Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men tạo màng bacterial cellulose của vi khuẩn gluconacetobacter
MỞ ĐẦU..............................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................................2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...............................................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................................3
6. Điểm mới của đề tài......................................................................................................3
NỘI DUNG..........................................................................................................................4
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................4
1.1. Vị trí phân loại và đặc điểm hình thái của Gluconacetobacter......................4
1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của Gluconacetobacter...........................................5
1.3. Bacterial cellulose (BC)...........................................................................................5
1.3.1. Cấu trúc ..............................................................................................................5
1.3.2. Một số tính chất của màng BC .........................................................................6
1.3.3. Quá trình tổng hợp BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter...............................6
1.3.4. Chức năng của cellulose đối với vi khuẩn Gluconacetobacter ...................8
1.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo màng BC .........................................9
1.4.1. Nguồn cacbon.....................................................................................................9
1.4.2. Nguồn nitơ ..........................................................................................................9
1.4.3. Nguồn dinh dưỡng khoáng .............................................................................10
1.4.4. Các chất kích thích sinh trưởng .....................................................................10
1.4.5. Điều kiện nuôi cấy ...........................................................................................11
1.4.5.1. Độ pH ........................................................................................................11
1.4.5.2. Nhiệt độ.....................................................................................................11
1.4.5.3. Độ thông khí .............................................................................................11
1.4.5.4. Thời gian nuôi cấy ...................................................................................11
1.4.5.5. Ảnh hưởng giữa bề mặt và thể tích dịch nuôi cấy (tỷ lệ S/V) ............121.5. Ứng dụng của màng BC .......................................................................................12
1.5.1. Ứng dụng bảo quản thực phẩm và thay thế túi ni lông...............................12
1.5.2. Ứng dụng trong y học......................................................................................13
1.5.3. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác .............................................13
1.6. Tình hình nghiên cứu và sản xuất màng BC hiện nay ..................................15
1.6.1. Trên thế giới .....................................................................................................15
1.6.2. Tại Việt Nam.....................................................................................................17
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................20
2.1. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu ............................................................................20
2.1.1. Giống.................................................................................................................20
2.1.2. Thiết bị và hóa chất.........................................................................................20
2.1.2.1. Thiết bị ......................................................................................................20
2.1.2.2. Hóa chất ....................................................................................................20
2.1.3. Môi trường........................................................................................................21
2.1.3.1. Môi trường giữ giống (MT1) .................................................................21
2.1.3.2. Môi trường nhân giống (MT2)...............................................................21
2.1.3.3. Môi trường lên men (MT3) ....................................................................21
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .....................................................................................21
2.2.1. Phương pháp vi sinh........................................................................................21
2.2.1.1. Phân lập tuyển chọn chủng G. xylinus theo phương pháp truyền
thống (Phương pháp Vinogradski và Beijerinck)..............................21
2.2.1.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái và cách sắp xếp tế
bào trên tiêu bản nhuộm kép................................................................23
2.2.1.3. Phương pháp bảo quản chủng giống trên môi trường thạch
nghiêng ...................................................................................................23
2.2.2. Phương pháp hóa sinh ....................................................................................23
2.2.2.1. Phương pháp kiểm tra hoạt tính catalase ..............................................23
2.2.2.2. Phương pháp kiểm tra khả năng oxy hóa ethanol thành axit
acetic .......................................................................................................23
2.2.2.3. Xác định khả năng oxy hóa axit acetic .................................................24
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi2.2.2.4. Xác định khả năng chuyển hóa glycerol thành dihydroxyaceton ......24
2.2.2.5. Xác định khả năng tổng hợp cellulose ..................................................24
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường, nitơ, dinh
dưỡng khoáng đến khả năng tạo màng BC của chủng
Gluconacetobacter.......................................................................................25
2.2.3.1. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường .....................25
2.2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn nitơ..........................25
2.2.3.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng
khoáng.....................................................................................................25
2.2.4. Phương pháp xác định trọng lượng tươi của màng BC..............................26
2.2.5. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả........................................................26
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .....................................27
3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng sinh màng Bacterial
cellulose trên một số nguồn nguyên liệu.......................................................27
3.1.1. Phân lập vi khuẩn Gluconacetobacter có khả năng sinh màng BC ..........27
3.1.1.1. Làm giàu mẫu nguyên liệu .....................................................................28
3.1.1.2. Phân lập vi khuẩn Gluconacetobacter có khả năng sinh màng
BC............................................................................................................28
3.1.2. Nghiên cứu khả năng tạo màng BC của một số chủng
Gluconacetobacter.......................................................................................31
3.1.3. Tuyển chọn chủng có khả năng tạo màng BC dai, mỏng ...........................34
3.2. Ảnh hƣởng của môi trƣờng dinh dƣỡng tới khả năng tạo màng BC từ
chủng G. xylinus BHN2.....................................................................................36
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng glucose tới khả năng lên men tạo màng
BC từ chủng G. xylinus................................................................................36
3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng (NH4)2SO4 tới khả năng lên men tạo
màng BC từ chủng vi khuẩn G. xylinus .....................................................38
3.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng KH2PO4 tới khả năng lên men tạo màng
BC từ chủng vi khuẩn G. xylinus................................................................40
3.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4.7H2O tới khả năng lên men tạo
màng BC từ chủng vi khuẩn G. xylinus .....................................................423.2.5. Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình lên men tạo màng BC từ
chủng vi khuẩn G. xylinus...........................................................................43
3.2.6. Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa trong môi trường lên men tạo màng
BC...................................................................................................................45
3.2.7. Môi trường dinh dưỡng nước gạo thay thế nước dừa cho chủng G.
xylinus BHN2 lên men tạo màng BC ..........................................................49
3.2.7.1. Khảo sát khả năng lên men tạo màng của chủng
Gluconacetobacter trên môi trường dinh dưỡng từ nước gạo .........50
3.2.7.2. So sánh khả năng tạo màng của chủng Gluconacetobacter trên
môi trường nước dừa và môi trường nước gạo thay thế nước
dừa...........................................................................................................52
3.3. Khảo sát định hƣớng ứng dụng cho sản phẩm màng BC .............................53
3.3.1. Khảo sát khả năng bảo quản thực phẩm và thay thế túi ni lông ...............53
3.3.2. Ứng dụng bảo quản thực phẩm và thay thế túi ni lông...............................54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................57
1. Kết luận .......................................................................................................................58
2. Kiến nghị .....................................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................60
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiDANH MỤC HÌNH, BẢNG, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter.............................................................................4
Hình 1.2. Quá trình tổng hợp cellulose trong tế bào vi khuẩn Gluconacetobacter .....7
Hình 1.3. Con đường chuyển hóa cacbon trong vi khuẩn Gluconacetobacter.............8
Hình 1.4. Màng sinh học dễ bong, không gây đau rát trong điều trị bỏng .................19
Hình 3.1. Qui trình phân lập vi khuẩn Gluconacetobacter ...........................................27
Hình 3.2. Một số mẫu màng BC thu được sau khi làm giàu nguyên liệu ..................28
Hình 3.3. Vòng phân giải CaCO3 ....................................................................................29
Hình 3.4. Chuyển hóa ethanol thành axit acetic của vi khuẩn acetic..........................30
Hình 3.5. Khuẩn lạc vi khuẩn Gluconacetobacter .........................................................31
Hình 3.6. Hình thái tế bào vi khuẩn Gluconacetobacter khi nhuộm Gram ................32
Hình 3.7. Một số loại màng do các chủng vi khuẩn hình thành trênbề mặt môi
trường dịch thể...................................................................................................33
Hình 3.8. Khả năng tạo cellulose của các chủng G. xylinus ........................................33
Hình 3.9. Hoạt tính catalase .............................................................................................34
Hình 3.10. Màng BC sinh ra từ vi khuẩn Gluconacetobacter ......................................35
Hình 3.11. Ảnh hưởng của hàm lượng glucose đến khối lượng tươi màng BC ........37
Hình 3.12. Ảnh hưởng hàm lượng (NH4)2SO4 đến độ dày màng BC.........................39
Hình 3.13. Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4.7H2O tới độ dày màng BC ..............43
Hình 3.14.A. Quá trình lên men tĩnh...............................................................................47
Hình 3.14.B. Thu màng sau 5 ngày lên men ..................................................................47
Hình 3.15. Màng BC thu được sau 5 ngày lên men ......................................................48
Hình 3.16. Lên men tạo màng trên môi trường nước gạo ............................................50Hình 3.17. Khối lượng màng BC thu được khi thay thế nước dừa bằng nước gạo ...51
Hình 3.18. Màng BC tươi của môi trường nước dừa và môi trường nước gạo thay
thế nước dừa ......................................................................................................52
Hình 3.19.A. Cà chua bọc bằng màng BC ....................................................................56
Hình 3.19.B. Cà chua hỏng sau 7 ngày .........................................................................56
Hình 3.20.A. Cà chua bọc túi nilông hỏng sau 12 ngày ............................................56
Hình 3.20.B. Cà chua bọc hỏng màng BC hỏng sau 23 ngày ....................................56
Hình 3.21.A. Roi hỏng sau 4 ngày .................................................................................56
Hình 3.21.B. Roi hỏng sau 12 ngày ...............................................................................56
Hình 3.22.A. Bảo quản dưa chuột ...................................................................................57
Hình 3.22.B. Dưa chuột hỏng sau 5 ngày.......................................................................57
Hình 3.23.A. Cam hỏng sau 12 ngày ..............................................................................57
Hình 3.23.B. Cà rốt hỏng sau 5 ngày ..............................................................................57
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến năng suất sản xuất màng BC ................9
Bảng 1.2. Ứng dụng cellulose vi khuẩn trong nhiều lĩnh vực khác nhau...................14
Bảng 3.1. Một số đặc tính của màng BC ........................................................................34
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng glucose đến màng BC ......................................36
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng (NH4)2SO4 đến khối lượng tươi của màng
BC .......................................................................................................................38
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng KH2PO4 đến khối lượng tươi của màng BC.40
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4.7H2O đến khối lượng tươi của màng
BC .......................................................................................................................42
Bảng 3.6. Khối lượng tươi của màng BC qua thời gian nuôi cấy ...............................44
Bảng 3.7. Thành phần hóa học của nước dừa già..........................................................45
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiBảng 3.8. Thành phần vitamin có trong nước dừa ........................................................46
Bảng 3.9. Thành phần axit amin của nước dừa .............................................................46
Bảng 3.10. Khối lượng tươi màng BC ............................................................................47
Bảng 3.11. Thành phần dinh dưỡng có trong cám gạo .................................................50
Bảng 3.12. Khối lượng màng BC tươi khi lên men ở môi trường dinh dưỡng nước
gạo thay thế nước dừa.......................................................................................51
Bảng 3.13. So sánh khả năng tạo màng của chủng Gluconacetobacter trên môi
trường nước dừa và môi trường nước gạo thay thế nước dừa .....................52
Bảng 3.14. So sánh bảo quản cà chua bằng màng BC với túi ni lông thông thường
và không bảo quản ............................................................................................53
Bảng 3.15. So sánh bảo quản một số loại quả bằng màng BC, túi ni lông và không
bảo quản .............................................................................................................55
Biểu đồ 3.1. Mối tương quan giữa hàm lượng glucose và khối lượng màng BC......37
Biểu đồ 3.2. Mối tương quan giữa hàm lượng (NH4)2SO4 và khối lượng màng BC 39
Biểu đồ 3.3. Mối tương quan giữa hàm lượng KH2PO4 và khối lượng màng BC.....41
Biểu đồ 3.4. Mối tương quan giữa hàm lượng MgSO4.7H2O và khối lượng màng
BC .......................................................................................................................42
Biểu đồ 3.5. Khối lượng màng BC qua các thời gian nuôi cấy ...................................44
Biểu đồ 3.6. Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa tới khối lượng màng BC ...................481
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong quá trình phát triển của lịch sử nhân loại, con người không
ngừng tìm kiếm, nghiên cứu những nguồn nguyên liệu mới. Ngày nay, nhờ có
sự phát triển mạnh mẽ như vũ bão của khoa học công nghệ mà việc nghiên
cứu, tìm kiếm trở nên dễ dàng hơn. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rất
nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau và ứng dụng chúng trong thực tiễn cuộc
sống. Một trong những nguồn nguyên liệu đã và đang được quan tâm gần đây
đó là cellulose vi khuẩn hay Bacterial cellulose (BC).
BC được cấu tạo bởi những chuỗi polymer 1,4 glucopyranose mạch
thẳng được tổng hợp từ một số loài vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn
Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus) [17]. Khi nuôi cấy trên môi trường
dịch lỏng, trong điều kiện nuôi cấy tĩnh, G. xylinus sẽ hình thành một lớp
màng đó có bản chất là cellulose được liên kết với các tế bào vi khuẩn.
Màng BC do G. xylinus tạo ra có cấu trúc hóa học đồng nhất với
cellulose thực vật nhưng lại có một số tính chất hóa lý đặc biệt như: độ bền cơ
học và khả năng thấm hút nước cao; đường kính sợi nhỏ, độ tinh khiết cao,
khả năng polymer lớn. Hiện nay màng BC được xem là nguồn nguyên liệu
mới có tiềm năng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như công
nghiệp thực phẩm, công nghệ giấy, công nghệ sản xuất pin... đặc biệt trong
lĩnh vực y học, màng BC đã được một số nước trên thế giới nghiên cứu ứng
dụng làm màng trị bỏng, mặt nạ dưỡng da, mạch máu nhân tạo... [8].
Trên thế giới việc nghiên cứu G. xylinus và quá trình sinh tổng hợp BC
cũng như ứng dụng của BC bắt đầu từ rất sớm. Những nghiên cứu đầu tiên là
của Brown A.J và cộng sự năm (1886) [18]. Trải qua hơn 1 thế kỷ nhưng cho
đến nay G. xylinus và màng BC vẫn đang thu hút được sự chú ý của rất nhiều
nhà khoa học trên thế giới. Ở Việt Nam, nghiên cứu về G. xylinus, màng BC
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi2
và ứng dụng của nó còn là vấn đề khá mới mẻ, chỉ mới được quan tâm gần
đây. Các nghiên cứu và công bố về vấn đề này còn rất khiêm tốn. Các nghiên
cứu hiện mới dừng ở nghiên cứu quá trình tạo màng BC ứng dụng trong sản
xuất thạch dừa, làm giá thể gắn kết tế bào vi khuẩn và làm màng trị bỏng
[20].
Nhằm bổ sung những hiểu biết về G. xylinus và quá trình tạo màng BC
định hướng nhu cầu nghiên cứu và ứng dụng màng BC sau này, tui lựa chọn
đề tài: “Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men tạo
màng Bacterial cellulose của vi khuẩn Gluconacetobacter”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn Gluconacetobacter từ một số nguồn
nguyên liệu ở Việt Nam, nhằm bổ sung vào bộ sưu tập các chủng vi khuẩn có
khả năng sinh màng BC. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng,
sự đa dạng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men tạo màng BC.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng sinh màng Bacterial
cellulose trên một số nguồn nguyên liệu
3.2. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men tạo màng
BC của vi khuẩn G. xylinus BHN2
3.3. Khảo sát định hướng ứng dụng cho sản phẩm màng BC
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu: các chủng vi khuẩn Gluconacetobacter
4.2. Phạm vi nghiên cứu: khả năng lên men tạo màng của các chủng
Gluconacetobacter, ứng dụng trong thực tiễn
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp vi sinh3
5.2. Phương pháp hóa sinh
5.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường, nitơ, dinh dưỡng
khoáng đến khả năng tạo màng BC của chủng Gluconacetobacter
5.4. Phương pháp xác định trọng lượng tươi của màng BC
5.5. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả
6. Điểm mới của đề tài
Đề tài tập trung thực hiện từ nuôi cấy, tuyển chọn, tìm môi trường dinh
dưỡng nuôi cấy thích hợp cho chủng vi khuẩn G. xylinus BHN2, đồng thời
định hướng ứng dụng cho chủng nghiên cứu.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi4
NỘI DUNG
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Vị trí phân loại và đặc điểm hình thái của Gluconacetobacter
Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì
Gluconacetobacter thuộc họ vi khuẩn Acetobacteraceae. Họ này gồm 6 chi:
Acetobacter, Acidomonas, Asaia, Gluconobacter, Gluconacetobacter và
Kozakia [20]. Gluconacetobacter thuộc nhóm vi khuẩn acetic, là loài vi khuẩn
tạo được nhiều BC nhất trong tự nhiên. Mỗi tế bào Gluconacetobacter có thể
chuyển hóa 108 phân tử glucose thành cellulose trong 1 giờ.
Gluconacetobacter có dạng hình que, thẳng hay hơi cong, có thể di
động hay không di động, không sinh bào tử. Chúng là vi khuẩn Gram âm,
nhưng đặc điểm nhuộm Gram có thể thay đổi do tế bào già đi hay do điều
kiện môi trường. Chúng có thể đứng riêng lẻ hay xếp thành chuỗi. Trên môi
trường thiếu thức ăn hay môi trường đã nuôi cấy lâu, Gluconacetobacter dễ
dàng sinh ra những tế bào có hình thái đặc biệt (tế bào có thể phình to hoặc
kéo dài, đôi khi lại có dạng phân nhánh). Tế bào thường được tìm thấy nhiều
trong dịch hoa quả, giấm, dịch rượu, trong đất…[17].
Hình 1.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter
Khuẩn lạc của Gluconacetobacter có kích thước nhỏ (đường kính
khuẩn lạc đạt 1 - 2mm), tròn, bề mặt nhầy và trơn bóng, phần giữa khuẩn lạc5
lồi lên, dày hơn và sẫm màu hơn các phần xung quanh, rìa mép khuẩn lạc
nhẵn.
1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của Gluconacetobacter
Vi khuẩn Gluconacetobacter phát triển ở nhiệt độ 25 - 350C, pH = 4 –
6. Vì Gluconacetobacter có khả năng chịu được pH thấp nên người ta thường
bổ sung thêm axit acetic vào môi trường nuôi cấy để hạn chế sự nhiễm khuẩn
lạ [8].
Các đặc điểm sinh hóa dùng định danh của Gluconacetobacter bao
gồm: oxy hóa ethanol thành axit acetic, CO2, H2O; phản ứng catalase dương
tính; không tăng trưởng trên môi trường Hoyer; chuyển hóa glucose thành
axit; chuyển hóa glycerol thành dihydroxyaceton; không sinh sắc tố nâu; tổng
hợp cellulose [3].
1.3. Bacterial cellulose (BC)
1.3.1. Cấu trúc
BC có đường kính bằng 1/100 đường kính của cellulose thực vật (PC –
plant cellulose). Màng BC được cấu tạo bởi chuỗi polyme β-1,4
glucopynanose. Có thành phần hóa học đồng nhất với cellulose thực vật,
nhưng cấu trúc và đặc tính lại khác xa nhau [17].
Chuỗi polyme β -1,4 glucopynanose mới hình thành liên kết với nhau
tạo thành sợi nhỏ (subfibril) có kích thước 1,5nm. Những sợi nhỏ kết tinh tạo
sợi lớn hơn - sợi vĩ mô ( microfibril) ( Jonas and Farah, 1998) [29], những sợi
này kết hợp với nhau tạo thành bó và cuối cùng tạo dải ribbon (Yamanaka
et.al 2000) [40]. Dải ribbon có chiều dài trong khoảng từ 1 - 9nm. Những dải
ribbon được kéo ra từ tế bào này sẽ liên kết với những dải ribbon của tế bào
khác bằng liên kết hiđro hay lực Van Der Waals tạo thành cấu trúc mạng
lưới hay một lớp màng mỏng trên bề mặt môi trường nuôi cấy.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi6
1.3.2. Một số tính chất của màng BC
Brown A.J (1886), đã nghiên cứu lớp màng đặc do vi khuẩn
Gluconacetobacter tạo ra trên môi trường nuôi cấy và thấy có bản chất là
hemicellulose. Hemicellulose là những polysaccharid không tan trong nước
nhưng tan trong dung dịch kiềm tính [18].
Một số tính chất của màng BC:
Độ tinh sạch: màng BC có độ tinh sạch tốt hơn rất nhiều so với các
cellulose khác, có thể phân hủy sinh học, tái chế hay phục hồi hoàn toàn.
Độ bền cơ học: màng BC có độ bền tinh thể cao, sức căng lớn, trọng
lượng thấp, ổn định về kích thước.
Tính hút nước: màng BC có khả năng giữ nước đáng kể (lên đến 99%),
có tính xốp, độ ẩm cao.
1.3.3. Quá trình tổng hợp BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter
màng bằng cách nhỏ lên đó dung dịch lugol và H2SO4 60% nó chuyển hóa
thành màu xanh lam.
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường, nitơ, dinh
dưỡng khoáng đến khả năng tạo màng BC của chủng Gluconacetobacter
2.2.3.1. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường đến quá trình tạo màng BC
của chủng G. xylinus BHN2, tui tiến hành sử dụng môi trường nghiên cứu tạo
màng chuẩn sau đó thay đổi hàm lượng đường glucose, còn các thành phần
khác của môi trường giữ nguyên theo tỷ lệ của môi trường lên màng cơ bản
(MT3). Sau 5 ngày tiến hành thu màng và so sánh độ dày và khối lượng tươi
của màng thu được ở các môi trường thí nghiệm, sau đó chọn ra môi trường
có hàm lượng đường cho màng tốt nhất để sử dụng cho các thí nghiệm tiếp
theo.
2.2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn nitơ
Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến
quá trình tạo màng BC của vi khuẩn. Thí nghiệm được tiến hành trên môi
trường tạo màng cơ bản có sự thay đổi hàm lượng nitơ; nguồn nitơ sử dụng là
(NH4)2SO4 [3]. Các yếu tố còn lại của môi trường giữ nguyên theo môi trường
lên màng cơ bản (MT3), riêng nguồn đường được bổ sung theo kết quả thí
nghiệm nghiên cứu đã thu được theo phương pháp ở phần 2.2.3.1. Sau 5 ngày
lên men tiến hành thu màng, lựa chọn môi trường có hàm lượng (NH4)2SO4
cho màng tốt nhất và sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
2.2.3.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng khoáng
Nguồn phospho được sử dụng là KH2PO4 giống như ở môi trường cơ
bản (MT3) nhưng tui tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hàm
lượng của KH2PO4 đến khả năng tạo màng BC. Tiến hành thay đổi hàm lượng
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi26
KH2PO4 từ 0 - 5 g/l trong các môi trường lên màng. Các yếu tố còn lại của
môi trường giữ nguyên theo môi trường tạo màng cơ bản riêng nguồn đường
và nitơ thì sử dụng nguồn đường và nitơ với thành phần và hàm lượng theo
kết quả thí nghiệm nghiên cứu đã thu được ở phương pháp phần 2.2.3.1 và
2.2.3.2. Sau 5 ngày thu màng và so sánh màng thu được ở các môi trường có
hàm lượng KH2PO4 khác nhau. Từ đó, chọn ra hàm lượng KH2PO4 thích hợp
nhất cho quá trình tạo màng BC. Hàm lượng đó sẽ được cố định và sử dụng
cho các thí nghiệm tiếp theo.
Tương tự, đối với MgSO4.7H2O tui cũng tiến hành các bước tương tự
như khi nghiên cứu KH2PO4.
2.2.4. Phương pháp xác định trọng lượng tươi của màng BC
Sau khi nuôi cấy, màng được lấy ra, để màng ráo nước khoảng 4 - 5
giờ, trên khay nhựa của nhiệt độ phòng thí nghiệm. Tiến hành cân màng trên
cân điện tử. Trọng lượng tươi của màng được tính bằng hiệu số của trọng
lượng khay nhựa lúc có và chưa có màng.
2.2.5. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men tạo màng bacterial cellulose của vi khuẩn gluconacetobacter
MỞ ĐẦU..............................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài...........................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................................2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...............................................................................2
5. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................................3
6. Điểm mới của đề tài......................................................................................................3
NỘI DUNG..........................................................................................................................4
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................4
1.1. Vị trí phân loại và đặc điểm hình thái của Gluconacetobacter......................4
1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của Gluconacetobacter...........................................5
1.3. Bacterial cellulose (BC)...........................................................................................5
1.3.1. Cấu trúc ..............................................................................................................5
1.3.2. Một số tính chất của màng BC .........................................................................6
1.3.3. Quá trình tổng hợp BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter...............................6
1.3.4. Chức năng của cellulose đối với vi khuẩn Gluconacetobacter ...................8
1.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo màng BC .........................................9
1.4.1. Nguồn cacbon.....................................................................................................9
1.4.2. Nguồn nitơ ..........................................................................................................9
1.4.3. Nguồn dinh dưỡng khoáng .............................................................................10
1.4.4. Các chất kích thích sinh trưởng .....................................................................10
1.4.5. Điều kiện nuôi cấy ...........................................................................................11
1.4.5.1. Độ pH ........................................................................................................11
1.4.5.2. Nhiệt độ.....................................................................................................11
1.4.5.3. Độ thông khí .............................................................................................11
1.4.5.4. Thời gian nuôi cấy ...................................................................................11
1.4.5.5. Ảnh hưởng giữa bề mặt và thể tích dịch nuôi cấy (tỷ lệ S/V) ............121.5. Ứng dụng của màng BC .......................................................................................12
1.5.1. Ứng dụng bảo quản thực phẩm và thay thế túi ni lông...............................12
1.5.2. Ứng dụng trong y học......................................................................................13
1.5.3. Ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác .............................................13
1.6. Tình hình nghiên cứu và sản xuất màng BC hiện nay ..................................15
1.6.1. Trên thế giới .....................................................................................................15
1.6.2. Tại Việt Nam.....................................................................................................17
Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..............................20
2.1. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu ............................................................................20
2.1.1. Giống.................................................................................................................20
2.1.2. Thiết bị và hóa chất.........................................................................................20
2.1.2.1. Thiết bị ......................................................................................................20
2.1.2.2. Hóa chất ....................................................................................................20
2.1.3. Môi trường........................................................................................................21
2.1.3.1. Môi trường giữ giống (MT1) .................................................................21
2.1.3.2. Môi trường nhân giống (MT2)...............................................................21
2.1.3.3. Môi trường lên men (MT3) ....................................................................21
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .....................................................................................21
2.2.1. Phương pháp vi sinh........................................................................................21
2.2.1.1. Phân lập tuyển chọn chủng G. xylinus theo phương pháp truyền
thống (Phương pháp Vinogradski và Beijerinck)..............................21
2.2.1.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái và cách sắp xếp tế
bào trên tiêu bản nhuộm kép................................................................23
2.2.1.3. Phương pháp bảo quản chủng giống trên môi trường thạch
nghiêng ...................................................................................................23
2.2.2. Phương pháp hóa sinh ....................................................................................23
2.2.2.1. Phương pháp kiểm tra hoạt tính catalase ..............................................23
2.2.2.2. Phương pháp kiểm tra khả năng oxy hóa ethanol thành axit
acetic .......................................................................................................23
2.2.2.3. Xác định khả năng oxy hóa axit acetic .................................................24
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi2.2.2.4. Xác định khả năng chuyển hóa glycerol thành dihydroxyaceton ......24
2.2.2.5. Xác định khả năng tổng hợp cellulose ..................................................24
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường, nitơ, dinh
dưỡng khoáng đến khả năng tạo màng BC của chủng
Gluconacetobacter.......................................................................................25
2.2.3.1. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường .....................25
2.2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn nitơ..........................25
2.2.3.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng
khoáng.....................................................................................................25
2.2.4. Phương pháp xác định trọng lượng tươi của màng BC..............................26
2.2.5. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả........................................................26
Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .....................................27
3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng sinh màng Bacterial
cellulose trên một số nguồn nguyên liệu.......................................................27
3.1.1. Phân lập vi khuẩn Gluconacetobacter có khả năng sinh màng BC ..........27
3.1.1.1. Làm giàu mẫu nguyên liệu .....................................................................28
3.1.1.2. Phân lập vi khuẩn Gluconacetobacter có khả năng sinh màng
BC............................................................................................................28
3.1.2. Nghiên cứu khả năng tạo màng BC của một số chủng
Gluconacetobacter.......................................................................................31
3.1.3. Tuyển chọn chủng có khả năng tạo màng BC dai, mỏng ...........................34
3.2. Ảnh hƣởng của môi trƣờng dinh dƣỡng tới khả năng tạo màng BC từ
chủng G. xylinus BHN2.....................................................................................36
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng glucose tới khả năng lên men tạo màng
BC từ chủng G. xylinus................................................................................36
3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng (NH4)2SO4 tới khả năng lên men tạo
màng BC từ chủng vi khuẩn G. xylinus .....................................................38
3.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng KH2PO4 tới khả năng lên men tạo màng
BC từ chủng vi khuẩn G. xylinus................................................................40
3.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4.7H2O tới khả năng lên men tạo
màng BC từ chủng vi khuẩn G. xylinus .....................................................423.2.5. Ảnh hưởng của thời gian tới quá trình lên men tạo màng BC từ
chủng vi khuẩn G. xylinus...........................................................................43
3.2.6. Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa trong môi trường lên men tạo màng
BC...................................................................................................................45
3.2.7. Môi trường dinh dưỡng nước gạo thay thế nước dừa cho chủng G.
xylinus BHN2 lên men tạo màng BC ..........................................................49
3.2.7.1. Khảo sát khả năng lên men tạo màng của chủng
Gluconacetobacter trên môi trường dinh dưỡng từ nước gạo .........50
3.2.7.2. So sánh khả năng tạo màng của chủng Gluconacetobacter trên
môi trường nước dừa và môi trường nước gạo thay thế nước
dừa...........................................................................................................52
3.3. Khảo sát định hƣớng ứng dụng cho sản phẩm màng BC .............................53
3.3.1. Khảo sát khả năng bảo quản thực phẩm và thay thế túi ni lông ...............53
3.3.2. Ứng dụng bảo quản thực phẩm và thay thế túi ni lông...............................54
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................................57
1. Kết luận .......................................................................................................................58
2. Kiến nghị .....................................................................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................60
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiDANH MỤC HÌNH, BẢNG, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter.............................................................................4
Hình 1.2. Quá trình tổng hợp cellulose trong tế bào vi khuẩn Gluconacetobacter .....7
Hình 1.3. Con đường chuyển hóa cacbon trong vi khuẩn Gluconacetobacter.............8
Hình 1.4. Màng sinh học dễ bong, không gây đau rát trong điều trị bỏng .................19
Hình 3.1. Qui trình phân lập vi khuẩn Gluconacetobacter ...........................................27
Hình 3.2. Một số mẫu màng BC thu được sau khi làm giàu nguyên liệu ..................28
Hình 3.3. Vòng phân giải CaCO3 ....................................................................................29
Hình 3.4. Chuyển hóa ethanol thành axit acetic của vi khuẩn acetic..........................30
Hình 3.5. Khuẩn lạc vi khuẩn Gluconacetobacter .........................................................31
Hình 3.6. Hình thái tế bào vi khuẩn Gluconacetobacter khi nhuộm Gram ................32
Hình 3.7. Một số loại màng do các chủng vi khuẩn hình thành trênbề mặt môi
trường dịch thể...................................................................................................33
Hình 3.8. Khả năng tạo cellulose của các chủng G. xylinus ........................................33
Hình 3.9. Hoạt tính catalase .............................................................................................34
Hình 3.10. Màng BC sinh ra từ vi khuẩn Gluconacetobacter ......................................35
Hình 3.11. Ảnh hưởng của hàm lượng glucose đến khối lượng tươi màng BC ........37
Hình 3.12. Ảnh hưởng hàm lượng (NH4)2SO4 đến độ dày màng BC.........................39
Hình 3.13. Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4.7H2O tới độ dày màng BC ..............43
Hình 3.14.A. Quá trình lên men tĩnh...............................................................................47
Hình 3.14.B. Thu màng sau 5 ngày lên men ..................................................................47
Hình 3.15. Màng BC thu được sau 5 ngày lên men ......................................................48
Hình 3.16. Lên men tạo màng trên môi trường nước gạo ............................................50Hình 3.17. Khối lượng màng BC thu được khi thay thế nước dừa bằng nước gạo ...51
Hình 3.18. Màng BC tươi của môi trường nước dừa và môi trường nước gạo thay
thế nước dừa ......................................................................................................52
Hình 3.19.A. Cà chua bọc bằng màng BC ....................................................................56
Hình 3.19.B. Cà chua hỏng sau 7 ngày .........................................................................56
Hình 3.20.A. Cà chua bọc túi nilông hỏng sau 12 ngày ............................................56
Hình 3.20.B. Cà chua bọc hỏng màng BC hỏng sau 23 ngày ....................................56
Hình 3.21.A. Roi hỏng sau 4 ngày .................................................................................56
Hình 3.21.B. Roi hỏng sau 12 ngày ...............................................................................56
Hình 3.22.A. Bảo quản dưa chuột ...................................................................................57
Hình 3.22.B. Dưa chuột hỏng sau 5 ngày.......................................................................57
Hình 3.23.A. Cam hỏng sau 12 ngày ..............................................................................57
Hình 3.23.B. Cà rốt hỏng sau 5 ngày ..............................................................................57
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến năng suất sản xuất màng BC ................9
Bảng 1.2. Ứng dụng cellulose vi khuẩn trong nhiều lĩnh vực khác nhau...................14
Bảng 3.1. Một số đặc tính của màng BC ........................................................................34
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng glucose đến màng BC ......................................36
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng (NH4)2SO4 đến khối lượng tươi của màng
BC .......................................................................................................................38
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng KH2PO4 đến khối lượng tươi của màng BC.40
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4.7H2O đến khối lượng tươi của màng
BC .......................................................................................................................42
Bảng 3.6. Khối lượng tươi của màng BC qua thời gian nuôi cấy ...............................44
Bảng 3.7. Thành phần hóa học của nước dừa già..........................................................45
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phiBảng 3.8. Thành phần vitamin có trong nước dừa ........................................................46
Bảng 3.9. Thành phần axit amin của nước dừa .............................................................46
Bảng 3.10. Khối lượng tươi màng BC ............................................................................47
Bảng 3.11. Thành phần dinh dưỡng có trong cám gạo .................................................50
Bảng 3.12. Khối lượng màng BC tươi khi lên men ở môi trường dinh dưỡng nước
gạo thay thế nước dừa.......................................................................................51
Bảng 3.13. So sánh khả năng tạo màng của chủng Gluconacetobacter trên môi
trường nước dừa và môi trường nước gạo thay thế nước dừa .....................52
Bảng 3.14. So sánh bảo quản cà chua bằng màng BC với túi ni lông thông thường
và không bảo quản ............................................................................................53
Bảng 3.15. So sánh bảo quản một số loại quả bằng màng BC, túi ni lông và không
bảo quản .............................................................................................................55
Biểu đồ 3.1. Mối tương quan giữa hàm lượng glucose và khối lượng màng BC......37
Biểu đồ 3.2. Mối tương quan giữa hàm lượng (NH4)2SO4 và khối lượng màng BC 39
Biểu đồ 3.3. Mối tương quan giữa hàm lượng KH2PO4 và khối lượng màng BC.....41
Biểu đồ 3.4. Mối tương quan giữa hàm lượng MgSO4.7H2O và khối lượng màng
BC .......................................................................................................................42
Biểu đồ 3.5. Khối lượng màng BC qua các thời gian nuôi cấy ...................................44
Biểu đồ 3.6. Ảnh hưởng hàm lượng nước dừa tới khối lượng màng BC ...................481
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong quá trình phát triển của lịch sử nhân loại, con người không
ngừng tìm kiếm, nghiên cứu những nguồn nguyên liệu mới. Ngày nay, nhờ có
sự phát triển mạnh mẽ như vũ bão của khoa học công nghệ mà việc nghiên
cứu, tìm kiếm trở nên dễ dàng hơn. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rất
nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau và ứng dụng chúng trong thực tiễn cuộc
sống. Một trong những nguồn nguyên liệu đã và đang được quan tâm gần đây
đó là cellulose vi khuẩn hay Bacterial cellulose (BC).
BC được cấu tạo bởi những chuỗi polymer 1,4 glucopyranose mạch
thẳng được tổng hợp từ một số loài vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn
Gluconacetobacter xylinus (G. xylinus) [17]. Khi nuôi cấy trên môi trường
dịch lỏng, trong điều kiện nuôi cấy tĩnh, G. xylinus sẽ hình thành một lớp
màng đó có bản chất là cellulose được liên kết với các tế bào vi khuẩn.
Màng BC do G. xylinus tạo ra có cấu trúc hóa học đồng nhất với
cellulose thực vật nhưng lại có một số tính chất hóa lý đặc biệt như: độ bền cơ
học và khả năng thấm hút nước cao; đường kính sợi nhỏ, độ tinh khiết cao,
khả năng polymer lớn. Hiện nay màng BC được xem là nguồn nguyên liệu
mới có tiềm năng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như công
nghiệp thực phẩm, công nghệ giấy, công nghệ sản xuất pin... đặc biệt trong
lĩnh vực y học, màng BC đã được một số nước trên thế giới nghiên cứu ứng
dụng làm màng trị bỏng, mặt nạ dưỡng da, mạch máu nhân tạo... [8].
Trên thế giới việc nghiên cứu G. xylinus và quá trình sinh tổng hợp BC
cũng như ứng dụng của BC bắt đầu từ rất sớm. Những nghiên cứu đầu tiên là
của Brown A.J và cộng sự năm (1886) [18]. Trải qua hơn 1 thế kỷ nhưng cho
đến nay G. xylinus và màng BC vẫn đang thu hút được sự chú ý của rất nhiều
nhà khoa học trên thế giới. Ở Việt Nam, nghiên cứu về G. xylinus, màng BC
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi2
và ứng dụng của nó còn là vấn đề khá mới mẻ, chỉ mới được quan tâm gần
đây. Các nghiên cứu và công bố về vấn đề này còn rất khiêm tốn. Các nghiên
cứu hiện mới dừng ở nghiên cứu quá trình tạo màng BC ứng dụng trong sản
xuất thạch dừa, làm giá thể gắn kết tế bào vi khuẩn và làm màng trị bỏng
[20].
Nhằm bổ sung những hiểu biết về G. xylinus và quá trình tạo màng BC
định hướng nhu cầu nghiên cứu và ứng dụng màng BC sau này, tui lựa chọn
đề tài: “Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men tạo
màng Bacterial cellulose của vi khuẩn Gluconacetobacter”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu khu hệ vi khuẩn Gluconacetobacter từ một số nguồn
nguyên liệu ở Việt Nam, nhằm bổ sung vào bộ sưu tập các chủng vi khuẩn có
khả năng sinh màng BC. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng,
sự đa dạng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men tạo màng BC.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng sinh màng Bacterial
cellulose trên một số nguồn nguyên liệu
3.2. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men tạo màng
BC của vi khuẩn G. xylinus BHN2
3.3. Khảo sát định hướng ứng dụng cho sản phẩm màng BC
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu: các chủng vi khuẩn Gluconacetobacter
4.2. Phạm vi nghiên cứu: khả năng lên men tạo màng của các chủng
Gluconacetobacter, ứng dụng trong thực tiễn
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp vi sinh3
5.2. Phương pháp hóa sinh
5.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường, nitơ, dinh dưỡng
khoáng đến khả năng tạo màng BC của chủng Gluconacetobacter
5.4. Phương pháp xác định trọng lượng tươi của màng BC
5.5. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả
6. Điểm mới của đề tài
Đề tài tập trung thực hiện từ nuôi cấy, tuyển chọn, tìm môi trường dinh
dưỡng nuôi cấy thích hợp cho chủng vi khuẩn G. xylinus BHN2, đồng thời
định hướng ứng dụng cho chủng nghiên cứu.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi4
NỘI DUNG
Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Vị trí phân loại và đặc điểm hình thái của Gluconacetobacter
Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì
Gluconacetobacter thuộc họ vi khuẩn Acetobacteraceae. Họ này gồm 6 chi:
Acetobacter, Acidomonas, Asaia, Gluconobacter, Gluconacetobacter và
Kozakia [20]. Gluconacetobacter thuộc nhóm vi khuẩn acetic, là loài vi khuẩn
tạo được nhiều BC nhất trong tự nhiên. Mỗi tế bào Gluconacetobacter có thể
chuyển hóa 108 phân tử glucose thành cellulose trong 1 giờ.
Gluconacetobacter có dạng hình que, thẳng hay hơi cong, có thể di
động hay không di động, không sinh bào tử. Chúng là vi khuẩn Gram âm,
nhưng đặc điểm nhuộm Gram có thể thay đổi do tế bào già đi hay do điều
kiện môi trường. Chúng có thể đứng riêng lẻ hay xếp thành chuỗi. Trên môi
trường thiếu thức ăn hay môi trường đã nuôi cấy lâu, Gluconacetobacter dễ
dàng sinh ra những tế bào có hình thái đặc biệt (tế bào có thể phình to hoặc
kéo dài, đôi khi lại có dạng phân nhánh). Tế bào thường được tìm thấy nhiều
trong dịch hoa quả, giấm, dịch rượu, trong đất…[17].
Hình 1.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter
Khuẩn lạc của Gluconacetobacter có kích thước nhỏ (đường kính
khuẩn lạc đạt 1 - 2mm), tròn, bề mặt nhầy và trơn bóng, phần giữa khuẩn lạc5
lồi lên, dày hơn và sẫm màu hơn các phần xung quanh, rìa mép khuẩn lạc
nhẵn.
1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của Gluconacetobacter
Vi khuẩn Gluconacetobacter phát triển ở nhiệt độ 25 - 350C, pH = 4 –
6. Vì Gluconacetobacter có khả năng chịu được pH thấp nên người ta thường
bổ sung thêm axit acetic vào môi trường nuôi cấy để hạn chế sự nhiễm khuẩn
lạ [8].
Các đặc điểm sinh hóa dùng định danh của Gluconacetobacter bao
gồm: oxy hóa ethanol thành axit acetic, CO2, H2O; phản ứng catalase dương
tính; không tăng trưởng trên môi trường Hoyer; chuyển hóa glucose thành
axit; chuyển hóa glycerol thành dihydroxyaceton; không sinh sắc tố nâu; tổng
hợp cellulose [3].
1.3. Bacterial cellulose (BC)
1.3.1. Cấu trúc
BC có đường kính bằng 1/100 đường kính của cellulose thực vật (PC –
plant cellulose). Màng BC được cấu tạo bởi chuỗi polyme β-1,4
glucopynanose. Có thành phần hóa học đồng nhất với cellulose thực vật,
nhưng cấu trúc và đặc tính lại khác xa nhau [17].
Chuỗi polyme β -1,4 glucopynanose mới hình thành liên kết với nhau
tạo thành sợi nhỏ (subfibril) có kích thước 1,5nm. Những sợi nhỏ kết tinh tạo
sợi lớn hơn - sợi vĩ mô ( microfibril) ( Jonas and Farah, 1998) [29], những sợi
này kết hợp với nhau tạo thành bó và cuối cùng tạo dải ribbon (Yamanaka
et.al 2000) [40]. Dải ribbon có chiều dài trong khoảng từ 1 - 9nm. Những dải
ribbon được kéo ra từ tế bào này sẽ liên kết với những dải ribbon của tế bào
khác bằng liên kết hiđro hay lực Van Der Waals tạo thành cấu trúc mạng
lưới hay một lớp màng mỏng trên bề mặt môi trường nuôi cấy.
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi6
1.3.2. Một số tính chất của màng BC
Brown A.J (1886), đã nghiên cứu lớp màng đặc do vi khuẩn
Gluconacetobacter tạo ra trên môi trường nuôi cấy và thấy có bản chất là
hemicellulose. Hemicellulose là những polysaccharid không tan trong nước
nhưng tan trong dung dịch kiềm tính [18].
Một số tính chất của màng BC:
Độ tinh sạch: màng BC có độ tinh sạch tốt hơn rất nhiều so với các
cellulose khác, có thể phân hủy sinh học, tái chế hay phục hồi hoàn toàn.
Độ bền cơ học: màng BC có độ bền tinh thể cao, sức căng lớn, trọng
lượng thấp, ổn định về kích thước.
Tính hút nước: màng BC có khả năng giữ nước đáng kể (lên đến 99%),
có tính xốp, độ ẩm cao.
1.3.3. Quá trình tổng hợp BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter
màng bằng cách nhỏ lên đó dung dịch lugol và H2SO4 60% nó chuyển hóa
thành màu xanh lam.
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường, nitơ, dinh
dưỡng khoáng đến khả năng tạo màng BC của chủng Gluconacetobacter
2.2.3.1. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường
Để nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn đường đến quá trình tạo màng BC
của chủng G. xylinus BHN2, tui tiến hành sử dụng môi trường nghiên cứu tạo
màng chuẩn sau đó thay đổi hàm lượng đường glucose, còn các thành phần
khác của môi trường giữ nguyên theo tỷ lệ của môi trường lên màng cơ bản
(MT3). Sau 5 ngày tiến hành thu màng và so sánh độ dày và khối lượng tươi
của màng thu được ở các môi trường thí nghiệm, sau đó chọn ra môi trường
có hàm lượng đường cho màng tốt nhất để sử dụng cho các thí nghiệm tiếp
theo.
2.2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn nitơ
Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến
quá trình tạo màng BC của vi khuẩn. Thí nghiệm được tiến hành trên môi
trường tạo màng cơ bản có sự thay đổi hàm lượng nitơ; nguồn nitơ sử dụng là
(NH4)2SO4 [3]. Các yếu tố còn lại của môi trường giữ nguyên theo môi trường
lên màng cơ bản (MT3), riêng nguồn đường được bổ sung theo kết quả thí
nghiệm nghiên cứu đã thu được theo phương pháp ở phần 2.2.3.1. Sau 5 ngày
lên men tiến hành thu màng, lựa chọn môi trường có hàm lượng (NH4)2SO4
cho màng tốt nhất và sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo.
2.2.3.3. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng khoáng
Nguồn phospho được sử dụng là KH2PO4 giống như ở môi trường cơ
bản (MT3) nhưng tui tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hàm
lượng của KH2PO4 đến khả năng tạo màng BC. Tiến hành thay đổi hàm lượng
Ket-noi.com kho tai lieu mien phi Ket-noi.com kho tai lieu mien phi26
KH2PO4 từ 0 - 5 g/l trong các môi trường lên màng. Các yếu tố còn lại của
môi trường giữ nguyên theo môi trường tạo màng cơ bản riêng nguồn đường
và nitơ thì sử dụng nguồn đường và nitơ với thành phần và hàm lượng theo
kết quả thí nghiệm nghiên cứu đã thu được ở phương pháp phần 2.2.3.1 và
2.2.3.2. Sau 5 ngày thu màng và so sánh màng thu được ở các môi trường có
hàm lượng KH2PO4 khác nhau. Từ đó, chọn ra hàm lượng KH2PO4 thích hợp
nhất cho quá trình tạo màng BC. Hàm lượng đó sẽ được cố định và sử dụng
cho các thí nghiệm tiếp theo.
Tương tự, đối với MgSO4.7H2O tui cũng tiến hành các bước tương tự
như khi nghiên cứu KH2PO4.
2.2.4. Phương pháp xác định trọng lượng tươi của màng BC
Sau khi nuôi cấy, màng được lấy ra, để màng ráo nước khoảng 4 - 5
giờ, trên khay nhựa của nhiệt độ phòng thí nghiệm. Tiến hành cân màng trên
cân điện tử. Trọng lượng tươi của màng được tính bằng hiệu số của trọng
lượng khay nhựa lúc có và chưa có màng.
2.2.5. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links