Tổng quan tài liệu về kỹ thuật cố định vi sinh vật bằng phương pháp tao gel

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO VI SINH VẬT SINH VẬT TRÊN BỀ MẶT CHẤT MANG  PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ TẾ BÀO TRÊN BỀ MẶT CHẤT MANG  Đây được xem là phương pháp cố định đơn giản nhất trong k

TỔNG QUAN TÀI LIỆU VỀ

KỸ THUẬT CỐ ĐỊNH VI SINH VẬT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẠO GEL

 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN :

 TÌM HIỂU KỸ THUẬT CỐ ĐỊNH VI SINH VẬT

 TÌM HIỂU CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

 TÌM HIỂU KỸ THUẬT CỐ ĐỊNH TẾ BÀO

BẰNG PHƯƠNG PHÁP TẠO GEL

CÁC KHÁI NIỆM

 KỸ THUẬT CỐ ĐỊNH

 Là quá trình giữ hay định vị những tế bào trong một khu vực không gian nhất định sao cho hoạt tính xúc tác của chúng được bảo toàn trong thời gian dài.

 VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH

 Hiện nay, kỹ thuật cố định đã được mở rộng nghiên cứu và áp dụng với enzyme, cơ quan tế bào hay thậm chí là toàn bộ tế bào vi sinh vật

 CHẤT MANG

 Trong kỹ thuật cố định, một yếu tố quan trọng quyết định đến việc lựa chọn phương pháp cố định và hiệu quả của quá trình cố định chính là vật liệu cố định hay còn gọi là chất mang Một số loại chất mang thường dùng trong kỹ thuật cố định là carboxyl methyl

cellulose, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, alginate, carrageenan, …

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

SINH VẬT TRÊN BỀ MẶT CHẤT MANG

 PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ TẾ BÀO TRÊN

BỀ MẶT CHẤT MANG

 Đây được xem là phương pháp cố định đơn giản nhất trong kỹ thuật cố định vi sinh vật

 Cơ chế gắn vi sinh vật lên bề mặt chất mang bao gồm tương tác ion, tương tác tĩnh điện, tạo liên kết giữa màng tế bào và bề mặt chất mang, lực mao quản, lực Val der Waals, …

 Chất mang sử dụng phải là những chất với bề mặt có tính chất xốp hoặc có chứa nhiều nhóm chức hoá học như than hoạt tính, silicagel, nhựa trao đổi ion, …

 Những tế bào vi sinh vật được cố định trên bề mặt chất mang theo phương pháp hấp phụ:

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

 NHÓM PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH VI

SINH VẬT TRÊN BỀ MẶT CHẤT MANG

 PHƯƠNG PHÁP TẠO LIÊN KẾT CỘNG HOÁ TRỊ GIỮA MÀNG TẾ BÀO VÀ BỀ MẶT CHẤT MANG

 Kỹ thuật cố định theo phương pháp này cơ bản dựa trên sự tạo thành liên kết cộng hoá trị giữa bề mặt chất mang đã được hoạt hoá và tế bào vi sinh vật

 Những chất mang thường dùng trong phương pháp này là polypeptide, dẫn xuầt của cellulose, dextran, các polymer tổng hợp, các hợp chất vô cơ, …

 Để thuận tiện khi cố định, màng tế bào cần chứa một số nhóm chức thích hợp cho việc hình thành liên kết cộng hoá trị như nhóm imidazol của histidine, vòng phenol của tyrosine, …

N

O N

O O

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

 NHÓM PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO

VI SINH VẬT KHÔNG CHẤT MANG

 Nhờ những tác nhân lưỡng hoặc đa chức, các tế bào vi sinh vật riêng biệt được đính hoặc kết chùm thành những khối tế bào có vai trò và tính chất tương tự như những tế bào vi sinh vật được cố định

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

 NHÓM PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO

VI SINH VẬT BẰNG THIẾT BỊ

MEMBRANE

 Màng membrane gồm rất nhiều những lỗ vô cùng nhỏ, có thể giữ được tế bào vi sinh vật Gồm hai dạng:

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

 NHÓM PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO

VI SINH VẬT TRONG CẤU TRÚC GEL

 TRONG CẤU TRÚC ION GEL

 Ion gel là một loại gel có cấu trúc mạng lưới được hình thành từ những liên kết ion

 Hỗn hợp huyền phù của tế bào vi sinh vật và chất mang

đa điện tích được nhỏ vào dung dịch đa điện tích trái dấu để thực hiện phản ứng tạo mạng lưới gel

 Một số chất mang thường được sử dụng trong phương pháp này là alginate, chitosan, …

 Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực môi trường hoặc công nghiệp sản xuất rượu, enzyme, …

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

 NHÓM PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO TRONG CẤU TRÚC GEL

 TRONG CẤU TRÚC COVALENT GEL

 Covalent gel được định nghĩa là một loại gel mà cấu trúc mạng lưới của nó được hình thành từ những phân tử chất mang gắn kết với nhau bằng các liên kết cộng hoá trị

 Huyền phù sinh khối tế bào sau khi ly tâm được trộn vào dung dịch các monomer hoặc dung dịch polymer Hỗn hợp được xử lý bằng những phản ứng thích hợp để các monomer hoặc các sợi polymer liên kết với nhau hình thành cấu trúc gel

 Chất mang thường gặp trong phương pháp này là

polyacrylamide và một số gel vô cơ được hình thành từ một số oxide như SiO2, TiO2, …

 Phương pháp được nghiên cứu và ứng dụng trong việc xử lý nước thải và sản xuất chất kháng sinh …

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

 NHÓM PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO

VI SINH VẬT TRONG CẤU TRÚC GEL

 TRONG NON – COVALENT GEL

 Phương pháp cố định này hoàn toàn tương tự với phương pháp cố định tế bào vi sinh vật trong cấu trúc covalent gel Tuy nhiên mạng lưới trong cấu trúc gel cố định tế bào vi sinh vật trong phương pháp này không được hình thành từ những liên kết cộng hoá trị mà có thể do nhiều loại liên kết khác tạo ra, thường gặp nhất là liên kết hydro

 Chất mang thường được sử dụng trong phương pháp này là carrageenan

 Phương pháp đã được thử nghiệm để sản xuất nhiều loại thuốc kháng sinh từ tế bào vi sinh vật cố định

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH

TẾ BÀO VI SINH VẬT

 NHÓM PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TẾ BÀO

VI SINH VẬT TRONG CẤU TRÚC GEL

 TRONG CRYOGEL

 Cryogel là một cấu trúc gel polymer mới Nó được hình thành bằng cách xử lý ở nhiệt độ rất thấp như cấp đông, bảo quản ở trạng thái băng trong một thời gian xác định và làm tan giá những tiền polymer có phân tử lượng khác nhau

 Công việc cố định tế bào trong cryogel cũng tương đối đơn giản Lượng sinh khối tế bào sẽ được trộn lẫn với dung dịch polyvinyl alcohol (10% - 20%) Hỗn hợp này được đưa đi xử lý lạnh đông – rã đông để thu nhận những hạt polyvinyl alcohol – cryogel chứa tế bào vi sinh vật cố định

 Cố định tế bào trong cryogel là một phương pháp mới, do đó các chất mang thích hợp với điều kiện cố định chưa được nghiên cứu nhiều Hiện nay polyvinyl alcohol là loại

KẾT LUẬN

 NHẬN XÉT

 Trong suốt thời gian phát triển, kỹ thuật cố định tế bào với khởi nguồn là sự cố định enzyme, đã thu hút sự chú ý của nhiều nhóm nghiên cứu

 So với việc sử dụng những tế bào tự do, các tế bào vi sinh vật cố định đã mang lại những lợi thế tiềm năng như có thể tăng cao mật độ tế bào trong bình lên men, tăng năng suất, rút ngắn tổng thời gian sản xuất, thu nhỏ thiết bị lên men, tái sử dụng trong thời gian dài, tăng khả năng sử dụng cơ chất, giảm nguy cơ nhiễm vi sinh vật lạ, quá trình đơn giản, chất lượng sản phẩm không thay đổi, tăng khả năng chống chịu hay bảo vệ tế bào khỏi những ức chế của cơ chất và sản phẩm cuối

 Chính vì thế, kỹ thuật cố định tế bào vi sinh vật ngày càng được ứng dụng rộng rãi Trong công nghệ sản xuất thực