CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của dịch chiết xuất từ các loại vỏ trái cây đến khả năng sản xuất carotenoid bởi chủng Rhodosporidium paludigenum
3.1.1. Ảnh hưởng của dịch chiết vỏ trái cây thay thế đường D-glucose trong môi trường
Các nghiên cứu trước đây chứng minh rằng chi Rhodotorula có khả năng phát triển và tạo ra sắc tố trong các môi trường nuôi cấy thay thế khác nhau, bao gồm nước muối củ cải lên men (Malisorn & Suntornsuk, 2008); chất thải glycerol từ quá trình sản xuất diesel sinh học với glucose (Petrik và cs, 2013); nước dừa hoặc gạo (Yadav & Prabha, 2014);
glycerin thô và men bia đã qua sử dụng (Rodrigues và cs, 2019), mật mía (Machado và cs, 2019) và nước thải khoai tây và phần glycerol (Kot và cs, 2020). Điều này chứng tỏ rằng khi có các chất nền thay thế, có thành phần bao gồm protein và carbohydrate, có khả năng nấm men sinh sắc tố có thể phát triển và tạo ra sắc tố. Do đó, chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của chất nền chiết xuất từ 5 loại vỏ trái cây (cam, dứa, xoài, chuối, dưa hấu) như một nguồn carbon đến sinh khối và khả năng sản xuất caroten bởi chủng Rhodosporidium paludigenum. Kết quả được trình bày ở Bảng 3.1 và Hình 3.1, Hình 3.2 và Hình 3.3, Hình 3.4.
Bảng 3.1. Sinh khối, hàm lượng carotenoid của các nghiệm thức từ chủng nấm men Rhodosporidium paludigenum
Nghiệm thức Sinh khối khô (g/L)
Hàm lượng carotenoid
àg/g àg/L
NT1 3,306 ± 0,58ab 1056 ± 11,62e 3478,785 ± 587,56bc NT2 4,533 ± 0,07b 575,694 ± 69,75c 2516,816 ± 128,07b NT3 2,713 ± 0,35a 292,106 ± 5,7a 876,908 ± 359,87a NT4 3,313 ± 0,13ab 758,982 ± 9,04d 2613,104 ± 330,65b NT5 3,386 ± 0,07ab 1098,68 ± 6,94e 3720,139 ± 67,16c NT6 2,967 ± 1,16ab 412,566 ± 3,52b 1248,466 ± 12,21a
27 Nghiệm thức
Hàm lượng đường khử (mg/L)
D0 D3 D6
NT1 15,9 ± 0,00 7,567 ± 0,36c 0,85 ± 0,02a
NT2 13,7 ± 0,00 4,1 ± 0,15a 0,7 ± 0,05a
NT3 12,6 ± 0,00 2,967 ± 0,16a 0,667 ± 0,06a
NT4 14,8 ± 0,00 6,1 ± 0,63b 0,8 ± 0,11a
NT5 37,6 ± 0,00 17,367 ± 0,36d 2,467 ± 0,166b
NT6 74 ± 0,00 35,7 ± 0,34e 0,767 ± 0,08a
Ghi chú: Các chữ cái trong cùng một cột thể hiện sự sai khác ở mức ý nghĩa p < 0.05 Bảng 3.2. Hàm lượng đường khử của các nghiệm thức từ chủng nấm men
Rhodosporidium paludigenum
28
Theo kết quả được trình bày trong Bảng 3.1, cho thấy tất cả các chất nền chiết xuất từ 05 loại vỏ trái cây đều cho sự tăng trưởng và sinh tổng hợp carotenoid của chủng R.
paludigenum. Tarangini và Mishra (2014) đã thực hiện một nghiên cứu tương tự để tạo ra carotenoid bởi Rhodotorula sp. sử dụng chiết xuất chất thải trái cây (cam, dứa, lựu) làm nguồn cacbon duy nhất cho hàm lượng carotenoid (2,98 ± 0,28 mg/L) với năng suất sinh Hình 3.1. Sinh khối lỏng của R.paludigenum từ các nghiệm thức sau 6 ngày nuôi cấy
Hình 3.2. Sinh khối thu được của R.paludigenum từ các nghiệm thức
Hình 3.3. Dịch chiết carotenoid của chủng R. paludigenum ở các nghiệm thức
29
khối 7,83 mg/mL. Tuy nhiên, có sự khác biệt về sinh khối khô và hàm lượng carotenoid được tạo ra giữa các chất nền chiết xuất từ vỏ trái cây khác nhau bởi Rhodosporidium paludigenum. Sinh khối khô cao nhất ở nghiệm thức 2 (NT2) đạt 4.533 ± 0,07 g/L và thấp nhất ở nghiệm thức 3 (NT3) với sinh khối đạt 2,713 ± 0,35 g/L. NT3 chứa chất nền là vỏ cam, trong vỏ cam chứa các loại đường hòa tan, chẳng hạn như glucose, sucrose, fructose và xylose (Javed và cs, 2019). Các polysaccharid không hòa tan như pectin, cellulose và hemicelluloses cũng có trong vỏ cam (Torrado và cs, 2011). Bản chất của các loại nguồn carbon ảnh hưởng tới quá trình thể lên men và năng suất sinh khối của nấm men (Behera và Varma, 2017).
Khả năng sinh sắc tố carotenoid cao nhất là ở nghiệm thức 5 (NT5) khi sử dụng vỏ dứa làm chất nền và thấp nhất ở NT3 khi sử dụng vỏ dưa hấu làm chất nền lần lượt là 3720,139 ± 67,16 àg/L và 876,908 ± 359,87 àg/L. Sự sai khỏc trờn, cú thể liờn quan tới ảnh hưởng hàm lượng đường trong các chất nền chiết xuất từ vỏ trái cây.
Theo nghiên cứu của Siti Roha và cộng sự, khi phân tích chất thải dứa chứa các thành phần dinh dưỡng có giá trị của đường đơn như sucrose, glucose và fructose. Nó đã được tìm thấy rằng hàm lượng fructose cao hơn đáng kể trong lõi (2,24%), tiếp theo là vỏ (2,04%) và cuống dứa (0,87%). Nó cũng được phát hiện ra rằng hàm lượng glucose cao hơn đáng kể trong lõi (2,56%) tiếp theo là vỏ (2,18%) và cuống (0,53%). Qua Bảng 3.2, nhận thấy hàm lượng đường khử của NT6 cao nhất đạt 74 mg/L, sau đó đến NT5, NT1 và thấp nhất là ở NT3.
Bảng 3.2 cũng cho thấy nồng độ đường khử trong hầu hết các nhóm xử lý, đều có xu hướng giảm sau D6. Tuy nhiên, nồng độ đường khử trong NT5 vẫn còn lại cao hơn so với các nghiệm thức còn lại. Sự giảm nồng độ đường giảm cho thấy sự tiêu thụ nguồn carbon của R. paludigenum để tăng trưởng và sản xuất carotenoid. Giai đoạn phát triển của nấm men là từ D0 - D3, ở đây nấm men sẽ sử dụng nguồn đường cho giai đoạn sinh trưởng và phát triển của mình để tăng sinh khối. Giai đoạn tích luỹ được quan sát từ D3 - D6, carotenoid sẽ được tích luỹ cao ở giai đoạn này.
Khi so sánh với kết quả của Squina và cộng sự (2002) đã nghiên cứu R. rubra và R.
glutinis bằng cách sử dụng nước mía làm chất nền, chiết xuất nấm men và peptone thì kết quả của chúng tôi thấp hơn. Trong nghiên cứu này, tác giả đã phát hiện ra sản lượng sắc tố là 4,4 mg/L đối với R. rubra và 6,7 mg/L đối với R. glutinis. Trong một nghiên cứu khác
30
của Cheng & Yang, 2016, khi sử dụng R. mucilaginosa F-1, các tác giả đã thay đổi môi trường nuụi cấy và nhận thấy sản lượng là 315,9 àg/g khi sử dụng mụi trường YM (10 g/L glucose, 5 g/L peptone, 3 g/L dịch chiết nấm men, 3 g/L chiết xuất nấm men), 376,3 àg/g với tương cà, 268,6 àg/g với mật đường thỡ hàm lượng sắc tố của chỳng tụi cao hơn. Điều này, có thể giải thích là do việc sử dụng môi trường,chủng nấm men trong các nghiên cứu này khác so với nghiên cứu của chúng tôi. Nên sự khác nhau này là hoàn toàn phù hợp.
Như vậy, việc sử dụng vỏ dứa làm chất nền thay thế trong môi trường Hansen là tốt nhất. Chúng tôi sử dụng vỏ dứa làm chất nền cho các khảo sát tiếp theo.