Hi nă nay,ă cóă r tă nhi uă ch tă khángă n mă lƠă cácă s nă ph mă chuy nă hóaă c aă
Bacillus. Cácăh păch tăcóăho tătínhăkhángăkhu năvƠăkhángăn măđƣăđ căkhaiăthácă
trongăyăh căvƠăngƠnhăcôngănghi p.ă ngăth iăcácăch tăkhángăn mănƠyăth ngăs ă
d ngăđ ăphòngăch ngăvƠăki măsoátăb nh trênăcơyănh ăm tătácănhơnăki măsoátăsinhă
h c. (Zhang và cs., 2008; Kumar và cs., 2009)
Bacillus mangăl iănhi uăl iăíchăchoăvi căb oăv ăch ngăl iănh ngăngu năb nhă doăviăkhu năvƠăviăn măgơyăraăb iăkh ăn ngăhìnhăthƠnhăn iăbƠoăt ăc aăchúngăvƠăho tă
tính kháng sinhăph ăr ng. Bacillus s năxu tăraă167ăh păch tăsinhăh căch ngăl iăviă khu n,ăn m,ăđ ngăv tănguyênăsinhăvƠăvirus.ăCácăh păch tănƠyăth ngălƠăenzymăth yă phơnăhayălƠăcácăpeptidăcóăho tătínhăsinhăh c,ăho căcácăh păch tăpolyketide. (Zhang và cs., 2008; Kumar và cs., 2009)
Enzym: Bacillus cóăkh ăn ngăs năxu tănhi uălo iăenzymăphơnăh yăthƠnhăt ă
bƠoăn mănh ăchitinase,ăprotease,ăglucanaseầ CácăenzymănƠyăpháăh yăthƠnhăt ăbƠoă
c aă n m,ă đ că bi tă lƠă chitinase.ă Nhi uă ch ngă Bacillus cóă th ă s nă xu tă enzymă chitinaseă ăm căcaoădoăđóălƠmăgiaăt ngăkh ăn ngăkhángăn m.ăTrongănghiênăc uăc aă
WenậTeish và cs. Bacillus cereus QQ308 s nă xu tă cácă enzymă chitinase,ă chittosanaseăvƠăproteaseăkhiăphátătri nătrênămôiătr ngăcóăch aăb tăv ătômăvƠăv ăsò,ă cóă tácă d ngă că ch ă s ă n yă m mă bƠoă t ă vƠă kéoă dƠiă ngă m mă c aăFusarium
oxysporum, Fusarium solani, Pythium ultimum. (Bossche, 2003; Maheshwari, 2010)
Các peptide:ă d aă vƠoă đ că đi mă c uă trúcă c aă peptid,ă nóă cóă th ă đ că phơnă thƠnhă3ălo i:ăcyclicălipopeptideă(CLP),ăphosphonoậoligopeptide và dipeptide.
+ Cyclic lipopeptide (CLP):ăh uăh tăcácănghiênăc uăchoăth yăcácăh pă ch tăkhángăn măt ăBacillus cóăb năch tălƠănh ngăpeptideăvòngănh ă(nh ălƠăiturin,ă fengycin,ă bacillopeptină vƠă surfactin)ă liênă k tă v iă acidă béo.ă Chúngă baoă g mă 7ă (surfactinăvƠăiturin)ăho că10ăậaminoacidă(fengycin)ăđ căliênăk tăv iăm tăacidăbéoă ch ă cóăậaminoă (iturin)ă ho căậhydroxyă (surfactină vƠă fengycin).ă Chi uă dƠiă c aă chu iăacidăbéoănƠyăcóăth ăthayăđ iăt ăCậ13ăđ năCậ16ăchoăsurfactin,ăt ăCậ14ăđ năCậ 18ătrongătr ngăh păc aăfengycin.ăIturinăvƠ fengycinăbi uăhi năho tătínhăkhángăn mă m nh.ăNghiênăc uăc aăMoyneăvƠăcs. (2001)ăđƣăch ngăminh,ăd chănuôiăc yăBacillus subtilis AU195ăsauă7ăngƠyăcóăho tătínhăkhángăAspergillus flavus m nhănh tăvƠăh pă ch tă khángă n mă cóă b nă ch tă lƠă iturin.ă Cònă trongă nghiênă c uă c aă Zhangă vƠăcs. (2008), Bacillus subtillus BậFS06ăcóăkh ăn ngăsinhăh păch tăbacillomycinăcóăho tă tínhăkhángăl iăAspergillus flavus.ăH păch tănƠyăv năgi ăđ căho tătínhăkhiăthayăđ iă
pHăt ă2ăđ nă12ătrongă24 gi ho căx ălỦănhi tă ă100oCătrongă30ăphút.ăL ngăh pă
ch tăcóăho tătínhă200 g/găcóăth ă căch ăhoƠnătoƠnăAspergillus flavus trênăđ uăph ngă sauă5ăngƠyăx ălỦ.ăG năđơyănghiênăc uăc aăZhaoăvƠăcs. (2010)ăch ngăminhăd chălênă menăvƠăd chăchi tănậbutanolăc aăBacillus vallismortis ZZ185,ăđ căphơnăl păt ăcơyă
trà đ ngă(Ilex latifolia), cóăkh ăn ngă căch ăin vitro n măgơyăb nhăchoăcơyătr ngănh ă
Fusarium graminearum, Fusarium oxysporum f. sp. spinaciae, Aspergillus alternata, Rhizoctonia solani, Cannida parasitica và Pythium capsici; vƠă cóă hi uă qu ă caoă trongă th ă nghi măin vivo đ iă v iă gi ngă lúaă mìă b ă nhi mă Aspergillus altermata và Fusarium graminearum. Nghiênăc uăc ngăch ăraăh păch tăkhángăn mă nƠyă lƠă h nă h pă c aă haiă bacillomycină Dă ch uă nhi t:ă bacillomycină Dă (nậC14) và bacillomycin D (isoậC15)ăthu cănhómăiturin.
+ Phosphonoậoligopeptide và dipeptide:ă cóă r tă ítă cácă nghiênă c uă đ ă c păđ năcácăch tăkhángăn măt ăBacillus cóăb năch tălƠăphosphonoậoligopeptide và
dipeptide.ăTheoăs ănghiênăc uăc aăKugler và cs. (1990)ăchoăth yărhizocticinăA,ăm tă
subtilis ATCCă6633,ăđƣăđ căs ăd ngăđ ăth ănghi măđ ănh yăc măvƠăc ăch ăphơnă t ăc aăcácăkhángăsinh.ăRhizocticinăAăcóăkh ăn ngă căch ăs ăhìnhăthƠnhăc aăs iăn m.ă
Tuyănhiênăhi uăqu ăkhángăn măc aărhizocticinăAăđƣăb trungăhòaăb iăm tălo tăcácă
axităaminăvƠăoligopeptide.ă acilysinălƠăm tădipeptideăđ căt ngăh păkhôngăthôngă quaăribosomăcóăho tătínhăch ngăl iănhi uăviăkhu năvƠăm tăs ălo iăn m.ă
NgoƠiăraăm tăs ăh păch tăkhángăn măcóăb năch tălƠăpolyketidănh ădifficidină
và oxydifficidinăchi tăt ăBacillus amyloliquefaciens FZB 42. ơyălƠăcácăh păch tăcóă
đ ăkhôngăbƣoăhòaăcao,ăg mă22ănhómămacrolideăv iăm tănhómăphosphat (Chen và
cs.,ă2006).ăM tăch tăkhángăn măpolyketideăkhácăc aăBacillus là bacillaene, là phân
t ăd ngăth ngăv iă2ăliênăk tăamide:ăliênăk tă1:ăm tăậhydroxyăcarboxylicăacidăv iă m tăậaminoăcarboxylicăacidăch aăm tăhexanăliênăh p;ăliênăk tă2:ăliênăk tăhexană ch aăcarboxylicăacidăv iă m tă(ậ1) aminoăcarboxylicăacidăch aăm tăm iăbaăliênă h p. (Chen và cs., 2006; Butcher và cs., 2007)
1.5 QUYăHO CHăTH CăNGHI M
Trong k thu t, có hai ch căn ngănghiênăc u ch y u là nghiên c u sáng t o và nghiên c u th c nghi m.
1.5.1 nh ngh a quy ho ch th c nghi m
Quy ho ch th c nghi m hay nghiên c u th c nghi m là d ng nghiên c u v m i quan h nguyên nhân ậ k t qu .ăTr c h t, nhà nghiên c u c năxácăđ nh các thông s (hay các bi n) c n và có th quanătơm.ăSauăđó,ăđ aăraăcácăchi n thu t làm th c nghi m t giaiăđo năđ uăđ năgiaiăđo n k t thúc c a quá trình nghiên c uăđ i
t ng (t nh n thông tin mô ph ngăđ n vi c t oăraămôăhìnhătoán,ăxácăđ nhăcácăđi u ki n t iă u),ătrongăđi u ki năđƣăho căch aăhi u bi tăđ yăđ v c ăch c aăđ iăt ng. (Nguy năV năD và cs., 2011)
1.5.2 uđi m quy ho ch th c nghi m
Quy ho ch th c nghi măđóngăvaiătròăquanătr ng trong khoa h c k thu t. Các mô hình lý thuy t, gi i thu t, quá trình m iăluônăđ c ki m nghi m th cătr c khi
đemăraă ng d ng.ăH năn a, quy ho ch th c nghi măcònăcóăỦăngh aăb sung, hoàn
Có th nói, lý thuy t qui ho ch th c nghi m t khiăraăđ iăđƣăthuăhútăs quan tâm và nh năđ c nhi uăđóngăgópăhoƠnăthi n c a các nhà khoa h c. Nh ngă uăđi m rõ r t c aăph ngăphápănƠyăsoăv i các th c nghi m c đi n là:
Gi măđángăk s l ng thí nghi m c n thi t.
Hàm l ng thông tin nhi uăh nărõăr t, nh đánhăgiáăđ c vai trò qua l i gi a các y u t và nhăh ng c aăchúngăđ n hàm m c tiêu. Nh năđ c mô hình toán h c th ng kê th c nghi m theo các tiêu chu n th ngăkê,ăđánhăgiáăđ c sai s c a quá trình th c nghi m theo các tiêu chu n th ng kê cho phép xét
nhăh ng c a các y u t v i m căđ tin c y c n thi t.
Choăphépăxácăđ nhăđ căđi u ki n t iă uăđaăy u t c aăđ iăt ng nghiên c u
m t cách khá chính xác b ng các công c toán h c, thay cho cách gi i g n
đúng,ătìmăt iă u c c b nh ăcácăth c nghi m th đ ng. (Giang Th Kim Liên, 2009)
1.5.3 i t ng c a quy ho ch th c nghi m
iăt ng c a qui ho ch th c nghi m trong các ngành công ngh : là m t quá trình ho c hi năt ngă nƠoăđóăcóănh ng tính ch t,ăđ căđi măch aăbi t c n nghiên c u.ăNg i nghiên c u có th ch aăhi u bi tăđ y đ v đ iăt ng,ănh ngăđƣăcóăm t s thông tin tiên nghi m dù ch là s li tăkêăs ăl c nh ng thông tin bi năđ i, nh
h ngăđ n tính ch tăđ iăt ng. Có th hìnhădungăchúngănh ăm tăắh păđenẰătrongăh
th ngăđi u khi n g m các tín hi uăđ uăvƠoăvƠăđ uăra,ănh ă hình 1.7.
Các tín hi uăđ uăvƠoăđ c chia thành ba nhóm:
1) Các bi n ki mătraăđ căvƠăđi u khi năđ c,ămƠăng i nghiên c u có th
đi u ch nh theo d đnh, bi u di n b ng vect ăZ.
2) Các bi n ki mă traă đ că nh ngă khôngă đi u khi nă đ c, bi u di n b ng
vect ăT.
3) Các bi n không ki mătraăđ c và không đi u khi năđ c, bi u di n b ng
vect ăE.ăCácătínăhi uăđ uăraădùngăđ đánhăgiáăđ iăt ngălƠăvect ăY.ăChúngăth ng
đ c g i là các hàm m c tiêu (bi n ph thu c). Bi u di n hình h c c a hàm m c
tiêuăđ c g i là m tăđápă ng (b m t bi u di n). (Giang Th Kim Liên, 2009)
1.5.4 Thí nghi m sàng l c
Quy ho ch th c nghi măth ngăđ c th c hi n thông qua nhi uăgiaiăđo n
nh ăsƠngăl c, t iă uăhóaăvà ki mătra.ăTrongăđó,ăsƠngăl c là m tăgiaiăđo n h t s c quan tr ng c a quy ho ch th c nghi m trong vi c ng d ng vào t iă uă hóaă môiă tr ng nuôi c y. (Nguy năV năD và cs., 2011)
Thí nghi m sàng l c là thí nghi măđ c ti n hành nh m các m căđíchăsau:
Xácăđ nhăđơuălƠăcácăy u t nhăh ngăchínhăđ năđ iăt ng hay quá trình c n
kh o sát.
ánhăgiáăm căđ nhăh ng c a các y u t .
ánhăgiáăm căđ nhăh ngăt ngătácăgi a các y u t .
Thí nghi m sàng l că th ng khai thác các d ng thí nghi m toàn ph n hai m c khi s y u t thí nghi m không l n ho c thi t k thí nghi m riêng ph n hay thi t k thí nghi m Plackett ậ Burman (P ậ B). (Nguy năV năD và cs., 2011)
Trongăđó,ăthíănghi m P ậ B là thí nghi m riêng ph n, có th th c hi n v i m t s l ng bi n l nănh ngăv i s l ng thí nghi m l i nh và r t h u d ng trong các thí nghi m sàng l c v iăđ tin c y cao. M t thi t k P ậ B v i s l n ch y là n có th choă phépă đánhă giáă nhă h ng c a k = n ậ 1 y u t . Ch ng h n, m t thí nghi m P ậ B có th choăphépăđánhăgiáă nhăh ng c a 19 y u t ch v i 20 l n ch y.
Các k ho ch thí nghi m P ậ ăđ c thi t k v i s l n ch y n là b i s c a 4 (Nguy năV năD và cs., 2011).
Ví d n = 8, 12, 16, 20, 24, 32, 36. S y u t thayăđ iăkăt ngă ng b ng 7,
11,ă15,ă19,ă23,ă31ăvƠă35.ă xây d ng các quy ho ch này ta s d ng s k t h p các
d uănh ăb ng 1.1 (Nguy n H u L c, 2011).
B ng 1.1. K t h p d u ma tr n
Ví d ta xây d ng quy ho ch bão hòa v i 11 nhân t , bao g m N = 12 thí
nghi m.ă lƠmăđ căđi uăđóătaăs d ng b ng d u trên b ng 1.1, trình t d u c ng
và d u tr c aăhƠngănƠyăđ c áp d ngăđ i v i m c nhân t X1 t các thí nghi m 1
đ n 11. (Nguy n H u L c, 2011)
B ng 1.2. Ma tr n quy ho ch v i N = 12, k = 11
Hàng 12 t t c các giá tr đ u là tr (ậ1).
Giá tr c t th 2ă (X2)ă đ i v i t t c thí nghi m nh nă đ c b ng cách di chuy n c t X1 xu ngăd i 1 v trí,ăkhiăđóăd u tr hàng cu iăcùngăđ c vi tăđ u tiên.
T ngăt v i các c t còn l iăchoăđ n c t 11. Cu i cùng, ta b sung m t hàng th n = k + 1 có t t c cácăôăđ u mang d u (ậ).
1.5.5 T i u hóa
M t trong nh ng m căđíchăchínhăy u c a quy ho ch th c nghi m trong k thu t là tìm giá tr c c tr hay vùng t iă uăchoăm tăquáătrìnhăhayăcácăđi u ki n t iă uă đ v n hành m t h th ng. L p các bài toán nghiên c u th c nghi m v v năđ t i
uă th ng đ c bi tă đ n v i tên g iă ắph ngă phápă b m t ch tiêuẰă (Response Surface Methods ậ RSM).
N i dung chính c a RSM là s d ng m t chu i các thí nghi măđ c thi t k v i các m căđích:
ứ Ch ra t p giá tr các bi năđ u vào sao cho t oăraăđápă ng c a hàm m c tiêu là t t nh t.
ứ Tìm ki m giá tr các bi năđ u vào nh măđ tăđ c các yêu c u c th v đápă
ng c a hàm m c tiêu.
ứ Xácăđ nhăcácăđi u ki n v n hành m iăđ m b o c i thi n ch tăl ng ho tăđ ng
c aăđ iăt ng so v i tình tr ngăc .
ứ Mô hình hóa quan h gi a các bi nă đ u vào v iă đáp ng c aă đ iă t ng nghiên c u,ădùngălƠmăc ăs d đoánăhayăđi u khi n quá trình hay h th ng. T iă uăhóa b ngăRSMăth ng g mă3ăgiaiăđo n: thí nghi m kh iăđ u, leo d c tìm vùng c c tr và thí nghi m b m t ch tiêu. (Nguy năV năD và cs., 2011)
1.5.5.1 Thí nghi m kh i đ u
Sau khi ti n hành thí nghi m sàng l c, mô hình h i quy b c nh tăđ c xây
d ng d a trên các bi n nhăh ng chính, các bi n không nhăh ngăđángăk đ n
hàm m c tiêu b lo i b kh i mô hình.
Thí nghi m kh iăđ u xây d ng m t s thí nghi m v i các bi n nhăh ng chính, b sung thêm m t s đi m thí nghi m trung tâm nh mă đánhă giáă m că đ
không phù h p c a mô hình b c nh t cho phép ta ki mătraăđ c vùng kh oăsátăđƣă
vùng lân c n c c tr hay không.
M căđ không phù h p c aămôăhìnhăđ c ki măđnh d a trên hai gi thuy t th ng kê:
ứ Gi thuy tăđ o: mô hình kh p v i d li u th c nghi m.
có th ki măđnh v m căđ phù h p c a mô hình, m i bi n trong m t k ho ch thí nghi m c n nh n 3 m c giá tr . D th y n u ch kh o sát 2 giá tr c a bi n, mô hình b c nh t s luôn t ra là phù h p v i d li uăvƠănh ăv y, ta không có kh
n ngăphátăhi n khi nào mô hình này là không phù h p.
C ngănh ăcácăphépăki măđ nh th ng kê khác, thông s đ ch p nh n hay lo i b gi thuy tăđ o là giá tr p (p ậ value).
ứ N u giá tr p nh h năm căỦăngh aă ,ătaălo i b gi thuy tăđ o.
ứ N u giá tr p l năh năm căỦăngh aă ,ămôăhìnhăđƣăd ng là phù h păđ mô t d li u.
N u mô hình b c nh t không phù h p,ăcóăngh aălƠăhƠmăm cătiêuăđƣă lân c n vùng c c tr , chuy năsangăb c thí nghi m b m t ch tiêu,ăxácăđ nh giá tr t iă u,ă
dùng hàm b c hai, có các s h ngăbìnhăph ngăđ mô t , trái l i chuy năsangăb c leo d c tìm vùng c c tr . (Nguy năV năD và cs., 2011)
1.5.5.2 Leo d c tìm vùng c c tr
N u k t qu c aăb c kh iăđ u cho th y có th mô t hàm m c tiêu b ng m t hàm h i quy b c nh t,ăđi uăđóăch ng t vùng thí nghi m kh o sát còn xa vùng c c tr . Ti n hành các thí nghi m nh mătìmănhanhăđ n vùng c c tr .ăPh ngăphápăcóă
tên là Leo d c/ xu ng d c (Steepest Ascent/ Descent Method) tìm vùng c c tr . ti nănhanhăđ n vùng ch a c c tr c a hàm m c tiêu, c năxácăđ nhăđúngă h ngăđi u ch nh giá tr các bi n thí nghi m, leo d c n u c n t iăđaăhóaăhƠmăm c tiêu, xu ng d c n u c n t i thi u hóa hàm m c tiêu.
Các b c leo d c tìm vùng c c tr :
1. Ch năb c chuy năđ ng c a m t bi n thí nghi m xj nƠoăđó,ăthôngăth ng nên ch n bi n d đi u khi n ho c bi n ng v i h s h i quy có giá tr tuy t
đ i l n nh t.
2. Xácăđ nhăb c chuy năđ ng cho các bi n còn l i theo công th c:
Trongăđó: ậb căchuy năđ ngăđ căch năc aăy uăt .
, ậnh ngăh ăs ăh iăquyăc aăcácăy uăt ăt ngă ng.
, ậkho ngăbi năthiênăc aăcácăy uăt ăt ngă ng.
3. Ti năhƠnhăcácăthíănghi m
Sauăkhiătínhătoánăđ căcácăb căchuy năđ ngăt ngă ngăv iăcácăbi năy uăt ă thôngăquaăcácăh ăs ăh iăquy.ăGiáătr ăc aăcácăbi năchuy năđ ngănƠyăs ăđ căc ngăvƠoă cácăgiáătr ăc aăm căc ăs ăt ngăy uăt ăt ngă ngăvƠăth căhi năcácăthíănghi m.
Có th ti n hành các thí nghi măđ năho c l păđ gi m sai s , theo dõi k t qu
thayăđ i c a hàm m c tiêu. Giá tr hàm m c tiêu s th hi n s c i thi nă(t ngăkhiă
leo d c, gi m khi xu ng d c). Ti n hành các thí nghi măchoăđ n khi hàm m c tiêu
đ i chi u.
Các giá tr hàm m cătiêuăthuăđ c s th hi n m t kho ng t i uănh tăđnh và
ph ngăpháp b m t ch tiêu s đ c s d ngă choă b c t iă uă hóaă ti p theo.
(Nguy năV năD và cs., 2011)
1.5.5.3 Thí nghi m b m t ch tiêu
Thí nghi m b m t ch tiêu đ c ti năhƠnhăđ mô t chính xác quan h gi a hàm m c tiêu và các bi n thí nghi m.
V i vùng gi i h n nh đ căxácăđnh b c leo d c, th c t kinh nghi măđƣă
ch ra r ng hàm b căhaiălƠăchínhăxácăđ mô t hàm m c tiêu. (Nguy năV năD và cs., 2011)
Mô hình b c hai có d ng: (Trinh Thuy Khanh và cs., 2010)
V i:
Y: Hàm m c tiêu.
0: h s h i quy.
i: h s h i quy b c 1 mô t nhăh ng c a y u t Xi đ i v i Y.
ii: h s h i quy b c 2 mô t nhăh ng c a y u t Xiđ i v i Y.
ij: h s h iăquyăt ng tác mô t nhăh ngăđ ng th i hai nhân t Xi và Xj
đ i v i Y.
ứ Xây d ng k ho ch thí nghi m.
ứ Ti n hành các thí nghi m và thu th p k t qu .
ứ Phân tích s li u thí nghi m và xây d ng mô hình h i quy.
ứ Xácăđ nhăcácăđi u ki n t iă uăhóa. ứ Th c hi n các thí nghi m ki măđnh.
Khi xây d ng k ho ch thí nghi m b m t ch tiêu, có th ch n m t trong hai d ng k ho ch thi t k : thi t k h n h p tâm xoay (CCD ậ Central Composite Design) ho c thi t k Box ậ Behnken (Box ậ Behnken Design). (Nguy năV năD
và cs., 2011)
Thi t k h n h p tâm xoay CCD:
Là d ng thi t k đ c hình thành b ng cách t h p thi t k 2 m căđ yăđ v i
2kăđi m thí nghi m d c tr c còn g iălƠăcácăđi m sao ký hi uălƠăcácăđi mă±ă ăvà
đi m thí nghi m trung tâm. Giá tr ±ă v t ra ngoài kho ng gi a 2 m căđƣăthi t l p cho m i bi n. (Nguy năV năD và cs., 2011)
Hình 1.8. Thi tă ăCCDăv iă4ăđi măgócă(cu eăpoint),ă4ăđi măd cătr căvƠă5ăl nă l păl iăt iăđi măth ănghi mătrungătơmă(0,ă0) (Trinh Thuy Khanh và cs., 2010)
Thi t k CCD yêu c u 5 c păđ cho m i thi t k , kho ng giá tr thayăđ i l n nh t cho m i y u t lƠă±ă .
Thi t k Box – Behnken
Thi t k Box ậ Behnken thi t k cho n y u t ,ătrongăđóănăph i l năh nă3ăvƠă
