Tại sao nấm men không thể sinh trưởng trong MT đường 5C?

[Cao Xuân Hiếu]

Khổ thật, sao cái chuyện trước mắt là nên tin ai trong chuyện con nấm men  ăn đường C5, tin NCS Hiếu hay NCS Trung , thì im ru bù ru nhưng  lại đi moi móc chuyện cũ ra "dạy dỗ" thằng bé Lâm. Khổ thân thằng bé Lâm mới SV nên chắc kô dám hó hé  tiếng nào.

Tôi ko nghĩ là Lâm chưa hiểu mà chắc là anh Dũng đọc nhanh quá nên ko kịp hiểu hết vậy tôi quote lại những gì tôi nói và tô đậm ý mà anh hỏi.

Câu trả lời của tôi là vì Nấm men không có gene mã hóa enzyme phân hủy các loại đường 5C.

Giới hạn một số yếu tố để đảm bảo chúng ta đang nói cùng 1 câu chuyện.

Nấm men => sài con Saccharomyces cerevisiae S288C (http://en.wikipedia.org/wiki/S._cerevisiae)

==> ngoài ra, điều gì sẽ xảy ra nếu người ta phân lập được 1 chủng S. cerevisiae có khả năng phân hủy 5C ==> có đột biến rồi ==> do CLTN hoặc do con người chuyển gene .v.v ==> nếu thấy rất cần thiết phải có chủng nấm men phân hủy 1 cái đường 5C nào đó thì có thể căn cứ vào các con đường bên trên rồi bổ sung những enzyme còn thiếu.

Như vậy có thể hiểu được là với chủng nấm men đã được giải trình tự genome S288C thì ko có khả năng phân hủy nhưng khả năng phân lập được 1 chủng tự nhiên có khả năng này vẫn có thể xảy ra. Vì một số con đường phân hủy đường 5C chỉ thiếu đúng một enzyme mở đầu con đường, như vậy có khả năng sửa đổi đặc tính di truyền để tạo 1 chủng nấm men tái tổ hợp mong muốn. Hướng nghiên cứu này không phải là mới mẻ gì và theo tôi được biết 1 chị TS người Việt thực nghiệm tại lab của Prof. Dr. U. Stahl tại TU Berlin đã bước đầu thành công trong việc sửa lại con đường sinh tổng hợp glycerol ở S. cerevisiae bằng cách đưa thêm 1 enzyme khử phụ thuộc NADPH vào genome này.

Nếu anh Dũng chưa hiểu rõ chỗ nào tôi có thể nói kỹ hơn.

 

[Trịnh Thành Trung]

Anh Trung chưa hiểu em được học những gì và không được học những gì. Em xin giải thích. Em học công nghệ thực phẩm được học về các quá trình công nghệ trong sản xuất thực phẩm, trong đó có ngành công nghệ các sản phẩm lên men: như các giai đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất, các quá trình hóa sinh-sinh học, các yếu tố điều chỉnh, các thiết bị máy móc... Nói chung là về công nghệ, chứ ko được học về kiến thức sinh học, như kiểu tại sao con nấm men lên men đường 5C, hay tại sao trong sản xuất rượu cồn sử dụng nấm men chìm trong khi bia và rượu vang sử dụng nấm men nổi. Em chỉ biết một điều là sản xuất rượu cồn thì cần lên men triệt để để tạo độ rượu cao, hạn chế có sản phẩm phụ. Còn lên men bia&rượu vang thì độ rượu ko cao, và cái chính là tạo nhiêu sản phẩm phụ tạo hương,mùi,vị cho sản phẩm cuối cùng. Nhưng em chưa biết được giữa yêu cầu công nghệ đó dẫn đến giải thích câu hỏi trên bàng kiến thức sinh học như thế nào?

Trời, sorry Thanh lâm nhé.
Vậy là bạn đã hiểu đúng vấn đề rồi đó. Để tìm chi tiết cụ thể cho câu hỏi nhé, mình gợi ý cho bạn đây nè:
Kiếm một quyển sách vi sinh công nghiệp. Tập trung vào phần con đường lên men. Trước tiên, tập trung đọc các con đường lên men và các con đường tạo ra các sản phẩm phụ. Từ đó, tự liên hệ vì sao phải như thế mà tại sao lại như thế. (có nghĩa là: thay đổi giữa hai dạng lên men đó là ta đã thay đổi cái gì cho thằng S. cerevesiae???)
Một chút gợi ý nữa: O2
Good luck!

 

[Trịnh Thành Trung]

--> cái này hay nhất này, vì nếu làm được con nấm men nào lên men đường 5C thì sẽ tận dụng được phế liệu mùn cưa cho quá trình sản xuất rượu cồn (thủy phân xenluloza thành các đường thấp phân tử, trong đó có đường 6C và nhiều đường 5C).

Lại tiếp tục hỏi bạn Lâm nữa này
1. Bạn có thể khái quát qui trình thủy phân xenluloza thành các đường thấp phân tử, trong đó có đường 6C và nhiều đường 5C được không???
2. Bạn có thể tính toán sơ qua chi phí cho việc thủy phân 1 tấn mùn cưa thành các loại đường thấp phân tử (tất cả nhé, trong đó có cả yếu tố môi trường nữa). sử dụng các chất đó với hiệu xuất lên men cao nhất của nấm men bạn có thì cho ra được bao nhiêu lít cồn (cứ cho là enzyme đầu tiên trong chuỗi phản ứng lên men đã được biến đổi, hiệu suất lên men C5 bằng 5/6 hiệu suất lên men C6)
Have fun!

 

[Trần Hoàng Dũng]

Xem xong toàn bộ topic và sau 1 hồi hỏi tới hỏi lui, kết luận:

01- Phàm đã là dân vi sinh, hoặc có học chừng 60 tiết về Vi sinh vật thì phải biết tại sao nấm men kô lên men đường C5.

02- Phàm đã là NCS Sinh học thì có thể biết một cách có hệ thống các bài bào nc, patent, ... biến đổi di truyền sao cho con nấm men có thể lên men được đường C5 (và cellulose, lignin,..) để sản xuất ethanol.

03- Phàm đã là NCS mà lại là về vi sinh vật thì  khi trả lời 1 vấn đề khoa học có dính dáng đến chuyên ngành của mình thì hoặc là im ru nếu mình kô biết (có ai siêu phàm là biết hết mọi thứ đâu) hoặc tra cứu cẩn thận và uốn lưỡi N lần trước khi nói cho mấy em nó "noi gương học tập"

Bạn có chắc rằng tất cả các loài nấm men đều không lên men đường 5 cácbon??? và có bao nhiêu loại đường 5 cácbon bạn biết??? trừ đường deoxyribose và ribose trong cấu thành của DNA và RNA.

 

[Lê Đoàn Thanh Lâm]

Bạn đã đọc nhiều sách về công nghệ lên men chưa??? Bạn có lắm được các nguyên lý lên men nổi, chìm, rắn, bán lỏng, bề mặt, xốp, lên men theo mẻ, lên men liên tục, lên men 2 pha... ??? và hơn nữa, bạn có nắm bắt được nguyên lý lên men 2 pha dùng cho các vi sinh vật tái tổ hợp.
Bạn đã tham gia vào vào nghiên cứu khoa học chưa??? Bạn có gặp trục trặc gì trong quá trình lên men không??? chẳng hạn % giông khởi động là bao nhiêu??? Độ thông khí, tốc độ khuấy, nhiệt độ, đuờng cong sinh trưởng bị biến dạng, sản phẩm mong muốn không ở pha mong muốn. sự nhiễm tạp xảy ra trong lên men, cách khắc phục??? Nếu có những trở ngại đấy, bạn có thể mang ra để mọi người cùng góp ý và giúp bạn vượt qua khó khăn đó được không???

-->
1, Em muốn hỏi về %giống khởi động cho quá trình lên men chính ( chứ không phải trong các giai đoạn hoạt hoá) theo em học thì 5-10%. Nhưng nếu muôn tăng lượng sinh khối chẳng hạn, ta có thể tăng % đó lên 20-30% không, cái chính là ta xác định đường cong động học sinh trưởng, rồi xác định thời điểm để thu sinh khối max và viability max? Về độ thông khí thì dùng máy lắc, trong lúc lắc thì không khí sẽ được lọc qua nút bông để đi vào bình lên men của mình, liệu khả năng nhiễm VSV có nhiều không?
2, Em chưa được biết về lên men 2 pha dùng các vi sinh vật tái tổ hợp, anh Trung có thể nói ít dòng về cái này được ko?

 

[Lê Đoàn Thanh Lâm]

--> cái này hay nhất này, vì nếu làm được con nấm men nào lên men đường 5C thì sẽ tận dụng được phế liệu mùn cưa cho quá trình sản xuất rượu cồn (thủy phân xenluloza thành các đường thấp phân tử, trong đó có đường 6C và nhiều đường 5C).

Lại tiếp tục hỏi bạn Lâm nữa này
1. Bạn có thể khái quát qui trình thủy phân xenluloza thành các đường thấp phân tử, trong đó có đường 6C và nhiều đường 5C được không???
2. Bạn có thể tính toán sơ qua chi phí cho việc thủy phân 1 tấn mùn cưa thành các loại đường thấp phân tử (tất cả nhé, trong đó có cả yếu tố môi trường nữa). sử dụng các chất đó với hiệu xuất lên men cao nhất của nấm men bạn có thì cho ra được bao nhiêu lít cồn (cứ cho là enzyme đầu tiên trong chuỗi phản ứng lên men đã được biến đổi, hiệu suất lên men C5 bằng 5/6 hiệu suất lên men C6)
Have fun!

--> Cái này em phải đính chính lại, xenluloza ko tạo ra đường 5C, mà chỉ có thằng hemixenluloza, tại hôm đấy em nói đến mùn cưa nên nói gộp 2 thằng này.
Xenluloza dưới tác dụng của enzym xenlulaza bị thủy phân thành xenlubioza rồi chất này thủy phân tiếp thành 2 đường glucoza.
Hemixenluloza thì thực chất là một polymer của nhiều loại đường khác nhau, kể cả 5C và 6C, tùy theo nó chứa đừong nào thì có tên theo đừong đó, như : manoza --> manan, xyloza -->xylan... Trong đó xylose là một loại đường 5C và hemxenluloza chủ yếu chứa xyloza này. Người ta đã nghiên cứu về enzym xylanaza , nên bây giờ em đặt ra giả thiết tạo ra được con nấm men lên men đường 5C ( liên quan đến gen mã hóa cho protein của enzym đặc hiệu có thể thủy phân đường 5C).
Thực ra chuyện sản xuất rượu cồn từ mùn cưa thì cũng được nghiên cứu rồi. Nhưng ngay từ quá trình ban đầu thủy phân xenluloza đã rất khó rồi, vì enzym chiết từ VSV không đặc hiệu và hiệu suất thấp. Còn đối với hemixenluloza thì enzym xylanaza theo em biết chưa có sản phẩm thương mại. Liệu lợi ích về kinh tế có khả dĩ ko thì em cũng không chắc, chỉ ban đầu thấy là nó tận dụng được phế liệu của các ngành công nghiệp khác để sản xuất rượu cồn là em thấy đáng để nghiên cứu rồi.

 

[Trịnh Thành Trung]

--> cái này hay nhất này, vì nếu làm được con nấm men nào lên men đường 5C thì sẽ tận dụng được phế liệu mùn cưa cho quá trình sản xuất rượu cồn (thủy phân xenluloza thành các đường thấp phân tử, trong đó có đường 6C và nhiều đường 5C).

Lại tiếp tục hỏi bạn Lâm nữa này
1. Bạn có thể khái quát qui trình thủy phân xenluloza thành các đường thấp phân tử, trong đó có đường 6C và nhiều đường 5C được không???
2. Bạn có thể tính toán sơ qua chi phí cho việc thủy phân 1 tấn mùn cưa thành các loại đường thấp phân tử (tất cả nhé, trong đó có cả yếu tố môi trường nữa). sử dụng các chất đó với hiệu xuất lên men cao nhất của nấm men bạn có thì cho ra được bao nhiêu lít cồn (cứ cho là enzyme đầu tiên trong chuỗi phản ứng lên men đã được biến đổi, hiệu suất lên men C5 bằng 5/6 hiệu suất lên men C6)
Have fun!

ừ, trong khoa học là thế. có những ý tưởng rất hay, nhưng khi đưa vào thực nghiệm thì không thể làm nổi vì chi phí cho sản xuất là khá cao và không phù hợp với điều kiện thực tế. Chính vì thế, rất nhiều công trình bị bỏ đó. gây lãng phí nhiều tiền của. Nhưng nói theo một khía cạnh khác thì những công trình này cũng đóng góp cho nghiên cứu khoa học cơ bản.
Từ lâu, Anh cũng nghe nói về vấn đề này, những vấn đề trở ngại mà em đã nêu ra. Do đó, tính thực tiễn của nó cũng không cao.
Bây giờ, bạn nào đã update được thông tin này. Chia sẻ để mọi người cùng biết với.
Have fun!

 

[Lê Đoàn Thanh Lâm]

Bạn đã đọc nhiều sách về công nghệ lên men chưa??? Bạn có lắm được các nguyên lý lên men nổi, chìm, rắn, bán lỏng, bề mặt, xốp, lên men theo mẻ, lên men liên tục, lên men 2 pha... ??? và hơn nữa, bạn có nắm bắt được nguyên lý lên men 2 pha dùng cho các vi sinh vật tái tổ hợp.
Bạn đã tham gia vào vào nghiên cứu khoa học chưa??? Bạn có gặp trục trặc gì trong quá trình lên men không??? chẳng hạn % giông khởi động là bao nhiêu??? Độ thông khí, tốc độ khuấy, nhiệt độ, đuờng cong sinh trưởng bị biến dạng, sản phẩm mong muốn không ở pha mong muốn. sự nhiễm tạp xảy ra trong lên men, cách khắc phục??? Nếu có những trở ngại đấy, bạn có thể mang ra để mọi người cùng góp ý và giúp bạn vượt qua khó khăn đó được không???

-->
1, Em muốn hỏi về %giống khởi động cho quá trình lên men chính ( chứ không phải trong các giai đoạn hoạt hoá) theo em học thì 5-10%. Nhưng nếu muôn tăng lượng sinh khối chẳng hạn, ta có thể tăng % đó lên 20-30% không, cái chính là ta xác định đường cong động học sinh trưởng, rồi xác định thời điểm để thu sinh khối max và viability max? Về độ thông khí thì dùng máy lắc, trong lúc lắc thì không khí sẽ được lọc qua nút bông để đi vào bình lên men của mình, liệu khả năng nhiễm VSV có nhiều không?
2, Em chưa được biết về lên men 2 pha dùng các vi sinh vật tái tổ hợp, anh Trung có thể nói ít dòng về cái này được ko?

--> quote lại vì sợ các bác không đọc bài này ở cuối trang 1.

 

[Trịnh Thành Trung]

1, Em muốn hỏi về %giống khởi động cho quá trình lên men chính ( chứ không phải trong các giai đoạn hoạt hoá) theo em học thì 5-10%. Nhưng nếu muôn tăng lượng sinh khối chẳng hạn, ta có thể tăng % đó lên 20-30% không, cái chính là ta xác định đường cong động học sinh trưởng, rồi xác định thời điểm để thu sinh khối max và viability max? Về độ thông khí thì dùng máy lắc, trong lúc lắc thì không khí sẽ được lọc qua nút bông để đi vào bình lên men của mình, liệu khả năng nhiễm VSV có nhiều không?
2, Em chưa được biết về lên men 2 pha dùng các vi sinh vật tái tổ hợp, anh Trung có thể nói ít dòng về cái này được ko?

--> quote lại vì sợ các bác không đọc bài này ở cuối trang 1.

Ừ, đúng là không nhìn thấy cái này thật.
1. Tất cả cá thông số trong lên men như nhiệt độ, pH ban đầu, % giống khởi động, độ thông khí (trong lên men công nghiệp chứ không phải phương pháp lên men tạo giống khởi động như em nói).... đều ảnh hưởng đến đường cong động học sinh trưởng của sinh vật đó (kể cả lên men để tạo ra những sản phẩm bậc 1 hoặc 2). Tùy từng loại vi sinh vật sử dụng trong lên men mà ta sẽ thu được các đường cong đó khác nhau. Thông thường, để tối ưu hóa thì người ta thường có các thí nghiệm để dò tìm sao tạo ra hiệu suất mong muốn cao nhất. Nếu em chỉ quan tâm đến sinh khối và không cần quan tâm đến bất kì cái khác thì em có thể tăng lượng giống khởi động lên nhưng nhớ là phải giảm thời gian thu sinh khối. giảm ở mức độ nào thì phải có các thí nghiêm thăm dò. Việc nhiễm tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như người làm thí nghiệm có cẩn thận không, bốc cây, môi trường xung quanh có bị´ nhiễm tạp không??? thông thường, nếu làm đúng qui trình thì o.k
2. Đó là việc gắn các promoter có ái lực cao với ARN polymease trong cấu trúc điều hòa hoạt động của một gene mong muốn trong vi sinh vật tái tổ hợp. ái lực cao này kích thích cho vi sinh vật chỉ chú trọng vào việc sản xuất các sản phẩm của gene cài vào mà không điều hòa các gene khác cho sinh trưởng. Vì vậy, hiệu xuất lên men cũng không cao. Chính vì vậy, người ta xây dựng vector cho vi sinh vật tái tổ hợp thì cái gene cài vào có cấu trúc điều hòa giống như protein shock nhiệt. khi tăng nhiệt độ thì các gene này mới hoạt động. Chính vì thế, ban đầu, người ta set nhiệt độ ở 32 độ để vi sinh vật tái tổ hợp phát triển đến một mức nhất định nào đó. Sau đó mới tăng nhiệt độ lên 37 hoạc 42 độ để cho cái gene mong muốn tập trung vào hoạt động để tạo ra lượng sản phẩm lên men cao nhất.
Cái vấn đề này Anh đọc cách đây vài năm trước. (Bây giờ Anh cũng đi sâu vào lĩnh vực khác) và không có quyển sách đó ở đây để tra khảo cho đúng thuật ngữ chuyên môn (Anh không prefer dung Wiki mấy) cho em. Xong, nếu em quan tâm đến vấn đề công nghệ này, Anh có thể bảo chỗ cho em đến mượn sách quyển sách đó. Sau đó photo rồi trả lại cho họ. 'Recombinant biotechnology, 2001'. Đã quên tác giả và NXB.
À, mà cậu đang ở Hà Nội phải không???

 

[Lê Đoàn Thanh Lâm]

Dạo này đang bận thi học kì, nên em ít có thời gian truy cập shvn. Cảm ơn bác Trung, dạ vâng em ở Hà Nội, tuy nhiên quyển sách đó thì em chưa cần đến.
Lần trước đã định hỏi mọi người câu này, nhưng chưa có dịp, bây giờ đưa ra để mọi người cùng thảo luận:
- Trong quá trình sản xuất các chế phẩm vi sinh vật hay có các giai đoạn mà điều kiện tiến hành có thể gây chết hàng loạt vi sinh vật như làm lạnh, đông khô, sấy tăng nhiệt độ...Có một cách để bảo toàn sự sống sót là trước đó trong quá trình nuôi cấy ta có thể làm cho vi sinh vật thích nghi dần với điều kiện khắc nghiệt sau này, tạo các cú shock dần dần, vi sinh vật có thể tự tổng hợp các protein đặc hiệu từ một số chất dinh dưỡng đặc biệt nào đó để chống lại điều kiện khắc nghiệt. Vấn đề của em là chưa tìm được một sách, review nào nói về cái này một cách khái quát, có phải mỗi loại vi khuẩn, nấm men thì cơ chế này lại khác nhau? có được một hướng chính xác để tạo các cú shock nhằm sinh ra các protein đặc hiệu được dự báo trước để chống lại các điều kiện khắc nghiệt sau này hay chỉ tạo shock một cách ngẫu nhiên cho nó tạo khả năng đối kháng ngẫu nhiên?
Nhờ các bác cho ý kiến.

 

[Nguyễn Ngọc Lương]

Một là thăm dò các đ/k hợp lý, hoặc các kỹ thuật khác tiến bộ hơn để khi tiến hành các bước này vi sinh vật không chết (hoặc chết ít). Hai là vẫn làm như cũ nhưng mục đích là để sàng lọc ra giống chống chịu giỏi rồi nhân giống đó lên.

 

[Lê Đoàn Thanh Lâm]

Em chưa hiểu ý thứ 2 sàng lọc giống, với chủng nhất định của mình rồi, tức là ta cứ tiến hành sản xuất trong điều kiện mà VSV chết nhiều, rồi lấy mẫu ra và phân lập lại chủng VSV của mình thì các con mà được phân lập là các con chống chịu tốt. Ta lấy các con này để nhân giống lần sau và đưa vào sản xuất chế phẩm, thì các con này sẽ chống chịu tốt hơn lần 1. Rồi lại phân lập lại và sử dụng tiếp cho lần 2, khả năng chống chịu lại tốt hơn... Như vậy liệu có chính xác ko? Và đến khi nào mà ta thấy tỷ lệ sống nó ko cải thiện nữa thì dừng lại?