2.1.6.1 Các nghiên cứu cơ bản về bacterial cellulose
Năm 1886, lần đầu tiên nhà bác học Brown đã báo cáo về sự tổng hợp lớp màng cellulose ngoại bào của vi khuẩn A. xylinum [18],[52]. Mặc dù vậy, đến nữa sau thế kỷ XX các nhà khoa học mới thực sự nghiên cứu rộng rãi BC. Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, cấu trúc của cellulose vi khuẩn ngày càng đƣợc hiểu rõ [18]. Từ năm 1947 đến năm 1954, tại phịng thí nghiệm Hóa Vi sinh học, S. Hestrin và các cộng sự của trƣờng Đại học Hebrew đã đƣa ra bài báo về quá trình tổng hợp cellulose từ A. xylinum. Bài báo xoay quanh về các vấn đề về nguồn cơ chất, điều
kiện oxy, chất ức chế và các sản phẩm trung gian đã tác động lên quá trình hình thành cellulose [28].
Năm 1988, Atsushi đã nhận đột biến A. xylinum kháng 5-Fluorouridine và cho
sản lƣợng BC cao, và chủng cho sản lƣợng BC cao có cấu trúc thay đổi [38].
Năm 1997, Toda K., Asakura T. và cộng sự cho rằng, giống Acetobacter xylinum có sức đề kháng với acid acetic, cụ thể là có khả năng sinh trƣởng và phát
triển trong những mơi trƣờng có tới 2% acid acetic, những giống này có sản phẩm BC có khả năng giữ nƣớc cao, chất lƣợng tốt và ít bị nhiễm tạp [46].
Cellulose vi khuẩn với nhiều ứng dụng rộng rãi, nên việc nghiên cứu để tạo ra nguồn cellulose với sản lƣợng cao đƣợc sự quan tâm của giới khoa học. Với các cơng trình tiêu biểu nhƣ:
- Tổng hợp cellulose bởi Acetobacter xylinum từ nguồn carbon là glucose [26].
- Năm 2000, John Wiley và Sons đã nghiên cứu bằng cách thực hiện việc nuôi cấy Acetobacter xylinum subsp. sucrofermentans BPR2001 theo mẻ trong một bình phản ứng loop airlift để sản xuất cellulose. Nghiên cứu cho thấy, khi cung cấp khơng khí cho vi khuẩn thì sau 67 giờ thì vi khuẩn sẽ sản sinh 3,8g/l cellulose. Nếu cung cấp nhiều oxy hơn thì tốc độ sản sinh BC của vi khuẩn sẽ tăng gấp đôi [32].
- Năm 2002, Takehiko Ishida, Yasushi Sugano và các cộng sự nghiên cứu về sự ảnh hƣởng của acetan đối với sản lƣợng cellulose vi khuẩn đƣợc sinh ra [45].
- Năm 2004, Sangok Bae, Yasushi Sugano và các cộng sự đã nghiên cứu việc sử dụng thêm agar trong fermentor để cải thiện sản lƣợng BC tạo ra [40].
2.1.6.2 Các nghiên cứu ứng dụng của bacterial cellulose
Ứng dụng trong thực phẩm: BC đƣợc sản xuất từ Acetobacter xylinum đƣợc
sử dụng làm thức ăn truyền thống của ngƣời Philippine, cũng nhƣ ở một số nƣớc thuộc Châu Á bao gồm Indonesia, Nhật Bản, Taiwan [25]. Sản phẩm cellulose đƣợc sử dụng trong nƣớc ép trái cây và những thức uống khác, trong mức kẹo, kem, yoghurt, salad, thức ăn tráng miệng có tác dụng nhƣ chất làm đặc, vật liệu ổn định dịch huyền phù, vật liệu làm vỏ bọc thực phẩm. F. Yoshinaga & cộng sự (1997) so sánh tác động giữ ổn định dịch huyền phù của BC với các vật liệu khác nhƣ xanthan gum, sorbitan monolaurate, MCC (microcrystalline cellulose) và MFC (microfibrilated cellulose). MCC và MFC là các cellulose có nguồn gốc từ cellulose thực vật. Họ nhận thấy rằng, BC có tác dụng giữ ổn định dịch huyền phù ở các nồng độ muối khác nhau, pH khác nhau và đƣợc xử lý ở các nhiệt độ khác nhau. Trong khi đó, sorbitan monolaurate khơng giữ đƣợc dịch huyền phù ở pH 2 hoặc dịch huyền phù ở 20oC. Xanthan gum không ổn định đƣợc dịch huyền phù sau khi dịch
đƣợc hấp vô trùng ở 120oC, trong 20 phút. Với đặc tính ổn định dịch huyền phù, BC có triển vọng là một vật liệu cơng nghệ mới cho tƣơng lai [5].
Ứng dụng trong y học: Làm màng băng vết thƣơng, làm vi mạch nhân tạo bằng
chế phẩm BASYC® hỗ trợ cho vi phẫu thuật [23]. Năng lực tự nhiên chữa lành vết thƣơng của microbial cellulose đã đƣợc sử dụng trong việc làm da nhân tạo [48].
Ứng dụng trong công nghệ sản xuất giấy đặc biệt: Cellulose vi khuẩn có thể
đƣợc tổng hợp với một lƣợng lớn trong thời gian ngắn, lại có độ tinh sạch cao trong khi muốn thu cellulose từ thực vật phải qua thời gian dài [42]. Một ƣu điểm khác của loại giấy đặc biệt này là đặc tính hút và giữ mực cao [5].
Ứng dụng trong các sản phẩm audio: sử dụng BC làm màng rung bộ chuyển đổi
âm thanh dựa vào tính cơ học đặc biệt của màng BC sấy khơ có vận tốc truyền âm lớn có thể đạt 5000m/s. BC đã đƣợc sử dụng cho màng trong loa phóng thanh và ống nghe điện đài [4]. Công ty Sony liên kết với công ty Ajinomoto sản xuất ra màng loa phóng thanh đầu tiên bằng cellulose vi sinh vật [51].
Ứng dụng trong công nghiệp gỗ: Màng cellulose đƣợc tinh sạch, xay nghiền để
thu bột, sau đó kết dính bột này với bột cellulose. Vì thế trong việc tạo gỗ nhân tạo, bột BC đƣợc sử dụng làm tác nhân kết dính [4],[42].
Trong cơng nghiệp mỹ phẩm: làm chất ổn định kem dƣỡng da, gel vuốt tóc
[5],[51].
Ngồi ra BC cịn đƣợc sử dụng làm màng bao trong bảo quản dừa tƣơi [5].