Luận văn Hoàn thiện công nghệ bán tổng hợp β-Glucan Sulfate từ nấm men Saccharo Myces Cerevisiae làm nguyên liệu hỗ trợ điều trị ung thư

Nội dung tài liệu: Luận văn Hoàn thiện công nghệ bán tổng hợp β-Glucan Sulfate từ nấm men Saccharo Myces Cerevisiae làm nguyên liệu hỗ trợ điều trị ung thư

1. LỜI CAM ĐOAN Để hoàn thành luận văn này, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của Thầy hướng dẫn và tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không trích dẫn. Các nghiên cứu chung trong nội dung dự án CNHD.DA.030/19-20: “Hoàn thiện công nghệ bán tổng hợp β-glucan sulfate từ nấm men Saccharo- myces cerevisiae làm nguyên liệu hỗ trợ điều trị ung thư”, tôi đã được Thầy hướng dẫn, là chủ nhiệm dự án, cho phép sử dụng báo cáo trong luận văn, vì luận văn này là kết quả đào tạo của dự án. Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ luận văn nào trước đây. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên. Nha Trang, ngày tháng 8 năm 2020 Học viên Bùi Trường Xuân
2. LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến thầy TS. NCVC. Nguyễn Duy Nhứt – Giám đốc trung tâm ứng dụng công nghệ mới – Viện Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Trong suốt thời gian học và thực hiện luận văn tôi đã nhận được sự quan tâm tạo điều kiện thuận lợi của Ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang, Học viện Khoa học và Công nghệ, Phòng Đào tạo, Khoa Hóa học, và các anh chị trong Trung tâm nghiên cứu tiên tiến và sáng tạo Hòn Chồng đã tận tình hướng dẫn cho tôi trong thời gian qua. Một lần nữa tôi xin cảm ơn Quý Thầy Cô giáo Viện Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ Nha Trang, Trường Đại học Nha Trang, Trường Đại học Khánh Hòa đã dạy dỗ nhiệt tình, tận tâm trong suốt các môn học. Tôi đã tích lũy được rất nhiều kiến thức, kinh nghiệm hay và bổ ích. Và cuối cùng, tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu trường THPTDL Lê Thánh Tôn Nha Trang, đã tạo điều kiện để tôi có thể hoàn thành khóa học. Xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, ngày tháng 8 năm 2020 Học viên Bùi Trường Xuân
3. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Danh mục 1 PS Polysaccharide 2 DMSO Dimethyl sulfoxide 3 CPC Cetylpyridinium Chloride 4 [BMIM]Cl 1-Butyl-3-methylimidazolium chloride 5 SG Sulfate β-glucan 6 FT-IR Fourier Transform Infrared 7 HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation 8 kDa Kilodalton 9 DMF Dimethylformamide 10 FDA Food and Drug Administration 11 DS Degree of Sulfation
4. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các hợp chất có trong thành tế bào nấm men bánh mì ................. 14 Bảng 1.2. Một số dạng β-glucan được tinh chế từ tự nhiên ............................ 14 Bảng 1.3. Một số β-glucan có hoạt tính sinh học thường sử dụng ................. 15 Bảng 1.4. Liều gây chết trung bình của một số dung môi .............................. 28 Bảng 2.1. Các hóa chất chính được sử dụng trong luận văn ........................... 31 Bảng 2.2. Một số dụng cụ/thiết bị sử dụng chính trong luận văn ................... 32 Bảng 3.1. Hàm lượng β-glucan các mẫu kiểm ................................................ 44 Bảng 3.2. Các đỉnh của các nhóm chức đặc trưng cơ bản của β-glucan ........ 47 Bảng 3.3. Số liệu NMR của β-glucan tách chiết ............................................. 48 Bảng 3.4. Hàm lượng sulfate của mẫu sulfate β-glucan thu được .................. 49 Bảng 3.5. Các đỉnh của các nhóm chức đặc trưng của sulfate β-glucan ........ 52 Bảng 3.6. Độ dịch chuyển của carbon có nhóm thế sulfate ............................ 53
5. DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae ................................... 9 Hình 1.2. Cấu trúc của 훽-glucan trong thành tế bào nấm men ..................... 12 Hình 1.3. Cấu trúc natri sulfate β-1,3-glucan .............................................. 18 Hình 2.1. Men bánh mì Saf-instant® đỏ ......................................................... 30 Hình 2.2. Qui trình điều chế sulfate β-glucan và β-glucan từ men bánh mì ... 34 Hình 2.3. Cấu trúc các đoạn mạch β-glucan và phổ HSQC của β-(1→3,1→6)- glucan tương ứng theo DatainBrief 15(2017)382–388 . ................................. 39 Hình 2.4. Phổ FT-IR của sulfate β-glucan .................................................... 40 Hình 2.5. Phổ FT-IR của sulfate β-glucan .................................................... 41 Hình 2.6. Phổ CNMR sản phẩm sulfate hóa S-RVS3-II, glucan RVS3-II ..... 41 Hình 3.1. Phổ hồng ngoại của β-glucan chuẩn (A). ........................................ 45 Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của β-glucan tách chiết (B) ................................... 46 Hình 3.3. Phổ HSQC của β-glucan tách chiết. ................................................ 48 Hình 3.4. Phổ IR của β-glucan (A) ................................................................. 51 Hình 3.5. Phổ IR của sulfate β-glucan (C). ..................................................... 52 Hình 3.6. Phổ CNMR của β-glucan (A) và sulfate β-glucan (B) từ luận văn 53 Hình 3.7. Chuyển dịch tín hiệu cộng hưởng của β-glucan do sulfate hóa ...... 54
6. 1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỤC LỤC ................................................................................................. 1 LỜI NÓI ĐẦU .......................................................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................... 6 1.1. NẤM MEN BÁNH MÌ SACCHAROMYCES CEREVISIAE: .... 6 1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ β-GLUCAN ..................................... 11 1.3. CẤU TRÚC VÀ HOẠT TÍNH SULFATE β-GLUCAN: ........... 17 1.3.1. Cấu trúc sulfate β-glucan....................................................... 17 1.3.2. Hoạt tính sinh học của sulfate 훃-glucan ................................ 18 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ....................................................... 23 1.4.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ......................................... 23 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước .......................................... 25 1.5. MỤC TIÊU LUẬN VĂN ............................................................. 28 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .................................... 30 2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ, HÓA CHẤT ................................ 30 2.1.1. Mô tả nguồn gốc nguyên liệu ................................................ 30 2.1.2. Hóa chất ................................................................................. 31
7. 2 2.1.3. Dụng cụ/thiết bị: .................................................................... 32 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................... 32 2.2.1. Tách chiết chuẩn bị mẫu β-glucan từ men bánh mì .............. 32 2.2.2. Sulfate hóa men bánh mì chuẩn bị mẫu sulfate β-glucan: .... 33 2.2.3. Phương pháp xác định hàm lượng sulfate trong sulfate β- glucan ............................................................................................... 35 2.2.4. Phương pháp định lượng sulfate β-glucan: ........................... 35 2.2.5. Phương pháp định lượng β-glucan trong nấm men và mẫu sản phẩm thu được từ sulfate hóa nấm men. ......................................... 36 2.2.6. Xác định hiệu suất sulfate hóa 훃-glucan từ men bánh mì ..... 38 2.3. PHÂN TÍCH CẤU TRÚC SẢN PHẨM ...................................... 39 2.3.1. Xác định β-glucan ................................................................. 39 2.2.2. Xác định cấu trúc sulfate β-glucan: ....................................... 40 2.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ............................................ 42 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................... 43 3.1. KẾT QUẢ TÁCH CHIẾT Β-LUCAN VÀ TỔNG HỢP SULFATE β-GLUCAN TỪ MEN BÁNH MÌ. .................................. 43 3.1.1. Xác định β-glucan từ nấm men, β-glucan luận văn, sulfate β- glucan. .............................................................................................. 44 3.1.2. Xác định hiệu suất chuyển hóa β-glucan từ men bánh mì thành sulfate β-glucan: .................................................................... 49 3.2. XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC SẢN PHẨM SULFATE β-GLUCAN 49 3.2.1. Hàm lượng sulfate ................................................................. 49 3.2.2. Phổ IR của sản phẩm sulfate β-glucan: ................................. 51 3.2.3 Phổ HSQC của sản phẩm β-glucan sulfate từ luận văn ......... 52
8. 3 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................... 55 PHỤ LỤC
9. 4 LỜI NÓI ĐẦU Chuyển hóa một glucan thành nguyên liệu hỗ trợ điều trị ung thư là tăng thêm khả năng đẩy lùi bệnh, tăng cường sức khỏe cho hàng trăm ngàn người trong cộng đồng người Việt Nam mỗi năm. Do đó, năm 2017, Học Viện Khoa Học và Công Nghệ thuộc Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã phê duyệt đề tài: “Nghiên cứu qui trình công nghệ tổng hợp sulfate β-glucan từ nấm men bánh mì nhằm tạo nguồn nguyên liệu hỗ trợ điều trị ung thư” [1]. Trong báo cáo tổng hợp kết quả nghiên cứu của đề tài vào năm 2019 có đưa ra một qui trình công nghệ mới: “sulfate hóa trực tiếp men bánh mì để thu nhận sulfate β-glucan”. Đây là hướng nghiên cứu mới đã được Hội đồng khoa học Học viện Khoa học và Công nghệ nghiệm thu, tuy nhiên một số nội dung không thuộc yêu cầu nghiên cứu của đề tài nên tác giả chỉ đưa ra, chưa làm rõ. Trong đó có quá trình phân tích xác định hiệu suất và phân tích cấu trúc của sản phẩm. Nhằm mục đích sử dụng được qui trình sulfate hóa trực tiếp men bánh mì để sản xuất sulfate β-glucan, đưa ra thị trường cần thiết phải xác định hiệu suất của qui trình và cấu trúc của sản phẩm. Từ đó, được sự đồng ý và phê duyệt của Học viện Khoa học và Công nghệ, tôi đã tiến hành thực hiện luận văn “Xác định hiệu suất và cấu trúc của sulfate β-glucan bán tổng hợp từ men bánh mì” Trong luận văn, nhằm mục đích so sánh hàm lượng β-glucan trong men bánh mì và hàm lượng β-glucan trong sản phẩm sulfate hóa để tính được hiệu suất chuyển hóa β-glucan thành sulfate β-glucan, và so sánh cấu trúc β-glucan tinh sạch với cấu trúc sản phẩm sulfate β-glucan, để chứng tỏ đã xảy ra quá trình sulfate hóa, tôi đồng thời thực hiện 2 qui trình. Qui trình thứ nhất: tách chiết β-glucan tinh sạch từ men bánh mì bằng chất lỏng ion làm mẫu đối chứng trước khi sulfate hóa. Qui trình thứ hai: sulfate hóa trực tiếp men bánh mì để thu nhận sulfate β-glucan. Từ các kết quả thực nghiệm thu được từ hai qui trình nói trên tôi tiến hành các phân tích sau:
10. 5 1. Phân tích xác định hàm lượng β-glucan trong sản phẩm tách chiết, sulfate và sulfate β-glucan trong sản phẩm sulfate hóa trực tiếp để tính hiệu suất qui trình sulfate hóa trực tiếp men bánh mì thu nhận sulfate β-glucan. 2. Phân tích cấu trúc sản phẩm sulfate β-glucan thu được từ qui trình.