khảo sát thành phần loài mối và phân lập vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose trong ruột mối ở u minh thượng

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
BỘ MÔN SINH HỌC


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH SINH HỌC

KHẢO SÁT THÀNH PHẦN LOÀI MỐI VÀ PHÂN LẬP
VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CELLULOSE
TRONG RUỘT MỐI Ở U MINH THƢỢNG

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TS. NGÔ THANH PHONG

ĐỖ MINH QUÝ
MSSV: 3112390

CẦN THƠ, THÁNG 12/2014


PHẦN KÝ DUYỆT

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Đỗ Minh Quý

Ts. Ngô Thanh Phong

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2014
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

i


LỜI BẢN QUYỀN
Tôi xin cam đoan đây là công trình khoa học của bản thân tôi và giáo viên hƣớng
dẫn. Các kết quả, số liệu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chƣa đƣợc công bố
trong bất cứ một công trình khoa học nào trƣớc đây.

ii


LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Ngô Thanh Phong đã định
hƣớng ý tƣởng nghiên cứu, tận tình hƣớng dẫn nghiên cứu, sửa luận văn để tôi hoàn thành
luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô trong bộ môn Sinh Học trƣờng Đại
Học Cần Thơ đã tận tình đào tạo, giảng dạy và tạo mọi điều kiện thuận lợi, chu đáo trong
suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Bên cạnh đó tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và những ngƣời thân đã
động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập để tôi có đƣợc kết quả nhƣ ngày hôm
nay.
Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ
quý báu đó !
Cần Thơ ngày….tháng…..năm 2014
Sinh viên

Đỗ Minh Quý

iii


TÓM LƢỢC
Từ 6 tổ mối thu đƣợc ở U Minh Thƣợng đã xác định đƣợc thành phần loài mối,
phân lập và tách ròng, mô tả đặc điểm khuẩn lạc và nhuộm Gram đƣợc 30 chủng vi
khuẩn. Trong đó có 19 chủng có khả năng phân hủy tốt CMC, chủng có phần trăm phân
giải CMC cao nhất là chủng 5Q5 đạt 76,19%. Chọn 19 chủng phân giải tốt cellulose để
chủng vào 3 cơ chất là rơm rạ, trấu, giấy. Sau 15 ngày chủng vi khuẩn vào cơ chất, chủng
tạo lƣợng đƣờng cao nhất với cơ chất rơm rạ là 4Q5 (3,802mg/l), cơ chất trấu là chủng
4Q2 (3,081mg/l) và cơ chất giấy là chủng 4Q2 (3,176mg/l). Hàm lƣợng đƣờng sinh ra cao
nhất là sau 5 ngày sau khi chủng vi khuẩn vào cơ chất.
Từ khóa: Mối, CMC, phân hủy rơm, phân hủy trấu, phân hủy giấy, vi khuẩn trong
ruột mối, 5Q5, 4Q2, 4Q5.

iv

MỤC LỤC
PHẦN KÝ DUYỆT ............................................................................................................................ i
LỜI BẢN QUYỀN ............................................................................................................................ ii
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................................... iiii
MỤC LỤC ............................................................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................. viii
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................................ ix
CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................................... x
CHƢƠNG I GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG II. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................................. 2
2.1. Giới thiệu sơ lƣơc về U Minh Thƣợng .................................................................................... 2
2.1.1. Vị trí địa lý..................................................................................................................... 2
2.1.2. Đặc điểm khí hậu đất đai ............................................................................................... 2
2.2. Mối và sự đa dạng về thành phần loài ..................................................................................... 2
2.2.1. Giới thiệu sơ lƣợc về mối .............................................................................................. 2
2.2.2. Vị trí của mối trong hệ thống phân loại côn trùng ........................................................ 3
2.2.3. Thành phần loài mối ...................................................................................................... 4
2.3. Cellulose ...................................................................................................................................... 9
2.4. Enzyme cellulase ...................................................................................................................... 11
2.5. Quá trình phân hủy cellulose diễn ra trong ruột mối ........................................................... 13
2.6. Các dòng vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose đã đƣợc nghiên cứu ....................... 14
2.6.1. Những nghiên cứu nƣớc ngoài .................................................................................... 14
2.6.2. Những nghiên cứu trong nƣớc ..................................................................................... 15
CHƢƠNG III. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 16
3.1 . Thời gian và địa điểm .............................................................................................................. 16
3.2 . Phƣơng tiện nghiên cứu .......................................................................................................... 16
3.2.1. Vật liệu thí nghiệm ...................................................................................................... 16
v

3.2.2. Các dụng cụ và trang thiết bị ....................................................................................... 16
3.2.3. Các hóa chất và môi trƣờng sử dụng để nghiên cứu ................................................... 17
3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................................................... 18
3.3.1. Thu mẫu mối................................................................................................................ 18
3.3.2. Phân lập vi khuẩn trong ruột mối ................................................................................ 21
3.3.2.1. Cấy mẫu vào môi trường phân lập ........................................................................... 22
3.3.2.2. Cấy chuyền và kiểm tra độ ròng của vi khuẩn ......................................................... 22
3.3.3. Quan sát đặc điểm của khuẩn lạc và vi khuẩn ............................................................. 23
3.3.3.1. Quan sát đặc điểm khuẩn lạc ................................................................................... 23
3.3.3.2. Quan sát vi khuẩn ..................................................................................................... 23
3.3.4. Khảo sát khả năng phân giải CMC của các chủng vi khuẩn đã tách ròng .................. 24
3.3.5. Khảo sát mật số của tế bào vi khuẩn nuôi trong môi trƣờng MRS lỏng ..................... 25
3.3.6. Kiểm tra khả năng phân hủy rơm, trấu và giấy của từng chủng vi khuẩn .................. 26
3.3.6.1. Ủ các chủng vi khuẩn vào rơm, trấu và giấy ............................................................ 26
3.3.6.2. Xây dựng đường chuẩn glucose................................................................................ 27
3.3.6.3. Xác định lượng đường tạo ra từ cơ chất .................................................................. 28
CHƢƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................................... 30
4.1. Mô tả hình thái và xác định thành phần loài mối ................................................................. 30
4.1.1. Mối thợ (mối lao động) ............................................................................................... 30
4.1.2. Mối lính (mối bảo vệ) .................................................................................................. 30
4.1.3. Mối chúa ...................................................................................................................... 31
4.1.4. Mối non ....................................................................................................................... 32
4.2. Kết quả phân lập vi khuẩn ....................................................................................................... 32
4.2.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc ...................................................................................... 32
4.2.2. Đặc điểm của 30 chủng vi khuẩn ................................................................................ 35
4.3. Kết quả CMC của các chủng vi khuẩn ................................................................................... 37
4.4. Khả năng phân hủy cellulose của 19 chủng vi khuẩn .......................................................... 40
vi

4.4.1. Xây dụng đƣờng chuẩn glucose .................................................................................. 40
4.4.2. Lƣợng glucose tạo của các chủng vi khuẩn với các cơ chất theo thời gian ................ 42
4.4.2.1. Lượng glucose tạo ra ở cơ chất rơm rạ .................................................................... 42
4.4.2.2. Lượng glucose tạo ra ở cơ chất trấu ........................................................................ 44
4.4.2.3. Lượng glucose tạo ra ở cơ chất giấy ........................................................................ 46
4.4.3. Lƣợng glucose tạo ra của các chủng vi khuẩn theo cơ chất ........................................ 47
CHƢƠNG V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 51
5.1. Kết luận ...................................................................................................................................... 51
5.2. Kiến nghị ................................................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................................... 52
PHỤ LỤC

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cấu trúc không gian của celluose ......................................................................... 9
Hình 2.2. Cấu trúc không gian của CMC ........................................................................... 10
Hình 2.3. Quá trình phân giải cellulose của enzyme cellulose........................................... 12
Hình 2.4 Cấu tạo ruột mối .................................................................................................. 13
Hình 2.5 Quá trình biến đổi thức ăn xảy ra trong ruột mối ................................................ 14
Hình 3.1. Một số thiết bị dùng trong nghiên cứu ............................................................... 17
Hình 3.2. Tổ mối 1 ............................................................................................................. 19
Hình 3.3. Tổ mối 2 ............................................................................................................. 19
Hình 3.4. Tổ mối 3 ............................................................................................................. 20
Hình 3.5. Tổ mối 4 ............................................................................................................. 20
Hình 3.6. Tổ mối 5 ............................................................................................................. 21
Hình 3.7. Tổ mối 6 ............................................................................................................. 21
Hình 3.8. Sơ đồ tổng quát quá trình nghiên cứu................................................................. 29

Hình 4.1. Mối thợ .............................................................................................................. 30
Hình 4.2. Mối lính .............................................................................................................. 31
Hình 4.3. Mối chúa ............................................................................................................. 31
Hình 4.4. Mối non .............................................................................................................. 32
Hình 4.5. Đặc điểm khuẩn lạc ............................................................................................ 34
Hình 4.6. Đặc điểm các chủng vi khuẩn ở vật kính E40 ................................................... 35
Hình 4.7. Vòng thủy phân CMC của chủng 5Q5 và 2Q5 .................................................. 39
Hình 4.8. Biểu đồ phần trăm phân hủy CMC của các chủng vi khuẩn .............................. 40
Hình 4.9. Phƣơng trình đƣờng chuẩn glucose .................................................................... 41
Hình 4.10. Hàm lƣợng glucose trung bình tạo ra của các chủng vi khuẩn từ cơ chất........ 49

viii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Môi trƣờng MRS ................................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2. Môi trƣờng CMC ............................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3. Thành phần của dãy đƣờng chuẩn glucose ........ Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.1. Đặc điểm khuẩn lạc của 30 chủng vi khuẩn ...... Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.2. Đặc điểm 30 chủng vi khuẩn.............................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.3. Phần trăm phân hủy CMC của 30 chủng vi khuẩn sau 3 ngày Error! Bookmark
not defined.
Bảng 4.4. Kết quả đo OD đƣờng chuẩn ............................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 4.5. Lƣợng glucose của các chủng vi khuẩn phân giải rơm theo thời gian ...... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4.6. Lƣợng glucose của các chủng vi khuẩn phân giải trấu theo thời gian ....... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4.7. Lƣợng glucose của các chủng vi khuẩn phân giải giấy theo thời gian ...... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4.8. Hàm lƣợng glucose tạo ra của các chủng vi khuẩn với rơm, trấu và giấy . Error!

Bookmark not defined.

ix


CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
CMC: Carboxyl Methyl Cellulose
CFU: Clony Forming Unit
ATP: Adenosine triphotphate
OD: Optical Density
NT: Nghiệm thức
ĐC: đối chứng
l: Lít
h: Giờ
atm: Atmosphere
cm: Centimet
mm: Milimet
nm: Nanomet
mg: Miligram
µg: Microgarm
ppm: Part per million

x


CHƢƠNG I. GIỚI THIỆU
Ngày nay, vấn đề năng lƣợng là vấn đề đang đƣợc cả thế giới quan tâm hàng đầu.
Các nhà khoa học trên thế giới đã dự báo rằng nếu cứ tiếp tục khai thác nhƣ hiện nay thì
nguồn nhiên liệu hóa thạch trong lòng đất sẽ cạn kiệt trong trong vòng 40 đến 50 năm tới.
Việc làm cấp bách hiện nay là tìm ra những nguồn năng lƣợng mới để đáp ứng cho nhƣ

cầu sử dụng của con ngƣời. Ngoài những nguồn năng lƣợng sạch nhƣ năng lƣợng mặt
trời, sóng biển, gió, hạt nhân,…thì năng lƣợng sinh học đang chiếm ƣu thế và đang đƣợc
các nhà khoa học đẩy mạnh nghiên cứu.
Ethanol là loại năng lƣợng sạch thƣờng đƣợc sản xuất chủ yếu từ các loại cây nông
nghiệp có có hàm lƣợng đƣờng cao nhƣ bắp, lúa mì, ngô,…Một số công trình nghiên cứu
trên thế giới đã cho thấy rằng các phế phẩm nông nghiệp giàu cellulose có thể chuyển hóa
thành ethanol với sự giúp đỡ của những dòng vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose.
Đối với một quốc gia nông nghiệp nhƣ Việt Nam thì khôi lƣợng các phế phẩm, phụ
phẩm nông nghiệp nhƣ rơm, rạ, các xác bả thực vật là rất lớn. Đa số các phụ phẩm này
không đƣợc tận dụng mà đƣợc đốt trực tiếp trên đồng ruộng hay các nƣơng rẫy sau khi
thu hoạch. Chúng tạo ra những chất độc hại cho con ngƣời và môi trƣờng nhƣ CH 4, CO2
,…Không những ô nhiễm môi trƣờng mà còn làm lãng phí nguồn năng lƣợng rất giàu
cellulose này. Một hƣớng đi mới để khắc phục tình trạng này đó là sử dụng vi khuẩn có
khả năng phân hủy các phế phẩm nông nghiệp có nguồn gốc từ cellulose để tạo thành
glucose sau đó chuyển hóa thành ethanol.
Mối là một loài gây hại nguy hiểm cho các công trình đƣợc xây dựng từ gỗ, các vật
dụng có nguồn gốc từ cellulose. Do trong ruột mối có các vi sinh vật sống cộng sinh có
thể tiêu hóa cellulose. Vì thế, chúng ta tận dụng đặc điểm này của chúng đề sử dụng phân
hủy các phế phẩm, phụ phẩm nông nghiệp để tao thành sản phẩm có lợi thay vì ta tìm
cách để tiêu diệt chúng. Và đó cũng là giải pháp tuyệt vời cho môi trƣờng cũng nhƣ là tạo
ra nguồn nguyên liệu để sử dụng.
Vì thế đề tài “Khảo sát thành phần loài mối và phân lập vi khuẩn có khả năng
phân giải cellulose trong ruột mối ở U Minh Thƣợng” đƣợc thực hiện với các mục
tiêu:
- Xác định thành phần loài mối ở U Minh Thƣợng.
- Phân lập các dòng vi khuẩn có trong ruột mối.
- Xác định khả năng phân giải và chọn ra những chủng vi khuẩn phân giải tốt cellulose.

1

CHƢƠNG II. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1.

Giới thiệu sơ lƣơc về U Minh Thƣợng

2.1.1. Vị trí địa lý
Tọa độ: Từ 9°31 đến 9°39' vĩ Bắc và từ 105°03' đến 105°07' kinh độ Đông. Sông
Trẹm chia U Minh thành hai vùng thƣợng và hạ. U Minh Hạ thuộc tỉnh Cà Mau, vƣờn
quốc gia U Minh Thƣợng thuộc huyện U Minh Thƣợng tỉnh Kiên Giang. Do nhiều
nguyên nhân tác động, rừng tập trung ở U Minh Thƣợng nhiều hơn và loại rừng nguyên
sinh chiếm phần lớn ở đây Rừng U Minh Thƣợng là kiểu rừng rất đặc thù, đƣợc xếp hạng
độc đáo và quí hiếm trên thế giới.
Rừng U Minh Thƣợng đƣợc công nhận là vƣờn quốc gia vào tháng 1 năm 2002,
với diện tích 8053 hécta. Rừng nằm trong địa giới của các huyện An Biên, An Minh, Vĩnh
Thuận của tỉnh Kiên Giang, thuộc vùng bán đảo Cà Mau. Vƣờn quốc gia U Minh
Thƣợng nằm trong địa giới của huyện U Minh Thƣợng, tỉnh Kiên Giang; có tọa độ địa lý
là: Từ 9°31’ đến 9°39’ vĩ Bắc và từ 105°03’ đến 105°07’ kinh độ Đông.
( />2.1.2. Đặc điểm khí hậu đất đai
U Minh Thƣợng có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm quanh năm. Mƣa, bão tập
trung vào từ tháng 8 đến tháng 10 với lƣợng mƣa trung bình hàng năm là 2.146,8mm.
Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 26,40C đến 280C, tháng lạnh nhất là tháng 12; không có
hiện tƣợng sƣơng muối xảy ra. U Minh Thƣợng không chịu ảnh hƣởng trực tiếp của bão
nhƣng lƣợng nƣớc mƣa do bão chiếm một tỷ trọng đáng kể, nhất là vào cuối mùa mƣa.
U Minh Thƣợng có những điều kiện tự nhiên mà các khu vực khác không có đƣợc
nhƣ: ít thiên tai, không rét, không có bão đổ bộ trực tiếp, ánh sáng và nhiệt lƣợng dồi dào,
nên rất thuận lợi cho nhiều loại cây trồng và vật nuôi sinh trƣởng. Khí hậu nhiệt đới gió
mùa, nóng ẩm quanh năm. Mƣa, bão tập trung vào từ tháng 8 đến tháng 10 với lƣợng mƣa
trung bình hàng năm là 2.146,8mm. Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 26,40C đến 280C,
tháng lạnh nhất là tháng 12 và không có hiện tƣợng sƣơng muối xảy ra.

Đất đai chủ yếu là đất phù sa ngọt và phù sa nhiễm mặn, cây cối xanh tốt quanh
năm phát triển mạnh nhất là tràm với những cánh rừng bạt ngàn và cũng là cây chỉ thị
sinh học cho vùng này. ( />2.2.

Mối và sự đa dạng về thành phần loài

2.2.1. Giới thiệu sơ lƣợc về mối
Trong hệ thống phân loại, thì mối là côn trùng nguyên thủy thuộc bộ cánh bằng (
Isoptera), có họ hang gần gũi với gián niên đại tồn tại đến 200 triệu năm (Zalessky 1973),
2


niên đại tồn tại của nó ƣớc khoảng 70 triệu năm, nên nguời ta gọi mối là tổ tiên của lớp
côn trùng; phƣơng thúc sinh sống của mối (Isoptera) và ong, kiến (Hymenoptera) là rất
giống nhau, chúng là côn trùng xã hội, đều sống thành quần thể, nó đã cùng với niên đại
tồn tại của loài ngƣời không đến 1 triệu năm.
Do tính đặc thù về phƣơng thức sinh sống của mối, hình thái giữa các cá thể trong
một quần thể đồng nhất có những bƣớc biến hóa rất lớn, thời gian tồn tại của một quần thể
rất dài, ít cũng mấy năm, thƣờng là mƣời năm, ở vùng nhiệt đới có khi vƣợc quá một trăm
năm. Do mối có đời sống kín đáo, nên khi nghiên cứu chúng ở phòng thí nghiệm cũng có
những khó khăn khi nuôi chúng để quan sát. Do vậy những hiểu biết của con ngƣời về
mối có những giới hạn nhất định. Theo tài liệu thống kê của Emerson (1952) đã phát hiện
đƣợc 1855 loài, trong đó ƣớc tính có 1762 loài hiện nay đang tồn tại và ƣớc có 93 loài hóa
thạch. Theo bảng danh lục côn trùng về mối trên thế giới của Snyder (1949) để từ đó bổ
sung tu chỉnh cho phong phú thêm. Trong thời gian 12 năm từ năm 1952 đến năm 1963
thì trên thế giới đã phát hiện thêm 150 loài mối mới đƣa tổng số loài mối lên 2000 loài,
trong đó bao gồm cả các loài hóa thạch. Đại bộ phận mối phân bố ở các vùng á nhiệt đới,
một số ít phân bố đến phía Bắc của châu Á, Bắc Phi, các nƣớc ven biển Đại Trung Hải,
Bắc Mỹ giáp với Canada, Bắc của châu Mỹ, châu Úc. Nói về toàn cầu thì châu Phi là đại
bản doanh phân bố của các loài mối ( Thái Bang Hoa 1964). Ở nƣớc ta, Phú Thọ là một

tỉnh có nhiều loài mối phân bố, còn các tỉnh khác thì ít nhiều cũng có sự phân bố của loài
mối. Gần đây theo thống kê chƣa đầy đủ đã có 83 loài mối phân bố trến khắp nƣớc ta (
Nguyễn Đức Khảm 1976, 1989).
2.2.2. Vị trí của mối trong hệ thống phân loại côn trùng
Vị trí phân loại của mối đã trãi qua một thời gian dài và không ổn định. Linné
năm1758 đã xếp mối nhƣ giống Termes trong bộ không cánh (Aptera). Lúc ấy tác giả chỉ
thấy mối lính và mối thợ, chƣa thấy đƣợc cá thể mối cánh. Fabricius lúc đầu xếp mối vào
bộ cánh màng (Hymenoptera) coi nhƣ một loài kiến, nhƣng đến năm 1781, lại xếp mối
vào bộ cánh mạch (Neuroptera). Latreille năm 1802 đã xem loài mối thuộc bộ không
cánh của Linné và côn trùng cánh răng nhập vào một, thiết lập một họ Termitina. Đến
năm 1832, Brulle lại đem mối từ bộ cánh mạch tách ra và nhập vào cùng với bộ cánh tơ
thành một bộ khác, lấy tên là Isopteres. Đến 1854 Hagen mới chỉ ra mối (Isopteres) và
dán (Blattoidea) có quan hệ mật thiết với nhau. Nhƣng mãi đến năm 1895 Comstock, J.H.
và Comstock, A.B. mới xác lập bộ cánh bằng Isoptera. Về sau này sự phát hiện loài mối
rất nguyên thủy Mastotermes darwiniensis Froggatt, thì những kết quả nghiên cứu của
loài mối này càng đƣợc xác định rằng mối và dán trên một hệ thống phát dục là rất gần
gũi với nhau.

3


Vị trí phân loại của bộ cánh bằng có thể phân chia các họ theo hệ thống thƣờng
dùng sau đây:
Lớp côn trùng
Insecta
Lớp phụ có cánh Pterygota
Bộ cánh bằng
Isoptera
Họ
Mastotermitidae

Họ
Kalotermitidae
Họ
Termopsidae
Họ
Hodotermitidae
Họ
Rhinotermitidae
Họ
Termitidae
2.2.3. Thành phần loài mối
Đẳng cấp loại hình của mối và tác dụng của nó
Đặc tính sinh vật học của loài mối là sinh sống thành quần thể và quần thể này là
một đơn nguyên tổ thành quần thể mối. Trong quần thể mối trƣởng thành bao gồm rất
nhiều cá thể. Ở trong quần thể mối đẳng cấp thấp nhƣ mối gỗ họ Kalotermitidae thì có từ
100 đến mấy nghìn cá thể, còn trong quần thể mối có đẳng cấp cao hơn nhƣ mối đất cánh
đen Odontotermes formosanus Shiraki (Termitidae) thì có đến trên 2 triệu cá thể. Sự lớn
nhỏ của quần thể và sự ít nhiều của cá thể trong quần thể không những phụ thuộc và từng
chủng loại khác nhau, mà ngay cả trong một quần thể đồng nhất cũng thay đổi khác nhau
tùy theo thời tiết, các chất dinh dƣỡng và điều kiện sống không giống nhau, dẫn đến sự
suy vong và sự phát triển của quần thể mối cũng thay đổi. Nhƣ nói ở trên, một quần thể
mối nói chung là một đơn nguyên sinh sống, thì nếu nhƣ mối sống đơn lẻ hoặc sống với
số lƣợng quá ít thoát ly khỏi quần thể thì không thể tồn tại, đó là sự khác nhau rõ ràng
giữa côn trùng sống đơn lẻ nhƣ côn trùng cánh cứng (Coleoptera) và mối sống quần thể
(Isoptera).
Trong quần thể mối có 2 loại hình lớn: Mối sinh sản và mối không sinh sản, mỗi
loại hình lại chia ra nhiều đẳng cấp mối khác nhau.
Loại hình sinh sản hoặc gọi là mối sinh sản
Loại hình này có thân hình tƣơng đối lớn, nhất là mối chúa có phần bụng cực kỳ
to. Cơ thể chúng có cơ quan sinh sản phát dục hoàn chỉnh, nên trong quần thể mối chúa

có chức năng giao phối và đẻ trứng, về nguồn gốc và hình thái không giống nhau, nên
mối sinh sản có thể chia ra làm ba đẳng cấp nhƣ sau:

4


Mối vua và mối chúa nguyên thủy
Mối cánh trƣởng thành sau khi bay giao hoan, rụng cánh đã ghép đôi và sinh sản
gọi là mối vua hay là mối chúa nguyên thủy, chúng là kẻ sáng lập đầu tiên một quần thể
mối, cho nên trong quần thể mối phần lớn có đẳng cấp này. Đặc điểm về mặt hình thái,
màu sắc thân hơi thẫm và rắn hơn, có mắt kép và mắt đơn phát triển, mặt lƣng ngực giữa
và trƣớc sau còn giữ lại vẫy cánh, sức sinh sản lớn. Phần lớn trong một quần thể mối chỉ
có một đôi mối vua, mối chúa nguyên thủy, nhƣng trong một quần thể đồng nhất của một
số loài mối có khi phát hiền 2 hoặc 3 đôi mối vua, mối chúa nguyên thủy ví dụ nhƣ giống
mối đất Odontotermes và Macrotermes thƣờng có hiện tƣợng này. Loài mối cánh đen
Odontotermes formosanus Shiraki thì hiện tƣợng nhiều mối vua và mối chúa trong một
quần thể đồng nhất là rất phổ biến, có khi nhiều đến 5 vua 8 chúa, trong đó thƣờng đếm
đƣợc mối vua ít hơn mối chúa. Cái đó là kết quả của hiện tƣợng mối vua chết sớm hơn
mối chúa hoặc sự trốn chạy của mối vua khi xây dựng tổ mối, hiện tƣợng này còn chƣa
khẳng định một cách chính xác.
Mối vua, mối chúa bổ sung cánh ngắn
Loại mối này có thể là đẳng cấp tồn tại phổ biến. Về đặc trƣng hình thái thì màu
sắc của thân thì hơi nhạt và thân hơi mềm, có mắt kép, tấm lƣng ngực giữa và ngực sau có
mầm cánh nhỏ, ngắn giống nhƣ con cào cào còn non. Sức sinh đẻ của nó kém hơn mối
vua và mối chúa nguyên thủy nhƣ đã nói ở trên, về mặt số lƣợng nói chung là nhiều hơn
so với mối vua và mối chúa nguyên thủy, ví dụ trong một quần thể mối Globitermes
audax Silvestri cùng một lúc thấy đƣợc 43 mối chúa cánh ngắn. Mối vua, mối chúa cánh
ngắn này sau khi mối vua và mối chúa nguyên thủy chết thì chúng mới xuất hiện, nhƣng
cũng có khi chúng tồn tại đồng thời cùng với mối vua và mối chúa nguyên thủy (Thái
Bang Hoa 1964).

Mối vua mối chúa không cánh
Cũng giống nhƣ mối vua mối chúa cánh ngắn, loại này không tồn tại phổ biến
trong chủng loại mối, nhƣng so với mối vua và mối chúa cánh ngắn càng ít thấy hơn. Về
mặt hình thái thì màu sắc cơ thể rất nhạt thƣờng thƣờng là màu vàng, thậm chí màu trắng,
thân thể so với mối vua chúa cánh ngắn càng mềm, không có mắt kép, và đặc biệt trên
tấm lƣng của ngực giữa và ngực sau không có mầm cánh. Đẳng cấp này thƣờng thƣờng
chỉ tồn tại khi trong quần thể mối khi mối vua và mối chúa nguyên thủy mất đi. Ngoài 3
loại đẳng cấp trên có khi còn có loại trung gian giữa 3 loại đẳng cấp trên. Mối vua, mối
chúa cánh ngắn và mối vua, mối chúa không cánh không bao giờ bay ra khỏi tổ vì không
có cánh đầy đủ để giao hoan phân đàn nhƣ mối cánh trƣởng thành đồng loại.
5


Loại hình không sinh sản
Mối lính (mối bảo vệ)
Mối lính thuộc đẳng cấp thứ 2 trong loại hình không sinh sản. Trong chủng loại
mối, ngoài giống Anoplotermes không có mối lính ra, những chủng loại còn lại đều có
mối lính. Theo Thái Bang Hoa (1964) thì mối lính có con đực và con cái nhƣng không
sinh sản đƣợc. Đặc trƣng hình thái của chúng tƣơng đối rõ ràng, trừ phân họ mối mũi dài
Nasutitermitinae Hare (Termitidae) ra, còn mối lính của các họ khác đều có hàm trên phát
triển và dài. Hàm trên của mối lính trong phân họ Nasutitermitinae rất nhỏ, nhƣng phần
trán đột nhiên kéo dài ra thành ống hoặc dạng cái dùi, gọi là ống trán, ở đỉnh nhọn của
ống trán này có lỗ thông ra ngoài có thể tiết ra một số chất dịch độc có tính acid. Do mối
lính có hàm trên phát triển hoặc ống trán có khả năng tiết ra chất độc, nên vai trò của mối
lính là kẻ bảo vệ quần thể mối. Do sự chuyên hóa bộ phận miệng dùng để bảo vệ, nên mối
lính đã mất đi năng lực tự lấy thức ăn cho mình, để cho mối lính tồn tại, mối thợ phải
mớm thức ăn cho mối lính, một số loài có 2 loại mối lính: mối lính to và mối lính nhỏ.
Mối thợ (mối lao động)
Mối thợ là đẳng cấp chiếm đông nhất trong loại hình không sinh sản của quần thể
mối. Đối với họ mối gỗ tƣơng đối nguyên thủy nhƣ Kalotermitidae và Termospsidae

thƣờng thiếu mối thợ, còn các họ Termitidae và Rhinotermitidae tƣơng đối tiến hóa thì
mối thợ chiếm tuyệt đại đa số trong quần thể. Mối thợ cũng giống nhƣ mối lính có chia ra
đực, cái nhƣng cơ quan sinh sản và phát dục không hoàn chỉnh, do vậy chúng không thể
đẻ trứng trong quần thể mối. Mối thợ chỉ đảm nhiệm vụ kiếm thức ăn, xây tổ, làm đƣờng
mui, mớm thức ăn, chăm sóc mối non, vận chuyển trứng mối,… để duy trì sinh sống
trong quần thể. Về mặt hình thái mối thợ gần giống nhƣ mối non, nhƣng thân hình to hơn
mối non, các bộ phận của mối thợ khác với mối non: mối thợ thân có màu thẫm hơn, nhất
là phần miệng, hai hàm trên của mối thợ đƣợc kitin hóa cao, có màu nâu hoặc màu thẫm.
Đại đa số trong chủng loại mối, mối thợ chỉ có một loại. Mối thợ trong một quần thể
thống nhất là không khác biệt trên chức năng hoạt động, điều đó chƣa khẳng định, nhất ít
nhất về mặt hình thái thì nhất trí. Cũng không ít chủng loại mối có 2 loại mối thợ: mối thợ
to và mối thợ nhỏ trong một quần thể thống nhất nhƣ: Macrotermes annandalei Silvestri
và Macrotermes barneyei Light. Về hình thái của mối thợ to và mối thợ nhỏ có sự sai
khác về kích thƣớc rõ ràng, nhƣng giữa mối thợ to và mối thợ nhỏ có chức năng khác
nhau hay không vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu. Trong quần thể mối có đẳng cấp thấp thiếu
thợ thì việc kiến thiết tổ nói chung là do mối non đảm nhiệm.

6


Thời kỳ bay giao hoan và sự phát triển quần thể mối
Thời kỳ bay giao hoan của một quần thể mối tùy thuộc vào chủng loại mối và vùng
phân bố. Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Đức Khảm, Vũ Văn Tuyển (1985) và
Nguyễn Chí Thanh (1996) thì ở nƣớc ta mối bay giao hoan từ tháng 4 đến tháng 8. Nhƣng
mạnh nhất vào tháng 4, 5, 6 và 7. Trƣớc đó và sau đó cũng gặp mối bay giao hoan nhƣng
rải rác không tập trung.
Trong quá trình phát triển của quần thể mối thì mối cánh trƣởng thành là khâu chủ
yếu để mối tiến hành phân đàn sinh sản. Thiếu trùng (mối cánh ngắn) sau khi hoàn thành
lần lột xác cuối cùng thì thành mối cánh trƣởng thành, đôi khi mối cánh trƣởng thành
cùng lƣu lại trong quần thể mà nó sống, đợi đến khi điều kiện ngoại cảnh bên ngoài thích

nghi mới bay khỏi quần thể bay ra ngoài, hiện tƣợng này gọi là hiện tƣợng “phân đàn”,
“bay giao hoan”,… Theo tài liệu của Thái Bang Hoa và Trần Ninh Sinh (1964) thì ở trung
quốc, mối Reticulitermes speratus Kolbe bay giao hoan sau mùa xuân, khi trời ấm áp,
nhiệt độ không khí đạt đến 200C, áp suất không khí vào lúc trƣa và chiều đạt tới
760mm/Hg. Mối cánh trƣởng thành trong một quần thể có thể bay ra toàn bộ một lần, và
cũng có thể vì một nguyên nhân nào đó không bay ra cả đàn mà giữ lại một số cá thể đợi
bay vào một lần sau. Do vậy cùng một loài mối, trong cùng một vùng, một năm có thể
phát sinh nhiều lần bay giao hoan.
Sức bay lƣợn của mối cánh trƣởng thành cũng yếu, do vậy hƣớng bay và cự ly bay
cũng thƣờng thƣờng tùy theo sức gió và hƣớng gió quyết định, nói chung sau khi bay một
số mét đến mấy chục mét thì rơi xuống đất. Sau khi rơi xuống đất thì con đực đi tìm con
cái, sau một lúc tiếp xúc thì 4 cánh rụng ngay, muốn vậy cần phải kinh qua phƣơng thức
tự vỗ cánh với tốc độ nhanh hoặc lấy 4 cánh ma sát vào một vật thể khác làm cho 4 cánh
rụng đi, lúc này con cái cong phần bụng lên để dụ dỗ, còn con đực thì qua thăm dò để tìm
kiếm con cái, sau khi gặp nhau bắt đầu tìm chổ để trú ngụ xây dựng phòng mới, trong thời
gian bay hoặc khi rơi xuống thƣờng bị kẻ địch tấn công, nên tỉ lệ mối bị diệt vong tƣơng
đối cao, do vậy số lƣợng mối cánh trƣởng thành tuy lớn, nhƣng thực tế lƣợng mối sống
sót chỉ chiếm một phần rất ít. Sau khi hôn phối khoảng một tuần thì mối bắt đầu đẻ trứng.
Khả năng sinh sản của mối chúa nguyên thủy, lúc đầu tốc độ đẻ trứng thấp và số trứng đẻ
lần đầu rất ít, về sau tùy theo sự trƣởng thành của quần thể mà tốc độ đẻ trứng tăng dần.
Theo Grassé (1949) thì ở điều kiện 250C trứng của K.flavicollis phát triển trong 50
ngày, còn trứng của K.minor ở 210C cần tới 60 – 70 ngày. Còn theo tài liệu của Thái Bang
Hoa (1964) thì thời kỳ trứng nở ra mối non khoảng gần một tháng, mối non có màu trắng
và rất mềm, hình dạng rất giống mối thợ trƣởng thành. Mối non trong mấy tuổi ban đầu
chƣa có hiện tƣợng phân hóa rõ ràng, lúc này rất khó phân biệt mối lình hay mối thợ,…
Có ngƣời cho rằng căn cứ vào độ dài, rộng của đầu mối non để phân biệt đẳng cấp mối
7


non, điều đó hãy còn chƣa khẳng định. Trƣớc một tuổi của mối non mà tƣơng lai là mối

lính đến mối lính trƣởng thành mới biểu hiện đặc trƣng rõ ràng, lúc này đã có kiểu dáng
của mối lính hoàn toàn, nhƣng còn là màu trắng, đầu và chân con mềm nhƣ mối non,
những cá thể kiểu này gọi là “mối lính mô phỏng” hay “mối lính trắng” sau đó lại qua một
lần lột xác sẽ trở thành mối lính. Mối non mà trong tƣơng lai trở thành mối cánh trƣởng
thành khi trên lƣng ngực giữa và ngực sau sinh ra mầm cánh mới dễ dàng phân biệt với
mối non khác, sau đó cứ tăng thêm một tuổi thì mầm cánh lại dài thêm ra rõ ràng, sau đó
sinh ra mắt kép, thân thể cũng to ra so với mối lính, mối thợ trƣởng thành và mối non
khác, nhƣng xung quanh thân vẫn màu trắng và mềm yếu, sau lần lột xác cuối cùng, 4
cánh mới phát triển hoàn toàn, thân thể mới có màu và rắn hơn. Mối non của mối thợ từ
đầu tới cuối không có biểu hiện đặc trƣng rõ ràng. Đó là quá trình phân đàn và sinh sống
phát triển của quần thể mối.
Tổ mối
Phần lớn tổ mối ở trong đất, nhƣng cũng có một số loài tổ tiên của chúng ở trong
gỗ. Tổ là đại bản doanh của sinh hoạt tập trung của mối, tùy theo loài, điều kiện ngoại
cảnh mà tổ của mối thay đổi và trong một trình độ nhất định cũng phản ánh đặc tính sinh
vật học của loài mối, nói chung ngƣời ta chia làm 3 loại mối (Thái Bang Hoa 1964).
Mối sống trong gỗ
Những loài mối này thƣờng làm tổ trong gỗ khô nhƣ mối gỗ khô Cryptotermes,
hoàn toàn không có liên hệ với đất, hoặc ở trong cành khô của cây sống nhƣ mối
Glyptotermes cũng không liên hệ với đất. Ngoài ra, cũng có thể tìm thấy loài mối nguyên
thủy Hodotermopsis tổ của chúng trong gỗ mục ẩm tiếp xúc với đất. Tổ của những giống
mối ở trên thuộc đẳng cấp thấp, nên thƣờng kết cấu đơn giản, quần thể không lớn, tổ
thƣờng là những khe rỗng, và có những lỗ nhỏ thông từ hang này sang hang khác và
thông với bên ngoài.
Mối trong đất
Tổ của những loài mối này dựa vào đất mà làm tổ, có thể ở gần phần gỗ của cây
hoặc gỗ chôn trong đất, nói chung là tổ của chúng không tách rời khỏi đất, tổ của nhóm
mối này có thể chìm trong đất hoặc nửa nổi nửa chìm trong đất nhƣ: Odontotermes,
Macrotermes, Capritermes,…
Mối sống trong gỗ, đất

Tổ của những loài mối này có thể ở trong gỗ khô, hoặc sống trong thân cây sống
hoặc tổ của chúng trong gỗ đƣợc chôn trong đất, thậm chí tổ của chúng trong đất. Việc
chọn nơi xây tổ không khắc khe nhƣ 2 nhóm trên có 2 giống mối Coptotermes và

8


Reticulitermes thuộc loại này. Đƣơng nhiên tổ của chúng xây trong gỗ thì vẫn có đƣờng
giao thông nối liền với đất và nƣớc.
Thức ăn của mối
Mối sử dụng rất nhiều loại thức ăn, nhƣng chủ yếu là thực vật. Khi khan hiếm
nguồn thức ăn mối ăn cả da, xác động vật, len có khi ăn cả trứng mối thậm chí chúng còn
ăn cả mối non (Nguyễn Đức Khảm 1976). Việc nuôi dƣỡng quần thể mối chủ yếu do mối
thợ đảm nhiệm. Thoạt tiên thức ăn qua miệng vào ruột mối thợ, sau đó mối thợ đem thể
dịch thức ăn có trong cơ thể nó đã đƣợc tiêu hóa hoặc đƣợc tiêu hóa một phần ứa ra
đƣờng mồm hoặc bài tiết ra từ cuối đƣờng tiêu hóa để mớm cho mối vua, mối chúa, mối
lính, mối non mà tự chúng không thể tự lấy thức ăn đƣợc, chất bả viên đƣợc tống ra
ngoài, những chất này thƣờng đƣợc dùng để xây tổ. Thức ăn của mối có mấy dạng nhƣ:
thể thực vật sống, gỗ và thực vật khô, các loại nấm, nƣớc và nƣớc có trong thức ăn.
2.3. Cellulose
Cellulose là polysaccharide chủ yếu của thành tế bào thực vật. Trong bông nó
chiếm đến 90%, còn trong gỗ hơn 50%. Ngoài ra, ngƣời ta còn thấy chúng tồn tại ở tế bào
một số loài vi sinh vật. Ở tế bào thực vật và một số loài vi sinh vật, chúng tồn tại ở dạng
sợi. Khi đun sôi với acid sulfuric đặc, cellulose sẽ chuyển thành glucose còn khi thủy
phân trong điều kiện nhẹ nhàng sẽ tạo thành disaccharide cellobiose.
Cellulose không có trong tế bào động vật. Chúng là một homopolimer mạch thẳng,
đƣợc cấu tạo bởi các β-D-glucose-pyranose. Các thành phần này liên kết với nhau bởi liên
kết β-1,4 glucoside. Tinh bột cũng đƣợc cấu tạo bởi các các glucose này và bằng liên kết
β-1,4 glucoside. Điểm khác biệt là tinh bột chứa các gốc glucose phân nhánh còn
cellulose chứa các glucose không phân nhánh. Các gốc glucose trong cellulose trong

cellulose thƣờng lệch một gốc 1800 và có dạng nhƣ một chiếc ghế bành. Cellulose thƣờng
chứa 10.000-14.000 gốc đƣờng và đƣợc cấu tạo nhƣ sau:

(Nguồn: />Hình 2.1. Cấu trúc không gian của celluose
9


Trọng lƣợng phân tử của cellulose khoảng từ 50000-250000 Dalton. Các phân tử
cellulose kết hợp với nhau nhờ lực hút Vandervan và liên kết hydro. Các phân tử cellulose
tạo nên sợi sơ cấp có đƣờng kính khoảng 3nm. Các sợi sơ cấp kết hợp với nhau tạo thành
vi sợi. Trong điều kiện tự nhiên, các vi sợi thƣờng không đồng nhất, chúng tồn tại 2 vùng:
Vùng kết tinh: các mạch cellulose kết với nhau theo một trật tự đều đặn nhờ liên
kết hydro nối nhóm hydroxyl thứ nhất của mạch này với nhóm hydroxyl ở mạch carbon
của mạch khác. Ở vùng này cellulose rất bền vững dƣới tác động của điều kiện bên ngoài.
Enzyme cellulose chỉ có tác dụng bề mặt hệ sợi ở vùng này.
Vùng vô định hình: các mạch liên kết với nhau nhờ lực Vandervan. Ở vùng này
cellulose có cấu trúc không chặt và dễ bị tác động bởi các yếu tố bên ngoài. Khi gặp nƣớc,
chúng dễ trƣơng phồng lên, enzyme cellulose rất dễ tác động, làm thay đổi toàn bộ cấu
trúc của chúng.
Trong phân tử cellulose có nhiều liên kết hydroxyl tồn tại dƣới dạng tự do,
hydrogen của chúng dễ bị thay thế bởi một số gốc hóa học nhƣ metyl hoặc gốc acetyl tạo
nên dẫn xuất ete hoặc este của cellulose. Một trong những dẫn xuất đƣợc ứng dụng nhiều
nhất đố là CMC, trong đó một số nhóm hydroxyl của cellulose đƣợc thay thế bằng gốc OCH2COOH

( />Hình 2.2. Cấu trúc không gian của CMC
Trong tự nhiên celulose khá bền vững, không tan và bị trƣơng lên khi hấp thụ
nƣớc. Celulose bị thủy phân khi đun nóng với axit hay kiềm ở nồng độ khá cao, hoặc
phân giải dƣới tác dụng của cellulose đƣợc tổng hợp bởi các vi sinh vật.

10

2.4. Enzyme cellulase
Giới thiệu về enzyme cellulase
Enzyme cellulose là một trong những enzyme có vai trò rất quan trọng trong quá
trình chuyển hóa vật chất hữu cơ trong thiên nhiên có ý nghĩa rất quan trọng trong công
nghiệp thực phẩm, chế biến thức ăn chăn nuôi và đặc biệt trong việc bảo vệ môi trƣờng.
Trong tự nhiên, lƣợng vi sinh vật có khả năng sinh enzyme cellulose là rất lớn và
phong phú. Chúng thuộc nấm mốc, xạ khuẩn, vi khuẩn, nấm men và ngay cả trong một số
loại côn trùng.
Phân loại enzyme cellulose
Enzyme cellulase đƣợc chia ra làm 3 nhóm chủ yếu:
-

1,4β-D-glucan cellobiodrolase. Enzyme cắt đầu chứ không cắt chuỗi cellulose để
tạo thành cellobiose.

-

1,4β-D-glucan 4 glucanodydrolase. Enzyme này tham gia phân giải liên kết β1,4glucosid trong cellulose trong lichenin và β-D-glucan. Tham gia tác động đến
cellulose vô định hình tác động yếu đến cellulose kết tinh.

-

B-D-glucoside glicohydrolase. Tham gia phân giải cellobiose, tạo thành glucose.
Chúng không có khả năng phân hủy cellulose nguyên thủy.
Tính chất của enzyme cellulose

Dựa vào đặc tính phân giải cơ chất, các enzyme tham gia phân giải cellulose đƣợc
chia ra làm 3 nhóm chủ yếu: endocellulase, exocellulase và β-1,4-glucosidase

Endocellulase xúc tác quá trình cắt liên kết β-1,4-glucosidase trong cellulose,
lignin và β-D-glucan một cách ngẫu nhiên.
Sản phẩm của quá trình phân giải các cellulose từ phân tử nhỏ, cellobiose, glucose.
Nhiệt độ, pH hoạt động của endocellulase từ vi sinh vật khác nhau cũng có sự khác
nhau, nhƣng nói chung là hầu hết các enzyme này đều có nhiệt độ hoạt động khá cao. Các
endocellulose của các sinh vật thƣờng có tính chất khác biệt nhau nhiều.
Exocellulase cắt 2 hoặc 4 đơn vị glucose từ đầu không khử của chuỗi cellulose tạo
thành các cellulose dạng kết tinh mà có tác dụng làm thay đổi tính chất lý hóa của chúng,
giúp cho endocellulase phân giải chúng.
Cellobiose tham gia phân giải cellobiose và cellotetrose thành glucose. Chúng
không có khả năng phân giải cellulose dạng nguyên thủy enzyme này còn gọi là β-Dglucoside glucohydrolase, β-1,4-glucosidase.
11


Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase
-

Cellulase là một hệ enzyme phức tạp xúc tác sự phân giải cellulose thành sản
phẩm cuối cùng là glucose. Sự phân giải cellulose dƣới tác dụng của phức hệ
cellulose xảy ra theo 3 giai đoạn chủ yếu:

-

Trong giai đoạn thứ nhất: dƣới tác dụng của cellulose và các tác nhân của môi
trƣờng làm thay đổi tính chất lý hóa của cellulose, làm cho phân tử cellulose từ
dạng tinh thể thành dạng hoạt động. Thực tế, cho đến nay ngƣời ta cũng chƣa rõ
enzyme nào, tác nhân nào tham gia vào quá trình này, ngƣời ta gọi các yếu tố này
là C1. Khi phân tử cellulose ở dạng hoạt động, các endocellulose dễ dàng và tác
động và phân giải chúng thành cellulose hòa tan (polysaccharide), cellotertrose,
cellobiose, glucose, mà chủ yếu của giai đoạn này là tạo thành các cellulose hòa

tan.

-

Giai đoạn thứ hai: các cellulose đã biến đổi sau giai đoạn một bị phân giải các
cellobiose (disaccharide) và cellotetrose dƣới tác dụng của exocellulase.

-

Giai đoạn cuối cùng, dƣới tác dụng của cellobise (β-1,4-glucosidase),các đoạn
cellobiose bị thủy phân thành glucose, β-1,4-glucosidase là những enzyme rất
đặc hiệu thủy phân cellobiose thành D-glucose.

Quá trình phân giải cellulose chỉ có thể tiến hành đến sản phẩm cuối cùng khi sử
dụng đồng bộ ba loại enzyme trong hệ enzyme cellulose.

Hình 2.3. Quá trình phân giải cellulose của enzyme cellulose
12


Hoạt động xúc tác phân giải cellulose của phức hệ cellulose chịu ảnh hƣởng của
nhiệt độ, pH, cơ chất. Các cellulose từ các vi sinh vật khác nhau cũng có nhiệt độ, pH,
hoạt động không giống nhau. Ở cùng một giá trị pH thích hợp (tối thích) với một loại cơ
chất dƣới các điều kiện nhiệt độ khác nhau, hoạt tính phân hủy cơ chất của cellulose cũng
khác nhau.
Enzyme tham gia tiêu hóa trong ruột mối chủ yếu là enzyme cellulose có bản chất
là protein đƣợc cấu tạo từ các đơn vị acid amin, các acid amin này đƣợc nối với nhau bởi
liên kết peptid –CO-NH-, tuy nhiên trong cấu trúc có gắn các phần phụ khác. Cấu trúc
không gian Cellulase bao gồm một trung tâm xúc tác và một đuôi không gian, phần đuôi
này từ trung tâm xúc tác nhƣng đƣợc gắng them vùng glycoside hóa và cuối đuôi này

đƣợc gắn với cellulose. Vùng gắn kết với cellulose có cấu tạo khác với liên kết thông
thƣờng –CO-NH- của protein và việc thay đổi chiều dài của glycosil hóa có ảnh hƣởng
đến hoạt tính xác tác enzyme.
2.5. Quá trình phân hủy cellulose diễn ra trong ruột mối
Khi thức ăn (cellulose) đƣợc đƣa tới đoạn ruột đầu, mối sẽ tiết ra các loại enzyme
cellulase làm thay đổi một phần cấu trúc của cellulose. Sau đó lƣợng thức ăn này sẽ đƣợc
chuyển tới phần ruột sau. Tại nơi đây có sự hiện diện của của các vi sinh vật cộng sinh
nên quá trình phân giải và chuyển hóa cellulose thành các hợp chất khác xãy ra nhanh
chóng và hiệu quả hơn ruột trƣớc (Hoàng Đức Nhuận, Nguyễn Đức Khảm, 1993).

(Nguồn: />
Hình 2.4 Cấu tạo ruột mối

13


A: Ảnh phần trên bên phải là ruột sau nơi sống của hệ vi khuẩn cộng sinh
B: Chi tiết ruột mối. E: thực quản, SG: tuyến nƣớc bọt, FG: ruột trƣớc, MG: ruột
giữa. MT: ống Malpigi, HG: ruột sau
Vùng ruột sau của mối đƣợc xem là nơi tiêu hóa và lên men cellulose thành các
chuỗi acid béo ngắn sau đó đƣợc hấp thu và oxy hóa (Brune, Andreasw, 2000). Vi sinh
vật cộng sinh trong ruột mối sản sinh ra các loại enzyme cellulase khác nhau để phá vỡ
cellulose để chuyển hóa thành đƣờng và một số hợp chất khác. Bên cạnh đó sản phẩm này
còn đƣợc tiếp tục lên men tạo thành CO2, H2, acetate,…Trong quá trình lên men, ATP
cũng đƣợc tạo ra dƣới dạng có sẵn cho cả vi khuẩn và mối (Ohkuma, 2006).

Hình 2.5 Quá trình biến đổi thức ăn xảy ra trong ruột mối
Một điểm đáng chú ý là mối và các vi sinh vật sống riêng lẻ nên chúng không thể
cộng sinh một cách tự nhiên qua các thế hệ. Vì vậy mối trƣởng thành tiết ra chất dịch
chứa các vi sinh vật qua lỗ hậu môn, mối non sẽ liếm các chất dịch này để có đƣợc hệ vi

sinh vật cộng sinh trong ruột của chúng. Ngoài ra mối còn có tập tính ăn phân lẫn nhau
nên vi sinh vật cộng sinh cũng chuyển từ ruột mối con này qua ruột mối con khác (Phan
Văn Cự, 1998).
2.6. Các dòng vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose đã đƣợc nghiên cứu
2.6.1. Những nghiên cứu nƣớc ngoài
Viện nghiên cứu Genome thuộc Bộ năng lƣợng Mỹ đã xác định những enzyme của
vi khuẩn trong ruột mối có chứa chất tiêu hoá gỗ, chuyển chất thải cây trồng nhƣ là cùi
bắp trở thành ethanol, nguyên liệu dùng làm năng lƣợng sinh học và rất thân thiện với
môi trƣờng

14