Tiểu luận - VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM - ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCMMÔN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨMĐỀ TÀI:ỨNG DỤNG VI SINH VẬTTRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌTGiảng viên hướng dẫn : Vũ Thị Lâm AnLớp : DH11VTSinh viên thực hiện :1. Mai Phương Anh_111560202. Dư Thị Giàu_111560293. Đào Thị Tâm Hạnh_111560054. Võ Thị Thảo Ly_111560435. Võ Hồng Phụng_111560526. Lê Thị Thảo_11156115MỤC LỤCTrangI. Giới thiệu sơ lược về bột ngọt 31. Lịch sử của bột ngọt 32. Công thức cấu tạo của acid glutamic 33. Chức năng sử dụng trong thực phẩm: chất tăng vị (umani) 5II. Quy trình sản xuất bột ngọt 61. Chuẩn bị dịch lên men 72. Giai đoạn lên men 73. Tinh sạch acid glutamic 74. Sự tạo thành bột ngọt Acid 8III. Tổng quan về quá trình lên men 81. Chủng loại, nguồn gốc vi sinh vật phân lập từ tự nhiên 82. Phương pháp đột biến tạo chủng vi khuẩn tổng hợp thừa LAG 10ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT22.1. Cơ chế phân tử của việc tổng hợp thừa LAG ở C. Glutamicum 112.2. Cải biến di truyền 133. Quá trình nuôi giống và nhân giống 144. Lên men 164.1. Bản chất của quá trình 164.2. Môi trường lên men glutamic acid 164.3. Điều kiện lên men glutamic acid 174.4. Quá trình lên men 175. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 185.1. Ảnh hưởng của pH 185.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ 185.3. Ảnh hưởng của thực khuẩn thể 195.4. Ảnh hưởng của dầu phá bọt 19IV. Một số ứng dụng khác của Corynebacterium glutamicum 19KẾT LUẬN 21TÀI LIỆU THAM KHẢO 22I.ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT3Giới thiệu sơ lược về bột ngọt1. Lịch sử của bột ngọtCách đây hàng ngàn năm người Nhật Bản bắt đầu dùng rong biển làm thực phẩm, họ đãphát hiện ra loại rong lá Laminaria japonica là một loại gia vị hảo hạng. Hoạt chất của loạirong lá này làm cho thức ăn có hương vị đậm đà.Năm 1980, nhà bác học Rittenhausen (Đức) xác định được cơ cấu của các protein độngvật, đặc biệt là amino acid kể cả acid glutamic.Tuy nhiên, việc phát hiện ra hoạt chất có trong rong biển làm cho thức ăn có mùi vị ngonlà Ikeda. Ông đã khám phá ra hoạt chất trích ly từ rong biển là monosodium glutamat, đây làmuối của acid glutamic. K.Ikeda đã đặt tên cho vị của acid glutamic là umani, một vị độc đáomà khoa học thời đó chưa miêu tả được, nó khác với các vị cơ bản ngọt, mặn, chua và đắng.Từ năm 1909, acid glutamic được sản xuất bằng cách thủy phân các nguồn protein cóchứa nhiều acid glutamic như đậu nành, gluten của lúa mì nhưng hiệu suất rất thấp (chỉ đạt50gkg đậu). Năm 1957, Kinoshita đã phát hiện vi khuẩn có khả năng tổng hợp và tiết acidglutamic với hàm lượng khá cao. Sau đó Asai cũng đã báo cáo về tổng hợp acid glutamic củamột số chủng vi khuẩn đặc biệt.Năm 1962, Kinoshita đã trình bày cơ chế lên men từ Corynebacterium glutamicum mộtcách hoàn chỉnh. Từ đó đến nay hàng loạt nhà máy lên men acid glutamic đã và đang đượcxây dựng tại hơn 20 nước trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc, TháiLan, Việt Nam. Philipines, Pháp, Mỹ, Brasil, …Nghiên cứu về bột ngọt (Monosodium Glutamat)Bột ngọt (mì chính) có tên khoa học Natri Glutamat (C 5 H 8 NO 4 Na), là muối Natri của acidglutamic. Chất này có vị ngọt của nước ninh xương, nước luộc gà và nấm thơm, kích thích vịgiác mạnh. Acid glutamic là amino acid chiếm tỉ lệ lớn nhất trong các amino acid tạo proteincơ thể (1520% trọng lượng).2. Công thức cấu tạo :Công thức cấu tạo của Acid Glutamic :ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT4Công thức cấu tạo của Natri Glutamat :Có nhiều cách gọi tên khácnhau: MSG, monosodium glutamat, muối LGlutamic acid Monosodium, Monosodium Lglutamat.Tính chất Natri Glutamat: Hình dạng vật lý: tinh thể rắn Màu: trắng pha lê Tan trong nước và rượu Nhiệt độ nóng chảy: 232 0 C Nồng độ hòa tan: 100mg chất100ml nước pH: 7.0 (0,2% dung dịch) Tính ổn định: ổn định dưới điều kiện bình thường.Hình 1: Tinh thể bọt ngọtBột ngọt dạng tự nhiên trong thực phẩm cũng như trong các tế bào tồn tại dưới hai trạngthái: trạng thái độc lập và trạng thái liên kết với các amino acid khác trong thành phần protein.Khi trong trạng thái độc lập, bột ngọt mới có thể phát huy tác dụng tạo hương vị đậm đà chomón ăn. Bên cạnh bọt ngọt truyền thống, còn có một số chất được gọi là siêu bột ngọt ( IMPvà GMP). Chất này tạo vị umani cao gấp khoảng 10 lần so với bột ngọt thường. Nó được sửdụng rộng rãi trong các sản phẩm như mì ăn liền, hạt nêm,…

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

MÔN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BỘT NGỌT

Giảng viên hướng dẫn : Vũ Thị Lâm AnLớp : DH11VT

Sinh viên thực hiện :

1 Mai Phương Anh_11156020

MỤC LỤC

Trang

I Giới thiệu sơ lược về bột ngọt 3

1 Lịch sử của bột ngọt 3

2 Công thức cấu tạo của acid glutamic 3

3 Chức năng sử dụng trong thực phẩm: chất tăng vị (umani) 5

II Quy trình sản xuất bột ngọt 6

1 Chuẩn bị dịch lên men 7

2 Giai đoạn lên men 7

3 Tinh sạch acid glutamic 7

4 Sự tạo thành bột ngọt Acid 8

III Tổng quan về quá trình lên men 8

1 Chủng loại, nguồn gốc vi sinh vật phân lập từ tự nhiên 8

2 Phương pháp đột biến tạo chủng vi khuẩn tổng hợp thừa L-AG 10

2.1 Cơ chế phân tử của việc tổng hợp thừa L-AG ở C Glutamicum 11

2.2 Cải biến di truyền 13

3 Quá trình nuôi giống và nhân giống 14

4 Lên men 16

4.1 Bản chất của quá trình 16

4.2 Môi trường lên men glutamic acid 16

4.3 Điều kiện lên men glutamic acid 17

4.4 Quá trình lên men 17

5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 18

5.1 Ảnh hưởng của pH 18

5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 18

5.3 Ảnh hưởng của thực khuẩn thể 19

5.4 Ảnh hưởng của dầu phá bọt 19

IV Một số ứng dụng khác của Corynebacterium glutamicum 19

KẾT LUẬN 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

I. Giới thiệu sơ lược về bột ngọt

1 Lịch sử của bột ngọt

Cách đây hàng ngàn năm người Nhật Bản bắt đầu dùng rong biển làm thực phẩm, họ đãphát hiện ra loại rong lá Laminaria japonica là một loại gia vị hảo hạng Hoạt chất của loạirong lá này làm cho thức ăn có hương vị đậm đà

Năm 1980, nhà bác học Rittenhausen (Đức) xác định được cơ cấu của các protein độngvật, đặc biệt là amino acid kể cả acid glutamic

Tuy nhiên, việc phát hiện ra hoạt chất có trong rong biển làm cho thức ăn có mùi vị ngon

là Ikeda Ông đã khám phá ra hoạt chất trích ly từ rong biển là monosodium glutamat, đây làmuối của acid glutamic K.Ikeda đã đặt tên cho vị của acid glutamic là umani, một vị độc đáo

mà khoa học thời đó chưa miêu tả được, nó khác với các vị cơ bản ngọt, mặn, chua và đắng

Từ năm 1909, acid glutamic được sản xuất bằng cách thủy phân các nguồn protein cóchứa nhiều acid glutamic như đậu nành, gluten của lúa mì nhưng hiệu suất rất thấp (chỉ đạt50g/kg đậu) Năm 1957, Kinoshita đã phát hiện vi khuẩn có khả năng tổng hợp và tiết acidglutamic với hàm lượng khá cao Sau đó Asai cũng đã báo cáo về tổng hợp acid glutamic củamột số chủng vi khuẩn đặc biệt

Năm 1962, Kinoshita đã trình bày cơ chế lên men từ Corynebacterium glutamicum một

cách hoàn chỉnh Từ đó đến nay hàng loạt nhà máy lên men acid glutamic đã và đang đượcxây dựng tại hơn 20 nước trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc, TháiLan, Việt Nam Philipines, Pháp, Mỹ, Brasil, …

Nghiên cứu về bột ngọt (Monosodium Glutamat)

Bột ngọt (mì chính) có tên khoa học Natri Glutamat (C5H8NO4Na), là muối Natri của acidglutamic Chất này có vị ngọt của nước ninh xương, nước luộc gà và nấm thơm, kích thích vịgiác mạnh Acid glutamic là amino acid chiếm tỉ lệ lớn nhất trong các amino acid tạo protein

cơ thể (15-20% trọng lượng)

2 Công thức cấu tạo :

Công thức cấu tạo của Acid Glutamic :

Công thức cấu tạo của Natri Glutamat :

Có nhiều cách gọi tên khác nhau: MSG, monosodium glutamat, muối L-Glutamic acidMonosodium, Monosodium L-glutamat

Tính chất Natri Glutamat:

 Hình dạng vật lý: tinh thể rắn

 Màu: trắng pha lê

 Tan trong nước và rượu

và GMP) Chất này tạo vị umani cao gấp khoảng 10 lần so với bột ngọt thường Nó được sửdụng rộng rãi trong các sản phẩm như mì ăn liền, hạt nêm,…

3 Chức năng sử dụng trong thực phẩm: chất tăng vị (umani)

Bột ngọt có sẵn trong các thực phẩm tự nhiên như thịt, cá, sữa (kể cả sữa mẹ) và có trongthành phần các loại rau củ quả như: cà chua Đậu hà lan, bắp, cà rốt, …

Vai trò của acid glutamic:

- Acid glutamic rất cần cho sự sống, là loại amino acid đóng vai trò quan trọng trong quátrình trao đổi chất của người và động vật, trong việc xây dựng protein, xây dụng cáccấu trúc của tế bào

- Đảm nhiệm chức năng tổng hợp nên các amino acid khác như alanin Cystein, prolin,

…

- Tham gia vào phản ứng chuyển amin, giúp cơ thể tiêu hóa nhóm amin và tách NH3 rakhỏi cơ thể

- Được dùng làm thuốc chữa các bệnh thần kinh và tâm thần, bệnh chậm phát triển ở trẻ

em, bệnh bại liệt

- Làm nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp một số hóa chất quan trọng:

+ N-acetylglutamat là chất hoạt động bề mặt, vi sinh vật có thể phân giải được,

ít ăn da, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm, xà phòng, dầu gội đầu

+ Acid oxopyrolidicacboxylic, một dẫn xuất khác của acid glutamic được dùnglàm chất giữ ẩm trong mỹ phẩm

+ Acetylglutamat được dùng trong xử lý ô nhiễm nước biển do dầu hỏa và dầuthực vật gây nên

Hình 2 : Một số sản phẩm bột ngọt trên thị trường

II. Quy trình sản xuất bột ngọt

Hình 3 : Quy trình sản xuất bột ngọt

Quy trình công nghệ sản xuất bột ngọt đang được sử dụng rộng rãi hiện nay là áp dụngcông nghệ vi sinh trước hết tạo ra acid glutamic, sau đó dùng NaOH ở nồng độ cao để sảnxuất ra bột ngọt.

Đầu tiên, để tạo ra acid glutamic, người ta dùng các nguyên liệu chủ yếu là dịch có đường,hoặc rỉ đường, hoặc các nguồn nguyên liệu tinh bột đã qua giai đoạn đường hóa Hiện nay,nguyên liệu tinh bột được sử dụng nhiều nhất là khoai mì (cây sắn)

Quá trình lên men vi khuẩn được xúc tác nhờ hệ enzym có sẵn trong vi khuẩn, chuyển hóaqua nhiều giai đoạn trung gian với nhiều phản ứng khác nhau tạo ra nhiều sản phẩm phụ, vàcuối cùng là sản phẩm acid glutamic

 Quy trình công nghệ tạo acid glutamic gồm các giai đoạn sau:

1 Chuẩn bị dịch lên men:

Môi trường lên men được chuẩn bị sẵn từ các nguyên liệu đường hoặc tinh bột được phốichế và bổ sung các dưỡng chất như muối phosphate, sunfat, biotin, vitamin B, muối amoni,sau đó được khử trùng kỹ trước khi cấy vi khuẩn lên men glutamic vào - gọi là

corynebacterium glutamicum.

2 Giai đoạn lên men:

Các dung dịch nhân sinh khối vi khuẩn, dung dịch lên men được chuyển vào các dụng cụ,thiết bị lên men, sau cho vi khuẩn lên men vào, cho lên men trong điều kiện thoáng khí, giữ ởnhiệt độ 32 – 37oC trong thời gian 38 – 40 giờ.Trong quá trình lên men, dịch đường đượcchuyển hoá thành dung dịch acid glutamic Kết thúc quá trình lên men, lượng acid glutamic

có thể đạt 50 – 60 g/lít

Trong thời gian lên men, pH sẽ chuyển dần sang acid do sự hình thành acid glutamic do

đó người ta thường bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi trường nguồn amoni (NH4Cl,(NH4)2SO4, urê) để giữ ổn định độ pH cho vi khuẩn hoạt động tốt

Không được để điều kiện lên men là yếm khí vì sản phẩm tạo ra sẽ là acid lactic Để tạothoáng khí, trong các thiết bị lên men bố trí bộ phận khuấy trộn dịch với tốc độ V = 450 vòng/phút

3 Tinh sạch acid glutamic:

Kết thúc quá trình lên men, acid glutamic được tạo thành cùng với một số tạp chất khác,

do đó cần phải tinh chế các tạp chất này ra khỏi dung dịch chứa acid glutamic Phương phápthường dùng là nhựa trao đổi rezin Nhựa trao đổi rezin có hai loại: rezin dương tính (mangtính acid) và rezin âm tính (mang tính kiềm)

Dịch lên men có chứa acid glutamic và tạp chất được cho chảy qua cột nhựa (có chứarezin – là chất được sử dụng làm tinh sạch acid glutamic).từ dưới lên với tốc độ 150 – 180 lít/phút, thời gian chảy qua cột là 150 – 180 phút Song song, người ta cho dòng nước chảy quacột cùng chiều với dung dịch lên men để rửa các vi khuẩn bám vào bề mặt rezin Giữ nhiệt độtrong cột trao đổi ion là 60 – 65oC Sau khi kết thúc quá trình trao đổi ion, dùng NaOH 4 – 5%

để tách acid glutamic ra khỏi cột (tốc độ chảy NaOH là 5 – 6m/ giờ, lưu lượng 100lít/ phút)

Để khử màu, người ta sử dụng than hoạt tính Sau đó, bằng cách điều chỉnh độ pH và nhiệt

độ phù hợp, người ta sẽ thu được tinh thể acid glutamic với lượng 77 – 88%, hoặc cao hơn

4 Sự tạo thành bột ngọt Acid:

Đến đây, người ta đã có acid glutamic.Từ acid glutamic, người ta tạo ra bột ngọt bằngcách dùng NaOH 40 – 50% để trung hòa dung dịch acid glutamic đến pH = 6,8 Sau đó đemlọc, cô đặc, và kết tinh bằng phương pháp sấy chân không ở nhiệt độ thấp

Sau khi sấy, bột ngọt đóng thành từng tảng, hạt tinh thể không đồng nhất nên yêu cầu phảinghiền

 Người ta sử dụng hệ thống nghiền bằng bi thép không rỉ để nghiền các tảng tinh thểnày thành bột

 Sau đó, dùng rây làm bằng lụa hoặc sợi hóa học để rây, lọc thành các hạt có kích thướcđồng nhất Yêu cầu chất lượng là sản phẩm phải là tinh thể màu trắng, có kích thước >1mm, đồng đều, độ tinh khiết 80 – 99%, độ ẩm <1%

 Do bột ngọt có tính chất dễ hút ẩm, dễ chảy rữa nên cần bao gói cẩn thận, tránh tiếpxúc với không khí và hơi nước Người ta tiến hành đóng gói bằng các loại bao bì nhưchai thủy tinh, hộp sắt tráng thiếc, giấy không thấm, polyethylen với khối lượng 1kg,0,5kg, 200g, 100g

III. Tổng quan về quá trình len men

1 Chủng loại, nguồn gốc vi sinh vật phân lập từ tự nhiên

Tham gia vào quá trình lên men sản xuất acid glutamic, chủng vi sinh thường sử dụng là:

Corynebacterium glutanicum, Brevibacterium lactofermentus, Micrococus glutamicus; nhưng

chủ yếu nhất vẫn là chủng Corynebacterium glutamicum (loại vi khuẩn này đã được nhà vi

sinh vật Nhật Bản Kinosita phát hiện từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai,khoai mì để tạo ra acid glutamic)

Hình 4: Conrynebacterium glutamicum Chủng vi khuẩn sử dụng: Corynebacterium glutamicum

Phân loại khoa học:

Loài: Conrynebacterium glutamicum

Giống vi khuẩn thuần khiết này được lấy từ ống thạch nghiêng tại các cơ sở giữ giống, sau

đó được cấy truyền, nhân sinh khối trong môi trường lỏng (như đã nói ở phần trên) Khốilượng sinh khối đuợc nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà Trước khinhân, cấy, môi trường lỏng phải được thanh trùng bằng phương pháp Pasteur

Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều acid glutamic, tốc độ sinh trưởngphát triển nhanh, có tính ổn định cao trong thời gian dài, chịu được nồng độ acid cao, môitrường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng trong thực tế sản xuất (PGS.TS Trần Minh Tâm)

 Đặc điểm, hình thái sinh lý

Hình 5: Conrynebacterium glutamicum

Đặc điểm chủng Conrynebacterium Glutamicum:

 Trực khuẩn thẳng hoặc cong

 Gram dương

 Kích thước tế bào 0,6-1,2 micromet

 Không có bào tử

 Không có tiêm mao nên bất động

 Có khả năng oxi hóa acid glutamic ra ketoglutarat thấp nhất

 Hoạt tính gluco hydrogenase cao

 Vi khuẩn phát triển trên môi trường cần biotin

Hiện nay, Corynebacterium glutamicum đang được sử dụng phổ biến trong công nghiệp,

hầu hết đều là chủng đột biến Các chủng này có khả năng tạo từ 40-50g/l glutamic acid trongdung dịch lên men Trong điều kiện phòng thí nghiệm có thể thu được 100g/l glutamic acidtrong dung dịch

2 Phương pháp đột biến tạo chủng vi khuẩn tổng hợp thừa L-AG

Trong điều kiện sống bình thường, lượng amino acid do vi sinh vật tổng hợp thường vừa

đủ để đáp ứng nhu cầu sinh lý của bản thân vi sinh vật đó là tính chất tự điều hòa và cân đốicủa vi sinh vật chính vì vậy cần sử dụng các phương pháp chọn lọc và tác động tới cơ chế ditruyền của vi sinh vật để chúng tổng hợp lượng amino acid dư thừa so với nhu cầu và bài tiếtamino acid đó ra ngoài môi trường

Sau khi tìm ra một số chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp acid glutamic cao,người ta nghiên cứu các điều kiện cần thiết để nuôi cấy chủng đó để cho hiệu suất thu hồi acid

glutamic cao nhất Conrynebacterium glutamicum không tổng hợp thừa L-AG dưới điều kiện

nuôi cấy thông thường mà cần có 1 trong số các điều kiện sau đây:

 Hạn chế biotin

 Bổ sung chất hoạt động bề mặt

 Bổ sung kháng sinh dòng β-lactam

Các nhà khoa học đã nghiên cứu cơ chế phân tử về ảnh hưởng của những tác nhân nàyvới việc tổng hợp thừa L-AG Những kết quả nghiên cứu cho thấy các tác nhân này đã thay

đổi 2 yếu tố ở C glutamicum dẫn đến việc tổng hợp thừa L-AG và L-AG đượ tiết ra ngoài

môi trường : thay đổi chuỗi phản ứng tổng hợp L-AG và thay đổi tính thấm của màng tế bào

2.1 Cơ chế phân tử của việc tổng hợp thừa L-AG ở C glutamicum

a) Thay đổi chuỗi phản ứng tổng hợp L-AG: Tác nhân hạn chế biotin và bổ sungchất hoạt độ bề mặt

Hình 6: Chu trình Krebs sinh tổng hợp L-AGTại một nhánh của chu trình TCA, 2 enzym là ODHC và GDH cạnh tranh cơ chất 2-oxoglutarate, một nhánh tạo thành L-AG và một nhánh tạo thành Succinyl – CoA Trong đó:ODHC: 2-oxoglutarate dehyrogenaza

Hiện nay, cơ chế của việc hạn chế biotin và thêm chất hoạt động bề mặt đến việc giảmhoạt tính của ODHC vẫn đang được tiếp tục làm rõ

b) Thay đổi cấu trúc của màng tế bào: Tác nhân hạn chế biotin và bổ sung chấthoạt động bề mặt hoặc kháng sinh.

Ngay cả khi L-AG đã được tổng hợp thừa trong nội bào, nếu L-AG không được bài tiết

ra ngoài môi trường thì cũng không đạt được hiệu quả mong muốn Để L-AG được bài tiết rangoại bào, cần có sự thay đổi tính thấm của màng tế bào

Ba tác nhân trên có tác dụng làm thay đổi cấu trúc của màng tế bào, giúp bài tiết L-AG

ra ngoại bào theo hình sau:

Hình 7: Cơ chế tác động tới màng tế bào vi khuẩn của các tác nhân

- Protein DtsR1 có cấu trúc giống với tiểu phần β của acetyl – coA cacboxylaza

Vì biotin là cofacter của acetyl – coA cacboxylaza nên việc hạn chế biotin cũng như bổ sungchất hoạt động bề mặt có thể ảnh hưởng đến phức hợp biotin – enzyme có chứa DtsR1 Phứchợp này tham gia vào quá trình tổng hợp thành phần acid béo của màng tế bào, do vậy việchạn chế chế biotin cũng như bổ sung chất hoạt động bề mặt có thể ảnh hưởng đến việc tổnghợp lipid màng và làm thay đổi sức căng của màng tế bào

- Penicillin ức chế việc tổng hợp thành tế bào bằng cách bám vào các protein gắnpenicillin ( penicillin binding protein – PBP) Các protein này tham gia vào nhiều giai đoạntrong quá trình tổng hợp peptidoglican của thành tế bào vi khuẩn

- Bằng cách thay đổi cấu trúc, sức căng và tính thấm của thành và màng tế bào vikhuẩn, các tác nhân này làm thay đổi cấu trúc GluE là protein vận chuyển L-AG ra ngoại bào– một kênh tương đồng nhạy cảm cơ học (Mechanozasitive channel – Msc – homolog) Nhờ

đó, L-AG được vận chuyển ra ngoài tế bào Protein này được mã hoá bởi gene NCgl1221

2.2. Cải biến di truyền

Trong điều kiện sản xuất thực tế, việc phải bổ sung các tác nhân để vi sinh vật tổng hợpthừa L-AG có một số nhược điểm sau:

- Tăng chi phí sản xuất

- Phải tiến hành tinh chế và loại bỏ tác nhân khỏi thành phẩm

- Việc hạn chế biotin mâu thuẫn với việc vi khuẩn C glutamicum cần có biotin cho

nhu cầu tăng trưởng, ngoài ra nguyên liệu mật mía đường dùng để sản xuất L-AG

có chứa một lượng đáng kể biotin

Các nhà khoa học đã tiến hành cải biến gene của C Glutamicum để chủng vi sinh vật

này tổng hợp thừa L-AG ngay dưới những điều kiện sản xuất thông thường mà không cần bổsung tác nhân

a Thay đổi chuỗi phản ứng tổng hợp L-AG bằng cách giảm hoạt tính ODHC

 Điều kiện này được thực hiện bằng cách loại bỏ gene OdhA Chủngvi khuẩnthiếu gene OdhA không có hoạt tính ODHC và sẽ tổng hợp thừa L-AG ngay dưới nhữngđiều kiện bình thường, không cần hạn chế biotin hoặc bổ sung hoạt tính bề mặt

 Phương pháp tạo chủng vi khuẩn khuyết gene OdhA:

o Nhân đoạn gene chứa OdhA bằng PCR

o Sử dụng enzym giới hạn cắt bỏ đoạn gene OdhA

o Phần gene còn lại được gắn vào plasmid bằng ligaza

o Đưa plasmid vào vi khuẩn

b Điều chỉnh khả năng bán thấm của màng tế bào

Điều chỉnh khả năng bán thấm của màng tế bào bằng cách cải biến gene NCgl1221 mãhóa protein màng GluE

Khuếch đại gene bằng PCR, qua đó gia tăng sự bài tiết L-AG.tuy nhiên, với cách cảibiến này vẫn còn những tác nhân hạn chế biotin, bổ sung chất hoạt động bề mặt hoặcpenicillin để kích thích bài tiết L-AG

Đột biến gene quá trình bài tiết L-AG diễn ra mà không cần bổ sung các tác nhân Tạo