Nghiên cứu đặc điểm sinh học cơ bản và sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử để phân loại đến loài của chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng tổng hợp acid béo không no (dạng omega 6,7,9)

SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
----------------

--------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CƠ BẢN VÀ SỬ DỤNG KỸ
THUẬT SINH HỌC PHÂN TỬ ĐỂ PHÂN LOẠI ĐẾN LOÀI CỦA
CHỦNG VI KHUẨN TÍA QUANG HỢP CÓ KHẢ NĂNG TỔNG HỢP
ACID BÉO KHÔNG NO (DẠNG OMEGA 6,7,9)

Sinh viên thực hiện

: Trần Thị Diệp

Lớp

: 1302

Giáo viên hướng dẫn

: TS. Hoàng Thị Yến

Hà Nội – 2017

SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

LỜI CẢM ƠN
Trước hết em xin chân thành cảm ơn TS. Hoàng Thị Yến cán bộ Phòng
thí nghiệm trọng điểm Công nghệ gen thuộc Viện Công nghệ sinh học - Viện
Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều
kiện thuận lợi và dạy bảo em trong thời gian em thực hiện và hoàn thành khóa
luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn TS. Bùi Văn Ngọc – Nhóm trưởng cụm gen 7
trực thuộc Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ gen và chị Trần Thị Thu
Quỳnh, chị Trịnh Thị Thùy Linh cùng các cán bộ kỹ thuật viên của Phòng Thí
nghiệm Trọng điểm Công nghệ gen, đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ, cho em những
ý kiến đóng góp bổ ích trong cả công việc và cuộc sống. Em rất trân trọng
những tình cảm và sự giúp đỡ quý báu đó.
Bên cạnh đó em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy, Cô
trong khoa Công nghệ sinh học - Viện Đại Học Mở Hà Nội đã tạo điều kiện và
giới thiệu em làm khóa luận tốt nghiệp ở Phòng thí nghiệm trọng điểm Công
nghệ gen - Viện Công nghệ sinh học.
Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè luôn động viên khuyến khích
và giúp đỡ em trong thời gian qua.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 15 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Trần Thị Diệp

SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 2
MỤC LỤC ................................................................................................................... 3
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................................... 5
TÓM TẮT ................................................................................................................... 7
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... 9
DANH MỤC HÌNH..................................................................................................... 1
PHẦN 1: MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu ....................................................................... 1
1.2 Mục đích ................................................................................................................ 3
1.3 Yêu cầu.................................................................................................................. 3
PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................. 4
2.1 Giới thiệu về lipid và acid béo.............................................................................. 4
2.1.1 Giới thiệu về lipid .............................................................................................. 4
2.1.2 Giới thiệu về acid béo ......................................................................................... 5
2.2 Vi khuẩn tía quang hợp ........................................................................................ 11
2.2.1. Định nghĩa ....................................................................................................... 11
2.2.2 Phân loại về vi khuẩn tía quang hợp ................................................................ 12
2.2.3 Đặc điểm sinh học VKTQH ............................................................................... 13
3.1 Vật liệu ............................................................................................................... 26
3.1.1 Hóa chất ......................................................................................................... 26
3.1.2. Thiết bị máy móc. ............................................................................................. 26
3.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu .................................................................... 27
3.2. Các môi trường nghiên cứu ................................................................................. 27
3.3 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 28

3.3.1 Phương pháp nuôi cấy VKTQH: ....................................................................... 28
3.3.2 Phương pháp đánh giá sinh trưởng của VKTQH ............................................... 28
3.3.3 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái khuẩn lạc, tế bào ........................ 28
3.3.4 Phương pháp nghiên cứu hệ sắc tố của VKTQH .............................................. 29


SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

3.3.5 Phương pháp xác định đặc điểm dinh dưỡng carbon và nitơ ............................. 29
3.3.6. Phương pháp xác định khả năng sử dụng muối cho sinh trưởng ..................... 29
3.3.7 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của pH ban đầu ....................................... 30
3.3.8

Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của oxy đến khả năng tổng hợp sắc tố

quang hợp ............................................................................................................... 30
3.3.9 Phương pháp xác định trình tự gen 16S- rRNA ................................................ 30
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 34
Bảng 4.1. Khả năng sinh trưởng, tích lũy sinh khối, lipid và tổng hợp acid béo không
no của chủng VK VTB.8 ........................................................................................... 35
4.1 Kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh học cơ bản ...................................................... 36
4.1.1 Hình thái khuẩn lạc, tế bào ............................................................................... 36
4.1.2 Đường cong sinh trưởng .................................................................................. 37
4.1.3 Đặc điểm hệ sắc tố quang hợp ......................................................................... 38
4.1.5 Đặc điểm dinh dưỡng carbon và nitơ ................................................................ 40
4.1.6 Ảnh hưởng của nồng độ muối cho sinh trưởng ................................................. 42
4.1.7 Ảnh hưởng của pH ban đầu.............................................................................. 43
4.2 Xác định trình tự gen của chủng vi khuẩn nghiên cứu .......................................... 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................... 49
KẾT LUẬN ............................................................................................................... 49
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 49
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 50
PHỤ LỤC .................................................................................................................. 55


SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AGL

Axit linolenic-γ

ATP

Adenosine triphosphate

ARN

Ribonucleic acid

C18:1

Oleic

Bchl

Bacteriochlorophyll

DHA

Docosahexaenoic acid

DSMZ

Douth samlung microoganisms zentrum

ED

Entner-Doudoroff

OD

Optical Density

C16:0

Palmitic

C18:0

Steric

EMF

Embden-Meyerhof

EPA

Eicosa Pentaenoic Acid

GS

Glutamine synthetase

ICL

Isocitrate lyase

KDG

2-keto-3-deoxygluconate

MUFAs

Monounsaturated fatty acids

OAA

Oxaloaxetic

PCR

Polymerase chain reaction

PEP

Phosphat enol pyruvat

PEPCK

PEP – carboxykinase


SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

PUFAs

Polyunsaturated fatty acids

RubisCo

Ribulozo Biphosphate Carboxylase/Oxygenase

Taq

Thermus aquaticus

VKQH

Vi khuẩn quang hợp


SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã sử dụng chủng VKTQH được lấy từ
tập đoàn chủng giống VKTQH của Phòng thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ
gen thuộc Viện Công nghệ sinh học. Chủng VKTQH lựa chọn (ký hiệu VTB.8)
có khả năng sinh trưởng mạnh (tính theo ∆OD660: 1.534 ± 0.012; hàm lượng sinh
khối khô: 0.821 ± 0.075), chứa hàm lượng lipid cao: 27.88 ± 3.227 % trọng
lượng khô và đặc biệt có khả năng tổng hợp omega 6,7,9.
Qua nghiên cứu các đặc điểm sinh học cơ bản, chúng tôi đã xác định được
khuẩn lạc của chủng VTB.8 có hình dạng tròn, lồi, bề mặt xù xì, màu nâu đỏ,
đường kính d = 1,5- 2 mm. Tế bào của chủng này có hình bầu dục, đường kính
0,7- 1,8 µm, là vi khuẩn gram (-), chứa bacteriochlorophyll a (Bchl a). Chủng
VK nghiên cứu có khả năng sinh trưởng tốt trong khoảng pH từ 5,5 – 6,5 (tối ưu
tại pH = 5,5), sinh trưởng ở nồng độ muối (NaCl) từ 0-5% (tối ưu trong khoảng
nồng độ từ 0,5 – 2,5%) và sinh trưởng tốt trong điều kiện kỵ khí - sáng. Khi
nghiên cứu khả năng sử dụng các nguồn carbon và nitơ cho sinh trưởng, chủng
VK này có khả năng sử dụng nhiều nguồn carbon và nitơ. Sinh trưởng tối ưu
trên môi trường chứa nguồn carbon: glucose, acetate, succinate, và nguồn nitơ
như: L. glutamine, alanine, threonine, NH4Cl.
Sử

dụng

cặp

mồi:

forward

16SF

có

trình

tự:

5’

-

AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’ và reverse 16SR có trình tự: 5’ACGGCTATTACGACT-3’ với enzyme Taq polymerase để nhân gen 16S
rRNA của chủng VKTQH VTB.8 và tiến hành giải trình tự gen 16S rRNA.
Bằng phần mềm BLAST, chuỗi trình tự nucleotit nhận được đã được so sánh với
các chuỗi dữ liệu khác đã được công bố trên Ngân hàng gen Quốc tế NCBI. Kết
quả cho thấy, chủng VTB.8 có độ tương đồng cao về trình tự nucleotit gen 16S


SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

rRNA so với loài Rhodobacter sphaeroides có mã số đăng kí trên Ngân hàng
gen là D16425 đến 99%. Từ kết quả các đặc điểm sinh học cơ bản kết hợp với
xác định trình tự gen 16S rRNA, chúng tôi cho rằng chủng VTB.8 thuộc loài
Rhodobacter sphaeroides.


SVTH: Trần Thị Diệp

GVHD: Hoàng Thị Yến

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1. So sánh hấp thụ cực đại của hai dạng bacteriochlorophyll a và b ở
VKTQH (trong tế bào nguyên và trong dịch chiết ete) ..................................... 15
Bảng 2.2. Các nhóm carotenoid có mặt trong tế bào VKTQH .......................... 17
Bảng 4.1. Khả năng sinh trưởng, tích lũy sinh khối, lipid và tổng hợp acid béo
không no của chủng VK VTB.8 ....................................................................... 35
Bảng 4.2 Mức độ tích lũy thu sinh khối (OD660) của chủng VTB.8 .................. 37
Bảng 4.3 Khả năng sinh trưởng trên các nguồn carbon và nitơ khác nhau của
chủng VKTQH VTB.8 ..................................................................................... 41
Bảng 4.4 Kêt quả ∆OD660 sau 5 ngày nuôi cấy của chủng VKTQH VTB.8 trên
môi trường DSMZ-27 ...................................................................................... 42
Bảng 4.5 Kết quả ∆OD660 sau 4 ngày nuôi cấy của chủng VKTQH VTB.8 trên
môi trường DSMZ-27 tại pH ban đầu khác nhau .............................................. 44


DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Hình dạng tế bào của một số đại diện VKTQH không lưu huỳnh ..... 14
Hình 2.2. Cấu tạo hóa học của vòng porphyry.................................................. 16
Hình 2.3. Cấu trúc của một số Carotenoid có trong VKTQH ........................... 17
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo của một dạng chromotophor ở VKTQH ..................... 18
Hình 2.5 Sơ đồ định vị của các thành phần bộ máy quang hợp sơ cấp ở VKTQH
......................................................................................................................... 18
Hình 2.6. Mạch truyền điện tử ở tảo và vi khuẩn bậc cao và VKTQH ............. 19
Hình 2.7. Chuỗi truyền điện tử ở cả hệ thống hô hấp và quang hợp của VKTQH
......................................................................................................................... 24

Hình 4.1. Kết quả phân tích GC-MS chủng VTB.8 .......................................... 36
Hình 4.2 Hình dạng khuẩn lạc, tế bào của chủng VTB.8 .................................. 36
Hình 4.3. Đường cong sinh trưởng của VTB.8 ................................................. 38
Hình 4.4. Phổ hấp phụ dịch huyền phù tế bào của chủng VTB.8 ..................... 39
Hình 4.5 Đĩa petri ria cấy chủng VKTQH VTB.8 ........................................... 40
Hình 4.6 Mức độ tích lũy sinh khối của chủng VTB.8 ở các nồng độ muối khác
nhau (OD ban đầu ̴ 0,1) .................................................................................... 43
Hình 4.7 Mức độ tích lũy sinh khối của chủng VTB.8 ở các môi trường có pH
ban đầu khác nhau ............................................................................................ 44
Hình 4.8 Điện di đồ DNA tổng số ................................................................... 45
Hình 4.9 Hình ảnh điện di sản phẩm PCR ....................................................... 46
Hình 4.10 Cây phát sinh chủng loại của một số loài VKTQH ........................ 48

1


PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Theo Cục quản lý khám chữa bệnh – Bộ Y tế, dinh dưỡng hợp lý là
nguyên tắc sống cần thiết để giữ gìn sức khỏe cho con người . Chính vì vậy con
người cần phải bổ sung dinh dưỡng hằng ngày cho cơ thể. Trong các loại dinh
dưỡng mà con người thường sử dụng thì không thể không kể đến acid béo mà
đặc biệt là các acid béo không no (dạng omega 3,6,7,9). Các acid béo không no
đã và đang được nhiều người tiêu dùng trên thế giới cũng như ở Việt Nam sử
dụng. Omega 3,6,7,9 có nhiều công dụng khác nhau như: hỗ trợ điều trị bệnh
tim mạch, tiểu đường, bổ xương khớp, chống lão hóa, làm trắng da, bổ gan, thải
độc gan, hỗ trợ giảm cân và tăng cân…... Vì vậy, việc sử dụng thực phẩm chức
năng giàu omega 3,6,7,9 để bổ sung nguồn dinh dưỡng hằng ngày cho con người
đang là xu hướng mới và ngày càng phát triển trong tương lai.
Trên thế giới, đã có rất nhiều các sản phẩm thực phẩm chức năng giàu

omega 6,7,9 như: Sea Buckthorn Oil blend Omega 7 (Mỹ), Sibu seven Omega 7
(Mỹ), Terry Naturally Omega 7 (Mỹ),…Trong các sản phẩm kể trên, các sản
phẩm có chứa acid béo không no dạng omega - 7 chủ yếu được sản xuất từ hạt
macadamia và cây hắc mai biển.
Ở Việt Nam, hiện nay thực phẩm chức năng có chứa omega 3,6,7,9 hầu
như đều là các sản phẩm nhập ngoại. Tuy nhiên, cũng đã có một số sản phẩm
được nghiên cứu và sản xuất trong nước ở quy mô thương mại như: sản phẩm
STIPIPINE của dự án sản xuất thử nghiệm “Hoàn thiện công nghệ và sản xuất
thực nghiệm hỗn hợp omega 3 và omega 6 từ nhân hạt hồ đào”. Kết quả của
dự án đã ép được 20 tấn nhân hạt hồ đào; thu được 8.033,6 kg hỗn hợp acid béo
omega 3,6 và sản xuất được 1.000.000 viên nang mềm STIPIPINE đạt tiêu
chuẩn chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Sản phẩm STIPIPINE có tác

1


dụng giúp hỗ trợ giảm chlesterol và triglyxerit, hỗ trợ giảm rối loạn chuyển hóa
lipit; sản phẩm Algal Oil Omega 3-6 do công ty Cổ phần Dược phẩm Quốc tế
ABIPHA sản xuất và phân phối. Sản phẩm này đã được nghiên cứu bởi Viện
Công Nghệ Sinh học - Viện Hàn Lâm Khoa và Công nghệ Việt Nam. Cả 2 sản
phẩm nêu trên đều thuộc Đề án Phát triển và ứng dụng Công nghệ sinh học
trong lĩnh vực công nghệ chế biến đến năm 2020 do Bộ Công thương là cơ quan
chủ trì .().
Các sản phẩm thực phẩm chức năng ở Việt Nam nêu trên đều là các sản
phẩm chứa các acid béo không no (dạng omega 3,6,9) mà chưa có sản phẩm nào
chứa acid béo không no (dạng omega 7) và hầu hết các sản phẩm đều được chiết
xuất từ thực vật, cá biển, tảo biển. Omega 7 rất khan hiếm ở cả giới động vật
cũng như thực vật, chúng được chiết suất chủ yếu từ cây hắc mai biển và dầu
macadamia [44 ]. Tuy nhiên, khi nghiên cứu về nhóm vi khuẩn tía quang hợp
(VKTQH) không lưu huỳnh có khả năng tổng hợp lipid cao và có chứa acid béo

không bão hòa MUFAs và PUFAs (dạng omega 6,7,9) do TS. Hoàng Thị Yến thuộc phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ gen làm chủ nhiệm, chúng tôi
đã phân lập được chủng VKTQH có khả năng sinh trưởng mạnh, chứa hàm
lượng lipid cao và có khả năng tổng hợp được acid béo không no (dạng omega
6,7,9). Tuy nhiên, để tiến hành sản xuất sinh khối và tách chiết dầu sinh học làm
tiền đề cho việc nghiên cứu sản xuất sản phẩm thực phẩm chức năng giàu omega
6,7, 9. Chúng tôi cần xác định xem chúng có những đặc điểm gì và thuộc loài vi
khuẩn nào. Do vậy, chúng tôi đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu đặc điểm sinh
học cơ bản và sử dụng kỹ thuật sinh học phân tử để phân loại đến loài của
chủng vi khuẩn tía quang hợp có khả năng tổng hợp axit béo không no (dạng
omega 6,7,9)”.

2


1.2

Mục đích
Nghiên cứu các đặc điểm sinh học cơ bản và xác định trình tự gen 16S

rRNA của chủng VKTQH lựa chọn để làm cơ sở cho việc định tên loài của
chúng.
1.3

Yêu cầu
- Kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh học:
•

Hình thái khuẩn lạc, tế bào

•

Đường cong sinh trưởng

•

Đặc điểm hệ sắc tố quang hợp

•

Ảnh hưởng của oxy

•

Đặc điểm dinh dưỡng cacbon và nitơ

•

Ảnh hưởng của nồng độ muối cho sinh trưởng

•

Ảnh hưởng của pH ban đầu

- Xác định trình tự gen 16S rRNA của chủng vi khuẩn nghiên cứu

3


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về lipid và acid béo
2.1.1 Giới thiệu về lipid
Định nghĩa
Lipid là những hợp chất hữu cơ tự nhiên rất phổ biến trong tế bào của các
cơ thể sống. Chúng có thành phần hóa học và cấu tạo khác nhau nhưng có tính
chất chung là không hòa tan trong các dung môi hữu cơ như: ether, chloroform,
N-hexan, benzenne...Lipid là hợp phần cấu tạo quan trọng của các màng sinh tế
bào, là nguồn cung cấp năng lượng, nguồn cung cấp các vitamin A, D, E, F và K
cho cơ thể sống.
Vai trò của lipid
• Cung cấp năng lượng
Lipid là một trong ba thành phần hoá học chính trong khẩu phần hàng
ngày. Khác với protein và glucid, lipid cung cấp năng lượng nhiều hơn (1g lipid
cung cấp khoảng 9 kcal), gấp đôi so với mức năng lượng do carbohydrate và
protein sản sinh ra. Trong khẩu phần ăn hợp lý, nhu cầu năng lượng do lipid
cung cấp khoảng từ 15 -20%. Thức ăn giàu lipid là nguồn năng lượng cần thiết
cho người lao động nặng, cần thiết cho sự phục hồi sức khoẻ đối với phụ nữ sau
khi sinh và các cơ thể mới ốm dậy, chất béo dự trữ nằm ở dưới da và mô liên
kết.
• Cấu thành các tổ chức
Lipid giống như màng tế bào, là lớp mỡ do lipoid, glucolipid và
cholesterol.. hợp thành; tủy não và các mô thần kinh có chứa lipid và glucolipid.
Cholesterol là nguyên liệu cần thiết để chế tạo ra steroit hormoon.
• Duy trì nhiệt độ cơ thể, bảo vệ các cơ quan trong cơ thể

4


Lipid là chất dẫn nhiệt không tốt ngăn ngừa sự mất nhiệt dưới da, có tác
dụng giữ nhiệt, giúp ích cho việc chống rét, đồng thời còn làm cho lượng nhiệt ở

bên ngoài đã được hấp thu không truyền dẫn vào bên trong cơ thể, có tác dụng
cách nhiệt.
Lipid phân bố không đều trong cơ thể người với tổng hàm lượng khoảng
10%. Lượng chất béo chủ yếu tập trung ở các tổ chức dưới da tạo thành lượng
mỡ dự trữ để cơ thể sử dụng khi cần thiết. Một phần chất béo còn bao quanh phủ
tạng như là tổ chức bảo vệ, để ngăn ngừa các va chạm và giúp chúng ở vị trí
đúng đắn. Nó còn giúp cơ thể tránh khỏi các tác động bất lợi của môi trường
ngoài như nóng, lạnh. Người gầy thì lớp mỡ dưới da mỏng, do vậy mà cơ thể
kém chịu đựng với sự thay đổi của thời tiết.
• Thúc đẩy việc hấp thu các vitamin tan trong chất béo
Vitamin A, D, E, K không tan trong nước mà tan trong chất béo hoặc
dung môi. Lipid có trong thức ăn sẽ làm dung môi để thúc đẩy sự hấp thu chúng.
Nếu hàm lượng lipid trong bữa ăn thấp thì sẽ ảnh hưởng đến việc hấp thu
caroten trong rau xanh (trong cơ thể caroten chuyển thành vitamin A).
•

Làm tăng cảm giác no bụng
Lipid ngừng ở dạ dày với thời gian tương đối lâu, cho nên khi ăn những

thức ăn có hàm lượng lipid cao sẽ lâu bị đói.
• Nâng cao giá trị cảm quan của thức ăn
Thức ăn có nhiều chất béo sẽ có mùi thơm và ngon, do vậy làm tăng sự
thèm ăn.
2.1.2 Giới thiệu về acid béo
2.1.2.1 Định nghĩa

5


Acid béo là thành phần chính của hầu hết các lipid. Acid béo là những

acid carboxylic với chuỗi hydrocarbon chứa từ 4 đến 36 carbon. Một số acid béo
có chuỗi hydrocarbon bão hòa (không chứa liên kết đôi) và không có nhánh một
số acid béo có chuỗi hydrocarbon không bão hòa chứa một hay nhiều liên kết
đôi hoặc có nhánh, hoặc vòng, hoặc chứa nhóm chức hydroxyl .
2.1.2.2. Phân loại acid béo
Acid béo được chia làm 2 loại: acid béo no và acid béo không no
Acid béo no
• Các acid béo no thường gặp: acid palmitic, stearic, caprilic,..chiếm
khoảng ½ mỡ động vật. 100g mỡ lợn nước chứa 39,1g acid béo no chủ yếu là
stearic và palmitic.
• Gía trị sinh học thấp hơn acid béo không no.
• Có tác dụng xấu đến quá trình chuyển hóa mỡ, chức phận và vai trò của
gan khi được cung cấp quá liều.
• Có vai trò rất lớn trong cấu tạo màng tế bào, hỗ trợ sự phát triển của
xương.
Acid béo không no
• Có nhiều trong dầu từ thực vật, tiêu biểu: acid oleic, linoleic, linolenic.
• Vai trò sinh học mạnh hơn acid béo no, rất đa dạng, và cần thiết với cơ
thể.
• Điều hòa các thành mạch máu.
• Khi kết hợp với cholesterol tạo este cơ động, giảm nguy cơ xơ vữa động
mạch tạo điều kiện chuyển hóa cholesterol, bài xuất ra khỏi cơ thể.
• Cần thiết cho sự chuyển hóa vitamin B.

6


• Rất cần thiêt cho sự phát triển của trẻ sơ sinh từ khi còn là bào thai
(0mega3,DHA) .
Omega (6,7,9) thuộc loại acid béo không bão hòa. Acid béo không bão

hòa là nhóm acid béo trong phân tử có chứa ít nhất một liên kết đôi. Các acid
béo không no (không bão hòa) đơn nối đôi (Monounsaturated fatty acidsMUFAs) và đa nối đôi (Polyunsaturated fatty acids- PUFAs) đã được quan tâm
nghiên cứu và ứng dụng trong dinh dưỡng và dược phẩm. Cơ thể không thể tự
tổng hợp được các chất này mà phải lấy từ thức ăn bên ngoài nên chúng được
gọi là các acid béo không thay thế.
MUFAs và PUFAs có 3 vai trò sinh học chủ yếu. Đầu tiên là tham gia vào
sự điều hòa trao đổi lipid, vận chuyển và hướng tới các mô. Thứ 2 là tham gia
vào thành phần cấu trúc nên thành tế bào. Các PUFAs được chia làm 2 nhóm
chính là omega 3 và omega 6 (Sijtsma và de Swaaf, 2004). Ngoài ra còn có
omega 9. Tên gọi của omega dựa vào liên kết đôi đầu tiên tại vị trí carbon.
Các axit béo omega 6 và omega 9 thuộc họ các axit béo không no đa nối
đôi
2.1.2.3 Vai trò của Omega 6,7,9 đối với sức khỏe con người
Trong khoảng ba thập kỉ gần đây, các axit béo không no (MUFAs và
PUFAs) đã được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm bởi vai trò to lớn mà chúng
mang lại. Con người và động vật hầu như không tự tổng hợp đươc omega 6,7,9
mà chủ yếu cung cấp từ nguồn thức ăn.
Tác dụng của omega 6 (www.viendinhduong.vn).
Bệnh thần kinh và đái tháo đường: một số nghiên cứu cho thấy
uống axit linolenic gamma (AGL) trong 6 tháng trở lên có thể làm giảm triệu
chứng đau dây thần kinh ở những người bị bệnh thần kinh đái tháo đường.
Ung thư vú: AGL ức chế hoạt động của khối u trong các dòng tế
bào ung thư vú.

7


Cao huyết áp: AGL giúp giảm huyết áp cao.
Loãng xương: thiếu omega 6 có khả năng gây loãng xương. Nghiên
cứu cho thấy, phụ nữ trên 65 tuổi bị loãng xương bổ sung omega 6 đã ít loãng

xương ít nhất 3 năm so với không bổ sung.
Kích thích da và tóc tăng trưởng.
Điều tiết trao đổi chất và duy trì các hệ thống sinh sản.
Tác dụng của omega 7 (www.viendinhduong.vn)
Tóc, da và móng tay: sử dụng omega 7 làm mái tóc sáng bóng, da
sáng, móng tay khỏe mạnh, giúp chống lại các triệu chứng lão hóa sớm như: nếp
nhăn, khô, mất độ đàn hồi, suy dinh dưỡng và các dấu hiệu lão hóa.
Giảm cân: tiến sĩ OZ (2011) đã chứng minh omega 7 có tác dụng
giảm cân.
Sức khỏe tim mạch: omega 7 có tác dụng duy trì mức cholesterol
khỏe mạnh và lượng đường trong máu, động mạch hoạt động tốt hơn.
Tiêu hóa: omega 7 có tác dung bôi trơn màng nhầy, cải thiện nhiều
vấn đề về viêm và loét đường tiêu hóa, chống táo bón.
Giữ ẩm cho da, tóc, móng tay và mắt: omega 7 cung cấp các dưỡng
chất và độ ẩm cần thiết cho da, tóc, có lợi cho những người mắc bệnh khô mắt
và những phụ nữ bị khô âm đạo vì nó nuôi dưỡng và giữ ẩm cho các màng nhầy.
Tác dụng của omega 9 (www.viendinhduong.vn):
Tác dụng giảm cholesterol xấu.
Giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch, giảm xơ cứng động mạch..
Tăng cường hệ miễn dịch.
Ổn định lượng đường trong máu.

8


Sự tiêu thụ các PUFA được khuyến cáo ở mức trung bình khoảng 6%
tổng năng lượng và không vượt quá 10%. Trong đó, nên giảm hàm lượng các
acid béo bão hòa và chỉ nên duy trì ở mức 8-10% tổng năng lượng hấp thụ. Để
giảm nguy cơ các bệnh kinh niên thì hàm lượng các PUFA mạch dài nên dùng là
610 mg/ngày đối với đàn ông và 430mg/ngày đối với phụ nữ. Và tỷ lệ omega- 3

và omega -6 nằm giữa 5:1 và 3:1 là tối ưu cho người (Simopoulos, 2008; Gupta
và cs, 2012).
2.1.2.3 Các nguồn cung cấp Omega 6,7,9
Nguồn cung cấp các axit béo omega trong tự nhiên rất phong phú và đa
dạng, nhiều nghiên cứu về tách chiết các acid béo có nguồn gốc động vật, thực
vật và đặc biệt là vi sinh vật đã được các nhà khoa học quan tâm trong vài năm
trở lại đây.
Từ động, thực vật:
Nguồn cung cấp omega 6 trong tự nhiên khá phong phú, chúng được tìm
thấy trong hầu hết các loại dầu thực vật như: dầu bắp, dầu hạt bông vải, dầu hạt
nho, dầu mè, dầu đậu nành, dầu hoa hướng dương, dầu hoa anh thảo, dầu lý
chua đen. Omega 6 còn được tìm thấy trong các loại gia cầm, trứng gà, trong
mỡ, trong bơ, lúa mì cứng, ngũ cốc nguyên hạt, bánh mỳ và đặc biệt từ tảo xoắn
Spirunila platensis (Chamorro và cs., 2002).
Không giống như các omega khác, nguồn cung cấp omega 7 rất hiếm
trong cả giới thực vật và động vật. Chúng được cung cấp từ dầu cá (các loại cá
nước lạnh như cá hồi, cá ngừ, cá mòi, cá thu), một số loại dầu động vật và thực
vật như dầu macadamia và chủ yếu là cây hắc mai biển và một lượng nhỏ trong
quả

bơ

( />
Against Metabolic-Syndrome0). Hai acid béo omega 7 thường gặp trong tự
nhiên là acid palmitoleic và acid vaccenic được phát hiện năm 1928 trong mỡ
động vật và quả bơ.

9

Nguồn cung cấp omega 9 là dầu oliu, dầu macadamia, cây hồng hoa, dầu
hoa hướng dương, quả bơ, quả hạnh nhân, hạt điều, óc chó, hạt mắc ca, đậu
phộng, quả hồ đào, hồ trăn, hạt cải và cây đinh hương.
Nguồn cung cấp PUFAs là các loài cá nhiều mỡ như: cá trích, cá thu, cá
sardine, cá hồi, cá basa và saba (Gunstone, 1996)
Từ vi sinh vật:
Cá biển là nguồn cung cấp nguyên liệu truyền thống để sản xuất acid béo.
Tuy nhiên, nguồn cung cấp này không ổn định và dầu cá có chứa nhiều
cholesterol và có mùi vị khó chịu. Do đó, cần có nguồn nguyên liệu để sản xuất
acid béo. Các vi sinh vật bao gồm (nấm, vi khuẩn, tảo biển,…) là các nguồn
tiềm năng cho việc sản xuất acid béo này vì những sinh vật này từ lâu đã được
biết đến là những sinh vật sản xuất sơ cấp trong chuỗi thức ăn ở biển và đóng
vai trò quan trọng trong việc tổng hợp MUFAs và PUFAs sơ cấp (Yap và Chen,
2001; Lavens và Sorgeloo, 1996).
Hiện nay, các loài vi tảo biển quang dị dưỡng chứa hàm lượng PUFAs cao
đều được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản. Ví dụ: tảo silic, Cryptomonads và
Eustigmatophytes giàu một hoặc cả hai Eicosa Pentaenoic Acid-

EPA và

Docosahexaenoic acid- DHA (chiếm 5-35% tổng axit béo); Prasinophytes (410% tổng acid béo)…David và cs (1993) đã phân lâp được 38 chủng vi khuẩn ở
vùng Nam cực và ông đã sàng lọc chúng cho mục đích tổng hợp PUFAs.
Ngoài các nhóm vi khuẩn kể trên, vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) cũng
đã được các nhà khoa học chứng minh là có khả năng tổng hợp được acid béo
không no (mà đặc biệt là acid béo không no – omega 7 với hàm lượng rất cao
chiếm 65- 82% tổng acid béo) (Hiraishi và Ueda, 1995; Rai và cs, 2015, Kim
2012). Ngoài ra một số loài VKQHT còn có khả năng tổng hợp PUFAs và thậm
chí còn có loài tổng hợp được cả HUFA (EPA và DHA) (Loo và cs, 2012,
2013). Các loài có khả năng tổng hợp acid béo không no điển hình thuộc các

10


chi: Rhodovulum (R.strictum, R.sulfidophilum, R.euryhalinum, R. tesquicola);
Rhodobacter marinus; Rhodopseudomonas palustris; Rhodobacter viridis,7,9).
Gần đây, VKTQH cũng đã được các nhà khoa học chứng minh là có khả
năng tổng hợp được các axit béo mà đặc biệt là axit béo không no (0mega 6,7,9)
với hàm lượng rất cao chiếm 65 – 82% tổng axit béo. Các loài có khả năng tổng
hợp axit béo không no điển hình thuộc các chi: Rhodovulum (R. strictum, R.
sulfidophilum, R. adriaticum, R. euryhalinum, R. tesquicola, Rhodobacter
marinus, Rhdopseudomonas palustris, Rhodobacter viridis).
Một trong những ví dụ điển hình như Hiraishi và Ueda (1995) đã phân
lập được một số loài VKTQH thuộc chi Rhodovulum ở vùng biển xuất hiện thủy
triều đỏ ở Nhật Bản. Các loài VKTQH không lưu huỳnh này có khả năng tổng
hợp được omega 7 (C18:1ω7) với hàm lượng rất cao từ 60-80% tổng axit béo,
mặc dù C16:0 chỉ đạt 4-12% và 4 chủng VKTQH thuộc chi Rhodobacter từ bùn
thải của một con sông ở Ấn Độ. Bốn chủng vi khuẩn này đều có hàm lượng
omega 7 rất cao chiếm từ 61,2-79,8% của tổng axit béo (Raj,2013). Kim và cộng
sự (2012) đã tiến hành nghiên cứu sản xuất sinh khối VKTQH với mục đích sử
dụng sinh khối để tách chiết axit béo omega 7. Ông đã tiến hành nghiên cứu
công nghệ sản xuất sinh khối loài VKTQH này ở điều kiện nuôi liên tục, có
khuấy đảo, sử lactate làm nguồn carbon và có bổ sung một số nguồn nitơ. Sau 4
ngày nuôi cấy thu được 16,2g sinh khối tươi/lít, axit béo là 665mg FA/L/ngày,
hàm lượng lipit đạt 35% trọng lượng khô và chứa axit vaccenic chiếm 60% tổng
axit béo.
2.2 Vi khuẩn tía quang hợp
2.2.1. Định nghĩa
Vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) là nhóm vi sinh vật tiền nhân có khả
năng tiến hành quang hợp nhưng không thải oxy như vi khuẩn lam Khi được
chiếu sáng, rất nhiều loài trong nhóm này có khả năng sinh trưởng quang tự

11


dưỡng với CO2 là nguồn carbon hoặc sinh trưởng quang dị dưỡng với các chất
hữu cơ làm nguồn carbon .
2.2.2 Phân loại về vi khuẩn tía quang hợp
Theo hệ thống phân loại của Bergey (1989), vi khuẩn quang hợp được
chia làm 3 nhóm: vi khuẩn tía quang hợp, vi khuẩn xanh quang hợp và nhóm vi
khuẩn chứa Bchl (nhưng không xếp vào 2 nhóm trên).
Riêng nhóm VKTQH được chia làm 3 họ:
Họ Chromatiaceae: gồm tất cả các vi khuẩn lưu huỳnh màu tía có khả
năng hình thành giọt lưu huỳnh bên trong tế bào.
Họ Ectothiorhodospiraceae: gồm tất cả các vi khuẩn quang hợp tía có
khả năng hình thành giọt lưu huỳnh bên ngoài tế bào.
Họ Rhodospirilaceae: gồm tất cả các vi khuẩn quang hợp tía không
tích lũy giọt lưu huỳnh.
Tuy nhiên, theo hệ thống phân loại của Bergey 2001(Greub G và Raoult
D., 2006) VKTQH lại được chia thành 3 nhóm:
Alphaproteobacteria: gồm VKTQH không lưu huỳnh và VKTQH
hiếu khí.
Betaproteobacteria: cũng gồm VKTQH không lưu huỳnh nhưng
nhóm này khác nhóm VKTQH không lưu huỳnh thuộc
Alphaproteobacteria: về thành phần axit béo, quinone, trình tự và kích
thước của cytochrome.
Gammaproteobacteria:

gồm

hai

họ

Chromatiaceae

và

Ectothiorhodospiracea.
Theo hệ thống phân loại mới VKQHT không lưu huỳnh nằm trong nhóm
“Alphaproteobacteria” và “Betaproteobacteria”. Trong khi đó, VKTQH lưu
huỳnh lại nằm trong nhóm “Gammaproteobacteria”
12


2.2.3 Đặc điểm sinh học VKTQH
2.2.3.1 Đặc điểm hình thái
Vi khuẩn tía quang hợp là các tế bào gram âm, đơn bào và có các dạng
cầu, xoắn, gậy, phẩy. Cũng có thể gặp chúng ở trạng thái chuỗi điều kiện môi
trường đặc biệt. Kích thước của tế bào thường từ 0,3 - 6 µm. Đa số các loài đều
sinh sản bằng nhân đôi, một số loài có tế bào dinh dưỡng dạng phân cực thường
sinh sản bằng cách nảy chồi.
Khi sinh trưởng trong điều kiện quang hợp, dịch huyền phù tế bào thường
có màu tím tía, đỏ, nâu vàng, nâu. Sự khác nhau về màu sắc này là do khả năng
hấp thụ ánh sáng khác nhau ở các bước sóng khác nhau và được thể hiện trên
phổ hấp thụ. Khi sinh trưởng trong điều kiện có ánh sáng và có mặt các hợp
trong những chất khử của lưu huỳnh thì các tế bào vi khuẩn tía lưu huỳnh tích
lũy nguyên tố lưu huỳnh trong tế bào ở dạng giọt còn ở các tế bào vi khuẩn tía
không lưu huỳnh thì không có hiện tượng này. Đây chính là đặc điểm hình thái
quan trọng làm cơ sở ban đầu để tách biệt hai nhóm vi khuẩn tía nêu trên
(Hình 2).

13


Rhodobacter

Rhodopseudomonas

Rhodopila

Rhodocyclus

Rhodopseudomonas
(dưới KHV điện tử)

Rhodospirillum

Rhodomicrobium

Rhodospirillum
(dưới KHV điện tử)

Hình 2.1. Hình dạng tế bào của một số đại diện VKTQH không lưu huỳnh

2.2.3.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa
a. Quá trình quang hợp ở VKTQH
Ngoài sáng, cũng giống như những đối tượng quang dưỡng khác,
VKTQH thu nhận năng lượng ánh sáng để tiến hành quang hợp. Tuy nhiên, khác
với các đối tượng quang dưỡng khác như: tảo và thực vật bậc cao, VKTQH
không sử dụng nước làm chất cho điện tử mà sử dụng lưu huỳnh, các hợp chất

khử của lưu huỳnh, hydro phân tử hoặc các hợp chất hữu cơ đơn giản làm chất
cho điện tử và do đó không thải oxy.
Phương trình tổng quát của phản ứng quang hợp được viết như sau:
CO2 + 2H2A ----hv--->

(CH2O)n + 2A + H2O

Ở tảo và thực vật bậc cao H2A chính là H2O còn ở vi khuẩn quang hợp
H2A có thể là chất hữu cơ đơn giản, các hợp chất khử của lưu huỳnh hoặc hydro
phân tử. Riêng các chất hữu cơ vừa đóng vai trò làm chất cho điện tử vừa có thể
làm nguồn carbon cho sinh trưởng của tế bào.

14


- Sắc tố quang hợp ở VKTQH:
Sắc tố quang hợp có chức năng hấp thu ánh sáng cho quang hợp. Sắc tố
quang hợp ở VKTQH là bacteriochlorophyll và carotenoid.
+ Bacteriochlorophyll (Bchl)
Sắc tố quang hợp xảy ra trong quá trình quang hợp của vi khuẩn tía quang
hợp được phát hiện năm 1932. Chúng liên quan đến chlorophyll là sắc tố chính
trong tảo và vi khuẩn lam, có khả năng quang hợp nhưng không tạo ra oxi. Hiện
nay bacteriochlorophyll được chia thành 6 nhóm a, b, c, d, e, g dựa vào cấu trúc
phân tử và cơ chế tối đa hấp thụ tia hồng ngoại (nm). Trong đó, trong tế bào
VKTQH chứa hai loại Bchl thuộc nhóm a và b, đây là đặc điểm để phân biệt sự
khác nhau giữa VKTQH với các loại vi khuẩn quang hợp khác (Bảng 2.2).
Bảng 2.1. So sánh hấp thụ cực đại của hai dạng bacteriochlorophyll a và b ở VKTQH
(trong tế bào nguyên và trong dịch chiết ete)
Dạng

Nhóm vi khuẩn

Bacteriochlorophyll
A

Cực đại hấp thụ (nm)
Chiết trong ete

Vi khuẩn tía

B

Trong tế bào

770-775

830-890

790

1020-1030

Bacteriochlorophyll a, b có trong tế bào VKTQH đều được xếp vào nhóm
bacteriochlorins vì cùng có chung đặc điểm là có hai vòng macrocycle (Hình 2.2).

15