Luận văn : Đa dạng hóa các môi trường sản xuất bacterial cellulose từ vi khuẩn Acetobacter xylinum part 2

Trong môi trường lỏng, sau 24h nuôi cấy sẽ xuất hiện một lớp đục trên bề mặt, phía dưới có những sợi tơ nhỏ hướng lên. Sau 36 – 48h, hình thành một lớp trong và ngày càng dày [Lê Thị Khánh Vân, 1985].Hình 2.3: Vi khuẩn Acetobacter xylinum [24; 31] 2.2.2.2 Đặc điểm sinh lí – sinh hoá Acetobacter xylinum là vi sinh vật hiếu khí bắt buộc, cho phản ứng catalase dương tính; có khả năng oxy hoá tiếp tục ethanol thành acid acetic CH3COOH, CO2 và H2O; chuyển hoá được glucose thành acid, glycerol thành dihydroxyaceton; tổng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn : Đa dạng hóa các môi trường sản xuất bacterial cellulose từ vi khuẩn Acetobacter xylinum part 2 11 Trong môi trường lỏng, sau 24h nuôi cấy sẽ xuất hiện một lớp đục trên bề mặt,phía dưới có những sợi tơ nhỏ hướng lên. Sau 36 – 48h, hình thành một lớp trong vàngày càng dày [Lê Thị Khánh Vân, 1985]. Hình 2.3: Vi khuẩn Acetobacter xylinum [24; 31]2.2.2.2 Đặc điểm sinh lí – sinh hoá Acetobacter xylinum là vi sinh vật hiếu khí bắt buộc, cho phản ứng catalasedương tính; có khả năng oxy hoá tiếp tục ethanol thành acid acetic CH3COOH, CO2 vàH2O; chuyển hoá được glucose thành acid, glycerol thành dihydroxyaceton; tổng hợpđược cellulose nhưng không có khả năng sinh trưởng trên môi trường Hoyer và khôngtạo sắc tố nâu [Nguyễn Lân Dũng, 1978]. Theo Hestrin (1947), pH tối ưu để A. xylinum phát triển là 4,5 và nó không pháttriển ở 370C ngay cả trong môi trường dinh dưỡng tối ưu. Theo Bergey, nhiệt độ tối ưuđể A. xylinum phát triển là 25 – 300C. Còn theo Marcormide (1996) thì A. xylinum cóthể phát triển ở pH từ 3 – 8, nhiệt độ là 12 – 350C và nồng độ ethanol lên đến 10%[Trần Thị Ánh Tuyết, 2004]. Nguồn carbohydrate mà A. xylinum sử dụng cho khả năng tạo sinh khối cao làglucose, fructose, mannitol, sorbitol; hiệu suất sẽ thấp hơn khi sử dụng glycerol,lactose, sucrose, maltose; và hiệu suất bằng 0 nếu sử dụng sorbose, mannose,cellobiose, erythritol, ethanol và acetat [Julian a. Ba, 1990 - dẫn liệu của Phùng LêNhật Đông, Trần Kim Thủy, 2003]. 122.2.2.3 Chức năng sinh lí của cellulose đối với Acetobacter xylinum Theo Costeron (1999), trong môi trường tự nhiên, vi khuẩn có khả năng tổnghợp các polysaccharid ngoại bào để hình thành nên lớp vỏ bảo vệ bao quanh tế bào, vàmàng BC là một ví dụ như thế. Hệ thống lưới polymer làm cho các tế bào có thể bámchặt trên bề mặt môi trường và làm cho tế bào thu nhận chất dinh dưỡng dễ dàng hơnso với khi tế bào ở trong môi trường lỏng không có mạng lưới cellulose. Một vài tácgiả cho rằng cellulose được tổng hợp bởi A. xylinum còn đóng vai trò tích trữ và có thểđược sử dụng khi vi sinh vật này thiếu nguồn dinh dưỡng. Sự phân hủy cellulose đuợcxúc tác bởi enzyme exo – hay endo – glucanase, sự hiện diện cả hai loại enzyme nàyđược phát hiện trong dịch nuôi cấy một vài chủng A. xylinum. Nhờ vào tính dẻo và tính thấm nước của lớp cellulose mà các tế bào vi khuẩnkháng lại được những thay đổi không thuận lợi trong môi trường sống như giảm lượngnước, thay đổi pH, xuất hiện các chất độc và các vi sinh vật gây bệnh. Có những ghinhận rằng cellulose bao quanh tế bào vi khuẩn bảo vệ chúng khỏi tia cực tím. Khoảng23% số tế bào A. xylinum được bao bọc bởi BC sống sót sau 1giờ xử lí bằng tia cựctím. Khi tách BC ra khỏi tế bào, khả năng sống của chúng giảm đáng kể, chỉ còn 3%[theo Ross và ctv, 1993 - dẫn liệu của Trần Thị Ánh Tuyết, 2004].2.3 Bacterial cellulose (BC)2.3.1 Sơ lược về lịch sử nghiên cứu sự hình thành BC Sự tổng hợp lớp màng cellulose ngoại bào của vi khuẩn A. xylinum được nhàbác học Brown báo cáo lần đầu tiên vào năm 1886. Tuy nhiên đến nửa sau thế kỉ XX,các nhà khoa học mới thực sự nghiên cứu rộng rãi về BC. Năm 1943 – 1954, Hestrin và các cộng sự nghiên cứu về khả năng tổng hợp BCcủa vi khuẩn Acetobacter xylinum, họ chứng minh rằng A. xylinum có thể sử dụngđường và O2 để tạo nên cellulose. Năm 1957, Next và Colvin chứng minh rằng cellulose được A. xylinum tổnghợp trong môi trường có đường và ATP. Càng ngày, cấu trúc của BC càng được hiểurõ theo tiến bộ của khoa học kĩ thuật. 13 Năm 1989, nhóm I.M. Saxena trường Đại học Texa thu nhận được enzymecellulose synthase tinh sạch của A. xylinum. Enzyme này gồm 2 chuỗi pol ypeptid cótrọng lượng phân tử là 83 và 93kD. Trong đó, tiểu phần 83kD liên quan đến quá trìnhsinh tổng hợp cellulose tinh khiết. Năm 1990, nhóm đã xác định được gen tổng hợpcellulose ở A. xylinum (dòng hoá và giải trình tự đoạn gen tổng hợp cellulose). Ngày nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu giúp hiểu rõ thêm về cấu trúc,cơ chế tổng hợp và ứng dụng của BC [Trương Thị Anh Đào, 2004].2.3.2 Cấu trúc của BC BC có cấu trúc hóa học tương tự như cấu trúc của cellulose thực vật (plantcellulose - PC), là chuỗi polymer của các nhóm glucose liên kết với nhau qua cầu nối - 1,4 – glucan. Các chuỗi đơn phân tử glucan liên kết với nhau bằng liên kết Van derWaals. Qua nối hydro, các lớp đơn phân tử sẽ kết hợp với nhau tạo nên cấu trúc tiềnsợi với chiều rộng 1,5 nm. Các tiền sợi này sẽ kết hợp với nhau tạo thành dải có kíchthước từ 3 – 4 nm và chiều rộng 70 – 80 nm. Theo Zaaz (1977) thì kích thước của dải là 3,2 x 133 nm; còn theo Br ...