khả năng phân hủy bột lông gia cầm của vi khuẩn
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến sự phát triển và tồn tại của vi sinh vật. Mỗi loài vi sinh vật tồn tại và phát triển thuận lợi trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Khi nhiệt độ quá thấp hoặc quá cao sẽ làm ức chế quá trình trao đổi chất, làm hư hại các thành phần bên trong tế bào và có thể tiêu diệt tế bào vi sinh vật. Bên cạnh nhiệt độ, vi sinh vật còn chịu tác động lớn từ pH của môi trường, nồng độ ion hydro có trong môi trường làm thay đổi tính thấm của thành tế bào, ảnh hưởng đến hệ enzyme trên thành tế bào cũng như các enzyme ngoại bào từ đó làm ảnh hưởng đến khả năng trao đổi chất và phát triển của tế vào vi sinh vật.
Thí nghiệm được tiến hành trên cơ chất bột lông gia cầm với dòng vi khuẩn B. cereus K13, với 5 mức pH là 6, 7, 7,5, 8, 9 và 4 mức nhiệt độ là 32°C, 37°C, 45°C, 50°C; nhằm khảo sát ảnh hưởng của hai nhân tố này đến sự phát triển và khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn, từ đó chọn ra mức nhiệt độ và pH phù hợp cho các thí nghiệm sau.
Bảng 5. Ảnh hƣởng của nhiệt độ và pH đến mật số vi khuẩn và khả năng phân hủy bột lông gia cầm.
Nhiệt độ pH Mật số (CFU/ml) Phân hủy (%)
32°C 6 7,03×107 b 32,4 32°C 7 15,53×107 c 39 32°C 7,5 22,43×107 e 46,83 32°C 8 17,63×107 d 44,33 32°C 9 16,43×107 cd 40,02 37°C 6 8,06×107 b 35,93 37°C 7 17,73×107 d 45,6 37°C 7,5 26,5×107 g 49,06 37°C 8 24,43×107 f 48,9 37°C 9 17,36×107 cd 46 45°C 6 14,3×105 a 25,46 45°C 7 27,66×105 a 26,33 45°C 7,5 32,1×105 a 37 45°C 8 33,16×105 a 32,36 45°C 9 27,4×105 a 26,3 50°C 6 6,06×104 a 3,46 50°C 7 6,3×104 a 9,6 50°C 7,5 7,4×104 a 13,73 50°C 8 6,06×104 a 12,06 50°C 9 5,96×104 a 12,13
Ghi chú: các giá trị thể hiện trên bảng là trung bình của 3 lần lặp lại, các giá trị có chữ khác nhau thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5%.
Từ kết quả trình bày Bảng 5 cho thấy có sự biến động giữa các nghiệm thức về sự phát triển cũng như khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn, đồng thời thấy được
mối liên hệ giữa mật số vi khuẩn và khả năng phân hủy bột lông. Khi tăng nhiệt độ từ 32°C lên 37°C, mật số vi khuẩn tăng lên, đồng thời khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn cũng tăng lên. Khi nhiệt độ môi trường tăng lên 45°C và 50°C, mật số vi khuẩn giảm đi rất nhanh và khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn cũng giảm theo.
Kết quả phân tích thống kê số liệu (Phụ lục) cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển và khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn là rất có ý nghĩa. Khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn ở từng mức nhiệt độ đều khác biệt có ý nghĩa so với các mức nhiệt độ còn lại, khả năng phân hủy trung bình đạt cao nhất tại nhiệt độ 37°C (45,1%) và thấp nhất là ở 50°C (10,2%). Mật số vi khuẩn trung bình đạt cao nhất ở 37°C (1,88×108), khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại; thấp nhất là ở 50°C (6,36×104), tuy nhiên sự khác biệt về mật số vi khuẩn giữa nghiệm thức 50°C và 45°C là không có ý nghĩa về mặt thống kê.
Bên cạnh đó còn có thể thấy được sự thay đổi về mật số vi khuẩn và khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn ở các mức pH khác nhau. Khi pH môi trường tăng từ 6 lên 7 và 7,5; mật số vi khuẩn tăng lên khá nhanh và khả năng phân hủy bột lông cũng tăng theo. Khi pH giảm dần từ 7,5 xuống 8 và 9; mật số vi khuẩn cũng như khả năng phân hủy bột lông cũng giảm theo.
Kết quả phân tích thống kê số liệu (Phụ lục) cho thấy ảnh hưởng của pH đến sự phát triển và khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn là rất có ý nghĩa. Tại pH 7,5, mật số vi khuẩn đạt cao nhất (1,23×108 CFU/ml) khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại; khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn ở pH 7,5 (36,65%) cũng cao hơn so với các nghiệm thức khác, tuy nhiên khác biệt này là không có ý nghĩa so với nghiệm thức có pH 8 (34,41%). Trong tất cả các nghiệm thức, pH 6 có mật số vi khuẩn thấp nhất (3,8×107 CFU/ml) và khả năng phân hủy cũng kém nhất (24,31%), khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại. Hai nghiệm thức pH 7 và pH 9 có mật số vi khuẩn và khả năng phân hủy bột lông tương đương nhau, khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức 5%.
Từ các kết quả phân tích trên có thể thấy được mối liên hệ giữa mật số vi khuẩn và khả năng phân hủy bột lông. Khi mật số vi khuẩn tăng thì khả năng phân hủy bột lông cũng tăng và ngược lại. Mặc dù khả năng phân hủy bột lông phụ thuộc nhiều vào keratinase do tế bào vi khuẩn tiết ra nhưng tế bào vi khuẩn cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy này. Theo R. Gupta và P.Ramnani (2006), có thể chia
sự phân hủy keratin thành hai quá trình là phá hủy các cầu nối disulfide và phân hủy protein, tế bào sống giữ vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ các enzyme ngoại bào phá hủy các cầu nối disulfide. Tuy nhiên, cơ chế chính xác của quá trình này vẫn cần được nghiên cứu thêm.
Kết quả phân tích thống kê còn cho thấy tương tác của hai nhân tố nhiệt độ và pH của môi trường nuôi cấy ảnh hưởng đến mật số vi khuẩn là rất có ý nghĩa nhưng tương tác của hai nhân tố này lại không có ảnh hưởng đến khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn.
Từ kết quả được trình bày ở Bảng 5 cho thấy mật số vi khuẩn đạt cao nhất tại 37°C và pH 7,5 là 26,5×107 CFU/ml, khác biệt có ý nghĩa ở mức 5% so với các nghiệm thức còn lại. Xếp sau lần lượt là nghiệm thức 37°C- pH 8 (24,43×107
CFU/ml) và 32°C-pH 7,5 (22,43×107 CFU/ml); các nghiệm thức này đều khác biệt có ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại. Các nghiệm thức ở điều kiện nhiệt độ 45°C và 50°C mật số vi khuẩn đều rất thấp ở tất cả các mức pH và khác biệt không có ý nghĩa với nhau. Điều này chứng tỏ nhiệt độ từ 45°C đã vượt quá nhiệt độ tối đa của vi khuẩn B.cereus
K13, làm hạn chế khả năng trao đổi chất và tiêu diệt dần vi khuẩn.
Tóm lại, khi phân tích trong các điều kiện nhiệt độ ủ khác nhau, dòng vi khuẩn
B.cereus K13 cho mật số và kết quả phân hủy cơ chất cao nhất ở điều kiện pH 7,5. Mật số và khả năng phân hủy bột lông giảm ở các điều kiện pH thấp hoặc cao hơn 7,5 và thấp nhất là ở pH 6. Khi phân tích trong các điều kiện pH khác nhau, mật số và khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn cao nhất ở nhiệt độ 37°C và giảm nhanh khi nhiệt độ từ 45°C trở lên. Tương tác của hai nhân tố nhiệt độ và pH có ảnh hưởng đến mật số vi khuẩn nhưng không ảnh hưởng đến khả năng phân hủy cơ chất. Từ kết quả thí nghiệm có thể thấy được mối tương quan giữa mật số vi khuẩn và khả năng phân hủy bột lông, mật số vi khuẩn càng cao thì khả năng phân hủy bột lông càng cao và ngược lại. Có thể kết luận nghiệm thức 37°C-pH 7,5 là nghiệm thức cho kết quả cao nhất về mật số và khả năng phân hủy bột lông của vi khuẩn trong số các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm. Mức nhiệt độ 37°C và pH 7,5 sẽ được sử dụng cho các thí nghiệm sau.