Medium optimization for biosurfactant production by Rhodococcus ruber TD2 using response surface methodology

Abstract

TÓM TẮT: Với hoạt tính sinh học vượt trội như khả năng nhũ hóa cao, giảm sức căng bề mặt, đặc tính kháng u và điều chỉnh miễn dịch, chất hoạt hóa bề mặt sinh học (CHHBMSH) từ vi khuẩn thuộc chi Rhodococcus ngày càng thu hút sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới. Việc tìm ra quy trình tối ưu cho sinh tổng hợp chúng sẽ làm tăng tiềm năng ứng dụng CHHBMSH từ Rhodococcus trong các ngành công nghệ mới như tái tạo môi trường bằng phương pháp sinh học, y sinh học... Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng để tối ưu hóa thành phần môi trường tạo CHHBMSH của chủng Rhodococcus ruber TD2 dựa vào 3 yếu tố có ảnh hưởng mạnh nhất đến quá trình sinh tổng hợp CHHBMSH: hàm lượng dầu DO, NaNO 3 và pH. Kết quả phân tích bề mặt đáp ứng cho thấy, chủng TD2 có khả năng tạo CHHBMSH cao nhất trong môi trường tối ưu chứa 5,7% (v/v) dầu DO; 3,3 g/l NaNO 3 và pH 8,3. Trong điều kiện môi trường này, chủng TD2 tạo 30,1 g/l CHHBMSH thô; gấp 2,23 lần so với môi trường chưa tối ưu (13,5 g/l) sau 5 ngày. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp bề mặt đáp ứng có hiệu quả cao trong việc tối ưu hóa môi trường nuôi cấy tạo CHHBMSH của chủng Rhodococcus ruber TD2 phân lập tại ven biển Việt Nam.Từ khóa: Rhodococcus, chất hoạt hóa bề mặt sinh học, phương pháp bề mặt đáp ứng, tối ưu môi trường. MỞ ĐẦUChất hoạt hóa bề mặt sinh học là các chất có hoạt tính bề mặt được tạo ra dưới dạng ngoại bào hoặc một phần gắn với màng tế bào bởi nhiều loài vi sinh vật như vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Do cấu trúc đa dạng, không độc và có khả năng tự phân hủy sinh học, CHHBMSH ngày càng được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: công nghiệp dầu khí, xử lý môi trường, y dược, mỹ phẩm và công nghiệp chế biến thức ăn [5, 9, 13].Về mặt cấu trúc hóa học, CHHBMSH được tạo ra bởi vi khuẩn thuộc chi Rhodococcus thường là trehalose lipid hoặc acid béo thuộc nhóm glycolipid [6,10,11]. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chúng có hiệu quả cao hơn so với CHHBM hóa học trong việc làm giảm sức căng bề mặt (giữa chất lỏng và không khí) và giảm sức căng bề mặt giữa 2 chất (chất lỏng-chất lỏng; chất lỏng-chất rắn) [11,12]. Ngày càng nhiều sản phẩm CHHBMSH từ các loài thuộc chi Rhodococcus được công bố có tiềm năng ứng dụng trong các ngành công nghiệp đặc biệt trong công nghiệp dầu khí và xử lý môi trường [4,12]. Điều này đã giúp CHHBMSH được tạo ra từ Rhodococcus dễ dàng xâm nhập vào thị trường. Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất của việc thương mại hóa chúng là hiệu suất lên men sản phẩm còn thấp, dẫn đến giá thành sản phẩm cao. Do đó, để sản xuất ở quy mô lớn, việc nâng cao hiệu suất tạo CHHBMSH từ Rhodococcus là cần thiết. Một trong các phương pháp hiệu quả có thể đạt hiệu suất tạo CHHBMSH cao là lựa chọn môi trường nuôi cấy thích hợp và tối ưu hóa thành phần môi trường cho lên men. Trong khi phương pháp nghiên cứu 1 yếu tố tại 1 thời điểm không xác định được sự tác động qua lại giữa các yếu tố biến thiên của thành phần môi trường nuôi cấy để dự đoán điều kiện thuận lợi nhất cho sinh trưởng và tạo sản phẩm của vi sinh vật thì phương pháp bề mặt ...

Biosynthesis of Surfactants by Actinobacteria of Rhodococcus Genus

“…Vuong Thi Nga зі співавторами [23] з використанням математичних методів оптимізували склад поживного середовища з дизельним паливом для культивування продуцента ПАР R. ruber TD2, виділеного із забрудненої нафтою прибережної зони. На оптимізованому середовищі, що містило 5,7 % дизельного палива і 3,3 г/л NaNO 3 , при рН 8,3, упродовж 5 діб штам TD2 синтезував 30,1 г/л ПАР, що більш, ніж у 2 рази вище порівняно з показником до оптимізації.…”

“…Так, у процесі культивування штаму R. equi P20 на соєвій олії (2,5%) концентрація синтезованих ПАР (фосфоліпопептиди) становила 7,3 г/л [34]. R. ruber TD2, який синтезує ПАР на дизельному паливі [23], утворює 13,7 г/л поверхнево-активних речовин на оливковій олії [24]. У роботі [35] Так, за умов росту штаму Au-1 на рафінованій соняшниковій і оливковій олії концентрація таких ПАР становила 1,73 і 2,9 г/л відповідно, на вазеліновій оливі -3,48, а на фузі олійному -2,62 г/л.…”

Biosurfactant production by a crude oil‐utilizing bacterium towards petroleum hydrocarbon biodegradation applications

“…4 In all over the world, some studies on biosurfactantproducing microorganisms have achieved certain results. [5][6][7][8] These microbes have been shown that can utilize glucose, olive, soy bean, diesel oil, etc. as a carbon source for energy exchange.…”