tređn mođi trường rư đường
Các nhà khoa hĩc Nhaơt bạn cho raỉng các đoơt biên đeă kháng Sulfagunidine cho BC naíng suât cao [ 42-44, 101, 108].
Kêt quạ bạng 4.6 ghi nhaơn, với các lieău chiêu xá laăn lượt là: 0, 30, 60, 90, 120 và 150 giađy; mức gađy chêt gia taíng từ 94,8 % (ở 30 s) leđn đên 99,99% (ở 120 s). Ở lieău chiêu xá 150s mức gađy chêt là hoàn toàn 100% ( bạng 4.6). Bạng 4.6 Aûnh hưởng cụa tia tử ngối đên tê bào vi khuaơn A. xylinum
Lieău chiêu xá (s) Sô lượng tê bào sông/ ml dịch
Mức đoơ sông sót % Tỷ leơ gađy chêt %
0 46,00.106 100 0 30 23,92.106 5,20 94,80 60 75,90.104 1,65 98,35 90 55,20.102 0,02 99,98 120 9,20.102 0,01 99,99 150 0 0 100
b) Chĩn lĩc đoơt biên kháng Sulfaguanidine
Từ các chụng vi khuaơn Acetobacter xylinum BC16, BC17, BC18, BC25 và BC 28 phù hợp với mođi trường rư đường, tuyeơn chĩn được moơt dòng đoơt biên kháng Sulfaguanidine ngău nhieđn và 2 dòng đoơt biên UV kháng Sulfaguanidine. Trong ba dòng đoơt biên tređn, hai dòng đoơt biên kháng Sulfaguanidine do chiêu xá ở lieău 60s đeău xuât phát từ dòng gôc A. xylinum BC16 và được ký hieơu là A.xylinum BC16S1 và A.xylinum BC16S2, dòng đoơt biên kháng Sulfaguanidine ngău nhieđn từ dòng gôc A. xylinum BC25 được chúng tođi ký hieơu là Acetobacter xylinum BC25S3.
c) Khạ naíng leđn men cellulose cụa các dòng đoơt biên tređn mođi trường rư đường Các dòng đoơt biên có khác bieơt so với dòng gôc như sau (bạng 4.7):
- Trong 3 dòng đoơt biên, maơt đoơ tê bào khođng có sự thay đoơi so với chụng gôc (đát từ 46,6-46,91.106 tê bào/ ml so với chụng gôc A.xylinum BC16 đát 46,85.106 tê bào/ ml hoaịc 45,5.106 tê bào/ ml so với chụng gôc A.xylinum BC25 đát 45,65.106 tê bào/ ml).
- Xét đên sạn lượng cellulose trong nuođi cây beă maịt (S-BC) thì có sự cại thieơn ở A.xylinum BC25S3.So với chụng gôc A.xylinum BC25 sạn lượng S-BC taíng theđm được từ 715 g/ l leđn 812 g/ l (1,14 laăn). Mức thay đoơi sạn lượng S-BC
cụa các dòng A.xylinum BC16 đoơt biên khođng đáng keơ. Như vaơy, đeơ thu nhaơn S- BC tređn mođi trường rư đường, chúng tođi có theơ sử dúng các dòng A.xylinum
BC16, BC16S1, BC16S2 hoaịc BC25S3.
- Xét đên sạn lượng cellulose trong nuođi cây chìm (A-BC) chĩn lĩc được dòng A.xylinum BC16S1. Sạn lượng A-BC taíng từ 505g/l (dòng gôc) leđn 700g/ l ở dòng đoơt biên A.xylinum BC16S1 cao gâp 1,4 laăn.
Bạng 4.7 Khạ naíng sinh trưởng và toơng hợp cellulose cụa các dòng đoơt biên tređn mođi trường rư đường
Teđn chụng,dòng Maơt đoơ tê bào
(106 tê bào/ ml) Sạn lượng sinh cellulose trong nuođi cây beă maịt S-BC ( g/ l)
Sạn lượng sinh cellulose trong nuođi cây chìm A-BC (g/ l) A.xylinum BC16S1 46,91 800 700 A.xylinum BC16S2 46,60 800 500 A.xylinum BC25S3 45,50 812 355 A.xylinum BC16 46,85 805 505 A.xylinum BC25 45,65 715 350
Veă sự oơn định giông, trong nuođi cây beă maịt chĩn chụng gôc A.xylinum
BC16; trong nuođi cây chìm sử dúng dòng A.xylinum BC16S1.
Nhaỉm boơ sung vào boơ sưu taơp giông, chúng tođi tiên hành rà soát lái các đaịc đieơm sinh hĩc cụa dòng A. xylinum BC16S1. Kêt quạ veă các đaịc đieơm hình thái hoàn tòan khođng thay đoơi so với dòng gôc.
Dòng A. xylinum BC16S1 sẽ được tiêp túc nghieđn cứu ở những phaăn tiêp theo trong nuođi cây chìm. Chụng gôc A. xylinum BC16 được sử dúng trong nuođi cây beă maịt.
4.2.1.3 Nhađn giông A. xylinum BC16 và A. xylinum BC16S1
Quá trình nhađn giông quyêt định đên naíng suât và chât lượng BC trong giai đốn leđn men. Noơi dung cụa phaăn này nhaỉm xác định các đieău kieơn cho quá trình nhađn giông phù hợp với đieău kieơn leđn men ở quy mođ pilot ( đoă thị 4.1). a) Xác định thành phaăn mođi trường và các đieău kieơn nuođi cây
1. Xác định nguoăn N hữu cơ 34 36 38 40 42 44 46 48 1 2 3 4 Nguoăn N
Sinh khôi(trieơu tê bào/ml)
BC16
BC16S1
1. Pepton 2. Cao nâm men 3. Dịch đaơu nành 4. Dịch nâm men thụy phađn
2. Xác định tôc đoơ quay cụa máy laĩc
44 45 46 47 48 49 50 51 50 100 150 200 250 300 350 400 Vòng quay (vòng/phút)
Sinh khôi (trieơu tê bào/ ml)
(a) BC16 (b) BC16S1
3. Xác định thời gian nhađn giông
43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 1 2 3 4 5 6 7
Thời gian nhađn giông(ngày)
Sinh khôi(trieơu tê bào/ml)
(a) BC16 (b) BC16S1
4. Xác định nhieơt đoơ mođi trường
0 10 20 30 40 50 60 25 C 28 C 30 C 32 C 35 C Nhieơt đoơ
Sinh khôi (trieơu tê bào/ml)
BC16
BC16S1
Đoă thị 4.1 Xác định các đieău kieơn nhađn giông câp 2 cụa A. xylinum BC16 và BC16S1
Các đieău kieơn tôi ưu đeơ nhađn giông câp 2 ( đoă thị 4.1):
- Mođi trường rư đường sử dúng nguoăn [N] hữu cơ từ dịch nâm men thuỷ phađn hoaịc dịch đaơu nành thay thê nguoăn cao nâm men. Các nguoăn [N] hữu cơ này còn đóng vai trò quan trĩng cung câp các acid amin và chât kích thích sinh trưởng cho vi sinh vaơt.
- Chê đoơ laĩc : 250 vòng/ phút. - Thời gian nhađn giông : 4 ngày.
b) Xác định phương thức khuây đạo nhađn giông câp 3
Bạng 4.8 Kêt quạ nhađn giông câp 3 cụa 2 chụng BC16 và BC 16S1
Thiêt bị nhađn giông
Sinh khôi tê bào A.xylinum
BC16 (trieơu tê bào/ml)
Sinh khôi tê bào A.xylinum
BC16S1 (trieơu tê bào/ml)
Mức đoơ nhieêm khi nhađn giông
A.xylinum
BC16
Mức đoơ nhieêm khi nhađn giông
A.xylinum
BC16S1
1. Fermentor 51,18 50,75 _ _
2. Thoơi khí 47,65 46,90 _ _
3. Thoơi khí -Hoăi lưu 49,82 49,11 _ _
( _ ) :khođng phát hieơn
Xác định phương thức khuây đạo nhađn giông câp 3 được theơ hieơn qua bạng 4.8. Trong đieău kieơn chuaơn, nhađn giông trong fermentor cho lượng sinh khôi tê bào cao nhât đát 50,75.106 tê bào/ml ( A.xylinum BC16S1) và 51,18.106 tê bào/ ml (A.xylinum BC16).
Xêp thứ hai là nhađn giông trong thiêt bị có heơ thông thoơi khí-hoăi lưu cho lượng sinh khôi tê bào đát 49,11.106 tê bào/ml ( A.xylinum BC16S1) và 49,82.106 tê bào/ ml ( A.xylinum BC16).
Với thiêt bị có heơ thông thoơi khí , tuy lượng sinh khôi tê bào văn cao trong khoạng từ 46,9 – 47,65.106 tê bào/ ml nhưng có sự sút giạm trong quá trình nhađn giông. Kêt quạ nhađn giông khác nhau ở các thiêt bị tređn chụ yêu là do sự cung câp oxy, áp suât oxy, sự khuây đạo mođi trường. Những vân đeă này đã được nhieău tác giạ đeă caơp [103,110]. Qua thực tê sạn xuât, nhađn giông câp 3 theo phương thức thoơi khí- hoăi lưu cho kêt quạ khođng có sự khác bieơt đáng keơ so với phương pháp nhađn giông trong fermentor (đieău kieơn chuaơn). Hieơu suât nhađn giông trong thiêt bị thoơi khí- hoăi lưu đát 97% so với đieău kieơn nhađn giông chuaơn trong fermentor.
Các đieău kieơn nhađn giông câp 3 hoàn tòan tương tự như trong nhađn giông câp 2 với thiêt bị có heơ thông thoơi khí-hoăi lưu.
4.2.1.4 Thành phaăn mođi trường rư đường phù hợp kieơu leđn men beă maịt
Kêt quạ cụa phaăn sàng lĩc giông, cại thieơn giông tuyeơn chĩn A. xylinum BC16 phù hợp với kieơu leđn men beă maịt (cho hieơu suât sinh cellulose cao, cho đoơ dày
màng lớn). A. xylinum BC16 đã xác định các đieău kieơn nhađn giông tiêp túc khạo sát trong phương thức leđn men beă maịt tređn mođi trường rư đường.
Chĩn nguoăn [N] hữu cơ phù hợp mođi trường leđn men rư đường
Sử dúng bôn mođi trường rư đường có nguoăn [N] hữu cơ khác nhau là pepton, cao nâm men, dịch đaơu nành và dịch nâm men thuỷ phađn.
Veă maơt đoơ tê bào, cạ 4 mođi trường rư đường với 4 nguoăn [N] hữu cơ khác nhau đeău cho maơt đoơ tê bào dao đoơng từ 30,5.106 đên 42,65.106 tê bào / ml. Mođi trường rư đường với nguoăn [N] hữu cơ là cao nâm men cho maơt đoơ tê bào cao nhât đát 42,65.106 tê bào / ml. Mođi trường rư đường với nguoăn [N] hữu cơ là dịch nâm men thuỷ phađn và dịch đaơu nành cũng cho maơt đoơ tê bào oơn định ở mức khỏang 42,15.106 tê bào/ ml sau 4 ngày nuođi cây. Sử dúng pepton cho maơt đoơ tê bào thâp nhât.
Tương ứng như vaơy, xét khạ naíng sạn sinh ra BC, mođi trường sử dúng nguoăn [N] hữu cơ là dịch nâm men thuỷ phađn thu được sạn lượng BC tươi đát 905g/ l tương đương với BC khođ đát 7,5 g/ l mođi trường ( đoă thị 4.2).
Từ sạn lượng BC thu được, so sánh giá thành giữa các nguoăn [N] hữu cơ, tính oơn định và khạ naíng đáp ứng nhu caău leđn men quy mođ lớn, chĩn nguoăn dịch nâm men thuỷ phađn hòan tòan có theơ thay thê cao nâm men truyeăn thông. Nguoăn dịch chiêt nâm men có thành phaăn oơn định như đã trình bày ở phú lúc, được sử dúng cho các thí nghieơm tiêp theo.
Khạo sát ạnh hưởng cụa tỷ leơ dịch chiêt nâm men
Với 5 mức tỷ leơ dịch nâm men, maơt đoơ vi khuaơn trong dịch leđn men khođng có sự khác bieơt ở 4 mức 3%, 5%, 7% và 9% đeău đát từ 45,86.106 tê bào/ ml đên 45,92.106 tê bào/ ml. Ở mức thâp 1%, maơt đoơ tê bào thâp hơn đát 39,85.106 tê bào/ ml. Xét chư tieđu quan trĩng là sạn lượng BC sinh ra, lượng BC thu được cao nhât khi sử dúng mođi trường rư đường với noăng đoơ 5% đên 9% dịch chiêt nâm men, đát 910-918g BC tươi/ lít mođi trường và BC khođ đát 7,5 g/ l đên 7,55 g/ l mođi trường.
Tỷ leơ dịch nâm men thuỷ phađn là 5% chĩn cho các nghieđn cứu tiêp theo. Khạo sát ạnh hưởng cụa tỷ leơ rư đường
Nguoăn [C] từ rư đường chính là cơ chât đeơ vi khuaơn phát trieơn và sinh toơng hợp cellulose [15]. Tìm hieơu ạnh hưởng cụa noăng đoơ carbon đôi với vieơc sinh toơng hợp cellulose, chúng tođi thay đoơi tỷ leơ rư đường với 4 mức là 2%, 4%, 6% và 8%, và khođng thay đoơi các thành phaăn khác.
1.Xác định nguoăn [N]hữu cơ
600 700 800 900 1000 1 2 3 4 Nguoăn [N] Sạn lượng BC(g/l)
1. Pepton 2. Cao nâm men 3. Dich đaơu nành 4. Dịch nâm men thụy phađn
2.Xác định tỷ leơ dịch nâm men thụy phađn
600 700 800 900 1000 Tỷ leơ[N] % Sạn lượngBC(g/l)
3.Xác định tỷ leơơ rư đường
500 600 700 800 900 1000 Tỷ leơ [C] % Sạn lượng B C (g/l)
Đoă thị 4.2 Thành phaăn mođi trường rư đường phù hợp kieơu leđn men beă maịt Với noăng đoơ rư đường baỉng 4% và 6% lượng BC cao nhât đát 915-922g BC tươi/ lít mođi trường và tương ứng là 7,57g BC khođ/ lít mođi trường. Noăng đoơ rư đường taíng leđn 8% có xu hướng ức chê quá trình sinh toơng hợp cellulose vi khuaơn. Hieơn tượng này xạy ra do môi lieđn quan với maơt đoơ tê bào trong quá trình sinh trưởng và phát trieơn cụa vi khuaơn A. xylinum. Noăng đoơ đường cao dăn đên quá trình hâp thu nguoăn dinh dưỡng kém do táo sự cheđnh leơch áp suât thaơm thâu cụa tê bào [1]. Noăng đoơ rư đường quá thâp sẽ khođng đụ cơ chât cho quá trình toơng hợp BC.
Giữa 2 tỷ leơ, 4% rư đường là tỷ leơ thích hợp.
Vaơy mođi trường rư đường 4% có boơ sung dịch nâm men thụy phađn 5% là mođi trường rư đường phù hợp trong leđn men beă maịt với A.xylinum BC16.
4.2.1.5 Thành phaăn mođi trường rư đường phù hợp kieơu leđn men chìm
Kêt quạ cụa quá trình sàng lĩc giông và tuyeơn chĩn giông thu nhaơn A.
xylinum BC16S1 là dòng phát trieơn nhanh cho hieơu suât sinh BC cao tređn mođi trường rư đường trong đieău kieơn nuođi cây chìm.
Các kêt quạ chĩn nguoăn [N] hữu cơ phù hợp, khạo sát tỷ leơ [C], tỷ leơ dịch nâm men thụy phađn nhaỉm xác định thành phaăn mođi trường với A. xylinum
BC16S1 được theơ hieơn qua đoă thị 4.3.
1.Xác định nguoăn [N]hữu cơ
500 550 600 650 700 750 800 1 2 3 4 Nguoăn ơ[N] Sạn lượng BCtươi g/l)
1. Pepton 2. Cao nâm men 3. Dich đaơu nành 4. Dịch nâm men thụy phađn
2.Xác định tỷ leơ dịch nâm men thụy phađn
500 550 600 650 700 750 Tỷ leơ (N] % Sạn lượng BC(g/l)
3.Xác định tỷ leơ rư đường
500 550 600 650 700 750 800
Tỷ leơ rư đường %
Sạn lượng BC(g/l)
Đoă thị 4.3 Thành phaăn mođi trường rư đường phù hợp kieơu leđn men chìm - Xét tređn 4 nguoăn [N] hữu cơ khác nhau trong mođi trường leđn men rư đường, sạn lượng A-BC cao nhât khi leđn men tređn các mođi trường rư đường sử dúng cao nâm men, dịch đaơu nành và dịch nâm men thuỷ phađn (đát 710-718g/ l), thâp nhât là mođi trường sử dúng pepton (đát 650g/ l). Xét tính hieơu quạ kinh tê và sự khác bieơt khođng đáng keơ sạn lượng A-BC, chúng tođi chĩn dịch nâm men thuỷ phađn boơ sung vào mođi trường leđn men rư đường đeơ gia taíng tỷ leơ [N] và boơ sung chât kích thích sinh trưởng.
- Với 5 mức tỷ leơ dịch nâm men thuỷ phađn từ 1% đên 9%, sạn lượng BC có xu hướng taíng daăn từ mức 1% đên 5% (từ 560 g/ l taíng leđn 712 g/ l) và oơn định ở các mức từ 5% đên 9% (đát 710-715 g BC tươi/ l). Mức 5% tỷ leơ dịch nâm men thuỷ phađn là mức được chĩn cho thí nghieơm kê tiêp.
- Khạo sát các tỷ leơ rư đường từ mức 2% đên 8%. Sạn lượng A-BC có xu hướng taíng daăn từ mức 2% đên 6% rư đường. Sạn lượng BC đát được cao nhât là 780 g/ l khi sử dúng mođi trường rư đường 6%. Ở mức 8% rư đường, sạn lượng A- BC có xu hướng giạm còn 650 g A-BC tươi/ lít.
Vaơy, nguoăn [N] hữu cơ được chĩn là dịch chiêt nâm men thuỷ phađn 5%, tỷ leơ rư đường là 6% là mođi trường rư đường phù hợp trong leđn men chìm với vi khuaơn A.xylinum BC16S1.
4.2.2. Mođi trường nước mía.
Những thaím dò ban đaău cho thây với hàm lượng dinh dưỡng cao, nước mía pha lõang có theơ được sử dúng làm mođi trường sạn xuât cellulose vi khuaơn. Tuy nhieđn các nghieđn cứu chư mới dừng lái ở sự phôi troơn 2 nguyeđn lieơu nước dừa và nước mía với các chụng giông quen thuoơc tređn mođi trường nước dừa [8].
4.2.2.1 Sàng lĩc giông phù hợp với mođi trường nước mía
Thođng qua các chư tieđu sàng lĩc giông, thu nhaơn được kêt quạ qua bạng 4.9: Bạng 4.9 Tuyeơn chĩn giông phát trieơn tređn mođi trường nước mía thođng qua sự
phát trieơn tređn mođi trường đaịc và lỏng
Khạ naíng sinh trưởng và phát trieơn tređn mođi trường rư đường đaịc
Stt Ký hieơu chụng vi khuaơn
Khạ naíng chung Đường kính khuaơn lác
Maơt đoơ tê bào tređn mođi trường lỏng (trieơu tê bào/ ml) 1 Acetobacter xylinum BC1 ++ 2-3mm 16,55 2 Acetobacter xylinum BC2 ++ 1-2mm 12,45 3 Acetobacter xylinum BC3 + Đieơm 12,06 4 Acetobacter xylinum BC4 ++ 1-2mm 15,73 5 Acetobacter xylinum BC5 + 1-2mm 11,22 6 Acetobacter xylinum BC6 + Đieơm 15,50 7 Acetobacter xylinumBC7 +++ 3-4mm 32,80 8 Acetobacter xylinumBC8 +++ 3-4mm 40,58 9 Acetobacter xylinum BC9 ++ 3mm 16,72 10 Acetobacter xylinum BC10 ++ 3mm 21,09 11 Acetobacter xylinum BC11 +++ 3mm 23,34 12 Acetobacter xylinum BC12 ++ 3-4mm 20,05 13 Acetobacter xylinum BC13 + Đieơm 16,67 14 Acetobacter xylinum BC14 +++ 3mm 29,36 15 Acetobacter xylinum BC15 ++ 2-3mm 20,92 16 Acetobacter xylinumBC16 +++ 3-4mm 45,95 17 Acetobacter xylinumBC17 +++ 4mm 45,08 18 Acetobacter xylinumBC18 +++ 3mm 48,15 19 Acetobacter xylinum BC19 ++ 2-3mm 21,62 20 Acetobacter xylinum BC20 +++ 3-4mm 24,35 21 Acetobacter xylinum BC21 +++ 2-3mm 28,01 22 Acetobacter xylinum BC22 ++ 2mm 16,25 23 Acetobacter xylinum BC23 + Đieơm 17,33 24 Acetobacter xylinum BC24 + Đieơm 18,52 25 Acetobacter xylinum BC25 +++ 3-4mm 41,76
26 Acetobacter xylinum BC26 + Đieơm 14,23 27 Acetobacter xylinum BC27 + Đieơm 17,92 28 Acetobacter xylinum BC28 +++ 3mm 45,64
29 Acetobacter xylinum BC29 +++ 3mm 27,08
Ghi chú: +++: Sinh trưởng mánh; ++: Sinh trưởng vừa phại; +: Sinh trưởng yêu - Xét tređn mức đoơ sinh trưởng và phát trieơn cụa khuaơn lác có 8 chụng phát