a.Vi khuẩn sản xuất bacterial cellulose (BC)
BC được tổng hợp bởi 1 số vi khuẩn. Cấu trúc BC ở mỗi lồi tuy khác nhau nhưng con đường tổng hợp và cơ chế điều hịa tổng hợp BC ở mỗi lồi cĩ lẽ giống nhau. Các đặc điểm khác nhau thường là các đặc điểm vật lý của sản phẩm BC, như chiều dài chuỗi glucan, tính kết tinh và trạng thái kết tinh của nĩ. Trạng thái kết tinh khác nhau xácđịnh các tính chất vật lý khác nhau như độ bền, độ hịa tan trong các dung mơi, tính chịu ảnh hưởng của các tác nhân gây đột biến. Trong các lịai cĩ thể dùng sản xúât BC thì Acetobacter xylinum cĩ khả năng tổng hợp BC hiệu quả nhất và được tập trung nghiên cứu nhiều nhất.
Acetobacter xylinum cĩ dạng hình que, thẳng hoặc hơi cong, cĩ thể di
động hoặc khơng, khơng sinh bào tử, Gram âm nhưng Gram của chúng cĩ thể
già đi hay do điều kiện mơi trường.
Acetobacter xylinum là vi khuẩn hiei khí bắt buộc, pH tối ưu 5,5, nhiệt độ tối ưu để phát triển là 25-30oC.
Nguồn hydrocacbon mà Acetobacter xylinum là gluccse, saccharose, maltose, manitol. Mơi trường thích hợp cho sự phát triển của Acetobacter xylinum là nước dừa già.
Ngày nay nhờ vào sự phát triển của cơng nghệ hiện đại người ta đã xác
định được cấu trúc của BC.BC cĩ cấu trúc gần giống như cấu trúc của cellulose thực vật, là chuỗi polymer của các nhĩm glucose liên kết với nhau qua các nối -1,4-glucan.
Các chuỗi đơn phân tử glucan liên kết với nhau bằng liên kết Vander Waals. Qua liên kết hydro, các lớp đơn phân tử này sẽ kết hợp với nhau tạo nên cấu trúc tiền sợi với chiều rộng 1,5nm. Các sợi kết hợp với nhau tạo thành các bĩ. Các bĩ kết hợp với nhau tạo thành các dãy cĩ kích thước từ 3-4nm và chiều rộng 70-80nm. Theo Zaaz (1977) thì kích thước của dãy là 3.2x133nm, theo Brown và cộng sự (1976) là 4.1x177nm.
So với PC thì BC cĩ độ polimer hĩa cao hơn và kích thước nhỏ hơn. BC cĩ độ polymer hĩa từ 2000-6000, cĩ khi lên đến 16000 hay 20000.Cịn ở
PC thì khả năng polymer hĩa của nĩ chỉ từ 13000-14000.
Trong tự nhiên, cellulose kết tinh ở hai dạng I vàII,đây là 2 dạng phổ
biến nhất. Tùy thuộc vào điều kiện mơi trường nuơi cấy và giống vi khuẩn mà dạng nào sẽ chiếm ưu thế nhưng thường trong tự nhiên dạng cellulose I được tổng hợp phổ biến hơn. Ngịai ra, cellulose I cĩ thể chuyển thành cellulose II, nhưng cellulose II khơng thể chuyển ngược thành cellulose I được.
c. Đặc điểm của BC
BC là 1 sản phẩm polysaccharide ngọai bào của vi khuẩn. BC sẽ bao quanh và bám chặt lấy tế bào vi khuẩn khi nĩ được tổng hợp.
BC cĩ 1 số đặc điểm nổi bật thích hợp cho việc sử dụng làm giá thể cố định tế bào vi sinh vật.
BC là dạng polimer cĩ độ tinh sạch cao hơn các dạng cellulose khác, chúng khơng cĩ ligin và hemicellulose. BC cĩ thể bị phân hủy hịan tịan và cĩ thể phục hồi.
Sợi cellulose được tổng hợp cĩ trọng lượng nhẹ, kíchthước ổn định và sức căng cao, cĩ độ bền sinh học cao đặc biệt là cellulose I. Cĩ khả năng giữ
nước cao (99%). Trong điều kiện ngập nứơc, nước cĩ thể vận chuyển xen vào các sợi cellulose.
Lớp màng cellulose được tổng hợp trực tíêp. Đặc biệt vi khuẩn cĩ thể
tổng hợp được các loại màng mỏng và các sợi cực nhỏ. Trong cấu trúc BC cĩ các trục đơn giúp cho lớp màng tạo thành trở nên mạnh hơn.
Trong suốt quá trình nuơi cấy chúng ta cĩ thể kiểm sĩat được đặc điểm lý học của phân tử cellulose (trọng lượng phân tử và khả năng kết tinh) nhờ
quan sát cấu trúc của chúng bằng cách cho thuớc nhuộm vào mơi trường nuơi cấy.
Cĩ thể tác động lên các gel liên quan đến quá trình tổng hợp cellulose. Từđĩ cĩ thể kiểm sốt các dạng kết tinh và trọng lượng phân tử của cellulose.