4. Bố cục đề tài
3.3.1Xác định sự ảnh hưởng của pH đến sự phát triển và hình thành
biofilm của B. subtilis được phân lập
Giá trị pH của mơi trường nuơi cấy ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tạo EPS, đây chính là thành phần chính cấu thành nên màng sinh học. Thơng số này xác định sự thay đổi hình thái của tế bào. Các mơ hình thí nghiệm thực hiện ở hình cực đại của mơi trường (pH 2,0-3,0 hoặc pH ≥ 10) khơng chỉ ức chế quá trình phát triển của vi sinh vật mà cịn cả quá trình sinh tổng hợp các polyme ngoại bào[54]. Nĩ đặc biệt được quan sát thấy trong các tế bào của
Aureobasidium pullulans. Việc thực hiện nghiên cứu trên chủng B. subtilis
được ít nghiên cứu đề cập đến. Nên đề tài được thực hiện trong các chuỗi nghiên cứu liên quan đến việc sản xuất và khống chế sản xuất màng sinh học từ vi khuẩn này.
Tiến hành thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH đến sự phát triển và hình thành biofim của KL12 được tiến hành như mơ tả ở phần nguyên liệu và phương pháp. Xác định mật độ tế bào KL12 được tiến hành như phần xây dựng đường chuẩn. Kết quả của quá trình này được thể hiện trên Hình 3.8.
Hình 3.8 Mật độ vi khuẩn B. subtilis trong lớp màng sinh học
y = -0.0295x3+ 0.5086x2- 2.4485x + 3.5612 R² = 0.9841 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 2 4 6 8 10 12 pH M ật đ ộ tế b ào , 1 0 8CFU /m l )
Cũng cùng với thí nghiệm đo mật độ vi khuẩn, các thí nghiệm hình thành trên màng sinh học trên bề mặt rắn LBA cũng được tiến hành, các tiến hành cũng được thực hiện như trên nhưng mơi trường LBA cũng được điều chỉnh pH từ 3 – 10. Kết quả biofilm được đo lường bằng cách đo đường kính màng sinh học hình thành cho tới khi đường kính này khơng đổi. Kết quả của việc thực hiện việc sản xuất màng sinh học trên bề mặt rắn được thể hiện trong Bảng 3.3.
Bảng 3.3 Sự hình thành màng sinh học theo sự thay đổi pH mơi trường dinh dưỡng pH Đường kính (mm) 3 - 4 - 5 16.5±0.2 6 23.0±0.3 7 27.3±0.3 8 26.4±0.5 9 11.9±0.3 10 3.3±0.2
Dựa vào bảng trên, cĩ thể thấy rằng với ở mơi trường cĩ pH lớn thì quá trình sản xuất màng sinh học bị ức chế với đường kính của màng trên bề mặt mơi trường thạch rắn nhỏ dần. Tương tự, các số liệu này mơ tả sự tương đồng với kết quả hình 3.8 với mật độ vi khuẩn B. subtilis thưa dần trong lớp màng sinh học. Tuy nhiên, khi so sánh với pH 5 – 6, sự phát triển của màng sinh
học khơng mạnh mẽ bằng pH 7 – 8. Sự mở rộng sản xuất màng sinh học thích hợp ở mơi trường cĩ pH lớn hơn 6 và vượt quá pH 8 thì việc nới rộng đường kính màng sinh học giảm dần. Các nghiên cứu đã được cơng bố trên thế giới về yếu tố ảnh hưởng của pH tới việc sản xuất màng sinh học được thực hiện bởi nhiều loại vi khuẩn khác nhau. Harjai và cộng sự đã mơ tả quá trình sản xuất màng sinh học ở P. aeruginosa ở pH 8 cao hơn ở pH 5 – 6, điều này họ giải thích là do sản xuất alginate cao hơn[40]. Heyde và cộng sự đã mơ tả rằng sự mở rộng của porin ở màng ngồi của thành tế bào vi khuẩn ở pH cao hơn cĩ thể gĩp phần vào sự tích tụ carbon và do đĩ, tổng hợp alginate cao hơn[41]. Mối liên quan tương tự giữa tăng pH và sản xuất màng sinh học cũng được chứng minh ở S. Maltophilia[25]. Mặt khác, mối quan hệ giữa pH của mơi trường dinh dưỡng và sản xuất màng sinh học cho thấy mối tương quan thuận ở tất cả các chủng thử nghiệm. Mơi trường sống tự nhiên với các yếu tố căng thẳng của mơi trường dường như đĩng một vai trị ít quan trọng hơn trong việc sản xuất màng sinh học so với nền tảng di truyền của vi sinh vật. Trong một thử nghiệm khác trên chủng Bacillus cereus (B. cereus) đã được phát triển trong điều kiện sản xuất ra màng sinh học và độ pH của mơi trường tăng trưởng được đo trong 24 giờ hình thành màng sinh học. Khi B. cereus được nuơi trong TSB bổ sung 1% glucose, độ pH của mơi trường tăng trưởng giảm xuống pH 4,5 trong khoảng thời gian 24 giờ. Ngược lại, trong trường hợp khơng cĩ glucose, mặc dù ban đầu cĩ một sự sụt giảm nhỏ đến pH, nhưng pH cuối cùng thích hợp là 6,5. Vì sự hình thành màng sinh học cĩ liên quan đến việc cung cấp glucose, nghiên cứu kết luận rằng ở mơi trường pH thấp gĩp rất ít phần vào khả năng của B. cereus để hình thành màng sinh học trong TSB[34]. Lee và cộng sự nghiên cứu khả năng tối thiểu của việc tổng hợp EPS liên quan đến sự thay đổi hình thái của các tế bào
luận khoảng pH tối ưu của mơi trường để sản xuất màng sinh học dao động trong khoảng 5,5 đến 6,5[52].