Đặc điểm sinh lý sinh hóa của vi khuẩn Acetobacter xylinum trong quá trình tổng hợp cellulose

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 hợp được cellulose nhưng không có khả năng sinh trưởng trên môi trường Hoyer và không tạo sắc tố nâu [Nguyễn Lân Dũng, 1978].

Bacterial cellulose (BC)

Ngày nay đó cú rất nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu giỳp hiểu rừ thờm về cấu trỳc, cơ chế tổng hợp và ứng dụng của BC [Trương Thị Anh Đào, 2004]. BC có cấu trúc hóa học tương tự như cấu trúc của cellulose thực vật (plant cellulose - PC), là chuỗi polymer của các nhóm glucose liên kết với nhau qua cầu nối - 1,4 – glucan. Tiền chất này được tiết ra ngoài nhờ hệ thống lỗ nằm ở trên màng tế bào cùng với một enzyme có thể polymer hóa glucose thành cellulose [J.

Tương tự như các thực vật thượng đẳng, vi sinh vật có khả năng tổng hợp các oligo và polysaccharid nội bào, lượng oligo và polysaccharid nội bào đạt tới 60% khối lượng khô tế bào, còn polysaccharid ngoại bào có thể vượt nhiều lần khối lượng của vi sinh vật. Đơn vị monosaccharid tham gia phản ứng dưới dạng nucleotid, monosaccharid được hoạt hóa thường là dẫn xuất của uridin – diphosphat (UDP – X) nhưng đôi khi là các nucleotid purin và pyrimidin khác. Người ta cho rằng thứ tự cỏc gốc đường và tớnh đặc trưng tham gia của chúng vào chuỗi polysaccharid phụ thuộc vào các loại enzyme transferase [Nguyễn Lân Dũng, Phạm Văn Ty, Nguyễn Đình Quyến, 1980].

Glc: glucose UDPG: uridin diphosphate glucose GHK: glucose hexokinase UGP:uridin glucose pyrophosphorylase G6PD: glucose – 6 – phosphate PGM: phosphoglucomutas. Mỹ phẩm: - Ổn định kem dưỡng da - Chất làm se (astringent). - Chất làm đặc và làm chắc trong thuốc sơn móng tay. Môi trường: - Làm miếng bọt để xử lí sạch các vết dầu tràn - Hấp thu và loại bỏ những nguyên vật liệu độc. Xăng dầu và than đá: - Phát hiện và thu hồi các mỏ khoáng, dầu. Công nghiệp dệt: - Sợi nhân tạo cao cấp. ứng dụng làm giấy lưu trữ tài liệu, làm tiền, giấy vẽ…).

Thành phần nguyên liệu sử dụng trong sản xuất BC

Nước dừa già

Xăng dầu và than đá: - Phát hiện và thu hồi các mỏ khoáng, dầu. Công nghiệp dệt: - Sợi nhân tạo cao cấp. ứng dụng làm giấy lưu trữ tài liệu, làm tiền, giấy vẽ…). Công nghiệp gỗ: - Ván mỏng nhân tạo (plywood laminate) - Chất tạo độ dai cho giấy, container. Công nghiệp máy: - Chế tạo thân xe hơi, các thành tố cấu trúc máy bay, tên lửa….

Ngoài ra, trong nước dừa già còn chứa nhiều vitamin, acid amin, chất kích thích sinh trưởng… rất tốt đối với sự phát triển của A. Ngoài ra, trong nước dừa còn có một số chất kích thích sinh trưởng như. 1,3 – diphenyl urea, hexitol, phyllococosine, ribosid, myo-imisitol, sorbitol, cylleinositol, zeatin … Hoạt tính chung của nước dừa là do tác dụng tổng hợp của từng loại hợp chất có trong nước dừa.

Các chất này tương đối chịu nhiệt, vì vậy nước dừa còn phát huy được tác dụng tốt sau chế độ thanh trùng [Lê Thị Khánh Vân, 1985 - dẫn liệu của Trần Thị Ánh Tuyết, 2004].

Nước cốt dừa

Nước cốt dừa được vắt lần đầu tiên có pH = 6, vì vậy nó được xếp vào loại thực phẩm có nồng độ acid thấp. Dừa để vắt lấy nước cốt thì nên chín hoàn toàn (12 tháng), càng chín nẫu càng tốt. Lúc này, dừa đã phát triển tối đa, cho lượng nước ít, còn cơm dừa thì cứng và dày.

VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

• Vật liệu – hoá chất – trang thiết bị
• Môi trường dinh dưỡng
• Nội dung và phương pháp thí nghiệm

Một số trang thiết bị và dụng cụ của phòng thí nghiệm vi sinh: nồi hấp autoclave, tủ cấy vô trùng, kính hiển vi, tủ sấy, cân điện tử, các dụng cụ thủy tinh, hộp nhựa…. Phương pháp: Từ giống chai sẵn có ở phòng thí nghiệm, tiến hành phân lập lại trên môi trường thạch đĩa (công thức môi trường I + 2 % agar). Sau khi có khuẩn lạc thuần khiết, tiến hành nhuộm Gram, quan sát ở vật kính X100 nhằm quan sát hình thái và cách sắp xếp tế bào (quan sát vi thể).

Giống thuần khiết  Nhân giống cấp 1 5% thể tích Nhân giống cấp 2 (Trong môi trường (môi trường II (môi trường II trong thạch đĩa) trong ống nghiệm) chai nước biển). Mục đích thí nghiệm: đánh giá xem môi trường nào giúp hoạt hóa giống tốt hơn Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên 1 yếu tố với 3 lần lặp lại. NT2: môi trường I có bổ sung dung dịch Skeggs & Wright Dung dịch Skeggs & Wright: MgSO4.7H2O 40g.

Mục đích thí nghiệm: tìm hiểu sự tương tác giữa các thành phần bổ sung (đường, khoáng) vào môi trường lên men đến trọng lượng BC thô, từ đó suy ra công thức tối ưu nhất cho việc sản xuất BC trên môi trường nước cốt dừa. Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm kiểu khối đầy đủ ngẫu nhiên 4 yếu tố với 2 lần lặp lại. Mục đích thí nghiệm: tìm công thức tối ưu nhất cho việc sản xuất BC trên môi trường nước dứa.

Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm kiểu khối đầy đủ ngẫu nhiên 4 yếu tố với 2 lần lặp lại. Mục đích thí nghiệm: so sánh khả năng tạo sinh khối BC thô từ các môi trường thay thế với môi trường nước dừa già truyền thống để ứng dụng sản xuất ở quy mô rộng rãi hơn, công nghiệp hơn. ĐC : môi trường nước dừa theo thành phần môi trường II Tỷ lệ giống cấy vào môi trường: 10 %.

Thời gian lên men: 8 ngày ở nhiệt độ phòng Chỉ tiờu theo dừi: trọng lượng BC thụ (g). Từ trọng lượng BC thô thu hoạch được sau các thí nghiệm, tiến hành xử lí thống kê bằng phần mềm Stagraphic 7.0. Sau khi tìm được công thức tối ưu để lên men sản xuất thạch dừa trên các môi trường thay thế, tiến hành so sánh giá trị kinh tế của các loại nguyên liệu làm môi trường lên men theo những tỷ lệ pha loãng thích hợp với môi trường lên men truyền thống là nước dừa già.