): 377-382. Yongsmith B., Kitprechavanich V., Chitradon L., Sun J.L., Zou X., Liu A.Y. & Xiao T.F. (2011). Chaisrisook C. & Budda N. (2000). Color mutants Elevated yield of Monacolin K in Monascus purpureus by fungal elicitor and mutagenesis of of Monascus sp. KB9 and their comparative UV and LiCl. Biological Research. 44(4): 377-382. glucoamylases on rice solid culture. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. Trivedi A.B., Hirota M., Doi E. & Kitabatake N. 10(1-3): 263-272. (1993). Formation of a new toxic compound, citrinin H1, from citrinin on mild heating in water. Zhang B.B., Xing H.B., Jiang B.J., Chen L., Xu G.R., Journal of the Chemical Society, Perkin Jiang Y. & Zhang D.Y. (2018). Using millet as Transaction 1. 18: 2167-2171. substrate for efficient production of monacolin K Vũ Thanh Thảo, Huỳnh Bái Nhi, Cao Thị Hồng Gấm & by solid-state fermentation of Monascus ruber. Trần Cát Đông (2011). Khảo sát điều kiện nuôi cấy Journal of Bioscience and Bioengineering. vi nấm Monascus purpureus để thu sinh khối giàu 125(3): 333-338. Monacolin. Tạp chí Y học thành phố Hồ Chí Minh. Zhang L., Li Z., Dai B., Zhang W. & Yuan Y. 5(1): 195-202. (2013). Effect of submerged and solid-state Wang A.S.M.C.P., Wang N., Yang L. & Xiao Z. fermentation on pigment and citrinin production (2019). Brown rice versus white rice: nutritional by Monascus purpureus. Acta Biologica quality, potential health benefits, development of Hungarica. 64(3): 385-394. 358
nguon tai.lieu . vn
Nông nghiệp Ngư nghiệp Lâm nghiệp Sinh học Hoá học Ngôn ngữ học Ngân hàng - Tín dụng