khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân giải bã mía của tổ hợp vi khuẩn trong điều kiện hiếu khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC






LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ
NĂNG PHÂN GIẢI BÃ MÍA CỦA TỔ HỢP VI KHUẨN
TRONG ĐIỀU KIỆN HIẾU KHÍ

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ths. VÕ VĂN SONG TOÀN BÙI HOÀNG ĐĂNG LONG
PGs. Ts. TRẦN NHÂN DŨNG MSSV: 3092416
Lớp: CNSH TT K35





Cần Thơ, 12/2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN KHẢ
NĂNG PHÂN GIẢI BÃ MÍA CỦA TỔ HỢP VI KHUẨN
TRONG ĐIỀU KIỆN HIẾU KHÍ

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ths. VÕ VĂN SONG TOÀN BÙI HOÀNG ĐĂNG LONG
PGs. Ts. TRẦN NHÂN DŨNG MSSV: 3092416
Lớp: CNSH TT K35






Cần Thơ, 12/2013
PHẦN KÝ DUYỆT
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN




 

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN




PGs. Ts. Trn Nh

XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG




C tháng 
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG



LỜI CẢM TẠ

Trong sut quá trình thc hi  tài lu  t nghip bên cnh s c gng
ca bn thân, tôi còn nh c s ng viên khích l to ln c v vt cht ln tinh
thn t  ng d ca thy cô và bn bèng lc
t qua    tài nghiên cu này.
 c gi li c  n PGS.TS Tr       
Toàn, hai thy c vn tn tu và to mu kin thun li cho tôi. Xin gi li tri ân
sâu sc cn các thy.
y Cô Vin Nghiên cu và
Phát trin Công ngh Sinh h  n tình truyn dng kin
thc hu ích phc v cho vic thc hi tài.
công nhân viên ca vin  trong quá trình làm vic

trong và ngoài gi     nh.
     các bn sinh viên Bùi Th Thiên Lý  Hà
Công Thng, em Nguyn Vi Khánh K37, em Nguyn Th     
bn sinh viên ca phòng thí nghim Công Ngh và c
 .
Cui cùng, tôi xin bày t lòng bi          
ng viên, khích l       mt vt ch  
 c hi tài nghiên cu này.
Cui li, kính chúc mi luôn mnh khe, hnh phúc, vui v   t.
Xin trân tr
C  28 tháng 11 
Bùi Hoàng Đăng Long


- 2013 

 i 
TÓM LƢỢC:
 o sát mt s yu t n kh i bã mía ca t
hp vi khuu kin hic tin hành vi mc tiêu chn lc t hp vi
khun cùng vu kin ti bã mía. Các dòng vi khun
thuc bn nhóm vi khun ni sinh d c trâu (TM9, TM11), cu (CD11, CD43), và dê
(DD7, DD9c phi hp vi các dòng vi khun d c bò (BM13, BM21, BM49), và
kho sát kh i bt bã mía u kin hiu khí. Kt qu cho thy s
kt hp gia nhóm vi khun d c bò (BM13, BM21, BM49) vi nhóm vi khun dê
(DD7, DD9) theo t l 4,5% (v/v) : 1,5% (v/v) cho hiu qu phân gii bã mía cao nht
vi các ch tiêu DM, CF ng kh lt là 6,31%,13,61% và ng
kh sau 5 ngày nuôi cy. T hp vi khun chn lc cho thy hiu qu phân gii t
 u kin pH 6,0, nhi  38
o

C, thi gian phân gii 7 ngày và có b sung NH
4
Cl
u kin tng hp, t hp vi khuchn lc có
kh i các ch tiêu DM, CF, cellulose, hemicellulose, lignin ng kh
lt là 11,31%, 6,51%, 7,14%, 3,25% và 0,26mM.
T khóa: Bã mía, D ciu kin hiu khí, Kh i, T hp vi
khun.
- 2013 

 ii 
MỤC LỤC
DANH SÁCH BẢNG v
DANH SÁCH HÌNH vii
CÁC TỪ VIẾT TẮT ix
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1
1.1.  1
1.2.  2
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 3
 3
 3
 3

cellulose 5
 5
   
cellulose 8
  
cellulose 9
 11

2.3.1. Enzyme cellulase 11
ase 12
 13
2.4.1.  13
2.4.2.  14
2.4-CF) 14
 14
 14
háp phân tích lignin (ADL) 15
- 2013 

 iii 
. 15
 15
2.5.1. Các nghiên  15
 16
CHƢƠNG 3: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP 18
 18
 18
 18
 18
 18
 19
 20
 20
   
20
     
 22
     

 23
     
 24
    
 25
 27
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28
 28
4.2. Kh i trn các dòng vi khun phân gii bã mía 30
 35
- 2013 

 iv 

 39

 44
 
 47
 47
  49
 50
 51
  53
 53

 54
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55
 55
 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
PHỤ LỤC



- 2013 

 v 
DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bng 1. Các nhóm vi sinh vt và m  ca chúng trong dch trích t d c
ng vt nhai li. 5
Bng 2. Thành phc Ryckeboer (2003) ci tin (M1) 20
Bng 3. Thành phng lng Ryckeboer (2003) ci tin (M2) 20
Bng 4. Thành phng khoáng (M3) 20
Bng 5. B trí t l phi trn các nhóm vi khun ca các nghim thc  thí
nghim 1 21
Bng 6. Bng b trí thí nghim 3 24
Bng 7. Bng b i các loi mui 26
Bng 8. ng các thành phn kho sát trong bã mía nguyên liu 28
Bng 9. u qu tm 54
Bng 10.Thành phn hóa hc ca dung dch stock Ph lc 1
Bng 11. Bng b ng kh bSoymogi Ph lc 1
Bng 12. Kt qu phân tích DM ca bã mía Ph lc 2
Bng 13. Kt qu ng tro tng ca bã mía nguyên liu Ph lc 2
Bng 14. Kt qu khng NDF ca bã mía nguyên liu Ph lc 2
Bng 15. Kt qu khng ADF ca bã mía nguyên liu Ph lc 2
Bng 16. Kt qu khng ADL ca bã mía nguyên liu Ph lc 2
Bng 17. Kt qu kh   ng Hemicelluloses, cellulose và lignin
ca bã mía nguyên liu Ph lc 2

Bng 18. Kt qu khng CF ca bã mía nguyên liu Ph lc 2
Bng 19. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 1 Ph lc 2
Bng 20.  ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên s phân gii
vt cht khô Ph lc 2
Bng 21. ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên s phân gi
thô Ph lc 2
- 2013 

 vi 
Bng 22.  ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên kh  o
ng kh Ph lc 2
Bng 23. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 2 Ph lc 2
Bng 24. ng ca pH lên s phân gii vt cht khô Ph lc 2
Bng 25. ng ca pH lên s phân gi Ph lc 2
Bng 26. ng ca pH lên kh ng kh ca t hp vi khun . Ph lc 2
Bng 27. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 3 Ph lc 2
Bng 28. ng ca thi gian  lên s phân gii vt cht khô Ph lc 2
Bng 29. ng ca thi gian  lên s phân gi Ph lc 2
Bng 30.  ng ca thi gian lên kh   ng kh ca t hp vi
khun Ph lc 2
Bng 31. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 4 Ph lc 2
Bng 32. ng ca nhi lên s phân gii vt cht khô Ph lc 2
Bng 33. ng ca nhi lên s phân gi Ph lc 2
Bng 34.  ng ca nhi  lên kh   ng kh ca t hp vi
khun Ph lc 2
Bng 35. Kt qu t s vi khuu vào thí nghim 5 Ph lc 2
Bng 36. ng ca ngum lên s phân gii vt cht khô Ph lc 2
Bng 37. ng ca ngum lên s phân gii NDF Ph lc 2
Bng 38. ng ca ngum lên s phân gii ADF Ph lc 2
Bng 39. ng ca ngum lên s phân gii ADL Ph lc 2

Bng 40.  ng ca ngu m lên s phân gii cellulose,
hemicellulose và lignin Ph lc 2
Bng 41.  ng ca ngu m lên s to ng kh trong thí
nghim 5 Ph lc 2
- 2013 

 vii 
DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1. Cu trúc phân t cellulose 3
Hình 2. Cu trúc ca xylan trong Hemicellulose 4
Hình 3. Cu trúc các liên kt trong lignin polymer 5
Hình 4. Hong phân gii cellulose ca Lutzen và Nielson 12
Hình 5. Mt s thit b thí nghim 19
Hình 6.  ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên s phân gii vt
cht khô 30
Hình 7. ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên s phân gi 32
Hình 8.  ng ca t l phi trn các nhóm vi khun lên kh  o
ng kh 34
Hình 9. ng ca pH lên s phân gii vt cht khô ca t hp vi khun 35
Hình 10. ng ca pH lên s phân gia t hp vi khun 37
Hình 11. ng ca pH lên kh ng kh ca t hp vi khun 38
Hình 12.  ng ca thi gian  lên s phân gii vt cht khô ca t hp vi
khun 39
Hình 13. ng ca thi gian  lên s phân gia t hp vi khun 41
Hình 14.  ng ca thi gian lên kh   ng kh ca t hp vi
khun 42
Hình 15.  ng ca nhi  lên s phân gii vt cht khô ca t hp vi
khun 44
Hình 16. ng ca nhi lên s phân gia t hp vi khun 45

Hình 17.  ng ca nhi  lên kh   ng kh ca t hp vi
khun 46
Hình 18. ng ca ngum lên s phân gii vt cht khô 47
Hình 19. ng ca ngum lên s phân gii cellulose 49
Hình 20. ng ca ngum lên s phân gii hemicellulose 50
Hình 21. ng ca ngum lên s phân gii lignin 51
- 2013 

 viii 
Hình 22. ng ca ngum lên kh ng kh 53
Hình 29. th ng chun Glucose Ph lc 2
- 2013 

 ix 
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADF Acid detergent fiber, ch s 
ADL Acid detergent lignin, ch s lignin
CF Crude fiber
CFU Colony forming unit, khun lc
CMC Carboxy methyl cellulose
DM Dry matter, khng vt cht khô
DC i chng
g Gram
g/l T l gram/lít
NDF Neutral detergent fiber, ch s 
NT Nghim thc
ml Mililiter
OD Optical density
TN Thí nghim
VK Vi khun

VSV Vi sinh vt
µg Microgram
µl Microliter
w/w weight/weight, Khng/kh ng
- 2013 

 1 
CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1. Đặt vấn đề
Nông nghip là ngành truyn thng và là th mnh c ng bng sông Cu
Long. Phát trin nông nghip gn lin vi công nghip là ch   ng ca
 c.  ng là mt trong nhng loi cây trng quan trng phc v
s phát trin công nghip ch bin. Theo s liu ca Tng c thng kê Vit Nam
(2013), din tích mía c t 283.222 t 61,7 tn/ha,
cùng vi quy hoch phát tring ca Chính ph dc tiêu
th    t qu là nông nghip trng mía to ra m ng cht thi rt
l c tính có 5,4 x 10
8
tn bã mía h  c thi ra trên toàn th gii
(Cerqueira et al., 2007). , 1 to ra 280 kg bã mía. Theo báo cáo
khoa hc k thut ca Vi   c ta có 4,45 triu tn bã mía có
ti    dng. Nhiu bi  c ng d  x lí ngun ph phm này
ng sinh hng tái t li hu qu nghiêm trng
v ng do mng bã mía l d gây cháy (Lavarack et al., 2000).
Vi khun hiu khí ni sinh d c ng vt nhai li có kh n sinh enzyme
cellulase ngoi bào, phân gii cellulose (Nguy  ng, 2004). Cellulose c
phân gii c chuyng phc v các hong sng cng vt
nhai l   c ng dng cellulase t vi khun d c ng vt nhai li có tim
 i quyt v  x lý ngun ph phm bã mía. Trn H 
tin hành phân gii bã mía bng vi khun d c và cho kt qu vi khun ni sinh d c

ng vt nhai li có kh phân gii 11,13% bã mía. Các enzyme ca vi khun tip
cn và phân gii các cu trúc ca vách t bào, giúp các quá trình phân gii sinh hc
din ra t      u v s phi hp các chng vi khun khác
nhau phân lp t d c  u kin ho ng ti m nhi, thi gian và
pH nhc hiu qu phân gii cao nht vn còn hn ch. Vic tuyn chc
t hp vi khun hi u kin hong ta quá trình phân gii bã mía
    ng góp phn ng dng vi khun d c ng vt nhai li trong sn
xut thc tin. Bã mía phân gii có th c ng dng trong nhin
xut phân bón cho cây trng, sn xut nhiên liu sinh hc và làm th
Phân gii bã mía làm ging cht thi bã mía, ci thin chng.
- 2013 

 2 
 Khảo sát một số yếu tố ảnh hƣởng đến khả năng phân giải bã
mía của tổ hợp vi khuẩn trong điều kiện hiếu khíc tin hành.
1.2. Mục tiêu đề tài
 nh t hp vi khun tphân gii u kin hiu khí
   u kin ho ng t  a t hp vi khu  n chn phân
gii bã mía.
- 2013 

 3 
CHƢƠNG 2: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về bã mía và các thành phần trong bã mía
2.1.1. Tổng quan về bã mía
Bã mía là các thành phn si còn l    c nghi  l c
(Marcela và Jorge, 2013).Theo Cerqueira et al. (2007), mt to ra 280 kg
bã mía. Bã mía cha 45-55% cellulose, 20-25% hemicellulose, 18-24% lignin và 1-4%
cutin.
2.1.2. Thành phần và cấu trúc của bã mía

 Cellulose
Cellulose là polymer sinh hc có sinh khi ln nht trong các polymer sinh hc
  ng m t. M   quang hp c nh CO
2
   
11
tn
trng khô vt cht có ngun gc thc vt khp th gii (Schlesinger, 1991), gn
mt na s vt cht này cha cellulose (Eriksson, 1990).
Cellulose là mt hp cht h    c phân t (C
6
H
10
O
5
)
n
, mt
polysaccharide gm mch thng t         -
glucose thông qua liên k -1,4 glycosidic (Crawford, 1981). Cellobiose là cu trúc
lp ca cellulose, vi m    so vi các glucose bên cnh.  thc
v     ng t 7000  
ch  (Ljungdahl và Eriksson, 1985).
Phân t  c bn hoá bng các liên kt hydro trong và liên phân t và
lc Van der Waals, thành lp các vi ng cellulose. Các vi ng này kt hp li to cht
    cellulose sp xp song song.Cu trúc này to thành domains tinh th
trt t cht ch xen ln vi các domain phân tán không cht ch.M tinh th hoá
t 60-90% (Marchessault và Sundararajan, 1983).

Hình 1. Cấu trúc phân tử cellulose

(*Ngun:Heinze and Lieberd, 2012)
- 2013 

 4 
 Hemicellulose
Hemicellulosic polymers là nhng thành phn phc trong vách t bào ca các
loài thc vt.Hemicellulose thành lp các liên kt hydro vi cellulose và thành lp các
liên kt cng hoá tr    -benzyl ether) vi lignin, và liên kt ester vi các
       t trên gi cht hemicellulosic
polymers vào vách t bào (Jing et al., 2012). Trong khi cellulose  dng tinh th, mnh
và kháng phân gii, hemicellulose có cu trúc ngu nhiên, ln và d b phân gii khi
hoà tan bng acid, kim hoc enzyme. Hemicellulose bao gm xylan, glucuronoxylan,
arabinoxylan, glucomannan, và xyloglucan.Hemicellulose ch    ng D-
       ng ln nht  Hemicellulose. Theo
Sabiha-Hanim (2006), hemicellulose chim 33,5% tr ng khô ca bã mía.
Hemicellulose bao gm nhn ngn t 500- ng vi 7000-15000
phân t glucose.

Hình 2. Cấu trúc của xylan trong Hemicellulose
(*Ngun: Heinze and Lieberd, 2012)
 Lignin
Lignin là mt hp cht hoá hc tìm thy  g, và là mt thành phn bên trong ca
vách th cp t bào thc vt (Lebo et al., 2001) và mt s to (Martone et al., 2009).
Lignin là polymer h   ng nh   t, ch sau cellulose, chim
khong 30% ngun carbon hch (Boerjan, et al., 2003), và chim 25-
30% tr ng khô ca gt polymer sinh hc, lignin không có cu trúc
nh.Lignin giúp gia c cu trúc g  thc vt (Wardrop, 1969).
- 2013 

 5 

Lignin chim các khoang trng gia cellulose, hemicellulose và pectin. Pectin
liên kt cng hoá tr vi hemicellulose và to các liên kt chéo vi các polysaccharide
trong cây trng. T  các cu trúc ca t bào, kt ni các b phn ca
cây (Chabannes, 2001).      ng trong quá trình vn chuyn
c cho thc vt t r n các nhánh. Trong khi các thành phn polysaccharide ca
vách t bào thc v   c và vì vy thm th c, thì lignin k  
Các liên kt chéo c   n hi ng thm th c.Vì vy, lignin cho
phép mô vn chuyn ca cây hong hiu qu (Sarkanen và Ludwig, 1971).
       n s phân gii cellulose nh có cu
trúc rt bn, ngay c vi acid mnh và enzyme vi khun. Vách t bào thc vt gm các
cu trúc phc cht lignin  cellulose làm gim kh  hân gii cellulose ca vi
khu c Ngoan, 2005).

Hình 3. Cấu trúc các liên kết trong lignin polymer
(*Ngun: Shimin et al., 2013)
2.2. Tổng quan về hệ tiêu hoá gia súc nhai lại và vi sinh vật nội sinh dạ cỏ phân
giải cellulose
2.2.1. Phân loại hệ vi sinh vật nội sinh động vật nhai lại
Bảng 1. Các nhóm vi sinh và mật độ của chúng trong dịch trích từ dạ cỏ
động vật nhai lại.
(*Ngun: Tim, 2000)
Nhóm vi sinh
Mật số (tế bào / ml)
Vi khuẩn
10
10

Protozoa
10
5

-10
6

Nấm
10
3
-10
4
- 2013 

 6 
H vi sinh vt ni sinh trong d c c ng vt nhai li r  ng, gm vi
khun, Protozoa và nm. Mi ml dch trích d c có cha xp x n 50 t vi khun,
t triu Protozoa và các loài khác (Chiba, 2009).
 Vi khuẩn:
o sát vi khun có mt s cao nht trong các nhóm, vi 10
10
t
bào/ml dch d c. Mt cá th    ng có th sn 1.5 kg vi
khun d c mc phân lp t d c có
kho   t mt s trên 10
7
t bào/ml. Nhng loài khác có mt s thp trong
tng mt s    t thành phn quan trong trong h vi khun cng sinh
tiêu hoá th
Vi khun d c có th c phân loi d t mà vi khun chuyn hoá
hoc sn phm ca s lên men. Các nhóm vi khun chính ni sinh d c là vi khun
phân gi   ng, tinh bt, protein và vi khun tng hp
vitamin. (Tim, 2000)
Vi khun phân gii ch  m s ng ln trong tng s vi khun d c.

Thi gian sng trung bình là 18 gi, vi m 10
10
CFU/ml. Ti d c, enzyme phân
gi     c tit ra. Nhng loài vi khun phân gii
cellulose quan trng nht là Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens,
Ruminoccocus flavefaciens, Ruminococcus albus, Cillobacterium cellulosolvens.
Nhng vi khun có kh           dng
hemicellulose. Tuy nhiên, không phi tt c các loài vi khun s d c
 u có kh   i cellulose. Mt s loi vi khun s dng
hemicellulose là Butyrivibrio fibrisolvens, Lachnospira multiparus và Bacteroides
ruminicola. pH thp có th c th các vi khun phân gii cellulose và hemicellulose
(Nguyn Xuân Trch, 2007).
Vi khun phân gii cht tinh bng th hai v mt s ng vi khun trong d
c. Nhóm này phân gii phn ln tinh bt t th c mt s
vi khun phân gii ch  ng loài vi khun thuc nhóm này gm: Bacteroides
amylophilus, Succinimonas amylolytica, Butyrivibrio fibrisolbvens, Bacteroides
ruminantium, Selenomonas ruminantium và Steptococcus bovis (Nguyn Xuân Trch,
2003).
- 2013 

 7 
Các loài vi khun còn li có kh     ng các thành phn dinh
  ng, acid ho khí metan, và mt s loài khác.
 rut già ch có s din din các vi khu  d c, không tìm thy
nm và protozoa (Demeyer và Graeve, 1991; López et al., 2000). Vi khun ni sinh
tip tc hp th  rut non),
các cht tit ni sinh và các carbohydrate c   c phân gii  d c)
chuy       c tiêu hóa trong rut già
gia súc nhai li có th n 10% tng cellulose (Phillipson, 1977).
Các nghiên cu ch ra rng sn pha vi sinh vt  ru

t t d c (Zora et al., 2000). Tuy nhiên, kh i vi sinh
vt ru d c (Zora et al., 2000; López et al., 2000).
 Protozoa
Protozoa là loài xp th hai v mt s trong d c vi 10
5
-10
6
t bào/ml 
   c nhn dng.Protozoa chu trách nhin 1/3 kh 
hoá ch   ng vt nhai li. Tuy nhiên, s loài protozoa trong d c  i
 ng t l nghch vi s loài vi khun và trong thc t ng vt nhai li có th
tn ti mà không cn Protozoa trong d c. Protozoa có th hn ch kh p th
protein cng vt nhai li. (Tim, 2000)
 Nấm
Nc tìm thy g c ng vt nhai li. Mc dù chim
s ng ít trong d c (10
3
-10
4
t bào/ml dch), ni vi
sinh vt. Nc tin rng có th giúp tiêu hoá nhng vt cht khó tiêu nh
lúa mch (Tim, 2000).
 Các nhóm vi sinh vật nội sinh hiếu khí phân giải cellulose
Nm là thành phn quan trng trong các vi sinh vm
có kh i cellulose mnh là các chi Aspergillus, Chaetomium, Curvularia,
Fusarium, TrichodermaCytophaga là vi khun hiu khí quan trng. Các vi khun
khác còn có Cellulomonas, Vibrio, Pseudomonas X khun không gi vai trò quan
tr         t s loài trong các chi
Streptomyces, Micromonospora   Gopalakrishnan et al., 2010).
- 2013 

 8 
2.2.2. Tác động phối hợp của các nhóm vi khuẩn nội sinh dạ cỏ lên sự phân giải
cellulose
Theo Trn C (1979), nhng loài sinh vt khác nhau sng trong d c có quan h
cht ch và ph thuc ln nhau. S phát trin ca loài này có th ph thuc mt thit
vào s ng ca các loài khác và ph thung.
 Vi khuẩn và protozoa
Vi khun b cnh tranh mnh bi protozoa (Hungate, 1966; Coleman, 1960).
Theo Coleman (1960), 10
2
 10
4
t bào vi khun ca d c b tiêu dit bi protozoa
mi gi. M  nhy cm ca mi loi vi khun i vi protozoa có khác nhau.
Protozoa tiêu hóa vi khu    m t  và hiu qu chuyn hóa protein
trong d c. Vi nhng loi th            n,
i vi th làm gim hiu qu s dng th
nói chung. S ng vi khu    i b protozoa trong d c. Preston và
Leng (1991) tin hành thí nghim trên cu cho thy t l tiêu hóa vt ch  
18% khi không có protozoa trong d c.
   u ki      cng sinh gia vi khun và
      c ghi nhn. Mt s vi khuc protozoa nut
vào có tác di protozoa to ra mt ki c 
vu kin nh cho vi khun hoi
vi vi khung hng oxy trong d c  n các vi khun
k khí. Mt s loài protozoa hp thu oxygen t dch d c m bu kin
k khí trong d c c toài ra, Protozoa nut và tích tr tinh bt, hn ch
t sinh acid lactic, hn ch git ngt, nên có li cho vi khun phân gi
Theo Jouany và Ushida (1999) khi khu phn cân bng cht loi b 

làm t l tiêu hóa gim, tiêu hóu loi b protozoa. Có l do s
hin din ca protozoa khuyn khích s ho ng ca vi khun nhm cnh tranh vi
protozoa (Wiliam và Coleman, 1992).
Quan h cng sinh gia vi khun phân gii cellulose và các vi khun khác: Vi
khun phân gii protein cung cp ammoniac, acid amin, isoacid cho vi khun phân gii
          cu kin sinh tn ca nhau.
Chng hu ph ng
vi khun phân gii cellulose s gi l tiêu hóa cellulose th
- 2013 

 9 
s có mt ca m    tinh bt trong khu phn kích thích vi khun phân
gii b ng phát trin nhanh nên s dng cn kit nhng yu t  ng quan
tr  các loi khoáng, amoniac, acid amin, isoacid) là nhng yu t  n
thit cho vi khun phân gi  n phát trin ch  n Xuân Trch et al.,
2004).
M     c có th xy ra gia vi khun phân gii bng và
vi khun phân gi    n pH trong d c. Theo Michel và Kayouli (1997),
quá trình phân gii ch c có hiu qu cao nht khi pH dch d c l
ng thi, t l thu phn s 
sn sinh ra nhanh, làm gim pH dch d c c ch hong ca vi khun
phân gi khi trong khu phn có quá nhiu bng thì kh 
th b gim sút.
2.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự phát triển của vi sinh vật dạ cỏ phân giải
cellulose
 Thành phần thức ăn và pH
pH và thành phn th    u t chính   n s  ng và
kh   ng ca vi khun ni sinh d c ng vt nhai li. Tuy nhiên, ch s
c lp không có ng nhin kh ng và mt s vi sinh trong
d c (Calsamiglia et al., 2007). S chuyn d   ng th   m

thành phn th        c th    
t ln mt s vi sinh trong d c.
Thc phm cng vt nhai lng d c. Nhng
nhân t   n th t lý và s hin din ca các cht
ph phm trong thn s ng, t l và kh a vi sinh
vt ni sinh d c ng vt nhai li (Tim, 2000). S bii ln nhng
d c din ra khi chuyn dch t th   nhiên sang trng thái th  t. Trong
sut quá trình chuy   t cho s lên men ca vi sinh v  i t thành
phn vách t bà       n tinh bt. S
lên men din ra nhanh chóng và sn sinh ra acid, làm gim pH ca d c xui
5.0 (Calsamiglia et al., 2007). Vi khun phân gii cellulose và protozoa b c ch ti
 i 6.0 (Russel và Baldwin, 1978) dn vii hp gia th
- 2013 

 10 
nhiên và th   t làm gim kh       ng vt nhai li
(Slyter et al., 1966).
S phát trin ca m vi sinh vt theo s chuyi thành phn th
phi là mt quá trình tc thng, s vi khu
tinh bt vào th   p tc, s vi khun phân gi
tình tr  a acid lactic không din ra (Tim, 2000). Theo thi gian, s ng vi
khun lactic gim và h ng d c tr li mc cân bng. Tuy nhiên, nng
tinh bt thêm vào chim t l quá ln hoc ht tinh bt quá nh thì mt s vi
sinh s không còn duy trì u ki c và vi
khun chu lactic s chi  . pH h xung vt nhai li b nhim
acid lactic n trong d c b nht
hoá bi s thành lp bt trong d c.Bn kh   ng vt nhai li,
làm tích t      c. Trng thái này có th  c bng cách tang
c tinh bt và thay th th nhiên tr li nhm cho phép h vi sinh thích
n 4 tun.

 Ảnh hƣởng của nguồn carbon
Vi sinh vt sinh phân gii cellulose có th s dng nhiu loi carbon khác nhau
tùy thu   m ca tng loài. Ngun carbon có th     i
c phc t t, cellulose.
Nghiên cu c Chính et al. (1999) cho thy, ngun carbon thích hp
  ng và sinh tng hp cellulase ca các chng vi khun chu nhit phân lp
t b  rác thi là glucose và CMC. Ngun carbon thích hp cho s  ng và
sinh tng hp cellulase ca các x khun CD6 - 9 là tinh bt, dòng CD9 - 9 là CMC và
saccharose, dòng CD5 - 12 là lactose.
 Ảnh hƣởng của nguồn nitrogen
Nhìn chung, các loài vi khun ni sinh có kh  dng c ngun nitrogen
 ng hóa tùy thuc tng loài. Peptone và cao nm men
là hai ngun Nitrogen thích hp nht cho các chng vi khun và nm men sinh tng
h Chính et al., 1999). Theo Taled et al. (2009), 2 dòng vi khun
h Bacilli có th s dng nhiu ngu       
peptonn nitrogen tt nht cho kh
 ng hp cellulase ca 2 dòng vi khun này.
- 2013 

 11 
 Ảnh hƣởng của nhiệt độ nuôi cấy
Nhi ng mnh ti quá trình sng ca vi sinh vt nói chung và ca vi
khun nói r   vào s thích nghi nhi   ng, các loài vi sinh vt
      nh và chu lm và các loài chu
nhinh có kh u kii 15
o

 ng  ng phát trin tt  khong nhi 20 - 40
o
C; còn các loài chu

nhit có kh  ng và phát trin tt  nhi cao trên 50
o
C.
Khi nghiên cu các vi khun và x khun chu nhit phân lp t b  rác thi
cho thy, các chng này sinh tng hp cellulase mnh nht  u kin nhi 45 -
55
o
C và có th chc nhi 65 - 80
o
 Chính et al., 1999). Nghiên cu
ca Nguy    y, các chng vi khun
và x khut sinh tng hp cellulase cao nht  nhi 50
o
C. Dòng vi khun
Bacillussubtillis có kh ng hp cellulase t nhi 40
o
C (Mohamed
 t sinh
tng hp cellulase ca dòng Pseudomonas fluorescence trong khong 30 - 35
o
C. Theo
Tang et al. (2004) khi nghiên cu các chng vi sinh vt endo--1,4-glucanase cho
thy,  chng vi khun B. subtilis nhi thích hp cho tng hp enzyme là 37
o
C.
2.3. Sự phân giải cellulose ở dạ cỏ động vật nhai lại dƣới tác động của vi sinh vật
2.3.1. Enzyme cellulase
 Phân loại
Theo Susan (1995), mt trong nhc tính quan trng ca cellulose là không
  c. Tính cht này làm cellulose bn vi các tn công sinh hoá hc ca vi

sinh vt. Cellulase là h c sinh ra bi các vi sinh vc bit là vi khun)
ni sinh trong d c ng vt nhai l  y phn ng phân ct các liên
k-Glycosidic  cellulose, phân ct mc t  -D-glucan.
     ng da trên các phn ng xúc tác (Susan,
1995):
- Endocellulase: phân ct ngu nhiên các liên kt ni phân t bên trong
mch, to ra các si mi vu kh.
- Exocellulase: phân c  n b    u m c to ra
bi phn ng vi endocellulase, sinh ra tetrasaccharides ho
- 2013 

 12 
cellobiose. Có hai nhóm exocellulase, exocellulase I hong vu kh và
exocellulase II hong vu không kh.
- Cellobiase hoc beta-glucosidase phân gii sn phm ca exocellulase
 n.
- Oxidative cellulase phân ct cellulose bng phn ng oxi hoá kh.
- Cellulose phosphorylase ct cellulose b c.
Các nhóm enzyme trên lt phân c 

Hình 4: Hoạt động phân giải cellulose của Lutzen và Nielson
(*Ngun: Lutzen và Nielson, 1983)
G: glucose
(1). 
(2).            -
glucosidase.

2.3.2. Tính chất của enzyme cellulase
 Cellobiohydrolase
  c tìm th u tiên  Trichoderma reesei.Chúng

bao gm hai loi CBH I và CBH II.
 CBH I: có tr ng phân t kho    ng n (pI) là 4,4,
chi  ng protein có trong dch nuôi cy nm mc Trichoderma reesei.
 nh hình và cellulose ki
  ng lên cellulose bi   -cellulose (CMC) hay
  - -  -glucan.CBH I
cu to khong 496 amino acid.