Ảnh hưởng của điều kiện môi trường tới khả năng tạo màng Biocellulose từ dịch tảo xoắn Spirulina

Header Page of 123 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SINH - KTNN - - NGUYỄN THU NGA ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TỚI KHẢ NĂNG TẠO MÀNG BIOCELLULOSE TỪ DỊCH TẢO XOẮN SPIRULINA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Vi sinh vật Người hướng dẫn khoa học PGS TS ĐINH THỊ KIM NHUNG HÀ NỘI, 2016 Footer Page of 123 Header Page of 123 LỜI CẢM ƠN Bằng tất lòng kính trọng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đinh Thi ̣Kim Nhung tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn toàn thể thầy cô tổ vi sinh vật, khoa Sinh – KTNN, trường Đại học Sư phạm Hà Nội nhiệt tình giảng dạy khuyến khích em thời gian học tập Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Hà Nội Ban chủ nhiệm khoa Sinh – KTNN tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài nghiên cứu Cuối em xin cảm ơn gia đình, bạn bè người thân quan tâm giúp đỡ, động viên em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng… năm 2016 Sinh viên Nguyễn Thu Nga Footer Page of 123 Header Page of 123 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan viết khoa luận thật Đây kết nghiên cứu riêng em Tất số liệu thu thập từ thực nghiệm, qua xử lý thống kê, số liệu chép hay bịa đặt, không trùng với kết công bố Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày… tháng… năm 2016 Sinh viên Nguyễn Thu Nga Footer Page of 123 Header Page of 123 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu đề tài Nội dung nghiên cứu Điểm đề tài NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Vị trí phận loại đặc điểm hình thái Gluconacetobacter 1.2 Đặc điểm sinh lí, sinh hóa Gluconacetobacter 1.3 Biocellulose 1.3.1 Cấu trúc màng Biocellulose 1.3.2 Một số tính chất màng Biocellulose 1.3.3 Quá trình tổng hợp Biocellulose từ vi khuẩn Gluconacetobacter 1.3.4 Chức cellulose với vi khuẩn Gluconacetobacter 1.3.5 Mặt nạ dưỡng da 1.4.Tình hình nghiên cứu sản xuất Biocellulose 1.4.1.Tình hình nghiên cứu màng Biocellulose giới 1.4.2 Tình hình nghiên cứu màng Biocellulose nước 1.5 Sơ lược tảo xoắn Spirulina 1.5.1 Phân loại tảo Spirulina 10 1.5.2 Đặc điểm sinh học tảo Spirulina 10 1.5.3 Cấu tạo tảo Spirulina 11 1.5.4 Sinh sản tảo Spirulina 12 1.5.5 Nghiên cứu ứng dụng 13 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 2.1 Vật liệu thiết bị nghiên cứu 14 2.1.1 Vi sinh vật 14 Footer Page of 123 Header Page of 123 2.1.2 Hóa chất thiết bị 14 2.1.3 Môi trường 15 2.2 Phương pháp nghiên cứu 15 2.2.1 Phương pháp vi sinh 15 2.2.3 Phương pháp hóa sinh 17 2.2.4 Phương pháp xác định trọng lượng tươi màng 19 2.2.4 Phương pháp thống kê xử lí số liệu 19 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 20 3.1 Phân lập tuyển chọn vi khuẩn giấm từ môi trường dịch tảo xoắn 20 3.2 Tuyển chọn chủng vi khuẩn Gluconacetobacter tạo màng mỏng, dai, bề mặt nhẵn 22 3.2 Ảnh hưởng điều kiện môi trường tới khả tạo màng Biocellulose từ chủng vi khuẩn Gluconacetobacter V1 27 3.2.1 Ảnh hưởng thời gian tới trình lên men tạo màng Biocellulose 27 3.2.2 Ảnh hưởng pH tới hình thành màng Biocellulose 30 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ đến hình thành màng Biocellulose 32 3.3 Ứng dụng làm mặt nạ dưỡng da 35 3.3.1 Phương pháp 36 3.3.2 Phương pháp 37 3.3.3 Phương pháp 38 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 39 1.Kết luận 39 2.Đề nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Footer Page of 123 Header Page of 123 DANH MỤC VIẾT TẮT Footer Page of 123 BBP : Blue Bromphenol Cs : Cộng Gx : Gluconacetobacter MT : Môi trường STT : Số thứ tự UV : Ultraviolet (Tia tử ngoại) PTN : Phòng thí nghiệm Header Page of 123 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Quá trình hình thành cellulose tế bào vi khuẩn Gluconacetobacter5 Hình 1.2 Con đường chuyển hóa cacbon vi khuẩn Gluconacetobacter Hình 1.3 Biocellulose mask DHC (Nhật Bản), LANCOME (Pháp) Hình 1.4 Mặt nạ lên men từ nước dừa Hình 1.5 Hình dạng tảo xoắn Spirulina 11 Hình 1.6 Hình dạng tảo Spirulina quan sát kính hiển vi 11 Hình 1.7 Ảnh khuẩn lạc vi khuẩn giấm mẫu phân lập 21 Hình 1.8 Vòng phân giải CaCO3 23 Hình 1.9 Khả hình thành cellulose 24 Hình 1.10 Hình thái chủng Gluconacetobacter xylinus V1 27 Hình 1.11 Màng sau ngày nuôi cấy 29 Hình 1.12 Màng môi trường pH: 31 Hình 1.13 Màng nuôi cấy 30oC 34 Footer Page of 123 Header Page of 123 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Nguồn gốc, đặc điểm chủng vi khuẩn giấm mẫu phân lập 20 Bảng 3.2 Đặc điểm hình thành màng cellulose chủng Gluconacetobacter 24 Bảng 3.3 Hàm lượng axit axetic hình thành chủng Gluconacetobacter 25 Bảng 3.4 Một số dặc điểm hình thái khuẩn lạc tế bào chủng Gluconacetobacter 26 Bảng 3.5 Ảnh hưởng thời gian nuôi cấy tới trình lên men tạo màng Biocellulose 28 Bảng 3.6 Ảnh hưởng độ pH tới trình lên men tạo màng Biocellulose 30 Bảng 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ tới hình thành màng Biocellulose 33 Bảng 3.8 Màng sau xử lí theo phương pháp 36 Bảng 3.9 Màng sau xử lí theo phương pháp 37 Bảng 3.10 Màng sau xử lí theo phương pháp 38 Footer Page of 123 Header Page of 123 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Như biết kỉ XX kỉ ngành công nghệ thông tin kỉ XXI kỉ ngành công nghệ sinh học Ngày công nghệ sinh học dần trở thành ngành kĩ thuật chủ đạo chiếm giữ vị trí cao nhiều quốc gia giới Là phận ngành công nghệ sinh học, công nghệ vi sinh phát triển mạnh mẽ với thành tựu lớn có ý nghĩa đời sống, ngành như: công nghiệp, nông nghiệp, y học, Cho đến ngày nguồn nguyên liệu quan tâm gần cellulose vi khuẩn hay Biocellulose Hiện màng Biocellulose xem nguồn nguyên liệu có tiềm ứng dụng nhiều lĩnh vực khác công nghiệp thực phẩm, công nghệ giấy, công nghệ sản xuất pin đặc biệt lĩnh vực y học, màng Biocellulose số nước giới nghiên cứu ứng dụng làm màng trị bỏng, mặt nạ dưỡng da, mạch máu nhân tạo Trên giới việc nghiên cứu Gluconacetobacter trình sinh tổng hợp Biocellulose ứng dụng Biocellulose sớm Những nghiên cứu Brown A.J cộng năm (1886) Trải qua kỷ Gluconacetobacter màng Biocellulose thu hút ý nhiều nhà khoa học giới Ở Việt Nam, nghiên cứu Gluconacetobacter, màng Biocellulose ứng dụng vấn đề mẻ, quan tâm gần Các nghiên cứu công bố vấn đề khiêm tốn Các nghiên cứu dừng nghiên cứu trình tạo màng Biocellulose ứng dụng sản xuất thạch dừa, làm giá thể gắn kết tế bào vi khuẩn làm màng trị bỏng Nhằm ứng dụng hiểu biết Gluconacetobacter trình tạo màng Biocellulose vào thực tiễn, Footer Page of 123 Header Page 10 of 123 lựa chọn đề tài: “Ảnh hưởng điều kiện môi trường tới khả tạo màng Biocellulose từ dịch tảo xoắn Spirulina” Mục tiêu đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện môi trường: nhiệt độ, pH, thời gian lên men tạo màng tới trình lên men tạo màng Biocellulose từ tảo xoắn Spirulina Nội dung nghiên cứu 3.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả tạo màng Biocellulose nguồn nguyên liệu tảo xoắn Spirulina 3.2 Ảnh hưởng điều kiện môi trường tới khả tạo màng Gluconacetobacter 3.3 Xử lí màng làm mặt nạ dưỡng da Điểm đề tài Nghiên cứu tạo màng Biocellulose từ nguồn nguyên liệu mới: tảo xoắn Spirulina dựa nghiên cứu ảnh hưởng điều kiện môi trường: nhiệt độ lên men tạo màng thích hợp 30oC, pH: 5, thời gian nuôi cấy ngày đồng thời ứng dụng chế tạo mặt nạ dưỡng da (Biocellulose Mask) Footer Page 10 of 123 Header Page 38 of 123 Như thời gian nuôi cấy thích hợp tạo màng biocellulose mỏng, dai chủng Gluconacetobacter xylinus V1 ngày 3.2.2 Ảnh hưởng pH tới hình thành màng Biocellulose Giá trị pH đo nồng độ ion H+ OH- có môi trường, pH môi trường ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến tính chất sinh lí tế bào nên ảnh hưởng đến khả hình thành màng Biocellulose vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus V1 Để xác định pH thích hợp cho tế bào sinh trưởng tạo màng biocellulose, tiến hành nuôi cấy vi khuẩn môi trường có giá trị pH khác 30o C ngày Kết thu bảng 3.6: Bảng 3.6 Ảnh hưởng độ pH tới trình lên men tạo màng Biocellulose 𝑋̅ ± 𝑚 𝛿 (%) Màng mỏng xấp xỉ 1mm, trong, nhẵn 1.16 ± 0.04 0.07 Màng mỏng 2-4mm,dai,nhẵn 2.45 ± 0.04 0.075 Màng mỏng 2-4mm, dai, nhẵn 2.94 ± 0.04 0.07 Màng mỏng 2-4mm, dai, nhẵn 2.8 ± 0.02 0.04 Màng mỏng 2-4mm, dai, nhớt 2.04 ± 0.03 0.59 Màng không hình thành - - STT pH Đặc điểm màng KHỐI LƯỢNG MÀNG THÔ (G) 3.5 2.94 2.8 2.45 2.5 2.04 1.5 1.16 0.5 0 pH=3 pH=4 pH=5 pH=6 ĐỘ PH Footer Page 38 of 123 30 pH=7 pH=8 Header Page 39 of 123 Biểu đồ 3.6 Biểu diễn ảnh hưởng độ pH tới trình lên men tạo màng Biocellulose Hình 1.12 Màng môi trường pH: Từ kết bảng 3.6 biểu đồ 3.6 cho thấy: Tại giá trị pH khác lượng cellulose thu khác nhau, điều chứng tỏ pH yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tổng hợp cellulose Gluconacetobacter Song song với trình tổng hợp cellulose, Gluconacetobacter tổng hợp cellulase Khi cellulase tạo nhiều khả polymer hóa tạo cellulose vi khuẩn giảm, lượng cellulose tạo tạo Khi pH cao (pH>5) lượng cellulase tạo nhiều làm cellulose giảm Khi pH thấp (pH