Tạp chí này giới thiệu cho bạn một bài viết được công bố trên tạp chí Algal Research của nhóm giáo sư Wei Dong, Trường Khoa học và Kỹ thuật Thực phẩm của Đại học Công nghệ Hoa Nam: Rapid screening of high-protein Auxenochlorella pyrenoidosa mutant by an integrated system of atmospheric and room temperature plasma mutagenesis and high-throughput microbial microdroplet culture。 Sử dụng sự đột biến plasma ở nhiệt độ phòng áp suất bình thường (ARTP) và Hệ thống tích hợp (MMC) của nuôi cấy vi khuẩn thông lượng cao, nghiên cứu này nhanh chóng sàng lọc các chủng đột biến Chlorella nhân protein cao, cung cấp các ứng cử viên đầy hứa hẹn cho quá trình lên men dị dưỡng để sản xuất protein thay thế.

Khi dân số toàn cầu tăng lên, nhu cầu về thực phẩm cũng tăng lên, làm tăng nhu cầu tìm kiếm các nguồn protein mới trong bối cảnh đất canh tác giảm và những lo ngại về đạo đức đối với sản xuất thịt truyền thống. Vi tảo là một nguồn protein thay thế đầy hứa hẹn, giàu protein, axit amin, axit béo không bão hòa đa (PUFA), vitamin và khoáng chất. Tuy nhiên, trong điều kiện nuôi cấy dị dưỡng, vi tảo thường thể hiện hàm lượng protein thấp (<40% trọng lượng khô) do giảm tổng hợp protein phụ thuộc vào quang hợp, hạn chế tiềm năng của chúng như một nguồn protein thay thế. Để vượt qua những thách thức này, việc phát triển các chủng vi tảo mới với hàm lượng protein cao tự nhiên là rất quan trọng để sản xuất protein hàng loạt hiệu quả thông qua quá trình lên men dị dưỡng.

Các nhà nghiên cứu trước đó đã sử dụng đột biến ARTP để thu được Chlorella nhân protein màu vàng vàng A4-1 làm chủng tảo xuất phát, tiến hành một vòng đột biến ARTP mới, sau 15 giây chiếu xạ, chuyển sang nuôi cấy bình lắc. Các tế bào trong giai đoạn sinh trưởng logarit được pha loãng với giá trị OD450nm 0,6-0,8 để chuyển sang hệ thống MMC để nuôi cấy thêm.

Trong hệ thống MMC, 50 giọt ban đầu được tạo ra, mỗi thế hệ chạy trong 24-46 giờ, phát hiện thời gian thực giá trị hấp thụ ánh sáng của giọt ở 450 nm, mô tả sự phát triển của các chủng tảo. Sau ba vòng nuôi cấy, các giọt phát triển tốt (giọt số 28) được sàng lọc. Toàn bộ quá trình thí nghiệm chỉ mất 116 giờ, so với hệ thống máy tính bảng truyền thống có sự cải tiến lớn (hình 2A). Các giọt được phân loại đơn dòng để thu được 23 loài và bốn trong số chúng (MMC-1, 7, 8 và 11) có tốc độ tăng trưởng hoặc nồng độ sinh khối cao hơn được chọn để phân tích tiếp theo (Hình 2B).

Tăng trưởng tế bào và sản lượng sinh khối của bốn đột biến được chọn (MMC-1, 7, 8, 11) được nuôi cấy trong chai lắc 250 mL được thể hiện trong Hình 3A. Mô hình tăng trưởng của tất cả các đột biến, tương tự như các chủng tảo A4-1, đều trải qua giai đoạn tụt hậu ban đầu và sau đó nhanh chóng chuyển sang giai đoạn tăng trưởng theo cấp số nhân. Nồng độ sinh khối cao nhất của MMC-7 là 8,21 g/L, cao hơn 8,49% (p<0,05) so với 7,57 g/L của dòng A4-1. Trong khi đó, tất cả bốn đột biến đều có màu vàng vàng tương tự như các chủng tảo A4-1, không tìm thấy chất diệp lục b, chỉ chiếm 1% loại hoang dã (WT) (Hình 3B).

Phân tích thành phần sinh hóa cho thấy hàm lượng protein tăng từ 12 đến 40% trong bốn đột biến (Hình 4). Đột biến MMC-8 cho thấy hàm lượng protein cao nhất (63,26% trọng lượng khô) và hàm lượng tinh bột thấp (8,59% trọng lượng khô), tăng 40,11% và giảm 56,24% so với chủng tảo xuất phát A4-1. Ngoài ra, MMC-8 cũng vượt trội về chất lượng protein, với hàm lượng axit amin (44,35% trọng lượng khô) và điểm số (95) cao hơn A4-1.

Nghiên cứu này cho thấy tiềm năng của hệ thống ARTP-MMC như một nền tảng sàng lọc thông lượng cao mạnh mẽ, không chỉ cải thiện hiệu quả tổng hợp protein mà còn giảm hàm lượng tinh bột và làm cho phân phối carbon nghiêng theo hướng tổng hợp protein, có ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện hiệu quả sản xuất protein sinh học và tính bền vững.

Link bài viết: https://doi.org/10.1016/j.algal.2024.103509