nghiên cứu khả năng tăng trưởng của một số vi sinh vật trên bề mặt cellulose vi khuẩn (bc-bacterial cellulose)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
o0o



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TĂNG
TRƯỞNG CỦA MỘT SỐ VI SINH VẬT
TRÊN BỀ MẶT GIÁ ĐỠ CELLULOSE VI
KHUẨN (BC – BACTERIAL
CELLULOSE)

Chuyên ngành : Công Nghệ Sinh Học
Mã ngành : 111

GVHD: PGS.TS PHẠM THÀNH HỔ
SVTH: LÊ THANH QUỲNH TRANG
MSSV: 106111035


Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 7 năm 2010

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU











CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN
TÀI LIỆU






CHƯƠNG 3

VẬT LIỆU

VÀ
PHƯƠNG PHÁP












CHƯƠNG 4

KẾT QUẢ
VÀ
BIỆN LUẬN

CHƯƠNG 5

KẾT LUẬN
VÀ ĐỀ NGHỊ












PHỤ LỤC

TÀI LIỆU
THAM KHẢO




LỜI CẢM ƠN
  

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô ngành Công nghệ
Sinh học, khoa Môi Trường và Công nghệ Sinh học Trường Đại Học Kỹ
Thuật Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh đã giảng dạy và trang bị cho em những
kiến thức cơ bản trong suốt 4 năm Đại học.
Con xin cảm ơn mẹ ba đã nuôi dạy con khôn lớn, tạo mọi điều kiện
cho con yên tâm học tập.
Con xin gởi lời cảm ơn chân thành nhất đến Thầy PGS.TS Phạm Thành
Hổ đã tận tình quan tâm, hướng dẫn và giúp đỡ con rất nhiều trong quá trình
hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Em xin cảm ơn Cô ThS. Lê Thị Thanh Loan đã nhiệt tình hướng dẫn
cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Em cảm ơn chị Hà Minh Nguyệt đã luôn động viên em
Em cũng gởi lời cảm ơn đến chị Phương, anh Hùng đã chỉ dẫn em, giúp
em tìm hiểu tài liệu cần thiết và thao tác, kỹ thuật thực hiện thí nghiệm.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến các bạn thân mến của tôi, những
người luôn ủng hộ, giúp đỡ, chia sẻ và động viên tôi trong học tập cũng như
trong cuộc sống.

Thành phố Hồ Chí Minh, 07/2010
Lê Thanh Quỳnh Trang

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Mục lục
Các chữ viết tắt
Danh mục bảng
Danh mục biểu đồ
Danh mục hình

Trang
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1. Đặt vấn đề 1
2. Mục tiêu nghiên cứu 2
3. Đối tượng nghiên cứu 2
4. Phương pháp nghiên cứu 3
4.1. Phương pháp luận 3
4.2. Phương pháp xử lý số liệu 4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1. Giới thiệu về cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose - BC) 5
1.1. Các vi khuẩn sản sinh BC 5
1.2. Vi khuẩn Acetobacter xylinum 6
1.3. Các đặc điểm của BC 7
1.4. Sinh tổng hợp BC 10
1.5. Nguyên liệu để nuôi Acetobacter xylinum nhằm thu BC 13
1.6. Các phương pháp sản xuất BC 14
1.7. Ứng dụng của BC 16
2. Giới thiệu về Saccharomyces cerevisiae 19
2.1. Đặc điểm của S. cerevisiae 19
2.2. Ứng dụng của S. cerevisiae 23

3. Giới thiệu về Rhodotorula 24
3.1. Đặc điểm của tế bào Rhodotorula 24
3.2. Sắc tố của nấm men Rhodotorula 26
3.3. Ứng dụng của Rhodotorula trong sản xuất chất béo 27
3.4. Một số nghiên cứu về sinh tổng hợp carotenoid của Rhodotorula 29
4. Giới thiệu về vi khuẩn Azotobacter 29
4.1. Đặc điểm của vi khuẩn Azotobacter 29
4.2. Ứng dụng của Azotobacter trong sản xuất phân vi sinh 33
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
1. Vật liệu 36
1.1. Giống vi sinh vật 36
1.2. Dụng cụ và thiết bị 36
1.3. Môi trường 36
2. Phương pháp tiến hành 38
2.1. Nhân giống A. xylinum để thu cellulose vi khuẩn (BC) 38
2.2. Khảo sát khả năng tăng trưởng của các chủng nấm men trên giá đỡ
BC 40
2.3. Thử nghiệm khả năng tăng trưởng của các chủng nấm men trên BC tái
sử dụng 42
2.4. Khảo sát khả năng tăng trưởng của các chủng Azotobacter trên giá đỡ
BC 43
2.5. Thử nghiệm khả năng tăng trưởng của các chủng Azotobacter trên BC
tái sử dụng 44
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
1. Nhân giống A. xylinum để thu cellulose vi khuẩn (BC) 45
2. Khảo sát khả năng tăng trưởng của các chủng nấm men trên giá đỡ BC 47
2.1. Xác định mật độ tế bào ban đầu của các chủng nấm men 47
2.2. Khảo sát tỉ lệ phối hợp giữa khối lượng BC với thể tích MT rỉ đường
thích hợp cho sự tăng trưởng của các chủng nấm men 48
2.3. Thử nghiệm khả năng tăng trưởng của các chủng nấm men trên BC tái

sử dụng 56

3. Xác định khả năng tăng trưởng của các chủng Azotobacter trên giá đỡ
BC 65
3.1. Xác định mật độ tế bào ban đầu của các chủng Azotobacter 65
3.2. Khảo sát tỉ lệ phối hợp giữa khối lượng BC với thể tích MT Ashby
thích hợp cho sự tăng trưởng của các chủng Azotobacter 65
3.3. Thử nghiệm khả năng tăng trưởng của các chủng Azotobacter trên BC
tái sử dụng 74
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
1. Kết luận 86
2. Đề nghị 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
 BC : Bacterial cellulose
 CS: cellulose sythanse
 FBP: fructose-1,6-biphosphate phosphatase
 FK: fructokinase
 Fru-bi-P: fructose-1,6-bi-phosphate
 Fru-6-P: fructose-6-phosphate
 GK: glucokinase
 Glc-6-P: glucose-6-phosphate
 Glu-1-P: glucose-1-phosphate
 G6PDH: glucose-6-phosphate dehydrogenase
 PGA: phosphogluconic acid
 PGI: phosphoglucoseisomerase
 PGM: phosphoglucomutase
 PTS: system of phosphotransferase (hệ thống của phosphotransferase)
 UDPGlc: uridine diphosphoglucose

 UGP: pyrophosphorylase uridine diphosphoglucose
 1PFK: fructose-1-phosphatekinase

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Trang

Biểu đồ 4.1: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) thu được trên BC với các tỉ lệ theo
thời gian nuôi cấy 49
Biểu đồ 4.2: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) thu được trong MT rỉ đường sục
khí với các tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 51
Biểu đồ 4.3: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) giữa trên BC và trong MT rỉ
đường sục khí 51
Biểu đồ 4.4: Sinh khối Rhodotorula khô (g) thu được trên BC với các tỉ lệ theo
thời gian nuôi cấy 53
Biểu đồ 4.5: Sinh khối Rhodotorula khô (g) thu được trong MT rỉ đường sục
khí với các tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 54
Biểu đồ 4.6: Sinh khối Rhodotorula khô (g) giữa trên BC và trong MT rỉ
đường sục khí 55
Biểu đồ 4.7: Sinh khối khô (g) giữa chủng S. cerevisiae và Rhodotorula trên
BC 56
Biểu đồ 4.8: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) giữa các lần sử dụng 59
Biểu đồ 4.9: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) ở tỉ lệ 1:2 giữa các lần sử
dụng 59
Biểu đồ 4.10: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) ở tỉ lệ 1:2,5 giữa các lần sử
dụng 59
Biểu đồ 4.11: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) ở tỉ lệ 1:3 giữa các lần sử
dụng 60
Biểu đồ 4.12: Sinh khối Rhodotorula khô (g) giữa các lần sử dụng 63
Biểu đồ 4.13: Sinh khối Rhodotorula khô (g) ở tỉ lệ 1:2 giữa các lần sử
dụng 63

Biểu đồ 4.14: Sinh khối Rhodotorula khô (g) ở tỉ lệ 1:2,5 giữa các lần sử
dụng 64
Biểu đồ 4.15: Sinh khối Rhodotorula khô (g) ở tỉ lệ 1:3 giữa các lần sử
dụng 64
Biểu đồ 4.16: Sinh khối A1 khô (g) thu được trên BC với các tỉ lệ theo thời
gian nuôi cấy 67
Biểu đồ 4.17: Sinh khối A1 khô (g) thu được trong MT Ashby sục khí với các
tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 69
Biểu đồ 4.18: Sinh khối A1 khô (g) giữa trên BC và trong MT Ashby sục
khí 69
Biểu đồ 19: Sinh khối A2 khô (g) thu được trên BC với các tỉ lệ theo thời gian
nuôi cấy 71
Biểu đồ 4.20: Sinh khối A2 khô (g) thu được trong MT Ashby sục khí với các
tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 72
Biểu đồ 4.21: Sinh khối A2 khô (g) giữa trên BC và trong MT Ashby sục
khí 73
Biểu đồ 4.22: Sinh khối khô (g) giữa chủng A1 và A2 trên BC 74
Biểu đồ 4.23: Sinh khối A1 khô (g) giữa các lần sử dụng 77
Biểu đồ 4.24: Sinh khối A1 khô (g) ở tỉ lệ 1:1 giữa các lần sử dụng 77
Biểu đồ 4.25: Sinh khối A1 khô (g) ở tỉ lệ 1:2 giữa các lần sử dụng 78
Biểu đồ 4.26: Sinh khối A1 khô (g) ở tỉ lệ 1:2,5 giữa các lần sử dụng 78
Biểu đồ 4.27: Sinh khối A1 khô (g) ở tỉ lệ 1:3 giữa các lần sử dụng 78
Biểu đồ 4.28: Sinh khối A2 khô (g) giữa các lần sử dụng 82
Biểu đồ 4.29: Sinh khối A2 khô (g) ở tỉ lệ 1:1 giữa các lần sử dụng 83
Biểu đồ 4.30: Sinh khối A2 khô (g) ở tỉ lệ 1:2 giữa các lần sử dụng 83
Biểu đồ 4.31: Sinh khối A2 khô (g) ở tỉ lệ 1:2,5 giữa các lần sử dụng 83
Biểu đồ 4.32: Sinh khối A2 khô (g) ở tỉ lệ 1:3 giữa các lần sử dụng 84

DANH MỤC BẢNG
Trang

Bảng 2.1: Cấu trúc cellulose của một số vi sinh vật 5
Bảng 2.2: Một số sản phẩm từ màng BC của Acetobacter xylinum 16
Bảng 3.1: Tỷ lệ phối hợp giữa khối lượng BC với thể tích MT rỉ đường 41
Bảng 3.2: Thể tích MT rỉ đường sục khí 42
Bảng 3.3: Tỷ lệ phối hợp giữa khối lượng BC với thể tích MT Ashby 43
Bảng 3.4: Thể tích MT Ashby sục khí 44
Bảng 4.1: Xử lý miếng BC 46
Bảng 4.2: Mật độ tế bào nấm men ban đầu và sau khi pha loãng 47
Bảng 4.3: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) thu được trên BC với các tỉ lệ theo
thời gian nuôi cấy 49
Bảng 4.4: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) thu được trong MT rỉ đường sục khí
với các tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 50
Bảng 4.5: Sinh khối Rhodotorula khô (g) thu được trên BC với các tỉ lệ theo
thời gian nuôi cấy 53
Bảng 4.6: Sinh khối Rhodotorula khô (g) thu được trong MT rỉ đường sục khí
với các tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 54
Bảng 4.7: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) thu được trên BC tái sử dụng lần 1
với các tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 57
Bảng 4.8: Sinh khối S. cerevisiae khô (g) thu được trên BC tái sử dụng lần 2
với các tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 58
Bảng 4.9: Sinh khối Rhodotorula khô (g) thu được trên BC tái sử dụng lần 1
với các tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 62

Bảng 4.10: Sinh khối Rhodotorula khô (g) thu được trên BC tái sử dụng lần 2
với các tỉ lệ theo thời gian nuôi cấy 63
Bảng 4.11: Mật độ tế bào Azotobacter ban đầu và sau khi pha loãng 65
Bảng 4.12: Sinh khối A1 khô (g) thu được trên BC với các tỉ lệ theo thời gian
nuôi cấy 67
Bảng 4.13: Sinh khối A1 khô (g) thu được trong MT Ashby sục khí với các tỉ
lệ theo thời gian nuôi cấy 68
Bảng 4.14: Sinh khối A2 khô (g) thu được trên BC với các tỉ lệ theo thời gian
nuôi cấy 71
Bảng 4.15: Sinh khối A2 khô (g) thu được trong MT Ashby sục khí với các tỉ
lệ theo thời gian nuôi cấy 72
Bảng 4.16: Sinh khối A1 khô (g) thu được trên BC tái sử dụng lần 1 với các tỉ
lệ theo thời gian nuôi cấy 75
Bảng 4.17: Sinh khối A1 khô (g) thu được trên BC tái sử dụng lần 2 với các tỉ
lệ theo thời gian nuôi cấy 77
Bảng 4.18: Sinh khối A2 khô (g) thu được trên BC tái sử dụng lần 1 với các tỉ
lệ theo thời gian nuôi cấy 81
Bảng 4.19: Sinh khối A2 khô (g) thu được trên BC tái sử dụng lần 2 với các tỉ
lệ theo thời gian nuôi cấy 82










DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Tế bào Acetobacter xylinum 6
Hình 2.2: Cấu trúc của cellulose vi khuẩn và cellulose thực vật 8
Hình 2.3: Sự hình thành vi sợi bởi A. xylinum 9
Hình 2.4: Con đường dự đoán của quá trình sinh tổng hợp và tiết ra cellulose
khi glucose được tế bào A. xylinum hấp thụ từ bên ngoài 12
Hình 2.5: Con đường sinh tổng hợp BC ở Acetobacter xylinum 12
Hình 2.6: Miếng BC được hình thành từ lên men tĩnh 15
Hình 2.7: Hạt BC được hình thành từ nuôi cấy lắc 15
Hình 2.8: Sản phẩm trị bỏng da Biofill thương mại làm từ màng BC 17
Hình 2.9: Ứng dụng BC làm giá thể nuôi cấy cụm chồi thuốc lá 17
Hình 2.10: Ứng dụng BC trong vật liệu mới làm tấm xốp 17
Hình 2.11: Tế bào nấm men S. cerevisiae 19
Hình 2.12: Khuẩn lạc S. cerevisiae trên môi trường Hansen 20
Hình 2.13: Khuẩn lạc Rhodotorula trên môi trường Hansen 25
Hình 2.14: Các sắc tố của nấm men Rhodotorula 26
Hình 2.15: Khuẩn lạc Azotobacter trên môi trường Ashby (hình trái) và hình
dạng Azotobacter dưới kính hiển vi (hình phải) 30
Hình 2.16: Nang Azotobacter dưới kính hiển vi 30
Hình 2.17: Chế phẩm phân Azotobacterin ở Ấn Độ 34
Hình 4.1: Hoạt hóa A. xylinum sau 24 giờ 45
Hình 4.2: Nhân giống cấp 2 (hình trái), nhân giống cấp 3 (hình phải) 45
Hình 4.3: Miếng BC sau 4 ngày lên men tĩnh, chưa xử lý 46
Hình 4.4: Miếng BC đã qua xử lý 47
Hình 4.5: Sinh khối S.cerevisiae ở tỉ lệ 1:2 sau 5 ngày 48
Hình 4.6: Sinh khối S.cerevisiae ở tỉ lệ 1:2,5 sau 5 ngày 48
Hình 4.7: Sinh khối S.cerevisiae ở tỉ lệ 1:3 sau 5 ngày 48
Hình 4.8: Hệ thống nhân sinh khối nấm men trong MT rỉ đường sục khí 50
Hình 4.9: Sinh khối Rhodotorula ở tỉ lệ 1:2 sau 4 ngày 52

Hình 4.10: Sinh khối Rhodotorula ở tỉ lệ 1:2,5 sau 4 ngày 52
Hình 4.11: Sinh khối Rhodotorula ở tỉ lệ 1:3 sau 4 ngày 52
Hình 4.12: Sinh khối S.cerevisiae trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:2 sau 4
ngày 56
Hình 4.13: Sinh khối S.cerevisiae trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 4
ngày 57
Hình 4.14: Sinh khối S.cerevisiae trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:3 sau 4
ngày 57
Hình 4.15: Sinh khối S.cerevisiae trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:2 sau 4
ngày 58
Hình 4.16: Sinh khối S.cerevisiae trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 4
ngày 58
Hình 4.17: Sinh khối S.cerevisiae trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:3 sau 4
ngày 58
Hình 4.18: Sinh khối Rhodotorula trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:2 sau 4
ngày 61
Hình 4.19: Sinh khối Rhodotorula trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 4
ngày 61
Hình 4.20: Sinh khối Rhodotorula trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:3 sau 4
ngày 61
Hình 4.21: Sinh khối Rhodotorula trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:2 sau 4
ngày 62
Hình 4.22: Sinh khối Rhodotorula trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 4
ngày 62
Hình 4.23: Sinh khối Rhodotorula trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:3 sau 4
ngày 62
Hình 4.24: Sinh khối chủng A1 ở tỉ lệ 1:1 sau 6 ngày 66
Hình 4.25: Sinh khối chủng A1 ở tỉ lệ 1:2 sau 6 ngày 66
Hình 4.26: Sinh khối chủng A1 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 6 ngày 66
Hình 4.27: Sinh khối chủng A1 ở tỉ lệ 1:3 sau 6 ngày 66

Hình 4.28: Hệ thống nhân sinh khối Azotobacter trong MT Ashby sục khí 68
Hình 4.29: Sinh khối chủng A2 ở tỉ lệ 1:1 sau 6 ngày 70
Hình 4.30: Sinh khối chủng A2 ở tỉ lệ 1:2 sau 6 ngày 70
Hình 4.31: Sinh khối chủng A2 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 6 ngày 70
Hình 4.32: Sinh khối chủng A2 ở tỉ lệ 1:3 sau 6 ngày 71
Hình 4.33: Sinh khối A1 trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:1 sau 6 ngày 74
Hình 4.34: Sinh khối A1 trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:2 sau 6 ngày 75
Hình 4.35: Sinh khối A1 trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 6 ngày 75
Hình 4.36: Sinh khối A1 trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:3 sau 6 ngày 75
Hình 4.37: Sinh khối A1 trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:1 sau 6 ngày 76
Hình 4.38: Sinh khối A1 trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:2 sau 6 ngày 76
Hình 4.39: Sinh khối A1 trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 6 ngày 76
Hình 4.40: Sinh khối A1 trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:3 sau 6 ngày 76
Hình 4.41: Sinh khối A2 trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:1 sau 6 ngày 80
Hình 4.42: Sinh khối A2 trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:2 sau 6 ngày 80
Hình 4.43: Sinh khối A2 trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 6 ngày 80
Hình 4.44: Sinh khối A2 trên BC tái sử dụng lần 1 ở tỉ lệ 1:3 sau 6 ngày 80
Hình 4.45: Sinh khối A2 trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:1 sau 6 ngày 81
Hình 4.46: Sinh khối A2 trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:2 sau 6 ngày 81
Hình 4.47: Sinh khối A2 trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:2,5 sau 6 ngày 81
Hình 4.48: Sinh khối A2 trên BC tái sử dụng lần 2 ở tỉ lệ 1:3 sau 6 ngày 82

Mở đầu


SVTH: Lê Thanh Quỳnh Trang 1

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Ở Việt Nam, thạch dừa (Nata-de-coco) là một loại thực phẩm phổ
biến. Thạch dừa thực chất là sinh khối của vi khuẩn Acetobacter xylinum (nuôi
trên môi trường nước dừa già), mà thành phần chủ yếu là cellulose nên được
gọi là cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose - BC). Ngoài giá trị thực phẩm
như thạch dừa, các nhà khoa học của nhiều nước trên thế giới (Nhật, Brasil,
Phillipines …) đã phát hiện cellulose vi khuẩn có nhiều ứng dụng độc đáo
khác như: màng trị bỏng trong y học, giá thể nuôi cấy mô thực vật, tác nhân
kết dính, giá đỡ để nhân sinh khối tế bào vi sinh vật, màng lọc nước, màng
rung truyền âm thanh …
Trong tất cả các quy trình lên men VSV đều cần giống ban đầu, tức là
phải có đủ số lượng tế bào cần thiết cho thực hiện phản ứng sinh học trong lên
men. Khâu này phải đảm bảo 2 điều kiện: đủ số lượng tế bào cần thiết, các tế
bào có số lượng lớn nhưng hoạt tính không thay đổi.
Muốn có giống ban đầu đủ số lượng tế bào cần thiết cho quy trình thì phải tiến
hành sản xuất sinh khối vi sinh vật. Việc sản xuất sinh khối VSV là một giai
đoạn quan trọng trong rất nhiều quy trình:
- Sản xuất men bánh mì: men bánh mì là sinh khối tế bào nấm men
Saccharomyces cerevisiae nuôi trong môi trường mật rỉ đường. Ngoài ra, nấm
men còn được ứng dụng trong sản xuất rượu, bia, trong lĩnh vực nông nghiệp
và y dược.

- Phân vi sinh là sinh khối tế bào vi khuẩn Azotobacter. Nó có khả năng
biến đổi nitơ không khí thành NH
3
, acid amin và protein; có ý nghĩa quan
trọng trong việc làm giàu nitơ cho đất.
- Chế phẩm diệt côn trùng.
- Probiotic.
- Công nghiệp sản xuất vaccine.
- Sản xuất protein đơn bào.

Mở đầu


SVTH: Lê Thanh Quỳnh Trang 2

Trước đây, người ta thu sinh khối VSV bằng phương pháp lên men
sục khí. Tuy nhiên, phương pháp này không cho năng suất cao và tốn nhiều
năng lượng. Cho nên, người ta nghĩ đến việc nhân sinh khối VSV trên bề mặt
một giá đỡ tiếp xúc trực tiếp với không khí. Bên cạnh đó, BC có những đặc
tính như: độ tinh khiết cao, khả năng giữ ẩm tốt, có độ đàn hồi, độ bền cao, dễ
phân hủy… Như vậy, ứng dụng BC làm giá đỡ để nhân sinh khối tế bào vi
sinh vật mang ý nghĩa quan trọng và nó có những ưu điểm vượt trội hơn so với
phương pháp nhân sinh khối trong môi trường lỏng có sục khí (phương pháp
truyền thống):
 Tiết kiệm được điện năng vì không sử dụng máy sục khí.
 Thu sinh khối vi sinh vật đơn giản hơn vì sinh khối tạo thành sẽ bám
trên bề mặt miếng BC nên khi thu nhận chỉ cần cạo lớp sinh khối bám trên bề
mặt mà không mất nhiều năng lượng và thời gian vì không qua giai đoạn ly
tâm hoặc lắng lọc để tách nhiều nước.
 Lượng nước thải ra môi trường không đáng kể và BC có khả năng

phân hủy sinh học vì vậy không ảnh hưởng đến con người và môi trường xung
quanh và ít tốn chi phí cho việc xử lý chất thải góp phần bảo vệ môi trường.
Xuất phát từ những ưu điểm trên của BC, chúng tôi tiến hành nghiên
cứu đề tài “Nghiên cứu khả năng tăng trưởng của một số vi sinh vật trên bề
mặt giá đỡ cellulose vi khuẩn (BC – Bacterial cellulose)”
2. Mục tiêu nghiên cứu
 So sánh khả năng tăng trưởng của vi sinh vật trên môi trường giá đỡ
BC và trên môi trường lỏng có sục khí.
 Thử tái sử dụng miếng BC nhằm tận dụng lượng giống còn lại và
nguồn dinh dưỡng sẵn có để giảm lượng chất thải ra môi trường.
3. Đối tượng nghiên cứu
Vì thời gian thực hiện đề tài chỉ trong 12 tuần, đề tài chỉ tập trung
nghiên cứu ở những đối tượng sau:

Mở đầu


SVTH: Lê Thanh Quỳnh Trang 3

 Cellulose vi khuẩn (BC – Bacterial cellulose) do vi khuẩn Acetobacter
xylinum tổng hợp từ nguyên liệu nước dừa già.
 Nấm men Saccharomyces cerevisiae và Rhodotorula
 Vi khuẩn Azotobacter
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Phương pháp luận
Trước khi bắt đầu thực hiện đồ án, tôi đã tham khảo các nghiên cứu từ
trước đến nay về vi khuẩn Acetobacter xylinum, BC do Acetobacter xylinum
tổng hợp và các ứng dụng của BC.
Trong các ứng dụng của BC, tôi đã tìm hiểu và chọn ứng dụng BC
làm giá đỡ nhân sinh khối tế bào vi sinh vật để thực hiện đồ án.

Sơ đồ tiến trình thí nghiệm như sau:


















Mở đầu


SVTH: Lê Thanh Quỳnh Trang 4

4.2. Phương pháp xử lý số liệu
Sử dụng phần mềm Excel vẽ đồ thị biểu diễn.
Sử dụng phần mềm Statgraphics để xử lý thống kê.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Khảo sát khả năng tăng trưởng của vi sinh vật trên giá đỡ BC.
Giảm năng lượng cho việc sục khí.
Giảm lượng chất thải ra môi trường.

Nhân giống A. xylinum
để thu BC
Xử lý BC tươi sau khi
thu hoạch
Hoạt hóa giống vi sinh
vật (S. cerevisiae,
Rhodotorula,

Azotobacter)
Khảo sát tỉ lệ phối hợp giữa
m
BC
: V
MT
thích hợp cho sự
tăng trưởng của vi sinh vật
Nhân sinh khối vi sinh
vật trong môi trường lỏng
có sục khí
So sánh đưa ra kết luận Tái sử dụng giá đỡ BC để
tiếp tục nhân sinh khối vi
sinh vật
So sánh với lần đầu tiên
và đưa ra kết luận
Thu nhận
sinh khối
Thu nhận
sinh khối
Tổng quan tài liệu


SVTH: Lê Thanh Quỳnh Trang 5

TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1. Giới thiệu về cellulose vi khuẩn (bacterial cellulose - BC)
Cellulose là đại phân tử tồn tại phổ biến nhất trên trái đất, là thành phần
chính của sinh khối thực vật cũng như đại diện cho các polymer ngoại bào của
vi sinh vật. Cellulose vi khuẩn (bacterial cellulose - BC) là sản phẩm trao đổi

chất sơ cấp và chủ yếu tạo màng bảo vệ.
1.1. Các vi khuẩn sản sinh BC
- BC đuợc tổng hợp bởi một số loài vi khuẩn. Trong đó Acetobacter
xylinum sinh tổng hợp BC hiệu quả nhất và được nghiên cứu nhiều nhất. Cấu
trúc của BC được tổng hợp khác nhau ở các loài vi khuẩn khác nhau.
Bảng 2.1 : Cấu trúc cellulose của một số vi sinh vật [7]
Giống Cấu trúc cellulose
- Acetobacter
- Achromobacter
- Aerobacter
- Agrobacterium
- Alcaligen
- Pseudomonas
- Rhizobium
- Sarcina
- Zoogloea
- Lớp màng ngoại bào tạo thành các dãi
- Sợi
- Sợi
- Sợi ngắn
- Sợi
- Các sợi không tách biệt
- Sợi ngắn
- Cellulose dị hình
- Chưa xác định rõ cấu trúc

- Trong đó chủng Acetobacter đặc biệt là Acetobacter xylinum (A. aceti
ssp. xylinum, A. xylinus) là vi sinh vật tạo cellulose hữu hiệu nhất và được sử
dụng phổ biến nhất trong việc sản xuất thạch dừa vì năng suất tạo BC cao, cấu
trúc BC phù hợp cho nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau [7].