Vi khuẩn sinh cellulose
Thành viên nhóm: • • • • • • Nguyễn Thị Chung Hồ Thị Hoa Trần Thị Hoa Hồ Nhật Huy Nguyễn Văn Toàn Trương Minh Tuấn Những nội dung I) Vi khuẩn sinh cellulose II) Cellulose vi khuẩn III) Acetobacter xylinum IV) Ứng dụng I) Vi khuẩn sinh cellulose 1) Khái niệm cellulose Là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ D- Glucose bằng liên kết β-1,4 Glucan Cellulose tổng hợp từ: Thực vật (chủ yếu) Nấm Tảo Vi sinh vật 2) Các loại vi khuẩn sinh cellulose Achromobacter Achromobacterxylosoxidans xylosoxidans Enterobacter Enterobactercloacae cloacae Loại vi sinh vật cấu trúc cellulose Vai trò sinh học Gram Acetobacter -Dải cellulose Để giữ vi khuẩn môi trường hiếu khí - Achromobacter Sợi cellulose Sự kết nước thải - Aerobacter Sợi cellulose Sự kết nước thải - Agrobacterium Sợi ngắn Tham gia vào mô thực vật Alcaligenes Sợi cellulose Sự kết nước thải Sarcina Cellulose dị hình Không rõ + Pseudomonas Các sợi không tách biệt Sự kết nước thải - - II) Cellulose vi khuẩn 1) Cấu trúc: Glucopyranose Glucopyranose (B-1,4-glucan) (B-1,4-glucan) Sợi Sợithứ thứcấp cấp ((Bề Bềrộng rộng 1,5nm 1,5nm)) Vi Vi sợi sợi Màng Màng BC BC Dải Dải Bó Bó sợi sợi ((Bacterial Bacterialcellulose) cellulose) (chiều (chiềudày dày3-4nm, 3-4nm,chiều chiều dài dài130-177nm) 130-177nm) Cellulose Cellulose Vi Vi khuẩn khuẩn sinh sinh cellulose cellulose 2) Cấu trúc kết tinh: Cellulose nói chung có cấu trúc dạng tinh thể Cellulose vi khuẩn tạo thành loại cấu trúc tinh thể riêng biệt cellulose Iα Iβ Ở vi khuẩn hàm lượng tinh thể Iα lớn Iβ => Cấu trúc tinh thể coi yếu tố quan việc xác định tính chất Cellulose 3) Tính chất Cellulose vi khuẩn • Trong suốt, cấu trúc mạng tinh thể ổn định, thành phần tỉ lệ Iα cao • Kích thước ổn định, sức căng độ bền sinh học cao • Khả giữ nước hấp thụ nước cực tốt, tính xốp chọn lọc • Có độ tinh cao • Bị thủy phân số vi sinh vật, có khả phục hồi • Khả kết sợi, tạo tinh thể tốt • Tính bền tốt, khả chịu nhiệt tốt • Được tổng hợp cách trực tiếp, dạng màng mỏng, sợi cực nhỏ • Có thể khiểm soát lí học theo mong muốn c) Đặc điểm sinh lí, sinh hóa Oxy hóa ethanol thành acid acetic,cacbon dioxit,nước Phản ứng catalase dương tính: tạo bọt khí dịch lên men Chuyển hóa glucose thành acid gluconic Chuyển glycerol thành dihydroxyaceton Tổng hợp cellulose d) Vai trò màng cellulose vi khuẩn A xylinum • Cung cấp chất dinh dưỡng điều kiện thiếu thức ăn • Giúp tế bào lơ lửng tới bề mặt giàu khí oxy • Xúc tiến hình thành tập đoàn A xylinum chất, bảo vệ vi khuẩn trước đối thủ cạnh tranh sử dụng chất • Có khả chống chịu với thay đổi bất lợi môi trường • Giúp chống ảnh hưởng gây chết tia UV 3) Quá trình sinh tổng hợp màng cellulose (màng BC) Giai Giai đoạn đoạn polime polime hóa hóa Gồm Gồm hai hai giai giai đoạn đoạn chính Giai Giai đoạn đoạn kết kết tinh tinh a) Giai đoạn polime hóa b) Giai đoạn kết tinh Hình thành chuỗi glucan nhờ liên kết beta -1,4 glucan Các chuỗi glucan liên kết với nhờ liên kết Van Der Waals hình thành nên lớp chuỗi glucan Lớp chuỗi liên kết lại với nhờ liên kết hydro tạo thành sợi gồm 16 chuỗi glucan Các sợi liên kết hình thành bó sợi phun môi trường 4) Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp cenllulose a) Kiểu nuôi cấy: Nuôi cấy tĩnh Nuôi cấy liên tục b) Ảnh hưởng loại đường - Các loại đường mà A xylinum sử dụng: glucose, saccharose, lactose, maltose - Tuy nhiên, thực tế sản xuất người ta thường sử dụng đường saccharose giá thành rẻ suất cao - Nồng độ đường saccharose cho suất chất lượng cao 10% c) Ảnh hưởng áp suất Oxy • A xylinum vi khuẩn hiếu khí => Oxy nhân tố quan trọng cho trình tổng hợp cellulose • Áp suất thích hợp : 10 – 15% so với điều kiện áp suất khí • Ở áp suất thấp : Sự phân nhánh cellulose nhiều • Ở áp suất cao hơn: Sự phân nhánh • Áp suất hạn chế: 50% d) Ảnh hưởng nguồn nitơ, PH nhiệt độ • Nguồn nitơ: môi trường dịch chiết nấm men peptone với tỉ lệ tương ứng 5:3 • PH : Thích hợp 3,5 -7.( khoảng PH tối ưu tùy giống) • Nhiệt độ thích hợp 25-30 độ C, không phát triển 37 độ C môi trường tối ưu IV) Ứng dụng • 1) Thực phẩm: - Thức ăn tráng miệng: thạch dừa, cocktail, Các loại bánh snack, kẹo có lượng thấp Chất làm đặc để bổ sung kem,dầu trộn salad Màng bao thực phẩm,bảo quản trái Chất ổn định thực phẩm 2) Y học - Chất thay da tạm thời (da nhân tạo) - Bột cellulose ứng dụng làm tá dược bào chế viên nén - Băng gạc, băng trị bỏng 3) Mỹ phẩm : - Ổn định kem dưỡng da, mặt nạ dưỡng da - Chất làm se (astringent) - Chất làm đặc làm thuốc sơn móng tay • 4) Môi trường - Là miếng bọt để xử lí vết dầu tràn - Hấp thu loại bỏ nguyên vật liệu độc [...]...4) Cơ chế tổng hợp cellulose vi khuẩn Glucose Glucose (fructose) (fructose) enzim enzim Tiền Tiềnchất chất UDPUDP-Glucose Glucose polimer polimer cellulose cellulose • Tùy từng loại vi khuẩn mà sử dụng glucose hoặc fructose trong quá trình sinh tổng hợp cellulose 5) Sự khác biệt giữa cellulose Nội dung so sánh Nguồn sản xuất Vi khuẩn Vi sinh vật Thực vật Thực vật Mức độ polime... glucose gốc glucose - Tuy nhiên 1 số vi khuẩn có thể đạt từ 16000-20000 gốc glucose Kích thước 20 micromet 200 micromet Dạng bó sợ đan xen lẫn nhau Cấu trúc ổn định Cao Thấp Cấu trúc mạng tinh thể Tỉ lệ cellulose Iα / Iβ Hình (a) là cellulose vi khuẩn Hình (b) là cellulose thực vật III) Acetobacter xylinum (A xylinum) 1) Phân loại vi khuẩn A.xylinum Là vi khuẩn Gram âm (-) Theo hệ thống... thuộc: Giới: Vi khuẩn Nghành : Proteobacteria Lớp : Alpha Proteobacteria Bộ : Rhodospirillales Họ : Acetobacteraceae Chi : Acetobacter Loài : Acetobecter xylinum 2) Đặc điểm a) Đặc điểm hình thái • • • • • Kích thước : 0.3 – 0.6 x 1 – 8 micromet Có dạng hình que, thẳng hay hơi cong Có khả năng di động Vi khuẩn hiếu khí Không sinh bào tử b) Dinh dưỡng và sinh sản * Dinh dưỡng: • Là vi khuẩn dị dưỡng... dạng khử làm chất nhận electron * Sinh sản: Sinh sản chủ yếu bằng cách phân đôi c) Đặc điểm sinh lí, sinh hóa Oxy hóa ethanol thành acid acetic,cacbon dioxit,nước Phản ứng catalase dương tính: tạo bọt khí trong dịch lên men Chuyển hóa glucose thành acid gluconic Chuyển glycerol thành dihydroxyaceton Tổng hợp cellulose d) Vai trò màng cellulose đối với vi khuẩn A xylinum • Cung cấp chất dinh... tới được bề mặt giàu khí oxy • Xúc tiến sự hình thành tập đoàn của A xylinum trên cơ chất, bảo vệ vi khuẩn trước những đối thủ cạnh tranh sử dụng cùng cơ chất • Có khả năng chống chịu với những thay đổi bất lợi của môi trường • Giúp chống ảnh hưởng gây chết của tia UV 3) Quá trình sinh tổng hợp màng cellulose (màng BC) Giai Giai đoạn đoạn polime polime hóa hóa Gồm Gồm hai hai giai giai đoạn đoạn chính... độ đường saccharose cho năng suất và chất lượng cao nhất là 10% c) Ảnh hưởng của áp suất Oxy • A xylinum là vi khuẩn hiếu khí => Oxy à nhân tố quan trọng cho quá trình tổng hợp cellulose • Áp suất thích hợp : 10 – 15% so với điều kiện áp suất khí quyển • Ở áp suất thấp hơn : Sự phân nhánh cellulose nhiều • Ở áp suất cao hơn: Sự phân nhánh ít hơn • Áp suất hạn chế: trên 50% d) Ảnh hưởng của nguồn... lượng thấp Chất làm đặc để bổ sung trong kem,dầu trộn salad Màng bao thực phẩm,bảo quản trái cây Chất ổn định thực phẩm 2) Y học - Chất thay thế da tạm thời (da nhân tạo) - Bột cellulose ứng dụng làm tá dược trong bào chế vi n nén - Băng gạc, băng trị bỏng 3) Mỹ phẩm : - Ổn định kem dưỡng da, mặt nạ dưỡng da - Chất làm se (astringent) - Chất làm đặc và làm chắc trong thuốc sơn móng tay • 4) Môi