Phương Nam Co LTD
© 29/3/2024 - Vietnam12h.com Application

Nấm men Yarrowia lipolytica nguyên liệu Decanedioic Acid

Nấm men Yarrowia lipolytica nguyên liệu sản xuất Decanedioic Acid thuộc về nhóm các loài nấm men có khả năng chuyển hóa chất béo, hay còn gọi là nấm men ưa béo (oleaginous yeasts). Trong đó còn có các loài khác như Rhodotorula sp., Candida sp., Lipomyces sp., Trichosporon sp. Chúng có khả năng chuyển hóa chất béo, dầu và các hợp chất hydrocacbon kị nước.

Yarrowia là chi nấm men duy nhất thuộc ngành nấm túi (Ascomycota), chi này cũng chỉ có một loài.

Nấm men này được phân lập lần đầu tiên từ bơ thực vật ở Hà Lan năm 1928, lúc đầu có tên gọi là Torula lipolytica, sau đó được đổi thành Candida lipolytica và đến nay là Yarrowia lipolytica. Nó thuộc nhóm vi sinh vật hiếu khí bắt buộc, có khả tạo rất nhiều sản phẩm khác nhau, và đã được đánh giá là nhóm nấm men không có khả năng gây bệnh. Nhiều quy trình sản xuất cơ bản nhờ nấm men này được cấp phép ứng dụng bởi Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA). Hơn nữa, Yarrowia lipolytica cũng được sử dụng làm công cụ trong các nghiên cứu về sự bài tiết protein, sự hình thành của peroxisome, về tính lưỡng hình của nấm men, về sự phân hủy các hợp chất kỵ nước, cũng như trong nhiều các lĩnh vực khác.

Đặc điểm hình thái, di truyền

Yarrowia lipolytica nguyên liệu sản xuất Decanedioic Acid là loại nấm men lưỡng hình chuyển hóa chất béo, thường được phân lập từ nhiều loại thực phẩm khác nhau, từ môi trường tự nhiên như nước thải của nhà máy ép dầu, xưởng sản xuất thực phẩm có dầu, hay từ môi trường ô nhiễm dầu. Hầu hết các tế bào phân lập được ở trạng thái đơn bội, nhưng một số ít ở trạng thái lưỡng bội để hình thành bào tử túi chứa bốn bào tử. Các tế bào có thể biệt hóa thành dạng đơn bào, dạng hệ sợi giả, hay dạng sợi, tùy thuộc vào điều kiện sinh trưởng. Bộ gen trong nhân của Y. lipolytica có sáu nhiễm sắc thể, với kích thước khoảng 20Mb. Nhiều trong số các gen xuất hiện tương tự như gen của nấm sợi hơn là của nấm men truyền thống Saccharomyces cerevisiae. Việc giải mã trình tự bộ gen của Y. lipolytica gần đây đã cho biết nhiều thông tin quan trọng về tích lũy và phân giải lipit, về sự tương tác của cơ chất kỵ nước với các tế bào nấm men, sự hấp phụ và vận chuyển của chúng, các quá trình oxy hóa các cơ chất này và các enzyme khác nhau tham gia vào những quá trình đó. Một số enzyme liên quan đến sử dụng cơ chất kỵ nước thuộc các loại multigene (đa gen). Ví dụ: lipases/esterase (LIP genes), cytochromes P450 (ALK genes) và peroxisomal acyl-CoA oxidases (POX genes) được mã hóa bởi một họ 5 gen có tên POX1, POX2, POX3, POX4, POX5, những gen này mã hóa tổng hợp năm enzyme acyl-coenzyme A oxidases (Aox) là Aox1, Aox2, Aox3, Aox4, Aox5. Các enzyme ở thể peroxi có vai trò quan trọng trong sản xuất g- decalactone từ methyl ricinoleate, một phần chuỗi ngắn riêng Aox (Aox3) có liên quan đến quá trình tái tiêu thụ g- decalactone. Khi những gen này bị đột biến, tế bào không chết nhưng sự phân giải, sử dụng các cơ chất kỵ nước của Yarrowia lipolytica bị ức chế.

Đặc điểm sinh lý học

Về nguồn cacbon

Ngoài việc sử dụng các cơ chất thông thường như các đường hexose, pentose, thì Yarrowia lipolytica còn có thể sử dụng hiệu quả các cơ chất kỵ nước như ankan, hydrocacbon thơm, chất béo… Việc sử dụng các cơ chất đặc biệt này có liên quan đến cơ chế bám dính của cơ chất kỵ nước vào màng tế bào và cơ chế vận chuyển các chất qua màng tế bào bằng các chất mang. Khi đó, những giọt nhỏ cơ chất kỵ nước bám dính lên bề mặt tế bào, tế bào tự thay đổi bề mặt như tạo bề mặt gồ gề lồi lõm, và giảm độ dày thành tế bào. Sau đó chúng được vận chuyển chủ động thông qua các kênh vận chuyển điện tử dày đặc trên màng tế bào.

Dưới đây là ảnh hiển vi của tế bào Yarrowia lipolytica trong môi trường methy ricinoleate, minh họa cho hiện tượng vừa trình bày.

Tế bào Yarrowia lipolytica sinh trưởng trong môi trường chứa methy ricinoleate.

Sau khi được vận chuyển vào trong tế bào, nếu là chất béo, trước hết chúng sẽ chịu tác động của enzyme lipotic (lipase) để bị thủy phân thành glycerol và axít béo; tiếp đó các cơ chất kỵ nước này sẽ được hydroxy hóa nhờ hệ ezyme có tên là cytochrome P450 monoxidase khu trú trong lưới nội chất, rồi tiếp tục chịu tác động của hệ enzyme oxidase chuyển thành andehyde béo; tiếp đó là quá trình oxi hóa andehyde béo được xúc tác bởi aldehyde dehydrogenase.

Ngoài nguồn cacbon kể trên, Yarrowia lipolytica cũng có thể sử dụng ancol (ankan, glycerin…), axit hữu cơ (axit axetic, axit xitric, axit succinic…) hay các muối của các axit hữu cơ đó như những nguồn cacbon duy nhất để sinh trưởng, và chuyển hóa các chất theo những hướng khác nhau.

Nhu cầu oxy

Nấm men Yarrowia lipolytica sống hiếu khí bắt buộc, sự sinh trưởng và trao đổi chất của nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, đặc biệt là lượng oxy trong môi trường nuôi cấy. Trong quá trình nuôi cấy, nhu cầu oxy cho sự sinh trưởng và trao đổi chất của nấm men này phụ thuộc vào nồng độ ion sắt có trong môi trường [12]. Ngoài việc khuấy lắc, có nhiều phương pháp được áp dụng nhằm tăng hàm lượng oxy trong môi trường nuôi cấy như sục khí nén, đặc biệt là bổ sung chất mang perfluorocarbons (PFC) đã hòa tan oxy vào bình lên men trong giai đoạn sau của quá trình nuôi cấy khi mà lượng oxy ban đầu đã được sử dụng đáng kể. Theo các nghiên cứu, khi tăng nồng độ oxy trong môi trường lên men từ 10 đến 20% thì sản lượng chất đã chuyển hóa tăng rõ rệt (từ 10-80%); việc tăng nồng độ oxy lên trên 20% không làm tăng thêm lượng sản phẩm.