Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Phân lập và nuôi cấy vi khuẩn acetobacter xylinum tạo màng bacterial cellulose ...

Tài liệu Phân lập và nuôi cấy vi khuẩn acetobacter xylinum tạo màng bacterial cellulose

.PDF
52
593
131

Mô tả:

i L i c m ơn L i c m ơn sâu s c. Ba m u tiên con mu n g i n ba m và gia ình v i lòng bi t ơn ã cho con s s ng, gia ình cho con tinh th n và v t ch t con v ng bư c trên con ư ng h c v n và s nghi p. Tôi trân tr ng g i l i c m ơn n TS. Nguy n Văn Duy và TS. Ph m Thu Th y ã t n tình hư ng d n, truy n t ki n th c và kinh nghi m giúp tôi hoàn thành án t t nghi p. Tôi xin g i l i c m ơn sâu s c n t t c các th y cô trong Vi n Công ngh sinh h c và Môi trư ng ã t n tâm gi ng d y, truy n lòng giúp t ki n th c quý báu và h t , t o i u ki n thu n l i cho tôi có ư c nh ng n n t ng ki n th c không ch trong trong su t quá trình h c t p b n năm t i trư ng và còn trên nh ng bư c ư ng i sau nay. Bên c nh ó, tôi còn mu n g i l i c m ơn chân thành n các cán b phòng thí nghi m Vi n công ngh sinh h c và Môi trư ng, các b n Nguy n Th Hoàng Nh n và Lê Th L l p 50 SH, Nguy n Th Lý l p 49 SH cùng t t c các b n l p 49 SH và 50 SH ã h t lòng giúp , t o m i i u ki n h tr Và m t l n n a xin trân tr ng g i l i c m ơn tôi hoàn thành án này. n t t c m i ngư i ã giúp và dành nhi u tình c m cho tôi trong su t th i gian qua. Nha Trang, ngày tháng 7 năm 2011 Sinh viên th c hi n Nguy n Thành Duy ii M CL C L I C M ƠN ............................................................................................................. i M C L C.................................................................................................................. ii DANH M C CÁC T VI T T T .......................................................................... iv DANH M C B NG...................................................................................................v DANH M C CÁC HÌNH NH ............................................................................... vi DANH M C CÁC HÌNH NH ............................................................................... vi L I NÓI U ............................................................................................................1 CHƯƠNG I: T NG QUAN .......................................................................................3 1.1. T ng quan v màng cellulose vi khu n ....................................................................3 1.2. T ng quan v vi khu n Acetobacter xylinum..........................................................9 1.2.1. Phân lo i vi khu n Acetobacter xylinum ...........................................................9 1.2.2. c i m sinh h c c a vi khu n Acetobacter xylinum .................................11 1.2.3. Kh năng t o màng cellulose c a Acetobacter xylinum ...............................12 1.3. Tình hình nghiên c u và ng d ng cellulose vi khu n .........................................15 1.3.1. Tình hình nghiên c u và ng d ng cellulose vi khu n trên th gi i ...........15 1.3.2. Tình hình nghiên c u và ng d ng cellulose vi khu n t i Vi t Nam ..........16 1.4. Tính c p thi t và m c tiêu c a tài ......................................................................18 CHƯƠNG II: V T LI U VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U ...........................21 2.1. V t li u nghiên c u....................................................................................................21 2.1.1. i tư ng nghiên c u ........................................................................................21 2.1.2. Hóa ch t ...............................................................................................................21 2.2. N i dung nghiên c u .................................................................................................25 2.3. Phương pháp nghiên c u ..........................................................................................26 2.3.1. Phân l p vi khu n Acetobacter xylinum..........................................................26 2.3.2. Xác nh c i m hình thái vi khu n Acetobacter xylinum........................27 2.3.3. Xác nh kh năng sinh trư ng c a vi khu n Acetobacter xylinum ............27 2.3.4. Xác nh c tính sinh hóa c a vi khu n Acetobacter xylinum ...................28 iii 2.3.5. B o qu n ch ng gi ng .......................................................................................30 2.3.6. Nuôi c y t o màng cellulose vi khu n .............................................................30 2.3.7. Thu nh n và x lí màng cellulose vi khu n.....................................................31 CHƯƠNG III: K T QU VÀ TH O LU N..........................................................32 3.1. Phân l p vi khu n Acetobacter xylinum .................................................................32 3.2 c i m hình thái vi khu n Acetobacter xylinum ................................................33 3.3. Xác 3.4. nh kh năng sinh trư ng c a vi khu n Acetobacter xylinum ...................34 c i m sinh hóa c a vi khu n Acetobacter xylinum ........................................36 3.5. Kh o sát kh năng t o màng cellulose vi khu n .... Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG IV K T LU N VÀ KI N NGH ...........................................................44 TÀI LI U THAM KH O iv DANH M C CÁC T VI T T T BC : Bacterial cellulose HS : Herstrin and Schram Glu : Gluccose GHK : Glucose hexokinase G6P : Glucose 6 phosphate G1P : Glucose 1 phosphate PGM : Phosphoglucoemutase UGP : UDPglucose pyro-gluco 6 phosphate PGA : Phosphogluconic acid PGI : Phosphoglucose isomerase FHK : Fructose hexokinase Frc : Fructose F6P : Fructose 6 phosphate 1PFK : Fructose 1 phosphate kinase F1P : Fructose 1 phosphate PTS : H th ng v n chuy n phosphat FDP :Fructose1,6 diphosphate PE : Polyethylen PVC : Polyvinylchlorua PP : Polypropylene v DANH M C B NG B ng 1: nh hư ng c a các lo i ư ng khác nhau B ng 2. K t qu kh o sát n ng saccharose ............................................................5 B ng 3: nh hư ng c a n ng (NH4)2SO4 B ng 4: nh hư ng c a n ng (NH4)2HPO4 B ng 5: nh hư ng c a nhi t B ng 6: nh hư ng c a pH B ng 7: M t s B ng 8: M t B ng 9: S thay n s hình thành màng BC.......5 n s hình thành BC ..........................6 n s hình thành BC .......................7 n s hình thành màng BC...................................8 n s hình thành màng BC...........................................8 ng d ng c a màng BC trên th gi i ..............................................15 và hình thái khu n l c phân l p trên môi trư ng HS ......................32 i c a pH trong su t quá trình nuôi c y .......................................40 B ng 10: Kh o sát t l nư c d a trong nuôi c y BC ...............................................40 B ng 11: Các c i m c a màng BC.......................................................................42 B ng 12: Kh o sát kh năng ch u l c c a màng BC.................................................43 vi DANH M C CÁC HÌNH NH Hình 1.1. Màng BC tươi sau khi nuôi c y th nghi m ...............................................4 Hình 1.2. T bào vi khu n A. xylinum quan sát dư i kính hi n vi...........................12 Hình 1.3. Sơ quá trình t ng h p Cellulose c a A. xylinum ..................................14 Hình 2.1. Sơ ti n trình th c hi n n i dung nghiên c u c a tài .......................25 Hình 2.2. Các bư c ti n hành nuôi t o màng BC .....................................................31 Hình 3.1. Các khu n l c c a ch ng vi khu n A3 sau 48 gi nuôi c y trên môi trư ng HS ..................................................................................................................33 Hình 3.2. T bào vi khu n A3 sau khi nhu m Gram.................................................34 Hình 3.3. ư ng cong sinh trư ng c a vi khu n A3 trên môi trư ng HS l ng ........34 Hình 3.4. Ph n ng catalase c a vi khu n A3 ...........................................................36 Hình 3.5. Vòng sáng quanh khu n l c A3 sau th i gian nuôi c y.............................37 Hình 3.6 Kh năng chuy n hóa glucose thành acetic acid c a ch ng A3 .................38 Hình 3.7. K t qu th nghi m kh năng t o màng c a ch ng A3 .............................39 Hình 3.8. Kh o sát hàm lư ng nư c d a trong nuôi t o màng BC ..........................41 Hình 3.5. Màng BC qua các giai o n ......................................................................42 1 L I NÓI U Túi nilon là m t s n ph m c a d u m , ư c s d ng nhi u nh t và r t ph bi n trên toàn th gi i. V i các tính năng ti n d ng như d o dai, d s d ng, m i kích c , màu s c và kèm theo ó là d lo i b khi không còn dùng, thì túi nilon tr thành m t th s n ph m h u ích cho nhu c u c a con ngư i. Rác th i túi nilon trong rác th i sinh ho t th c ch t là h n h p các lo i nh a ph th i mà trong ó bao bì b ng nh a polyethylene (PE) ho c polypropylene (PP) chi m a s . Chúng thu c lo i polyethylene t tr ng th p (LDPE) ho c t tr ng cao (HDPE). Các lo i v t li u nh a ra it u th k XX và gia tăng r t nhanh v s lư ng, ch ng lo i. Ch tính riêng LDPE năm 1999 th gi i ã s n xu t 27,4 tri u t n, năm 2000 là 33,8 tri u t n. S li u th ng kê m c tiêu th m t s nư c trên th gi i vào năm 1994 như M là 108 kg/ ngư i/ năm; Nh t B n là 85 kg/ ngư i/ năm; Hàn Qu c là 74,9 kg/ngư i/ năm….Riêng t i Vi t Nam, s li u năm 1998 là 5,3 kg/ ngư i/ năm và tăng lên 15 kg/ ngư i/ năm vào năm 2003. Hi n t i s li u này ang ngày càng gia tăng ( Vi n V t li u xây d ng- B xây d ng, 2003). Chính vì s gia tăng r t l n c a nhu c u s d ng và s n xu t các lo i bao bì nh a mà lư ng rác th i nilon cũng tăng theo. Kéo theo ó là các tình tr ng ô nhi m môi trư ng ngày càng tr m tr ng. Th i gian phân h y c a túi nilon có th kéo dài t 50 n 100 năm ho c hơn nên còn r t nhi u tác h i mà nó có th gây ra khi b th i vào môi trư ng. Trư c tình tr ng báo khoa h c ã nghiên c u ng v ô nhi m túi nilon và các tác h i c a nó, các nhà tìm ra lo i bao bì có ngu n g c t nhiên, thân thi n v i môi trư ng. Có nhi u lo i nguyên li u ã ư c chú ý và ưa vào nghiên c u như polylactic acid (PLA), polyglyconic acid (PGS)…T t c u có ngu n g c t nhiên t tinh b t c a s n, ngô, khoai tây và m t s lo i khác. Ngoài các lo i nguyên li u trên thì còn có m t lo i nguyên li u khác r t có ti m năng trong vi c t o bao bì thân thi n môi trư ng. khu n. ó là màng cellulose vi 2 ây là m t polysaccharide ư c t bào vi khu n t ng h p t quá trình trao i ch t trong môi trư ng nuôi c y. Có nhi u lo i vi khu n có kh năng t ng h p cellulose như Acetobacter, Rhizobium, Agrobacterium…nhưng các ch ng vi khu n Acetobacter là lo i vi khu n s n xu t cellulose là áng chú ý nh t. Trong ó có ch ng vi khu n Acetobacter xylinum là loài có kh năng t o ra màng cellulose t t nh t. Ngoài th c ph m, màng cellulose vi khu n ã và ang ư c nghiên c u nh m m ra các hư ng ng d ng trên nhi u lĩnh v c khác như y h c, m ph m... và m i ây là các tri n v ng trong lĩnh v c môi trư ng. V i các c tính cơ h c b n, ch c, dai, màng bacterial cellulose có th d ng t o lo i ra lo i bao bì thân thi n môi trư ng. Vì v y, chúng tôi quy t hi n ng nh th c tài “ Phân l p và nuôi c y Acetobacter xylinum t o màng cellulose vi khu n” v i m c ích: Phân l p vi khu n Acetobacter xylinum t ngu n cơ ch t nư c d a. Kh o sát kh năng t o màng cellulose c a vi khu n Acetobacter xylinum t o ti n ng d ng làm bao bì sinh h c. 3 CHƯƠNG I: T NG QUAN 1.1.T ng quan v màng cellulose vi khu n Cellulose ư c t ng h p b i m t s lo i vi khu n như Acetobacter, Rhizobium, Sarcina và Agrobacterium ư c g i là cellulose vi khu n (bacterial cellulose- BC). Trong các vi khu n nói trên thì Acetobacter là lo i vi khu n s n xu t cellulose áng chú ý nh t (Brown và cs, 1976). V m t c u trúc, BC có c u trúc d ng bó s i an xen l n nhau. Các s i s p x p không theo tr t t , không theo quy lu t, chúng an xen vào nhau t m i hư ng. Do trong quá trình lên men, các vi khu n A. xylinum chuy n ng h n theo qui lu t, k t qu là t o ra tính b n, dai ch c v m i phía c a màng BC. n không c tính c u trúc c a BC ph thu c r t nhi u vào i u ki n nuôi c y c trưng. Tuỳ thu c vào yêu c u ng d ng mà ta ch n i u ki n nuôi c y tĩnh hay ng ( Tr n Th Di m Chi, 2000). V tính ch t, BC có tinh s ch t t hơn r t nhi u so v i các lo i cellulose khác, có th phân h y sinh h c, tái ch hay ph c h i hoàn toàn. Ngoài ra, BC còn có b n tinh th cao, s c căng l n, tr ng lư ng th p, n nh v kích thư c và hư ng. BC còn là m t m ng polymer sinh h c có kh năng gi nư c r t l n, có tính x p, m cao, có th ch u ư c m t th tích áng k trên b m t (l c b n cơ h c cao). Màng BC sau khi s y 900C thì s m ng như t gi y, b m t láng bóng, r t dai ch c. Do chu i polymer c a màng BC có ch a nhi u nhóm OH- nên d dàng t o liên k t hydro v i nư c, chính vì v y mà bên trong toàn b màng BC sau nuôi c y nư c chi m t i 99% ( Nguy n Thúy Hương, 2008). 4 Hình 1.1. Màng BC tươi sau khi nuôi c y th nghi m (99% thành ph n màng là nư c) D a vào các nghiên c u c a Ramos (1977), Lapuz và c ng s (1967), Tr n Phú Hòa (1996) ã ti n hành m t s kh o sát các y u t nh hư ng n quá trình hình thành màng BC. Th nh t, tr ng thái màng BC t o thành ch u nh hư ng c a ngu n ư ng. K t qu s d ng các ngu n ư ng c a vi khu n A. xylinum và tr ng thái màng BC ư c hình thành th hi n qua b ng 1. A. xylinum có th s d ng glucose, saccharose, lactose, maltose, dextrin và galactose nhưng không th s d ng tinh b t. i v i m i lo i ư ng khác nhau s cho ra màng BC có tr ng thái khác nhau. 5 B ng 1: nh hư ng c a các lo i ư ng khác nhau trong nư c d a Lo i ư ng Dày – ch Dày – ch M ng – m M ng – m M ng – m M ng – m M ng – m pH = 5,0 dày- tr ng thái Glucose Saccharose Lactose Maltose Dextrin Galactose Không ư ng n s hình thành màng BC c c m m m m m Kh i lư ng màng sau 15 ngày lên men (g) 198,50 193,79 84,50 86,35 81,20 50,45 50,00 (Tr n Phú Hòa, 1996) D a vào k t qu c a b ng 1, ngu n ư ng glucose và saccharose ư c vi khu n A. xylinum s d ng m t cách có hi u qu nh t v i kh i lư ng màng BC t o ra là 198,5g và 193,79g sau 15 ngày lên men. Trong th c t s n xu t, ngư i ta thư ng s d ng ư ng saccharose do giá thành r và năng su t khá cao. Vì v y trong b ng 2, Tr n Phú Hòa ti n hành kh o sát ư ng saccharose khác nhau và v i n ng 10% s cho kh i lư ng màng cao nh t. B ng 2. K t qu kh o sát n ng N ng saccharose (%) các n ng dày- tr ng thái saccharose Kh i lư ng màng BC sau 15 ngày lên men (g) 2 Trung bình - ch c 112.08 4 Trung bình - ch c 146.45 6 Trung bình - ch c 165.76 8 Trung bình - ch c 187.54 10 Dày – ch c 198.58 12 Trung bình - ch c 188.78 14 Trung bình - ch c 185.65 Không b sung ư ng Màng r t m ng 95.88 (Tr n Phú Hòa, 1996 ) 6 Th hai, ngu n N s d ng cho quá trình lên men có th là (NH4)2HPO4 ho c (NH4)2SO4. Do ó kh i lư ng BC t o thành cũng ph thu c vào hàm lư ng (NH4)2HPO4 và (NH4)2SO4 s d ng. D a vào k t qu c a b ng 3, ta nh n th y v i n ng 0,5% thì kh i lư ng màng n ng c a (NH4)2SO4 là t giá tr cao nh t (210,35 g) sau 15 ngày nuôi c y. Khi % c a (NH4)2SO4 n m trong kho ng 0,5%- 0,8% thì kh i lư ng màng thay i không áng k . B ng 3: nh hư ng c a n ng N ng (NH4)2SO4 (%) (NH4)2SO4 n s hình thành BC Kh i lư ng BC sau 15 ngày nuôi c y (g) 0,0 110,0 0,1 128,70 0,2 135,50 0,3 148,65 0,4 168,20 0,5 210,35 0,6 178,90 0,7 174,85 0,8 170,45 0,9 163,90 1 150,40 ( Tr n Phú Hòa, 1996) 7 B ng 4: nh hư ng c a n ng N ng (NH4)2HPO4 (%) (NH4)2HPO4 n s hình thành BC Kh i lư ng BC sau 15 ngày nuôi c y (g) 0,0 78,3 0,1 117,1 0,2 146,9 0,3 162,5 0,4 150,2 0,5 139,3 0,6 130,4 0,7 126,8 0,8 119,7 0,9 108,5 1 107,6 ( Tr n Phú Hòa, 1996) K t qu b ng 4 cho th y n ng (NH4)2HPO4 trong kho ng 0,2%- 0,4% cho kh i lư ng màng BC cao nh t. Như v y, khi b sung ngu n N vào môi trư ng nuôi c y c n l a ch n n ng % (NH4)2HPO4 và (NH4)2SO4 sao cho phù h p ( iv i (NH4)2HPO4 thì trong kho ng 0,5%- 0,8%, (NH4)2SO4 trong kho ng t 0,2%0,4%) cho kh i lư ng màng cao nh t. V nhi t , vi khu n A. xylinum ho t 28oC-32oC. Trong kho ng nhi t ng t t trong kho ng nhi t t này thì kh năng t ng h p màng là t t nh t. Tr n Phú Hòa ã kh o sát d a trên các nghiên c u c a Ramos (1977), Lapuz và c ng s . (1967) và ưa ra k t qu trong b ng 4. 8 B ng 5: nh hư ng c a nhi t n s hình thành màng BC trong nư c d a pH = 5,0 Tr ng thái màng Kh i lư ng trung bình (g) 15 Không phát tri n 0,00 20 Màng m ng- m m 87,50 25 Trung bình- ch c 128,82 28-31 Dày- ch c 195,02 35 Không t o màng 0,00 40 Không t o màng 0,00 ( Tr n Phú Hòa, 1996) (oC) Nhi t M t trong nh ng i u ki n quan tr ng nh hư ng t i s ho t vi sinh v t là ng s ng c a acid c a môi trư ng. A. xylinum là m t loài ch u acid nên môi trư ng thư ng ư c i u ch nh v pH 3,5-4 b ng acetic cacid 40%. Trong 4 ngày u pH tăng d n t 3,78 n 3,91. Sau ó gi m d n pH= 3,35. nh hư ng c a pH t giá tr n s hình thành màng BC ư c th hi n qua b ng 6. B ng 6: nh hư ng c a pH pH n ngày th 10 thì dày- tr ng thái n s hình thành màng BC Kh i lư ng màng (g) 2,5 Không t o màng 0,00 3,0 Không t o màng 0,00 3,5 Màng m ng- m m 92,60 4,0 Màng m ng- m m 148,52 4,5 Màng dày- ch c 188,32 5,0 Màng dày- ch c 193,89 5,5 Màng dày- ch c 184,20 6,0 Màng dày- ch c 173,70 6,5 Màng m ng- ch c 163,85 7,0 Màng m ng- m m 86,90 7,5 Không t o màng 0,00 8,0 Không t o màng 0,00 ( Tr n Phú Hòa, 1996) 9 1.2.T ng quan v vi khu n Acetobacter xylinum 1.2.1. Phân lo i vi khu n Acetobacter xylinum Phân lo i khoa h c c a Acetobacter xylinum: Gi i: Vi khu n Ngành: Proteobacteria L p: Alpha Proteobacteria B : Rhodospirillales H : Acetobacteraceae Chi: Acetobacter Loài: Acetobacter xylinum Vi khu n Acetobacter phân b r ng rãi trong t nhiên và có th phân l p ư c các t không khí, t, nư c, lương th c, th c ph m, d m, rư u, bia, hoa qu … Có nhi u loài thu c gi ng Acetobacter ã ư c phân l p và mô t , trong ó có nhi u loài có ý nghĩa kinh t . Acetobacter xylinum (A. xylinum) thu c nhóm vi khu n acetic và có ngu n g c t Philippines. Theo h th ng phân lo i c a Bergey (1989) thì A. xylinum là vi khu n Gram âm, thu c l p Schizommycetes, b Pseudomonadales, h Pseudomonadieae (Krieg và Holt, 1984). n nay ã có nhi u tác gi c p nv n phân lo i các loài vi khu n trông gi ng Acetobacter, nhưng áng chú ý nh t là b ng phân lo i Acetobacter c a J-Frateur (1950). Frateur ã ưa ra m t khóa phân lo i vi khu n Acetobacter d a trên các tính ch t sinh hoá. Trên cơ s này, Frateur ã chia thành 4 nhóm: Suboxydans, mesoxydans, oxydans và peroxydans. • Nhóm Suboxydans g m các loài Acetobacter suboxydaz và Acetobacter melanogennum. • Nhóm Mesoxydans g m Acetobacter xylinum, Acetobacter aceti và Acetobacter mesoxydans. • Nhóm Oxydans g m các loài không có kh năng t o các h p ch t keto như Acetobacter ascendans, Acetobacter ransens và Acetobacter lovaniens. 10 • Nhóm Peroxydans g m Acetobacter pezoxydans và Acetobacter paradoxum không ch a catalase và không oxy hoá ư c glucose. M ts c i m chung c a Acetobacter: D ng hình que, tuỳ i u ki n nuôi c y (nhi t , thành ph n môi trư ng nuôi c y) mà các vi khu n Acetobacter có th sinh ra các t bào có hình thái khác bi t d ng kéo dài ho c phình to ra. T bào ng riêng l ho c k t thành t ng chu i. Kích thư c thay i tuỳ loài (0,3-0,6 x 1,0-8,0 µm), có th di mao ơn ho c chu mao), ho c không di Hi u khí b t bu c và ch u ư c Có kh năng ng (có tiên ng (không có tiên mao). acid cao. ng hoá nhi u ngu n th c ăn cacbon khác nhau nhưng không s d ng ư c tinh b t. Có kh năng t o thành váng trên môi trư ng l ng, kh năng t o thành váng thay i tuỳ lo i. Có kh năng ng hoá mu i amôn (NH4)+ và phân gi i pepton. M t s loài òi h i m t s acid amin nh t nh như pantothenic acid và các ch t khoáng (K, Mg, Ca, Fe, P, S …) d ng mu i vô cơ, h u cơ ho c h p ch t h u cơ. Do ó bia, d ch n m men, nư c m ch nha, nư c trái cây… là ngu n dinh dư ng r t t t cho s phát tri n c a vi khu n Actobacter. Ngoài kh năng oxy hoá ethanol thành acetic acid, m t s loài Acetobacter còn t ng h p ư c vitamin B1, vitamin B2, oxy hoá sorbit thành ư ng sorbose (dùng trong công nghi p s n xu t vitamin C)… Sau ây là m t s loài quan tr ng trong chi Acetobacter: Acetobacter xylinum: tr c khu n không di ng, t o thành váng nhăn và khá dày.Váng có ch a hemicellulose nên khi g p H2SO4 và thu c nhu m Iod s b t màu xanh, ccó th tích lu 4,5% acetic acid trong môi trư ng. Acetobacter schutzenbachi: tr c khu n khá dài, t o thành váng dày, và không b n v ng, có kh năng tích lu trong môi trư ng thư ng ư c s d ng n 11,5% acetic acid do ó làm gi m theo phương pháp c a c. Acetobacter suboxydans: t o thành váng m ng, d v ra, có kh năng chuy n hoá glucose thành gluconic acid hay sorbic thành sorbose. Lo i vi khu n này mu n 11 phát tri n bình thư ng c n ư c cung c p m t s ch t sinh trư ng như para aminopenzoic acid, panthoteric acid, nicotinic acid. Acetobacter orleansen: tr c khu n dài trung bình không di ki n nhi t ng. G p i u cao có th sinh ra các t bào d hình kéo dài ho c phình to ra. Có th phát tri n ư c có n ng rư u cao (10% -12%) và làm tích lu n 9,5% acetic acid. Do v y thư ng ư c dùng trong công nghi p chuy n rư u vang thành gi m (phương pháp c a Pháp), phát tri n thích h p nhi t Acetobacter aceti: Tr c khu n ng n, không di chu i dài. Váng c a vi khu n b t ng, thư ng x p thành t ng u màu vàng khi nhu m b ng thu c nhu m Iod, chúng có th phát tri n trong môi trư ng có n ng tích lu 25oC -30oC. rư u khá cao 11% và có th n 6% acetic acid trong môi trư ng, phát tri n thích h p nh t nhi t 34oC. Acetobacter pasteurianum: hình d ng tương t như Acetobacter aceti nhưng váng vi khu n có d ng khô và nhăn nheo, váng b t màu xanh khi nhu m v i thu c Iod. 1.2.2. c i m sinh h c c a vi khu n A. xylinum A. xylinum là lo i vi khu n hình que dài kho ng 2 µm, ng riêng l ho c x p thành chu i, có kh năng t o váng hemicellulose khá dày, b t màu xanh v i thu c nhu m Iod và H2SO4 (do ph n ng c a hemicellulose), sinh trư ng nhi t pH < 5, 28-32oC và có th tích lu 4,5% acetic acid. Acetic acid là s n ph m sinh ra trong quá trình ho t ng c a vi khu n, nhưng khi chúng vư t quá m c cho phép s quay ngư c tr l i làm c ch ho t ng c a vi khu n. 12 Hình 1.2. T bào vi khu n A. xylinum quan sát dư i kính hi n vi (T bào hình que, ng riêng l ho c t ng chu i, không di Theo Hestrin (1947), pH t i ưu ng) A. xylinum phát tri n là 4,5 và nó không phát tri n 370C ngay c trong môi trư ng dinh dư ng t i ưu. Theo Bergey, nhi t t i ưu A. xylinum phát tri n là 250C- 300C. Còn theo Marcormide (1996) thì A. xylinum có th phát tri n ư c ethanol lên pH t 3 – 8, nhi t là 120C- 320C và n ng n 10% (Tr n Th Ánh Tuy t, 2004). Ngu n carbohydrate mà A. xylinum s d ng cho kh năng t o sinh kh i cao là glucose, fructose, mannitol, sorbitol; hi u su t s th p hơn khi s d ng glycerol, lactose, sucrose, maltose; và hi u su t b ng 0 n u s cellobiose, erythritol, ethanol và acetate (Phùng Lê Nh t d ng sorbose, mannose, ông, Tr n Kim Th y, 2003). Các ph n ng sinh hóa c trưng cho A. xylinum bao g m ph n ng catalase (+), oxi hóa ethanol thành acetic acid (+), chuy n hóa glucose thành acid (+) và kh năng t o màng cellulose là ph n ng phân bi t gi a các ch ng có kh năng sinh t ng h p cellulose. 1.2.3. Kh năng t o màng BC c a A. xylinum Trong chi Acetobacter thì A. xylinum là loài có kh năng t o ra BC t t nh t và nhi u nh t trong t nhiên. M t t bào A. xylinum có th chuy n hoá 108 phân t glucose thành cellulose trong 1 gi (Brown và cs, 1976). Các t bào A. xylinum khi s ng trong môi trư ng l ng s th c hi n quá trình trao i ch t c a mình b ng cách h p th ư ng glucose, k t h p ư ng v i acid 13 béo t o thành ti n ch t n m h th ng l n m màng t bào. Ti n ch t này ư c ti t ra ngoài nh trên màng t bào cùng v i m t enzyme có th polymer hóa glucose thành cellulose ( Bazon và cs, 1984). S t ng h p l p màng cellulose ngo i bào c a vi khu n A. xylinum ư c Brown báo cáo l n u tiên vào năm 1886 nhưng n gi a th k XX thì A. xylinum và BC m i ư c nghiên c u sâu b i Hestrin và c ng s . Năm 1943 – 1954, Hestrin và các c ng s trong m t nghiên c u v kh năng t ng h p BC c a vi khu n A. xylinum ã ch ng minh r ng A. xylinum có th s d ng ư ng trong i u ki n hi u khí t o nên cellulose. Năm 1957, Next và Colvin ch ng minh r ng cellulose ư c A. xylinum t ng h p trong môi trư ng có ư ng và ATP. Năm 1989, nhóm Saxena Trư ng i h c Texa ã thu nh n ư c enzyme cellulose synthase tinh s ch c a A. xylinum. Enzyme này g m 2 chu i polypeptide có tr ng lư ng phân t là 83 và 93 kD. Trong ó, ti u ph n 83 kD liên quan trình sinh t ng h p cellulose tinh khi t. Năm 1990, nhóm ã xác h p cellulose A. xylinum (dòng hoá và gi i trình t n quá nh ư c gen t ng o n gen t ng h p cellulose). Dư i ây là cơ ch t ng h p cellulose c a A. xylinum t ngu n ư ng glucose: Glucose (glucokinase) Glucose-6-Phosphate (phosphoglucomutase) Glucose-1-Phosphat (UDP-glucose pyrophosphorylase) UDP-Glucose (cellulose synthase) Cellulose BC ư c t ng h p b i vi khu n A. xylinum có b n ch t là hemicellulose (là nh ng polysaccharide không tan trong nư c nhưng tan trong dung d ch ki m tính) có c tính c u trúc và cơ h c khá gi ng v i cellulose th c v t nhưng có m t s c 14 i m khác bi t như b n t cao, m t polymer hóa cao và có thu n khi t cao hơn cellulose th c v t (Tr n Th Ánh Tuy t, 2004). Các chu i ơn phân t glucan liên k t v i nhau b ng liên k t Van der Waals. Qua n i hydro, các l p ơn phân t s k t h p v i nhau t o nên c u trúc ti n s i v i chi u r ng 1,5 nm. Các ti n s i này s k t h p v i nhau t o thành d i có kích thư c t 3 – 4 nm và chi u r ng 70 – 80 nm. Theo Zaaz (1977) kích thư c c a d i là 3,2 x 133 nm, còn theo Brown và c ng s (1976) thì kích thư c c a d i là 4,1 x 177 nm. So v i cellulose th c v t thì BC có trư ng h p lên polymer hóa cao hơn, t 2000 – 6000 g c, có n 16000 hay 20000 g c. Trong khi ó, kh năng polymer hóa c a cellulose th c v t ch t 13000 – 14000 ( Tr n Th Ánh Tuy t, 2004). Con ư ng t ng h p cellulose t A. xylinum như sau: Hình 1.3. Sơ quá trình t ng h p Cellulose c a A. xylinum
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan