Vi khuẩn Bacillus

Vi khuẩn Bacillus là những vi khuẩn Gram dương, cĩ nội bào tử hình ovan cĩ

khuynh hướng phình ra ở một đầu. Bacillus được phân biệt với các loài vi khuẩn sinh

nội bào tử khác bằng hình dạng tế bào hình que, sinh trưởng dưới điều kiện hiếu khí

hoặc kỵ khí khơng bắt buộc. Tế bào Bacillus cĩ thể đơn hoặc chuỗi và chuyển động

bằng tiêm mao. Nhờ khả năng sinh bào tử nên vi khuẩn Bacillus cĩ thể tồn tại trong

thời gian rất dài dưới các điều kiện khác nhau và rất phổ biến trong tự nhiên nên cĩ thể

phân lập từ rất nhiều nguồn khác nhau như đất, nước, trầm tích biển, thức ăn, sữa,... nhưng chủ yếu là từ đất nơi mà đĩng vai trị quan trọng trong chu kỳ C và N.

Tất cả các loài thuộc chi Bacillus đều cĩ khả năng dị dưỡng và hoại sinh nhờ sử

dụng các hợp chất hữu cơ đa dạng như đường, acid amin, acid hữu cơ,... Một vài lồi cĩ thể lên men carbohydrat tạo thành glycerol và butanediol; một vài lồi như

Bacillus megaterium thì khơng cần chất hữu cơ để sinh trưởng, một vài lồi khác thì cần acid amin, vitamin B. Hầu hết đều là lồi ưa nhiệt trung bình với nhiệt độ tối ưu là

30 -45oC, nhưng cũng cĩ nhiều lồi ưa nhiệt với nhiệt độ tối ưu là 65oC .

Đa số Bacillus sinh trưởng ở pH = 7, một số phù hợp với pH = 9-10 như

Bacillus alcalophillus, hay cĩ loại phù hợp với pH = 2-6 như Bacillus acidocaldrius. Bacillus cĩ khả năng sản sinh enzyme ngoại bào (amylase, protease, cellulase…),

do đĩ chúng được ứng dụng rất nhiều trong cơng nghiệp, trong bảo vệ mơi trường, … Sau đây là một số lồi Bacillus thường gặp trong tự nhiên:

Chuyên ngành Vi sinh vật học 15 Viện NC & PT Cơng nghệ Sinh học

 Bacillus subtilis

Bacillus subtilis được nhà khoa học cùng thời với Robert Koch tên là Ferdinand Cohn phát hiện và đặt tên năm 1872 .Chúng được gọi là trực khuẩn cỏ khơ vì nĩ phân bố nhiều trong đất và đặc biệt là ở cỏ khơ.

Chúng phân hủy pectin và polysaccaride ở mơ thực vật và gĩp phần gây nên các nốt trên củ khoai tây. Chúng sinh trưởng trên mơi trường nguyên thủy xác định mà khơng cần bổ sung thêm yếu tố kích thích sinh trưởng. Sự sinh trưởng phát triển của

chúng gĩp phần làm hỏng các nguyên liệu cĩ nguồn gốc động thực vật. Chúng khơng sinh trưởng trên thực phẩm cĩ tính acid ở điều kiện tối ưu. Chúng là nguyên nhân gây hư hỏng bánh mì.

Phần lớn thơng tin chúng ta cĩ về đặc điểm sinh học, hĩa sinh, di truyền của các

vi khuẩn Gram dương khác đều nhận được từ việc nghiên cứu Bacillus subtilis.

Chúng là những vi khuẩn hình que, ngắn, nhỏ, kích thước (3-5) x 0,6 µm. Chúng phát triển riêng rẽ như những sợi đơn bào ít khi kết chuỗi sợi. Khuẩn lạc khơ, vơ màu hay xám nhạt, cĩ thể màu trắng hơi nhăn hoặc tạo ra lớp màng mịn lan trên bề mặt

thạch, mép nhăn hoặc lồi lõm nhiều hay ít, bám chặt vào mơi trường thạch.

Bacillus subtilis sinh trưởng tốt nhất ở 36oC- 50oC, tối đa khoảng 60oC. Là loại ưa nhiệt cao. Bào tử của Bacillus subtilis cũng chịu được nhiệt khá cao. Bào tử hình bầu dục, kích thước 0,6- 0,9µm. Phân bố khơng theo nguyên tắc chặt chẽ nào, lệch

tâm, gần tâm nhưng khơng chính tâm. Chúng phát tán rộng rãi. Chúng là một thể nghỉ

sinh ra vào cuối thời kỳ sinh trưởng phát triển của vi khuẩn. Chúng khơng cĩ khả năng trao đổi chất nên cĩ thể sống được vài năm đến vài chục năm, thậm chí đến 200- 300

năm.

Vi khuẩn Bacillus subtilis được xem là vi sinh vật điển hình vì cĩ những đặc tính

tiêu biểu khơng gây hại nên đây là một trong những vi khuẩn được sử dụng để sản xuất

enzyme và các hĩa chất đặc biệt như: amylase, protease, inosine, ribosides, acid amin,

subtilisin. Ngồi ra nhờ khả năng bám dính proton lên bề mặt mà B. subtilis cĩ thể

loại bỏ được chất thải phĩng xạ như Thorium (IV) và Plutonium (IV). (Sevdalina Todorova and Lubka Kozhuharova, 2010)

Chuyên ngành Vi sinh vật học 16 Viện NC & PT Cơng nghệ Sinh học

 Bacillus megaterium

Megaterium cĩ nghĩa là “ con thú lớn” . Tế bào của nĩ khá lớn khoảng gấp hơn 2

lần tế bào của Bacillus subtilis, chiều ngang (1,2- 1,5)µm cĩ thể đến 2 µm, dài từ 3- 12µm, ở các ống nuơi già thì tế bào ngắn hơn, trịn hơn, đơi khi hình thoi với đầu hẹp

lại. Tế bào chứa nhiều hạt nhỏ và chất dinh dưỡng dự trữ (hạt mỡ, glycogen). Bào tử

lớn hình ovan hay bầu dục, kích thước 1,5 x (0,7- 1,0) µm, bào tử lớn nhất cĩ đường

kính từ 1,2 đến 1,5 µm. Chúng nằm lệch tâm thường theo chiều ngang hoặc xiên của tế

bào.

Khuẩn lạc trịn đều khơng thùy, khơng nếp, mép trịn đều hoặc hơi lượn sĩng,

trơng giống giọt bạch lạp, lồi nhẵn, nhưng thường cĩ vịng viền quanh đồng tâm trên bề mặt, màu trắng sữa hay đục. Sinh trưởng trên mơi trường dinh dưỡng đơn giản

khơng cần thêm bất kỳ một yếu tố sinh trưởng nào. Bacillus megaterium cũng sản sinh ra các enzyme tương tự B. subtilis, do đĩ nĩ cũng được ứng dụng nhiều trong cơng

nghiệp.

 Bacillus amyloliquefaciens

Bacillus amyloliquefaciens là trực khuẩn gram dương, hình que, di động, kích thước 0,7- 0,9 x1,8- 3m, nội bào tử ( 0,6- 0,8 x 1- 1,4m), là vi khuẩn hiếu khí hay

kỵ khí, phát triển tối ưu ở pH=7, NaCl khơng cần thiết cho sự tăng trưởng. Nhiệt độ

giới hạn 15- 50o C, nhiệt độ tối ưu 30- 40oC.

Hình 2: Bacillus amyloliquefaciens

Chuyên ngành Vi sinh vật học 17 Viện NC & PT Cơng nghệ Sinh học

 Bacillus cereus

Hình 3: Bacillus cereus

(*Nguồn: http://bacillus-cereus.blogspot.com/. Ngày 17-11-2013)

Đây là loài cĩ mối quan hệ gần gũi với Bacillus anthracis, Bacillus mycoides, Bacillus thuringiensis. Bào tử của chúng phát tán khắp nơi, trong đất, khơng khí… Chúng thường sinh sơi nảy nở trên thực phẩm như cơm và cĩ thể sinh ra độc tố làm cho thực phẩm hư hỏng. Chúng được áp dụng để sản xuất kháng sinh.

Tế bào Bacillus cereus dày, kích thước (1- 1,5) x (3- 5)µm, cĩ khi dài hơn, chúng

đứng riêng rẽ hay xếp chuỗi. Bào tử hình bầu dục kích thước 0,9 x (1,2- 1,5)µm nằm

lệch tâm, tế bào chất của nĩ chứa các hạt và khơng bào. Khuẩn lạc của chúng phẳng,

khá khuếch tán, hơi lõm, trắng đục, mép lồi lõm.

Theo nghiên cứu của Swetha Sunkar, C Valli Nachiyar, (2012) trên cây bứa mủ

vàng (Garcinia xanthochymus), Bacillus cereus sống nội sinh cĩ khả năng diệt các chủng vi khuẩn E. coli,Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Salmonella typhi và Klebsiella pneumonia.

 Bacillus polymyxa

Bacillus polymyxa là vi khuẩn gram dương, cĩ khuẩn lạc vơ màu, phẳng hoặc lồi, trơn, nhầy, lan dần ra xung quanh, mép đơi khi cĩ thùy. Tế bào của Bacillus polymyxa

cĩ kích thước (0,6- 1) x (2- 7) µm, đứng riêng rẽ hay xếp thành đơi, chuỗi ngắn. Khi hình thành bào tử tế bào đĩ sẽ phồng lên hình quả chanh.Bào tử hình bầu dục kéo dài, trên bề mặt cắt ngang như hình sao.

Chuyên ngành Vi sinh vật học 18 Viện NC & PT Cơng nghệ Sinh học

Chúng phát tán rộng, kích thước dài khoảng (1,7- 2,6) µm, nằm giữa tế bào. Loại

vi khuẩn này làm giảm pectin và polysaccaride trong cây. Chúng cịn cĩ khả năng cố định đạm. Chúng thường sinh trưởng phát triển trên thực vật đang bị hỏng. Vì vậy người ta thường phân lập chúng từ thực phẩm. Mơi trường kiềm và những mơi trường

cĩ tính acid yếu phù hợp với loại vi khuẩn này. Chúng là nguồn để sản xuất kháng sinh

polymyxin. Đây là một loại vi khuẩn rất phổ biến và cĩ ích, chủ yếu là cho cơng nghiệp dược.