Nghiên cứu điều kiện tối ưu nuôi cấy thu nhận bào tử Bacillus S5 bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM)

Nghiên cứu này nhằm lựa chọn các điều kiện và môi trường lên men phù hợp cho sự sinh trưởng và tạo bào tử của chủng Bacillus S5 để ứng dụng trong sản xuất probiotic cho nuôi trồng thủy sản. Mật độ tế bào OD550nm trong dịch nuôi cấy là thông số được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện lên men. Tối ưu các điều kiện lên men được sử dụng bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu điều kiện tối ưu nuôi cấy thu nhận bào tử Bacillus S5 bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM) VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU NUÔI CẤY THU NHẬN BÀO TỬ Bacillus S5 BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁP ỨNG BỀ MẶT (RSM) Võ Hồng Phượng1*, Đặng Ngọc Thùy1, Nguyễn Thị Lan Chi1, Nguyễn Thanh Trúc1, Chu Quang Trọng1, Phạm Thị Huyền Diệu2 TÓM TẮT Chủng vi khuẩn Bacillus S5 là được phân lập từ bùn ao nuôi tôm quảng canh có khả năng ức chế vi khuẩn V. parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy cấp tính (AHPND - acute hepatapancreatic necrosis disease) trong điều kiện thí nghiệm. Nghiên cứu này nhằm lựa chọn các điều kiện và môi trường lên men phù hợp cho sự sinh trưởng và tạo bào tử của chủng Bacillus S5 để ứng dụng trong sản xuất probiotic cho nuôi trồng thủy sản. Mật độ tế bào OD550nm trong dịch nuôi cấy là thông số được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện lên men. Tối ưu các điều kiện lên men được sử dụng bằng phương pháp đáp ứng bề mặt (RSM). Môi trường tối ưu để sản xuất sinh khối Bacillus S5 sau 48 giờ lên men đạt giá trị OD550nm 11,36 tương ứng 4,3x109 CFU/mL là: bột đậu nành 34,9 g/L, cao nấm men 20 g/L, glucose 35 g/L và tốc độ lắc 170 vòng/phút. Ngoài ra, 0,5 g/L ion Ca2+ được bổ sung sau 30 giờ lên men có thể kích thích trên 90% tế bào dinh dưỡng Bacillus S5 chuyển thành bào tử. Từ khóa: Sinh khối Bacillus S5, bào tử Bacillus S5, tối ưu các điều kiện nuôi cấy. I. ĐẶT VẤN ĐỀ và ctv., 1965), thành phần muối khoáng cao, Khả năng kháng kháng sinh của các tác pH môi trường nuôi cấy trung tính và nhiệt độ nhân gây bệnh đã thúc đẩy phát triển nhiều công môi trường nuôi phù hợp với từng loài vi khuẩn trình nghiên cứu các giải pháp thay thế kháng (Bernlohr và Leitzmann, 1969). Bào tử Bacillus sinh trong trị bệnh do vi khuẩn gây ra (Gauri và sp. được hình thành sau pha tăng trưởng (log ctv., 2011). Các chủng Bacillus được xem là đối phage) của tế bào sinh dưỡng. Trong điều kiện tượng hàng đầu và được nhiều nhà nghiên cứu lý tưởng, hiệu quả chuyển thành bào tử của vi khoa học quan tâm nhằm ứng dụng và sản xuất khuẩn Bacillus sp. mật độ 108 tế bào ml-1 trong probiotic với một số đặc tính như sản sinh một khoảng 30-100% (Nicholson và Setlow, 1990). số enzyme ngoại bào, tạo bào tử bền với nhiệt Ngoài ra, muối được đưa vào môi trường lên thuận lợi trong quá trình sản xuất, bảo quản và men cũng tăng khả năng tạo bào tử của nhóm sử dụng (Duc và ctv., 2004). Lên men chìm được Bacillus, nhưng với nồng độ ion kim loại nặng xem là phương pháp hữu hiệu và được ứng dụng cao có thể ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tạo rộng rãi trong công nghiệp sản xuất probiotic bào tử (Cho và ctv., 2009). Sáu ion kim loại, nhờ khả năng kiểm soát các thông số được dễ Mn2+, Fe3+, Fe2+, Ca2+, Mg2+ và Zn2+ được xem dàng (Nguyễn Văn Thanh và ctv., 2009). là những yếu tố quan trọng kích thích bào tử Bacillus subtilis là vi khuẩn Gram dương, (Kolodziej và Slepecky, 1964, Granger và ctv., khả năng tạo bào tử chúng được xem như là 2011). Đến nay, có nhiều công trình nghiên cứu những nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực được báo cáo giá trị tối đa tạo bào tử của B. công nghiệp (Harwood, 1992). Thể bào tử subtilis trong lên men chìm dao động 109 bào tử của B. subtilis được kích thích mạnh khi mật ml-1 đến 7,4 x109 bào tử ml-1(Monteiro và ctv., độ tế bào vi khuẩn cao (Grossman và Losick, 2005). Sự điều chỉnh các chỉ số tạo bào tử trong 1988), sự thiếu hụt về dinh dưỡng (Schaeffer quá trình lên men thường được giám sát chặt 1 Trung tâm Quan trắc Môi trường và Bệnh Thủy sản Nam Bộ, Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy sản II. 2 Trường Đại học Sư phạm, Tp. HCM. *Email: vohongphuong@yahoo.com TẠP CHÍ NGHỀ CÁ SÔNG CỬU LONG - SỐ 13 - THÁNG 6/2019 45 VIỆN NGHIÊN CỨU NUÔI TRỒNG THỦY SẢN II chẽ nhằm kích thích tạo bào tử tốt nhất (Rao và và ion khoáng khác nhau đến khả năng hình ctv., 2007). thành và tạo bào tử của chủng Bacillus S5, được Chủng Bacillus S5 được phân lập từ mẫu xem là chủng probiotic tiềm năng để ứng dụng bùn ao nuôi quảng canh tại Cà Mau, có khả trong công nghiệp nuôi trồng thủy sản nhằm năng tạo vòng kháng Vibrio parahaemolyticus giảm thiểu thiệt hại do bệnh AHPND trên tôm. gây bệnh gan tụy cấp tính trên tôm (AHPND) II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP với đường kính 15 mm ở điều kiện in vitro và 2.1. Vật liệu ổn định trong 24 giờ khảo sát. Bên cạnh đó, mật độ ban đầu của Bacillus S5 ở giá trị 105 Chủng vi khuẩn Bacillus S5 được phân lập CFU/mL và 106 CFU/mL có khả năng ức chế từ bùn ao nuôi tôm quảng canh tại Cà Mau có hoàn toàn V. parahaemolyticus (mật độ ban đầu khả năng ức chế vi khuẩn V. parahaemolyticus tương ứng 104 và 105 CFU/mL) từ thời điểm 12 gây bệnh AHPND thuộc phạm vi của đề tài giờ khảo sát. Tỉ lệ bảo hộ (RPS) trên tôm sú và “Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh đối kháng tôm thẻ tương ứng đạt 61,8% và 50,1%. Kết quả Vibrio spp. gây bệnh hoại tử gan tụy cấp trên định danh sinh hóa bằng test kit API 50 CHB/E tôm sú và tôm thẻ chân trắng”. cho thấy chủng Bacillus S5 thuộc loài Bacillus Chủng Bacillus S5 được làm giàu trong subtilis (Võ Hồng Phượng và ctv., 2018). erlen 250 mL chứa 150 mL môi trường dinh Nhiều kỹ thuật đã được sử dụng trong việc dưỡng lỏng (Nutrient broth- NB) ...