Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM o0o HOÀNG HẢI YẾN Tên đề tài PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI KHUẨN PHÂN GIẢI CELLULOSE TRONG DẠ CỎ ĐỘNG VẬT NHAI LẠI VÀ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC SỬ DỤN[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM o0o HOÀNG HẢI YẾN Tên đề tài: PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI KHUẨN PHÂN GIẢI CELLULOSE TRONG DẠ CỎ ĐỘNG VẬT NHAI LẠI VÀ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC SỬ DỤNG TRONG BẢO VỆ MƠI TRƢỜNG KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo Chun ngành Khoa Khóa học : Chính quy : Công nghệ sinh học : CNSH - CNTP : 2011 - 2015 Thái Nguyên, năm 2015 n ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM o0o HOÀNG HẢI YẾN Tên đề tài: PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI KHUẨN PHÂN GIẢI CELLULOSE TRONG DẠ CỎ ĐỘNG VẬT NHAI LẠI VÀ ỨNG DỤNG SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC SỬ DỤNG TRONG BẢO VỆ MÔI TRƢỜNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chun ngành : Cơng nghệ sinh học Lớp : K43 - CNSH Khoa : CNSH - CNTP Khóa học : 2011 - 2015 Giảng viên hƣớng dẫn : TS Trần Văn Chí Thái Nguyên, năm 2015 n i LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập nghiên cứu để hồn thành khóa luận tốt nghiệp em nhận nhiều giúp đỡ từ ban chủ nhiệm khoa Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, thầy hướng dẫn, bạn bè gia đình Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Văn Chí, giảng viên khoa Cơng nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, tạo điều kiện, hướng dẫn tận tình giúp đỡ em hồn thành khóa luận Em xin gửi lời tri ân tới thầy giáo ngồi khoa Cơng nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên ân cần dạy dỗ, truyền đạt kiến thức chuyên môn kinh nghiệm sống Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành khóa luận tốt nghiệp Thái Nguyên, ngày tháng Sinh viên HOÀNG HẢI YẾN n năm 2015 ii DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1: Các vi sinh vật có khả phân hủy cellulose 13 Bảng 3.1: Môi trường CMC 21 Bảng 3.2: Mơi trường thử hoạt tính cellulose 22 Bảng 4.1: Thử sơ hoạt tính cellulase chủng vi khuẩn 36 Bảng 4.2: Giá trị OD (mật độ quang) canh trường 38 Bảng 4.3: Hoạt tính enzyme cellulase phương pháp đục lỗ thạch 40 Bảng 4.4: Hàm lượng glucose thay thành phần CMC môi trường ban đầu 42 Bảng 4.5: Hàm lượng saccharose thay thành phần CMC môi trường ban đầu 43 Bảng 4.6: Tối ưu điều kiện môi trường có bổ sung nguồn nitơ 45 Bảng 4.7: Thử khả kết hợp chủng vi khuẩn nấm mốc phương pháp đếm khuẩn lạc 47 n iii DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Cấu trúc phân tử cellulose Hình 2.2: Sơ đồ phân giải cellulose Srinivasan, 1973 15 Hình 4.1: Hình ảnh cấy trang vi sinh vật môi trường đĩa thạch 34 Hình 4.2: Hình ảnh cấy chuyển khuẩn lạc để giữ giống vi khuẩn 35 Hình 4.3: Hình ảnh dịch enzyme 39 Hình 4.4: Xác định hoạt tính phương pháp đục lỗ thạch 40 Hình 4.5: Hình dạng tế bào khuẩn lạc chủng vi khuẩn B20 46 n iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CBD : Cellulose binding domain CMC : Careboxymethyl cellulose HEC : Hydroxyethyl cellulose OD : Optical density n v MỤC LỤC Trang Phần 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Yêu cầu đề tài 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu chung vi sinh vật vi khuẩn phân giải cellulose 2.1.1 Giới thiệu vi sinh vật 2.1.2 Vi khuẩn phân giải cellulose 2.2 Enzyme từ vi sinh vật 2.2.1 Giới thiệu chung cellulose 2.2.2 Enzyme cellulase 2.3 Ứng dụng công nghệ vi sinh vật xử lý rác thải 15 2.4 Tình hình nghiên cứu nước ngồi nước 18 2.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 19 2.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 19 Phần 3: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1 Đối tượng (vật liệu) phạm vi nghiên cứu 20 3.1.1 Đối tượng (vật liệu) nghiên cứu 20 3.1.2 Vật liệu nghiên cứu 20 3.1.3 Địa điểm thời gian tiến hành nghiên cứu 20 3.1.4 Thiết bị hóa chất nghiên cứu 20 n vi 3.2 Môi trường sử dụng nghiên cứu 21 3.2.1 Môi trường phân lập vi khuẩn phân giải cellulose: môi trường CMC (MT1) 21 3.2.2 Môi trường thử nghiệm khả phân giải cellulose (MT2) 22 3.3 Nội dung nghiên cứu 22 3.4 Phương pháp nghiên cứu: 22 3.4.1 Tiến hành phân lập vi khuẩn 23 3.4.2 Các phương pháp giữ giống vi khuẩn sau phân lập 25 3.4.3 Xác định khả phân giải cellulose chủng vi khuẩn 25 3.4.4 Đo mật độ tế bào phương pháp đo OD 28 3.4.5 Phương pháp thử khả phân giải cellulose phương pháp đục lỗ thạch môi trường thử nghiệm 29 3.4.6 Phương pháp xác định ảnh hưởng yếu tố môi trường đến sinh trưởng phát triển vi khuẩn 30 3.4.7 Định danh vi khuẩn 32 3.4.8 Thử khả kết hợp chủng vi khuẩn tuyển chọn với chủng vi sinh vật (nấm mốc) 32 Phần 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả phân giải cellulose 34 4.1.1 Phân lập chủng vi khuẩn 34 4.1.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả phân giải cellulose 37 4.2 Kết tối ưu hóa điều kiện môi trường 41 4.2.1 Thử khả đồng hóa nguồn cacbon 41 4.2.2 Thử khả đồng hóa nguồn nitơ 43 4.3 Định danh sơ vi khuẩn 46 n vii 4.4 Thử khả kết hợp chủng vi khuẩn tuyển chọn với chủng vi sinh vật khác (nấm mốc) 47 Phần 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 5.1 Kết luận 48 5.2 Kiến nghị 48 PHỤ LỤC n Phần MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, ngành Công nghệ Sinh học phát triển mạnh mẽ, chế phẩm enzyme sản xuất ngày nhiều sử dụng hầu hết lĩnh vực đời sống như: công nghiệp, chế biến thực phẩm, nông nghiệp, chăn nuôi, y tế [26, 27] Một số enzyme sử dụng phổ biến protease, amylase, pectinase, glucooxydase, cellulase Trong số cellulase enzyme nhận nhiều quan tâm nhà khoa học chúng ứng dụng vào nhiều mục đích khác q trình chuyển hóa chất liệu chứa cellulose, công nghệ thực phẩm, công nghiệp dệt, bia - rượu, bột giặt, sản xuất phân bón hữu cơ, y tế, xử lý môi trường [7, 23] Đặc biệt ngành công nghệ chế tạo nhiên liệu sinh học, cellulase nghiên cứu phát triển để giải vấn đề thiếu nhiên liệu nguồn nhiên liệu truyền thống ngày cạn kiệt giải vấn đề ô nhiễm môi trường [28] Nước ta nước nông nghiệp nên nguồn nguyên liệu dùng để sản xuất enzyme cellulase phong phú, khoảng nửa hợp chất cacbon sinh khối mặt đất cellulose, chiếm tới 35-50% lượng sinh khối thực vật Tất sản phẩm sinh khối khoáng hóa nhờ hệ thống enzyme cung cấp vi sinh vật Hệ thống phân giải cellulose thường chậm khơng hồn tồn Tuy nhiên khoảng thời gian ngắn (48h) hệ vi sinh vật cỏ (vi khuẩn kỵ khí) phân giải 60 - 65 % cellulose [4] Vì thế, việc nghiên cứu sản xuất enzyme từ vi sinh vật phân lập từ tự nhiên Việt Nam quan tâm n