BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
Nguyễn Thành Long
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BỨC XẠ GAMMA Co-60 ĐỂ
CHẾ TẠO β-GLUCAN KHỐI LƢỢNG PHÂN TỬ THẤP
TAN TRONG NƢỚC CÓ HOẠT TÍNH SINH HỌC
TỪ BÃ MEN BIA
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Mã số: 9 42 02 01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh - 2020
Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ -
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Lê Quang Luân
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TS. Hoàng Nghĩa Sơn
Phản biện 1: …
Phản biện 2: …
Phản biện 3: ….
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi … giờ ...’, ngày … tháng
… năm 2020
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
MỞ ĐẦU
Luận án “Nghiên cứu ứng dụng bức xạ gamma Co-60 để chế tạo
β-glucan khối lƣợng phân tử thấp tan trong nƣớ oạt t n in
ọ từ n ia” được thực hiện từ tháng 11/2015 đến tháng 5/2019
tại Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh và Viện
Sinh học Nhiệt đới.
1. Tính cấp thiết
β-glucan đã được biết đến rộng rãi như là chất kích thích miễn dịch
rất mạnh, làm giảm cholesterol và chất béo trung tính, điều hòa lượng
đường trong máu, chữa lành vết thương, làm trẻ hóa làn da, v.v. β-
glucan còn có tác dụng làm gia tăng số lượng tế bào miễn dịch và hạn
chế sự phát triển của khối u ở người nên có hoạt tính phòng chống rất
mạnh mẽ khối u giúp nâng cao hiệu quả điều trị ung thư, và làm giảm
tác dụng phụ của hóa trị, v.v. Trong chăn nuôi, β-glucan có tác dụng làm
tăng cường hệ thống miễn dịch, giúp vật nuôi kháng được một số bệnh,
từ đó làm tăng năng suất và chất lượng sản sản phẩm mà không cần phải
dùng đến kháng sinh hoặc chất kích thích.
Tuy nhiên, β-glucan có khối lượng phân tử (Mw) lớn, độ nhớt cao và
khó hòa tan nên rất hấp thu kém nên gặp một số trở ngại khi ứng dụng
thực tiễn. Nhiều nghiên cứu cho thấy β-glucan có Mw thấp sẽ có hiệu
ứng sinh học tốt hơn β-glucan và β-glucan tan nước có Mw trong
khoảng từ 1-30 kDa đã cho thấy có tác dụng tăng cường miễn dịch cao
hơn so với các β-glucan có Mw cao. β-glucan Mw thấp và tan trong
nước là những phân tử β-glucan dễ tan trong nước nên dễ dàng được hấp
thu và có hoạt tính sinh học cao do đó được sử dụng hiệu quả hơn. Để
có được β-glucan Mw thấp và tan trong nước thì cắt mạch bằng phương
pháp chiếu xạ được chứng minh là rất hiệu quả với những ưu điểm nổi
bật như thời gian ngắn, quy trình đơn giản, có thể điều chỉnh liều xạ để
thu được β-glucan có Mw như mong muốn, sản phẩm có độ tinh khiết
cao, không cần tinh chế lại và thân thiện với môi trường.
β-glucan là một trong những hợp chất chính cấu tạo nên thành tế bào
nấm men bia và cả nước hiện có trên 300 cơ sở sản xuất bia với công
suất thiết kế 1,7 tỷ lít/năm, trong đó lượng bã nấm men là ~1%. Bã thải
2
này hiện chỉ được sử dụng một phần và số còn lại được xử lý và thải ra
môi trường. Chính vì vậy, việc sử dụng nguồn bã thải nấm men bia để
tách tạo β-glucan làm nguyên liệu để chế tạo chế phẩm β-glucan Mw thấp
và tan trong nước có hoạt tính sinh học cao là rất hiệu quả và thiết thực
nhằm tận dụng được nguồn phế thải để tạo sản phẩm có giá trị cao và góp
phần giảm thiểu các nguồn gây ô nhiễm môi trường.
Luận án này nghiên cứu hoàn thiện quy trình tách chiết β-glucan từ
thành tế bào bã nấm men bia và thiết lập quy trình công nghệ chế tạo chế
phẩm β-glucan Mw thấp và tan trong nước bằng phương pháp chiếu xạ
đồng thời nghiên cứu các hiệu ứng sinh học của β-glucan sau khi cắt
mạch bằng phương pháp chiếu xạ trong điều kiện in vitro và in vivo trên
động vật (gà và chuột) nhằm tạo ra chế phẩm β-glucan có Mw thích hợp
cho hiệu ứng sinh học cao phù hợp cho mục đích ứng dụng làm thực
phẩm chức năng hoặc chế phẩm bổ sung trong chăn nuôi.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng thành công quy trình công nghệ chế tạo chế phẩm β-
glucan Mw thấp và tan trong nước có hoạt tính sinh học từ bã thải nấm
men của các nhà máy sản xuất bia bằng phương pháp chiếu xạ.
3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án
- Tách chiết β-glucan từ bã tế bào nấm men bia.
- Cắt mạch β-glucan bằng phương pháp chiếu xạ tia gamma Co-60.
- Xác định hoạt tính sinh học của β-glucan cắt mạch bằng phương
pháp chiếu xạ.
- Hoàn thiện quy trình chế tạo β-glucan Mw thấp và tan trong nước
bằng phương pháp chiếu xạ.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu tổng quan về β-glucan
Phần này giới thiệu tổng quan đặc trưng về cấu trúc và nguồn thu
nhận β-glucan.
1.2. Sơ lƣợc về nấm men Saccharomyces cerevisiae
Phần này tổng quan về tế bào nấm men S. cerevisiae và cấu trúc
của thành tế bào, trong đó nhấn mạnh β-glucan.
3
1.3. P ƣơng p áp t u n ận thành tế bào từ nấm men bia
Phần này trình bày các phương pháp thông dụng được sử dụng để
phá vỡ tế bào nấm men Saccharomyces thu nhận thành tế bào.
1.4. P ƣơng p áp tách chiết β-glucan từ tế bào nấm men bia
Phần này trình bày các phương pháp phổ biến phá vỡ tế bào, chiết
protein và tinh chế để thu nhận β-glucan.
1.5. Các p ƣơng p áp cắt mạch β-glucan
Phần này trình bày các phương pháp thông dụng đã và đang được sử
dụng để cắt mạch β-glucan.
1.6. Hoạt tính sinh học của β-glucan
Trình bày đặc tính sinh học và cơ chế tác động của β-glucan.
1.7. Ứng dụng của β-glucan
Trình bày ứng dụng chính của β-glucan trong các lĩnh vực khác
nhau.
1.8. Ứng dụng của β-glucan Mw thấp
Trình bày các ứng dụng của β-glucan Mw thấp và tan nước trong
các lĩnh vực khác nhau.
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Nguyên vật liệu
- Bã men bia (nhà máy bia Sài Gòn Bình Dương), mẫu chuẩn β-glucan
nấm men (Sigma, Mỹ), và KIT xác định hàm lượng β(1-3,1-6)-glucan
(Megazyme) và các hóa chất tinh khiết khác (Meck).
- Gà Lương phượng (Gallus gallus domesticus) (Đại học Nông Lâm
Tp.HCM) và chuột nhắt trắng dòng Swiss (Viện Pasteur Tp.HCM),
kháng thể sơ cấp Anti-mouse IgG produced in goat và thứ cấp Anti-goat
IgG-Alkaline phosphatase (Sigma-Aldrich, Mỹ) và đĩa ELISA 96 giếng
(Santa Cruz Biotechnology, Canada).
2.2. Nội dung và p ƣơng p áp nghiên cứu
2.2.1. Tách chiết β-glucan từ bã tế bào nấm men bia
2.2.1.1. Thu nhận thành tế bào nấm men Saccharomyces:
Bã tế bào nấm men bia được ly tâm 5000 vòng/phút, rửa và tiến hành
tự phân trong 20 giờ ở 50oC. Ly tâm thu nhận phần không tan.
2.2.1.2. Tách chiết β-glucan tổng số