Phân lập và nhận diện vi tảo dị dưỡng thraustochytrid sản xuất carotenoid
Abstract
Carotenoids, an important class of natural pigments, can be used in various fields including medicine, cosmetics, feed stock and food industry. In recent years, the increase of consumer demand for carotenoids obtained from natural sources has promoted major efforts to improve carotenoid production from biological sources, thus opening opportunities for microalgae development. In this study, a hetetotrophic microalga, strain BCM05, with the ability to produce carotenoids was successfully isolated from decayed sonneratia leaves at marine habitat in Ca Mau province. Determination of cell dry weight is a time- consuming process, to overcome this problem, a calibration curve reflecting the relation between the optical density and cell dry weight from BCM05 strain was established. Total carotenoid of strain BCM05 was found to be 7569µg/kg of dry cell weight. The results of the analysis of a part from the region of the 18S rRNA gene showed that there was a 97% similarity of the 18S rRNA gene from BCM05 to Aurantiochytrium sp. B072 (JF266572). Phylogenetic tree analysis by using MEGA software version 5.05 with a high bootstrap value of 1000 replicates, strain BCM05 was determined and named as Aurantiochytrium sp. BCM05. These resuts suggested that this strain could be considered as a potential source for aquaculture feed additives or large scale production of carotenoids.
Tóm tắt
Carotenoid,một loại quan trọng của các sắc tố tự nhiên, có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm y học, mỹ phẩm,thức ăn chăn nuôi và công nghiệp thực phẩm.Trong những năm gần đây, sự gia tăng nhu cầu sử dụng carotenoid từ các nguồn tự nhiên đã thúc đẩy nhiều nỗ lực lớn để cải thiện sản xuất carotenoid từ các nguồn sinh học, do đó mở ra cơ hội phát triển vi tảo. Trong nghiên cứu này, một loại vi tảo biển dị dưỡng, dòng BCM05 có khả năng sản xuất carotenoid đã được phân lập thành công từ các mẫu lá bần đang trong giai đoạn phân hủy ở rừng ngập mặn của tỉnh Cà Mau. Xác định trọng lượng khô sinh khối tế bào là một tiến trình mất nhiều thời gian, do đó một đường chuẩn cho sự tương quan giữa trọng lượng sinh khối khô với mật độ quang của dòng BCM05 đã được xây dựng. Hàm lượng carotenoid tổng số của dòng BCM05 là 7.600µg/kg trọng lượng khô. Kết quả phân tích trình tự một phần vùng gen 18S rRNA của dòng BCM05 đã cho thấy có 97% đồng hình với trình tự của loài Aurantiochytrium sp. B072.Qua phân tích cây phả hệ bằng phần mềm MEGA 5.05 và sử dụng giá trị bootstrap cao với 1.000 lần lặp lại, dòng BCM05 đã được xác định và được đặt tên Aurantiochytrium sp. BCM05....
Article Details
Tài liệu tham khảo
Aki, T., K. Hachida, M. Yoshinaga, Y. Katai, T. Yamasaki, S. Kawamoto, T. Kakizono, T. Maoka, S. Shigeta, O. Suzuki and K. Ono. 2003. Thraustochytrid as a potential sources of carotenoid. JAOCS, 80(8): 789-794.
Arafiles, K.H.V., J.C.O. Alcantara, J.A.L. Batoon, F.S. Galura, P.R.F. Cordero, E.M. Leaño and G.R. Dedeles. 2011. Cultural optimization of thraustochytrids for biomass and fatty acid production. Mycosphere, 2(5): 521–531.
Bhosale, P.. 2004. Environmental and cultural stimulants in the production of carotenoids from microorganisms. Appl Microbiol Biotechnol, 63(4): 61-351.
Chatdumrong, W., W. Yongmanitchai, S. Limtong and W. Worawattanamateekul. 2007. Optimization of docosahexaenoic acid (DHA) production and improvement of astaxanthin content in a Shizochytrium limacinum isolated from mangrove forest in Thailand. Kasetsart Journal (Nat. Sci.), 41: 324-334.
Chisti, Y.. 2007. Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances, 25: 294-306.
Dương Tấn Phát. 2013. Phân lập một số dòng vi tảo biển dị dưỡng nhóm Thraustochytrid sản xuất carotenoid ở tỉnh Cà Mau. Luận văn tốt nghiệp đại học. Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học – Đại học Cần Thơ.
El-Baky, A.H.H., F.K. El-Baz and G.S. El-Baroty, 2004. Production of antioxidant by the green alga Dunaliella salina. Int. J. Agric. Biol.6:49-57.
Fan KW., F. Chen. 2007. Production of high value products by marine microalgae thraustochytrids. In: Bioprocessing for Value-added Products from Renewable Resources – New Technologies and Applications, (ed. ST Yang). First Edition, Elsevier, The Netherlands. 293–323.
Gao, M., X. Song, Y. Feng, W. Li and Q. Cui. 2013. Isolation and characterization of Aurantiochytrium species: high docosahexaenoic acid (DHA) production by the newly isolated microalga, Aurantiochytrium sp. J Oleo Sci, 62(3): 143-51.
Hoàng Thị Lan Anh, Đinh Thị Ngọc Mai, Ngô Thị Hoài Thu và Đặng Diễm Hồng, 2010. Phân lập chủng vi tảo biển dị dưỡng mới thuộc chi Thraustochytrium giàu DHA và carotenoid từ đầm ngập mặn Thị Nại - Bình Định. Tạp chí Công nghệ Sinh học. 8(3A): 459-465.
Hong, W.K., A. Yu, B.R. Oh, J.M. Park, C.H. Kim, J.H. Sohn, A. Kondo, J.W. Seo. 2013. Large-scale production of microalgal lipids containing high levels of docosahexaenoic acid upon fermentation of Aurantiochytrium sp. KRS101. Food and Nutrition Sciences, 4(9A): 1-5. doi: 10.4236/fns.2013.49A1001.
Ishida, B.K. and M.H. Chapman, 2004. A comparison of carotenoid content and total antioxidant activity in catsup from several commercial sources in the United States. J Agric Food Chem. 52(26): 20-8017.
Jain, R., S. Raghukumar, K. Sambaiah, Y. Kumon, T. Nakahara. 2007. Docosahexaenoic acid accumulation in thraustochytrids: search for the rationale. Mar Biol 151:1657–1664
Jorgensen, K. and L.H. Skibsted. 1993. Carotenoid scavenging of radicals. Effect of carotenoid structure and oxygen partial pressure on antioxidative activity. Z Lebensm Unters Forsch. 196(5): 9-423.
Olson, J.A.. 1999. Carotenoids and human health. Arch Latinoam Nutr, 49(3 Suppl 1): 7S-11S.
Raghukumar, S.. 2008. Thraustochytrid marine protists: production of PUFAs and other emerging technologies. Mar. Biotechnol, 10: 631–640.
Ratledge, C.. 1993. Single cell oils have they a biotechnological future. Trends Biotechnol, 11: 278–284.
Rocha, J. M. S., J.E.C. Garica and M.H.F. Henriques. 2003. Growth aspects of the marine microalga Nannochloropsis gaditana. Biomolecular Engineering, 20: 237-242.
Rogers, S.O. and A. Bendich. 1988. Extraction of DNA from plant tissues. In Plant molecular biology manual – Section A6. Kluwer Academic Publisher, Dordreht, pp.1 – 11.
Strickland, J.D.H. and T.R. Parsons. 1972. A practical handbook of seawater analysis, 2nd ed. Bull Fish Res Bd Can, 167: 1-311.
Taha, A.I.B.H.M., T. Kimoto, T. Kanada and H.Okuyama. 2013. Growth optimization of thraustochytrid strain 12B for the commercial production of docosahexaenoic acid. Food Sci. Biotechnol., 22: 53-58. DOI: 10.1007/s10068-013- 0048-2.
Vidhyavathi, R., L. Venkatachalam, R. Sarada and G.A. Ravishankar, 2008. Regulation of carotenoid biosynthetic genes expression and carotenoid accumulation in the green alga Haematococcus pluvialis under nutrient stress conditions. Journal of Experimental Botany. 59 (6): 1409-1418.
Yamasaki, T., T. Aki, Y. Mori, T. Yamamoto, M. Shinozaki, S. Kawamoto and K. Ono. 2007. Nutritional enrichment of larval fish feed with thraustochytrid producing polyunsaturated fatty acids and xanthophylls. J Biosci Bioenq. 104(3): 200-6.
Yamaoka, Y., M.L. Carmona and S. Oota. 2004. Growth and Carotenoid Production of Thraustochytrium sp. CHN-1 Cultured under Superbright Red and Blue Light-emitting Diodes. Biosci. Biotechnol. Biochem., 68 (7): 1594-1597.
Yokoyama, R. and D. Honda. 2007. Taxonomic rearrangement of the genus Schizochytrium sensulato based on morphology, chemotaxonomic characteristics, and 18S rRNA gene phylogeny (Thraustochytriaceae, Labyrinthulomycetes): emendation for Schizochytrium and erection of Aurantiochytrium and Oblongichytrium gen. nov. Mycoscience, 48: 199-211.