4.3 Ứng dụng BC làm vật liệu trong kỹ thuật cố định nấm men
4.3.2 Khảo sát quá trình cố định trên chất mang BC bằng phƣơng pháp
hấp phụ
4.3.2.1 Ảnh hƣởng của kích thƣớc BC và chế độ khuấy đảo trong quá trình cố định tế bào
Trong phƣơng pháp bẫy - hấp phụ, chế độ khuấy đảo và thời gian cố định là các yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến quá trình cố định tế bào vi sinh vật [5],[8].
- Máy lắc với tốc độ lắc 200 vòng/phút và 300 vòng/phút đƣợc sử dụng để gia tăng mật độ tế bào hấp phụ lên chất mang trong thời gian BC trƣơng nở.
- Thời gian ủ chính là thời gian mà tế bào vi sinh vật tăng sinh trên giá thể BC, để nhốt thêm một lƣợng lớn tế bào vi khuẩn trong mạng lƣới cellulose sau quá trình hấp phụ [9]. Ngồi 2 thơng số trên chúng tơi tiến hành khảo sát thêm sự ảnh hƣởng của kích thƣớc BC lên hiệu quả cố định trong phƣơng pháp bẫy - hấp phụ này.
Trong thời gian hấp phụ 30 phút, mật độ tế bào nấm men hấp phụ trên chất mang với các kích thƣớc (2cmx3cm, 2cmx2cm và 2cmx1cm) qua 3 chế độ khuấy đảo (phƣơng pháp ngâm, sử dụng máy lắc – chế độ lắc 200 vòng/phút và máy lắc – chế độ lắc 300 vịng/phút trong q trình hấp phụ) đƣợc biểu thị qua đồ thị 4.2.
Bảng 4.7. Mật độ tế bào nấm men cố định trên các chất mang BC1, BC2 và BC3 qua các chế độ khuấy đảo trong 30 phút đầu hấp phụ.
(Đơn vị tính: số tế bào x 106 /cm3) Kích thƣớc BC BC1 (2cmx3cm) BC2 (2cmx2cm) BC3 (2cmx1cm) Chế độ khuấy đảo A B C A B C A B C Mật độ tế bào (số tế bào x 106/cm3) 0,667 1,059 1,070 0,682 1,090 1,100 0,708 1,126 1,152
Đồ thị 4.2. Mật độ vi khuẩn cố định trên BC với các kích thƣớc khác nhau và qua
các chế độ khuấy đảo khác nhau.
Trong cùng một chế độ khuấy đảo, với các BC (BC1, BC2, BC3) tƣơng ứng với các kích thƣớc khác nhau (2cmx3cm, 2cmx2cm và 2cmx1cm), mật độ tế bào thay đổi:
- Từ 0,667x106 tế bào/cm3 đến 0,708x106 tế bào/cm3 (chế độ khuấy đảo A). - Từ 1,059x106
tế bào/cm3 đến 1,126x106 tế bào/cm3 (chế độ khuấy đảo B). - Từ 1,070x106
tế bào/cm3 đến 1,152x106 tế bào/cm3 (chế độ khuấy đảo C). Các số liệu thực nghiệm cho thấy rằng khơng có sự khác biệt giữa 3 kích thƣớc khảo sát. Nhƣng giữa các chế độ khuấy đảo thì có sự khác biệt.
Với hai phƣơng pháp cải tiến (sử dụng máy lắc – 200 vòng/phút và 300 vòng/phút) nhằm gia tăng khả năng hấp phụ tế bào vi khuẩn vào trong chất mang đạt đƣợc kết quả:
- Với BC1, mật độ tế bào gia tăng từ 0,667x106 tế bào/cm2 lên đến 1,059x106 tế bào/cm3 (phƣơng pháp B) và 1,070x106 tế bào/cm3 (phƣơng pháp C).
- Với BC2, mật độ tế bào gia tăng từ 0,682x106
tế bào/cm3 lên đến 1,090x106 tế bào/cm3 (phƣơng pháp B) và 1,100x106 tế bào/cm3 (phƣơng pháp C).
Tƣơng tự với BC3, mật độ tế bào gia tăng từ 0,708x106
tế bào/cm3 lên đến 1,126x106 tế bào/cm3 (phƣơng pháp B) và 1,152x106 tế bào/cm3 (phƣơng pháp C)
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 A B C Chế độ khuấy đảo M ật đ ộ tế b ào x 1 0 6 /cm 3 BC1 (2cmx3cm) BC2 (2cmx2cm) BC3 (2cmx1cm)
Từ đồ thị 4.2 cho thấy, với 3 chế độ khuấy đảo (phƣơng pháp ngâm, lắc 200 vòng/phút và lắc 300 vòng/phút) cho thấy phƣơng pháp cải tiến (sử dụng máy lắc) nhằm gia tăng khả năng hấp phụ tế bào vi khuẩn vào chất mang đều đạt kết quả. Tuy nhiên với kết quả thể hiện qua bảng 4.7 và qua đồ thị 4.2 cho thấy phƣơng pháp cố định sử dụng máy lắc 200 vịng/phút và lắc 300 vịng/phút khơng có sự khác biệt đáng kể.
Vì thế, để tăng sự thuận tiện khi sử dụng phƣơng pháp bẫy - hấp phụ này chúng tơi sử dụng BC2 với kích thƣớc 2cmx2cm với chế độ lắc 200vòng/phút (để tăng khả năng hấp phụ) cho những khảo sát về sau trong bài nghiên cứu này.
4.3.2.2 Ảnh hƣởng thời gian ủ lên quá trình cố định bẫy - hấp phụ
Sau 30 phút đầu của quá trình hấp phụ, chất mang BC đƣợc trƣơng nở bởi dịch môi trƣờng tƣơi và tế bào nấm men. Chất mang BC lúc này nhƣ một giá thể ni cấy nấm men và thời gian ủ chính là thời gian thích hợp cho số lƣợng tế bào nấm men tăng sinh. Vì thế, để biết đƣợc thời gian ủ ảnh hƣởng đến tốc độ phát triển của tế bào nấm men trên chất mang này nhƣ thế nào chúng tôi đã tiến hành ủ nấm men trên chất mang BC và tiến hành lấy mẫu tại mỗi mốc thời gian: 1 ngày, 2 ngày, 3 ngày, 4 ngày và 5 ngày ủ.
Bảng 4.8. Ảnh hƣởng của thời gian ủ lên mật độ tế bào nấm men đƣợc cố định trên chất mang BC.
(Đơn vị tính: Số tế bào x 106/cm3). Mật độ tế bào
Lần lặp lại
Thời gian ủ (ngày)
0 ngày* 1 ngày 2 ngày 3 ngày 4 ngày 5 ngày 1 1,088 6,487 8,061 6,746 6,810 5,977 2 1.138 8,621 9,861 7,789 6,738 6,257 3 1,043 7,910 9,832 6,880 6,846 6,801 Trung bình 1,090 7,673 9,251 7,138 6,797 6,343 (0 ngày*: là thời gian ban đầu ngay sau quá trình hấp phụ để chuyển sang giai
Đồ thị 4.3. Ảnh hƣởng của thời gian ủ lên mật độ tế bào nấm men.
Qua đồ thị 4.3 và bảng 4.8 cho thấy: mật độ tế bào nấm men trong mạng lƣới cellulose sau các mốc thời gian 1, 2, 3, 4, 5 ngày ủ đã gia tăng so với mốc thời gian ban đầu. Mật độ tế bào nấm men đạt cao nhất tại mốc thời gian là 2 ngày ủ với số lƣợng tế bào mà chúng tôi đã ghi nhận đƣợc là: 9,251x106
tế bào/cm3. Ngày thứ 3 trở đi thì số lƣợng tế bào có xu hƣớng giảm dần so với chế độ 2 ngày ủ.
Kết quả trên thêm một lần nữa khẳng định rằng thời gian ủ chính là thời gian tế bào nấm men tăng sinh trên giá thể BC, để nhốt thêm một lƣợng lớn tế bào vi sinh vật trong mạng lƣới cellulose sau quá trình hấp phụ [8],[9]. Nhƣ vậy sau thời gian ủ, mật độ tế bào nấm men gia tăng trong mạng lƣới cellulose và tế bào cố định trong giá thể BC lúc này bao gồm: số tế bào nấm men hấp phụ ban đầu và số tế bào đƣợc sinh ra sau giai đoạn ủ.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0* 1 2 3 4 5
Thời gian ủ (ngày)
M ật độ t ế bà o x 10 6 /cm 3
Hình 4.6, 4.7 đƣợc chúng tơi chụp qua kính hiển vi điện tử quét để minh chứng tế bào nấm men đã đƣợc cố định trên và trong chất mang BC.
Với các điều kiện tối ƣu đã khảo sát: sử dụng BC với kích thƣớc 2cmx2cm và chế độ lắc là 200vòng/phút với thời gian ủ là 2 ngày thì mật độ tế bào cố định trên chất mang BC bằng phƣơng pháp bẫy - hấp phụ là: 9,251x106
tế bào/cm3.