Tóm tắt luận án Nghiên cứu tuyển chọn RHODOTORULA có khả năng sinh tổng hợp beta-Carotene trên môi trường bán rắn làm thức ăn bổ sung cho gà đẻ trứng

I H C QU C GIA TP. H CHÍ MINH TR NG I H C BÁCH KHOA NGUY N TH MINH NGUY T NGHIÊN C U TUY N CH N RHODOTORULA CÓ KH NNG SINH T NG H P BETA-CAROTENE TRÊN MÔI TR NG BÁN R N LÀM TH C N B SUNG CHO GÀ TR NG Chuyên ngành: Công ngh Th c ph m và ung Mã s chuyên ngành: 62.54.02.01 TÓM T T LU N ÁN TI N S K THU T Tp. H Chí Minh, nm 2011 Công trình ưc hòan thành t i: Tr ng i h c Bách Khoa – HQG-HCM Ng ưi h ưng d n khoa h c 1: PGS.TS ng Th Anh ào Ng ưi h ưng d n khoa h c 2: TS. Nguy n H u Phúc Ph n bi n c l p 1: PGS.TS Nguy n Th Xuân Sâm Ph n bi n c l p 2: PGS.TS L ưu H u Mãnh Ph n bi n 1: PGS.TS Nguy n Thúy H ươ ng Ph n bi n 2: TS. Lê ình ôn Ph n bi n 3: PGS.TS Nguy n Ti n Thng Lu n án s ưc b o v tr ưc H i ng ch m lu n án h p t i: ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... Vào lúc gi ngày tháng n m 2011 Có th tìm hi u lu n án t i th ư vi n: - Th ư vi n Khoa h c t ng h p Tp.HCM - Th ư vi n i h c Bách khoa – HQG-HCM 24 1 [3]. Nguy n Th Minh Nguy t, T ng Khoa, Nguy n H u Phúc, ng Th M U Anh ào (2008). So sánh hi u qu chi t màu beta-carotene t s phá v t bào Rhodotorula sp.3 trong môi tr ưng nuôi c y bán r n (SSF) bng các ph ươ ng 1. Tính c p thi t c a tài pháp khác nhau . Hóa sinh và sinh hc phân t ph c v Nông, Sinh, Y h c và Nhu c u ph i có th c n s ch, an toàn, m b o dinh d ưng và s c kho Công ngh Th c ph m, Báo cáo H i ngh Hóa sinh Toàn Qu c l n th IV, Nhà cng ng ci thi n và phát tri n th lc, trí l c c a các th h ng ưi Vi t xu t b n Khoa h c K thu t, Hà N i 2008, trang 370-374. trong t ươ ng lai là m t òi h i c p thi t cho ngành công ngh th c ph m. Trong kh u ph n th c n c a ng ưi, ngoài n n t ng tinh b t nh ư c ơm, ngô, khoai.., [4]. Nguyen Thi Minh Nguyet, Nguyen Thi Tu Minh, Pham Tan Viet, Nguyen lưng m c ơ b n ưc cung c p ch yu t các s n ph m v t nuôi và cây Huu Phuc, Dong Thi Anh Dao (2009). The influence of bioproduct from tr ng nh ư th t, tr ng, s a, rau, u, … c bi t trong ó là các s n ph m t Rhodotorula sp.CBS10104 on nutrition of lab mice Mus musculusdo . Tuy n t p ch n nuôi. Theo s li u th ng kê, trong nh ng n m u c a th k 21, ưc tính Hi ngh Công ngh sinh h c Toàn qu c Khu v c phía nam 2009, Nhà xu t tng giá tr gia c m ã óng góp kho ng 5% GDP c a Vi t Nam. Ti m n ng và bn Khoa h c và K thu t, trang 805 - 809. k vng óng góp c a ngành ch n nuôi này vào vi c cung c p nhu c u th c [5]. Nguyen Thi Minh Nguyet, Nguyen Huu Phuc, Dong Thi Anh Dao (2009). n áp ng tiêu chu n và cho s phát tri n c a n n kinh t t n ưc trong Using biological product from Rhodotorula sp. CBS. 10104 to increase the tươ ng lai là r t l n. Tuy nhiên, t i Vi t Nam, gia c m nói chung hay gà ch content of vitamin A, beta-carotene in the egg yolks . Tuy n t p H i ngh Công yu ưc nuôi b ng ngu n th c n t nhiên s n có thi u ho c không cân i v ngh sinh h c Toàn qu c Khu v c phía nam 2009, Nhà xu t b n Khoa h c và dinh d ưng hay b ng ngu n th c n nh p t nưc ngoài v i giá cao. K thu t, trang 810 - 814. Th c n là vn quan tr ng nh t trong ch n nuôi, nó quy t nh tr c ti p [6]. Nguy n Th Minh Nguy t, Nguy n Th Tú Minh, Nguy n H u Phúc n n ng su t, ch t l ưng và giá thành c a các s n ph m th t, tr ng, s a,... c (2010). nh h ưng c a t ng hàm l ưng carotenoid trong th c n n nng bi t, s c t carotenoid là y u t cn ph i có trong th c n. Ngoài tác d ng cung su t cho tr ng c a gà . T p chí Phân tích Hoá, Lý và Sinh h c, t p 15- s 3 cp ch t ti n vitamin A, s c t carotenoid còn là ch t ch ng oxi hóa sinh h c nm 2010, trang 68-74. bo v t bào, bu ng tr ng, làm t ng n ng su t và s n l ưng tr ng. Tuy nhiên [7]. Nguyen T.M.Nguyet et al. (2008). Research on producing feedstuffs for ngu n th c n th c v t d i dào t i Vi t Nam nh ư t m, khoai mì, cám, v.v… laying hens from the culture of solid-state fermentation of red yeast dùng trong ch n nuôi gia c m h u nh ư không có s c t carotenoid. Do ó, gia Rhodotorula . World Congrees of Food Science and Technology, Shanghai, cm b thi u s c t vàng nên s c kháng y u, d sinh b nh t t, gi m t l China 2008, N 0 TS 12-33, pp. 240-241. và ch t l ưng tr ng kém. [8]. Nguyen Thi Minh Nguyet et al. (2008). Research on collecting raw Trong s các vi sinh v t có kh nng t ng h p carotenoid thì gi ng n m pigment powder enriched beta-carotene from the culture of the solid-state men Rhodotorula có kh nng s n xu t carotenoid trong ó có beta-carotene fermentation red yeast Rhodotorula sp.3 on by-products of food industry in ang ưc nghiên c u s n xu t quy mô công nghi p làm ch t màu th c Vietnam . World Congrees of Food Science and Technology, Shanghai, China ph m và ã ưc dùng làm th c n ch n nuôi. 2008, N 0 TS 12-90, pp. 260-262. 2 23 tài lu n án: “ Nghiên c u tuy n ch n Rhodotorula có kh nng sinh t ng - Nghiên c u s dng Rhodotorula sp.3 làm ch t màu b sung tr c ti p hay hp beta-carotene trên môi tr ưng bán r n làm th c n b sung cho gà gián ti p vào th c ph m và d ưc ph m cho ng ưi. tr ng ” ưc th c hi n nh m t o ra ch ph m sinh h c làm th c n b sung cho - Nghiên c u c i t o gi ng, nâng cao m c c a ch ph m khi s n xu t gà áp ng m c tiêu trên. Ngoài ra, các lo i th c ph m t nhiên dùng cho công nghi p gi m t l b sung vào th c n. ng th i, kh o sát th c ng ưi hi n t i ang r t thi u và c n b sung vitamin A. tài lu n án ã gi i nghi m trên gia c m chuyên tr ng và các v t nuôi c n s c t nh ư cá la hán, cá quy t bài toán là c i t o ngu n th c n cho v t nuôi v i nguyên li u s n có và hi, tôm, ...v i quy mô l n tng b ưc th ươ ng m i hóa ch ph m. r, thông qua ó nâng hàm l ưng vitamin A trong tr ng, t o ngu n tr ng ch t - Nghiên c u các thông s k thu t c n thi t và thi t b sn xu t theo quy lưng cao. ng th i, ánh giá tính an toàn và hi u qu ca ch ph m, mô l n ư a s n ph m t phòng thí nghi m vào s n xu t công nghi p. tài còn th c hi n nghiên c u th nghi m trên chu t và xác nh n ng su t và NGHIÊN C U KHOA H C VÀ CÁC CÔNG TRÌNH ch t l ưng tr ng khi dùng ch ph m này b sung vào th c n cho gà . LIÊN QUAN N LU N ÁN Ã CÔNG B 2. N i dung nghiên c u c a lu n án • Nghiên c u khoa h c - Phân l p và ch n t t nhiên các n m men sinh s c t carotenoid thu c t gi i 3 H i thi Sáng t o Khoa h c K thu t T nh BR_VT n m 2008- gi ng Rhodotorula có kh nng tng h p sinh kh i giàu beta-carotene theo 2009 v i gi i pháp: “ Dùng ch ph m sinh h c thu nh n t canh tr ưng nuôi ph ươ ng pháp nuôi c y bán r n. cy bán r n Rhodotorula sp. CBS 10104 sn xu t tr ng gà ch t l ưng cao ”. - Xác nh các thông s k thu t c a quá trình nuôi c y bán r n n m men • Các công trình ã công b Rhodotorula trên c ơ ch t g o t m và bã u nành có b sung dinh d ưng. [1]. Nguy n Th Minh Nguy t, ng Th Anh ào, Nguy n H u Phúc (2007). - Kh o sát nh h ưng c a ch ph m sinh hc n n ng su t và ch t l ưng Nghiên c u các c im sinh h c và kh nng phát tri n trên môi tr ưng bán cho tr ng c a gà, trong ó xác nh ưc m i quan h gi a hàm l ưng rn c a m t s nm men Rhodotorula phân l p t i Vi t Nam. Vi n Khoa h c carotenoid t ng trong th c n và n ng su t cho tr ng c a gà chuyên tr ng. K t và Công ngh Vi t Nam, Vi n Sinh h c Nhi t i, Nhà xu t b n Khoa h c T qu ca quá trình nghiên c u cho th y tính ưu vi t và hi u qu kinh t rõ nét nhiên và Công ngh , Hà N i 2007, trang 270-277. ca ngu n th c n ưc t o ra theo ph ươ ng cách b sung ch ph m sinh h c [2]. Nguy n Th Minh Nguy t, ng Th Anh ào, Nguy n H u Phúc (2007). trên. Ch n gi ng n m men Rhodotorula có kh nng phát tri n trên môi tr ưng g o 3. Nh ng óng góp m i c a lu n án này tm cùng v i n m m c Monacus sp. theo ph ươ ng pháp nuôi c y b mt. Vi n - Phân l p và ch n ưc ch ng n m men thu c gi ng Rhodotorula có Khoa h c và Công ngh Vi t Nam, Vi n Sinh h c Nhi t i, Nhà xu t b n kh nng t ng h p carotenoid giàu beta-carotene, sinh kh i và phytase theo Khoa h c T nhiên và Công ngh , Hà N i 2007, trang 263-269. ph ươ ng pháp bán r n. 22 3 - Ti ưu thành ph n dinh d ưng và iu ki n nuôi c y bán r n n m men Rhodotorula trên c ơ ch t chính là g o t m và bã u nành v i hàm m c tiêu là 1. ã tuy n ch n m t ch ng gi ng Rhodotorula sp.3 có kh nng t ng hàm l ưng beta-carotene, ng th i ã xu t quy trình thu nh n ch ph m hp sinh kh i giàu carotenoid c bi t là beta-carotene và có ho t tính phytase sinh h c có giá tr dinh d ưng cao t nm men Rhodotorula theo ph ươ ng pháp trên môi tr ưng nuôi c y bán r n. lên men bán r n. 2. ã xác nh ưc iu ki n tách chi t beta-carotene có trong t bào n m - Th nghi m dùng ch ph m làm nguyên li u nuôi gà tr ng công nghi p men thu ưc t môi tr ưng lên men bán r n (x lý thành t bào theo ph ươ ng cho k t qu tng n ng su t và ch t l ưng tr ng. pháp k t h p L nh ông - Rã ông - Siêu âm). - Tìm ra ph ươ ng trình bi u di n m i quan h gi a hàm l ưng carotenoid 3. ã xác nh ưc các thông s ti ưu cho quá trình lên men bán r n n m tng trong th c n và n ng su t cho tr ng c a gà chuyên tr ng IsaBrown . men Rhodotorula sp.3 nh m thu bet-carotene cao trên c ơ ch t g o t m ã qua * C u trúc c a lu n án h hoá có b sung bã u nành nh ư sau: hàm l ưng (mg/Kg) các ch t dinh Lu n án g m ph n m u, 4 ch ươ ng, danh m c các công trình công b , dưng b sung t i ưu g m: saccharose = 8700; nit ơ = 8500; phosphor = bng khen H i thi sáng t o K thu t T nh BR-VT n m 2009 và danh m c tài 3300; l ưu hu nh = 500 và iu ki n nuôi cy t i ưu là: m = 65%; dày li u tham kh o. Toàn b ni dung lu n án ưc trình bày trong 100 trang, trong lp môi tr ưng = 1,5 cm; t l gi ng = 9 x 10 7 CFU/g MT. ó có 40 b ng; 2 s ơ ; 28 hình, bi u và th ; s dng 156 tài li u tham 4. Chúng tôi ã xây d ng ưc quy trình thu nh n ch ph m sinh h c t kh o và ính kèm 128 trang ph lc. Ph n l n n i dung c a lu n án ã ưc Rhodotorula sp.3 (gi t t là CR). công b trong các bài báo khoa h c, gi i pháp d thi H i thi sáng t o K thu t 5. Qua kh o sát tính an toàn c a ch ph m CR, chúng tôi ã th nghi m Tnh BR_VT n m 2009 và ã ưc báo cáo t i các h i ngh , h i th o khoa h c dùng CR làm th c n nuôi gà tr ng công nghi p Isa Brown. Kt thu t ch c t i Vi t Nam và n ưc ngoài. Các công trình công b ưc ghi cu i ưc cho th y n ng su t tr ng c a gà có th tng thêm 8-10 % (t 83 - 85% lu n án. lô i ch ng lên 93 - 95% các lô thí nghi m), các ch tiêu ch t l ưng tr ng nh ư màu c a lòng , k t c u albumin c a lòng tr ng tr ng c, dày v Ch ơ ng 1: T NG QUAN TÀI LI U cùng v i hàm l ưng beta-carotene và vitamin A trong lòng tr ng ưc c i Trong ch ươ ng này, chúng tôi trình bày nh ng ki n th c n n t ng v nm thi n áng k . men Rhodotorula cng nh ư khóa phân lo i mà tác gi s dng trong lu n án, 6. Mi quan h gi a hàm l ưng carotenoid t ng trong th c n n n ng k thu t nuôi c y bán r n và vai trò c a m t s ch t dinh d ưng i v i gà su t tr ng c a gà giai on gà cho tr ng có n ng su t cao và n nh ưc tr ng. Bên c nh ó, chúng tôi ã im qua các công trình nghiên c u trên th th hi n qua ph ươ ng trình y = - 0,0007 x 2 + 0,1842 x + 82,21 (R 2 = 0,9976) v i gi i v sc t carotenoid c a n m men Rhodotorula theo k thu t lên men chìm x là hàm l ưng carotenoid t ng (mg/Kg), y là n ng su t cho tr ng c a gà (%). và nêu rõ vai trò c a phytase, s c t carotenoid và beta-carotene i v i gà Nhìn chung k t qu nghiên c u trong lu n án ã áp ng hoàn toàn ni chuyên tr ng. dung và nhi m v . Tuy nhiên, chúng tôi xin ngh mt s hưng nghiên c u Ch ơ ng 2: I T NG - PH Ơ NG PHÁP phát tri n ti p t c nh ư sau: 2.1 Phân l p và nh danh n m men 4 21 Theo nh ng thông tin khoa h c ã trình bày ph n t ng quan chúng tôi ch n Vi lô 4 và lô 5, l ưng ch ph m s dng cao nh ưng hàm l ưng vitamin A ưc 64 ngu n phân l p có ngu n g c t b mt hoa lá, trái cây, th c ph m, trong lòng tr ng l i th p h ơn so v i lô 3. Hi n t ưng này, theo chúng tôi, có ngu n t và ngu n n ưc ch yu l y ti TP.HCM, t nh BR-VT và Long An. liên quan n c ơ ch hp thu, chuy n hóa các ch t trong c ơ th gà và ã x y ra Mi m u chúng tôi ti n hành phân l p ng th trên 3 môi tr ưng YMPG cơ ch tác d ng ng ưc. Trong hai ch s hàm l ưng beta-carotene và vitamin (Yeast extract- Malt extract- Peptone- Glucose- agar), YPG (Yeast extract- A, chúng tôi ưu tiên l a ch n ph ươ ng án t o hàm l ưng vitamin A do ây là Peptone- Glucose- agar) và PGA (Potatoes- Glucose- agar). Ch n và gi li các ngu n vitamin t nhiên r t c n cho ng ưi, góp ph n kh c ph c tình tr ng thi u mu vi sinh có hình thái t bào n m men, có khu n l c t màu kem n (s c vitamin A trong kh u ph n th c n ng ưi. K t h p v i k t qu bng 3.24, t carotenoid). C n c vào khóa phân lo i c a Kreger-van Rij (1984) l n l ưt chúng tôi kh ng nh t l ch ph m 15% trong thành ph n th c n c a gà ti n hành th c hi n các quan sát i th , vi th cn thi t cho công tác nh danh (t ươ ng ng v i lô 3) là t l to ra n ng su t và ch t l ưng tr ng cao nh t. nm men n gi ng ( genus ) Rhodotorula, sau ó ti n hành nhi u ph n ng sinh Tóm l i, nghiên c u c a chúng tôi ã t ưc nh ng k t qu có giá tr hóa nh danh n loài ( species ). Rhodotorula 2.2 Thu nh n ch ph m sinh h c t nm men Rhodotorula theo k thu t nh t nh. Chúng tôi ã tuy n ch n ưc n m men sp.3. N m men nuôi c y bán r n này ưc phân l p t lá lúa non, m u lá lúa ưc l y vào th i im tháng 5 t i ch n ch ng làm ngu n gi ng nghiên c u chính, chúng tôi ti n hành cánh ng lúa huy n Tân An - Tnh Long An, Vi t Nam. B ng các kh o sát nuôi bán r n (BR) 8 n m men Rhodotorula phân l p ưc trên môi tr ưng c ơ th c nghi m, k t qu nghiên c u c a lu n án ã tìm ưc ph ươ ng pháp phá v bn. C nh các iu ki n nuôi c y ban u nh ư nhau ch n ra ch ng có kh thành t bào n m men hi u qu trong tr ưng h p t bào l n trong các h t c ơ nng sinh t ng h p beta-carotene cao nh t trên môi tr ưng BR làm ngu n ch t r n, ó là ph ươ ng pháp x lý t bào b ng l nh ông – rã ông và k t h p gi ng nghiên c u chính. Môi tr ưng c ơ b n (môi tr ưng t ng h p) ban u cho vi siêu âm. K t qu nghiên c u này có th ng d ng x lý thành t bào quá trình LBR n m men Rhodotorula có thành ph n g m c ơ ch t và dưng trong các nghiên c u có liên quan n LBR vi sinh v t. Các k t qu th c ch t b sung (dung d ch khoáng và d u c thô). chu n b 100 Kg c ơ ch t nghi m trên gà tr ng cho th y ch ph m an toàn, có tác d ng làm t ng ph m chúng tôi s dng: 45 Kg g o t m; 55 ÷ 60 lít n ưc; 3 Kg bã u nành. Sau khi ch t và n ng su t tr ng. Chúng tôi ã tìm ra ph ươ ng trình bi u di n nh h ưng h hóa g o, ph i tr n bã u nành l n l ưt b sung vào 1% dung d ch khoáng, ca hàm l ưng carotenoid t ng trong th c n n n ng su t tr ng c a gà. 1% d u c thô (v/w; ml/g). Dung d ch khoáng có thành ph n g m NaNO : 10g; 3 Ph ươ ng trình này có giá tr khoa h c, th c ti n cao và ch ưa ưc công b trong KH PO : 2,5g; MgSO .7H O: 1,75g; ưng saccharose: 30g; nưc c t: 1000 2 4 4 2 mt công trình nào. ml. * Thí nghi m kh o sát h dung môi trích ly và ph ơ ng pháp phá v t Ch ơ ng 4: K T LU N bào Vi các m c tiêu ban u t ra, sau th i gian nghiên c u chúng tôi ã t Kh o sát h dung môi trích ly và ch n ph ươ ng pháp x lý mu trong ưc các k t qu sau: iu ki n t bào l n trong các h t c ơ ch t r n. Các h dung môi (DM) kh o sát có thành ph n theo t l (% v) nh ư sau: 20 5 beta-carotene nên ho t ng ch ng oxi hóa c a th vàng b tr ng i, s tng -DM1 g m acetonitril: 2-propanol: methanol= 85: 10: 5 hp progesterol b ng n c n, d n n ho t ng kém bình th ưng c a ng d n -DM2 g m acetonitrile: methanol: 2-propanol= 75: 17,5: 7,5 tr ng. -DM3 g m acetonitrile:2-propanol:ethyl acetate = 40: 40: 20 Qua các thông s kh o sát các ch tiêu ph m ch t tr ng, chúng -DM4 g macetonitrile:methanol:chloroform= 45: 45: 10 tôi k t lun: -DM5 g m acetone: light petroleum = 75: 25 - Ch n lô 3 v i t l ch ph m b sung là 15% là lô có thành ph n th c n Kh o sát b ưc sóng max (nm) và dùng ph ươ ng pháp UV-Vis xác nh hp lý, và c i thi n rõ nét n ng su t tr ng, ch t l ưng tr ng. hàm l ưng beta-carotene (ppm theo CK) - Ch ph m CR an toàn và không c. * Hàm l ng beta-carotene và vitamin A trong lòng tr ng Thu nh n tr ng các lô vào giai on cu i c a thí nghi m, t c sau 16 tu n thí nghi m. Ti n hành phân tích hàm l ưng beta-carotene và vitamin A trong lòng tr ng, k t qu th hi n bng 3.25. Bng 3.25 Hàm l ưng beta-carotene và vitamin A trong lòng tr ng các lô thí nghi m LÔ Hàm l ng beta – carotene Hàm l ng vitamin A (mg/Kg) (µg %) LÔ C 4,49 ± 0,65 d 468,24 ± 52,48 f LÔ 1 6,37 ± 0,45 b 551,29 ± 45,66 e LÔ 2 5,51 ± 1,02 c 604,35 ± 41,88 c LÔ 3 5,64 ± 0,55 c 895,26 ± 66,96 a LÔ 4 6,33 ± 0,82 b 753,34 ± 38,45 b LÔ 5 9,05 ± 1,20 a 577,01 ± 62,22 d (Các giá tr trong cùng m t c t có s m khác nhau thì khác nhau có ý ngh a mc = 0,05) Bng 3.25 cho th y tr ng gà t các lô thí nghi m có hàm l ưng beta- carotene và vitamin A cao h ơn rõ nét so v i lô C. S khác bit này ch ng t Sơ 2.1 Sơ kh o sát và thu nh n ch ph m sinh h c CR gà thí nghi m h p thu ưc carotenoid có trong ch ph m. Tuy nhiên, hàm lưng beta-carotene và vitamin A trong lòng tr ng các lô bi n thiên không ng b . Hàm l ưng vitamin A trong tr ng gà lô 3 cao nh t trong khi hàm lưng beta-carotene trong lòng tr ng gà lô 5 cao nh t. 6 19 Chúng tôi b trí 21 nghi m th c (NT) phá v thành t bào g m các ph ươ ng LÔ 3 62,87± 34,94± 33,18 12,33 0,78 ± 64,64 9,97 ± 0,39 a a a a a a a pháp k t hp gi a ph ươ ng pháp v t lý (nghi n, b t thu tinh, siêu âm, l nh 0,10 0,41 ± 0,58 ± 0,27 0,004 ± 0,34 ±0,01 1,78 a ông, c p ông, rã ông), hóa h c (DMSO), sinh h c (t phân, chitinase). LÔ 4 61,25 34,20 32,99 12,29 0,77 ± 64,07 9,99 0,38 ±