ỨNG DỤNG CỦA ACETOBACTERIUM VỀ VIỆC TẠO MÀNG BACTERIAL CENLLULOSE TRONG Y HỌC

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
----------

TIỂU LUẬN

VI SINH VẬT

ỨNG DỤNG CỦA ACETOBACTERIUM
VỀVIỆC TẠO MÀNG BACTERIAL
CENLLULOSE TRONG Y HỌC

GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH MAI
SV thực hiện:Nhóm 10
Lê Thị Ngọc Hạnh

2008100025

Nguyễn Đức Huy

2008100011

Đoàn Thành Duy

2008100058
Lớp: 01DHSH1

TP.HCM, ngày 13 tháng 12 năm 2011
1

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH
PHỐ
HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI
TRƯỜNG

TIỂU LUẬN

VI SINH VẬT

ỨNG DỤNG CỦA ACETOBACTERIUM
VỀVIỆC TẠO MÀNGBACTERIAL
CENLLULOSE TRONG Y HỌC

GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH MAI
SV thực hiện:Nhóm 10
Lê Thị Ngọc Hạnh 2008100025
Nguyễn Đức Huy 2008100011
Đoàn Thành Duy 2008100058
Lớp: 01DHSH1

TP.HCM, ngày 13 tháng 12 năm 2011
2


LỜI MỞ ĐẦU
Màng sinh học (Bacterial cellulose; Biocellulose; BC) có cấu trúc và đặc tính
rất giống với cellulose của thực vật (gồm các phân tử glucose liên kết với nhau bằng

liên kết β-1,4 glucozit) cellulose vi khuẩn khác với cellulose thực vật ở chỗ: không
chứa các hợp chất cao phân tử như: ligin, hemicellulose, peptin và sáp nến…Do vậy,
chúng có những đặc tính vượt trội với độ dẻo dai, bền chắc.
Trên thế giới, màng Bacterial cellulose đã được ứng dụng rất nhiều trong các
lĩnh vực công nghệ khác nhau. Đặc biệt trong lĩnh vực y học, màng BC đã được ứng
dụng làm da tạm thời thay thế da trong quá trình điều trị bỏng, loét da, làm mạch
máu nhân tạo điếu trị các bệnh tim mạch; làm mặt nạ dưỡng da cho con người.
Chủng A. xylinum có khả năng tạo màng BC và những nghiên cứu bước đầu
cho thấy màng BC từ chủng A. xylinumcó khả năng ứng dụng để tạo ra màng trị
bỏng cho thỏ là cơ sở để trị bỏng cho người.

Hình 1.Cellulose biosynthesis in Acetobacter xylium

3


MỤC LỤC
1. Đại cương về vi khuẩn Acetobacter xylinum------------------------------------------5
1.1. Phân loại và đặc điểm hình thái của A. Xylinum-------------------------------5
1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hoá của A. Xylinum------------------------------------6
2. Màng Bacterial Cenllulose (BC)----------------------------------------------------------7
2.1. Ứng dụng của màng BC trong điều trị bỏng------------------------------------7
2.1.1. Bỏng-------------------------------------------------------------------------8
2.1.2. bỏng với các nghiên cứu trên thỏ----------------------------------------8
2.2. Màng BC của vi khuẩn Acetobacter xylinum-----------------------------------9
2.2.1. Quá trình hình thành màng cenllulose từ Acetobacter xylinum-----8
2.2.2. Đặc điểm màng BC của vi khuẩn Acetobacter xylinum------------12
3. Các nghiên cứu liên quan đến màng BC-----------------------------------------------12
3.1. Trong lĩnh vực thực phẩm------------------------------------------------------12
3.2. Dùng màng BC làm màng lọc vi sinh----------------------------------------13

3.3. Các ứng dụng khác--------------------------------------------------------------13
Kết luận chung--------------------------------------------------------------------------------17
Tài liệu tham khảo----------------------------------------------------------------------------18

4


NỘI DUNG
1. Đại cương về vi khuẩn Acetobacterxylinum:
1.1. Phân loại và đặc điểm hình thái của A. Xylinum
Acetobacterxylinumtên
khác
là
Gluconoacetobacter xylium. A.xylinum là một
mesophile không gây bệnh được xác định bởi
A.J.Brown vào năm 1886.
Lĩnh giới: Bacteria - Haeckel, 1894) C.r. Woese Et
Al., 1990
nh 2.Acetobacterxylinum
Giới: Bacteria - (Cohn, 1870) Cavalier-Smith, 1983 Ex Hì
Cavalier-Smith,
2002
Ngành: Proteobacteria - Garrity Et Al., 2005
Lớp: Alphaproteobacteria - Garrity Et Al., 2006
Bộ: Rhodospirillales - Pfennig & Triiper, 1971
Họ: Acetobacteraceae - Pribram, 1929 Ex Gillis & De Ley, 1980, Nom. Rev.
Chi: Acetobacter
Loài: xylinum
Tên khoa học - Acetobacter xylinum

Tên gọi khác
1.

Acetobacter aceti xylinum (Brown 1886) De Ley and Frateur 1974

2.

Acetobacter aceti xylinus (Brown 1886) De Ley and Frateur, 1974

3.

Acetobacter aceti xylinus corrig. (Brown 1886) De Ley and Frateur, 1974

4.

Acetobacter Xylinum

5.

Acetobacter xylinus (Brown 1886) Yamada 1984

6.

Acetobacterium xylinum (Brown 1886) Ludwig 1898

7.

Bacillus Xylinus

8.

Bacillus xylinus (Brown 1886) Trevisan 1889

9.

Gluconacetobacter xylinus xylinus (Brown 1886) Yamada Et Al. 1998
.
5


A.xyliumcó dạ n g hình que dài khoảng 2µm,thẳng hay hơi cong, đứng
riêng lẻ hoặc sắp xếp thành chuỗi và có khả năng di chuyển di chuyển nhờ
tiên mao hay không di độ n g, không sinh bà o tử . Chúng là vi khuẩn Gram âm,
nhưng đặc điểm nhuộm Gram có thể thay đổi do tế bào già đi hay do điều kiện môi
trường.

Hình 3.Kết quả nhuộm Gram của A. Xylinum
Khuẩ n lạc của A.xylinum có kích thước lớn (đường kính khuẩ n lạc đạt
2-5mm), trò n , bề mặt nhầy và trơn bóng, phần giữa khuẩ n lạc lồi lên, dày
hơn và sẫm màu hơn các phần xung quanh, rì a mép khuẩ n lạc nhẵn.
A.xylinum là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc, chủ yếu là chuyển hóa glucose
mà nó sử dụng trong tổng hợp cellulose.

1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hoá của A. Xylinum:
A.xylium có khả năng tạo ván hemicellulose khá dày, bắt màu với thuốc
nhuộm Iod và H 2 SO 4.
A.xylium sinh trưởng trong môi trường có pH < 5, t o khoảng 28-32 o C.. Nhiệt
độ và pH tối ưu tùy thuộc vào giống. Ở 37 0C, tế bào sẽ suy thoái hoàn toàn ngay cả
trong môi trường tối ưu.
A. xylinum có khả năng chịu được pH thấp, vì thế thường bổ sung thêm acid

acetic vào môi trường nuôi cấy để hạn chế sự nhiễm khuẩn lạ.
Acid acetic là sản phẩm sinh ra trong quá trình hoạt động của A.xylium.
Chúng có thề tích lũy 4.5% acid acetic. Nhưng khi lượng acid acetic vượt quá
mức cho phép sẽ quay ngược lại làm ức chế hoạt động A.xylium.
Acetobacter xylium hấp thụ đường glucose từ môi trường nuôi cấy.
Trong tế bào vi khuẩn, glucose này sẽ kết hợp với acid béo tạo thành một tiền
chất nằm trên màng tế bào. Khi đó nó được thoát ra ngoài tế bào cùng với

6


một enzyme. Enzyme này có
cellulose.

thề là polymer chuyển hóa glucose thành

Acetobacter xylium tạo nên lớp cellulose dày là môi trường nuôi cấy
nước dừa có bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết.

Các đặc điểm sinh hoá dùng định danh của A. xylinum:
Vi khuẩn Acetobacter xylinum cho phản ứng tacalase(chỗ này cô khoanh tròn
nói sai rùi nè)dương tính, có khả năng oxi hóa tiếp tục ethanol thành acid acetic,
CO2 và H2O. Ngoài ra, vi khuẩn Acetobacter xylinum còn có thể chuyển hóa glucose
thành acid, glyxerol thành dihydroxyaceton và tổng hợp cenllulose (cellulose tinh
khiết như là một sản phẩm ngoại bào) ...
CÁC PHẢN ỨNG ĐỊNH DANH TRONG SÁCH THỰC HÀNH VI SINH
ẤY BI, CỦA GLUCONOBACTER…
4.5- Chi Acetobacter
DD-Không oxy hoá acid DL-lactic tới CO
2và H2O

Lên men xenlullose

2. Màng Bacterial Cenllulose (BC):
Màng Bacterial Cenllulose (BC): là lớp màng đặc do vi khuẩn Acetobacter
xylinum tạo nên trên bề mặt môi trường có bản chất là hemicenllulose.
Hemicenllulose là những polysaccharide không hòa tan vào nước nhưng hòa tan
trong dung dịch kiềmtính.
Về mặt cấu trúc, BC có cấu trúc dạng bó sợi đan xen lẫn nhau. Mỗi sợi rộng
khoảng 100nm và dày 3-8 nm. Đường kính của BC là nhỏ hơn so với tự nhiên và sợi
nhân tạo.
Đặc tính cấu trúc của BC phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện nuôi cấy đặc trưng.
Tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng mà ta chọn điều kiện nuôi cấy tĩnh hay động.
Bacterial Cenllulose (BC) sản xuất bởi Acetobacter xylinumcó đặc tính cấu trúc
và cơ học rất giống với cenllulose thực vật, kết hợp với khả năng tạo màng có độ
bền, chắc và dai nên được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực.

2.1. Ứng dụng của màng BC trong điều trị bỏng:
7


Màng BC có nhiều lợi điểm vượt trội như: độ tinh sạch, độ kết tinh, độ bền sức
căng, độ đàn hồi, độ co giãn, khả năng giữ hình dạng ban đầu, khả năng giữ nước và
hút nước cao, bề mặt tiếp xúc lớn hơn bột gỗ thường, bề dày của vi sợi dưới 100nm,
bị phân huỷ sinh học, có tính tương thích sinh học, tính trơ chuyển hoá, không độc
và không gây dị ứng. Màng BC có các ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực như y
học, thực phẩm, mỹ phẩm, bảo vệ môi trường, công nghiệp.

2.1.1. Bỏng:
Bỏng là một tai nạn thường gặp trong lao động và
sinh hoạt hằng ngày. Ngoài tổn thương da, trường hợp

bỏng nặng còn gây rối loạn nội tạng, để lại di chứng
nặng đến khả năng vận động, thẩm mỹ và sức khỏe của
người bệnh.
Ở Việt Nam, chỉ riêng Viện Bỏng Quốc gia (Hà Nội) mỗi năm tiếp nhận
khoảng hơn 400 ca bỏng. Các tác nhân gây bỏng chủ yếu là bỏng nước sôi. Ngoài ra
các tác nhân khác là xăng, dầu, nước canh nóng, acid, vôi tôi nóng.
Việc điều trị tại chỗ vết thương bỏng là một công tác có ý nghĩa đặc biệt quan
trọng. Tình hình điều trị bỏng trong nước ngày càng được cải tiến.Công tác điều trị
bỏng bao gồm việc cấy ghép, phẫu thuật, tạo ra một số màng trị bỏng như màng ối,
trung bì da lợn, da ếch, màng chitosan, sử dụng các chất có nguồn gốc từ tự nhiên có
tác dụng điều trị bỏng… Từ năm 2000,nhóm nghiên cứu của tác giả Nguyễn Văn
Thanh và cộng sự đã có một sốcông trình nghiên cứu về màng BC từ A. xylinum và
bước đầu nghiên cứu vềcác đặc tính màng BC thu được là cơ sở để chế tạo màng
sinh học dùng trong trị bỏng ở Việt Nam.
Đối với vết bỏng nông điều trị tại chỗ vết bỏng có tác dụng làm giảm đau ngăn
chặn các biến chứng nhiễm khuẩn, tạo điều kiện tốt cho quá trình tái tạo phục hồi.
Đối với những trường hợp bỏng sâu, điều trị tại chỗ có tác dụng lớn trong việc điều
trị dự phòng các biến chứng của nhiễm khuẩn tại chỗ, không để nhiễm khuẩn toàn
thân, ngăn ngừa sự mất nước và dịch trong cơ thể (là nguy cơ dẫn đến tử vong cao),
loại bỏ nhanh các tổ chức hoại tử, tạo điều kiện tốt cho quá trình hình thành mô hạt
và biểu mô hóa hình thành sẹo, chuẩn bị tốt nền ghép da trong phẫu thuật.
Bỏng là một chấn thương đòi hỏi công tác điều trị dài ngày, nhiều mặt và chi
phí điều trị rất tốn kém. Hiện nay, người ta có nhiều dược phẩm để điều trị bỏng như
Madecassol, Polyvinyl, Polymethan… Trong đó, những công trình nghiên cứu điều
trị bỏng tạo các chế phẩm màng sinh học như màng ối, da lợn, màng da ếch… đã
được chứng minh có hiệu lực tốt. Màng sinh học từ sản phẩm của A.xylinum có
mang chất tái sinh mô chứa dầu mù u ở qui mô pilot. Màng được đem thử nghiệm
8

invitro trên thỏ thực nghiệm, từ đó đưa ra thị trường sản phẩm màng sinh học điều
trị bỏng và các tổn thương về da có hiệu quả điều trị cao và có giá trị kinh tế từ
A.xylinum.

2.1.2.Bỏng với các nghiên cứu trên thỏ:
Ứng dụng sản phẩm lên men của Acetobacter xylinum làm
màng cenllulose vi khuẩn tẩm dầu mù u có tác dụng sinh học
trong điều trọ thỏ gây bỏng thực nghiệm. Vết bỏng của thỏ gây
bỏng nông thực nghiệm lành sau 22 ngày điều trị bằng màng sinh
học tẩm dầu mù u so với lô thỏ dùng gạc tẩm dùm mù u và so với
lo chứng dương đều là sau 29 ngày. Tiến trình làm lành vết bỏng của màng sinh học
tẩm dầu mù u tốt hơn so với gạc tẩm dầu mù u. Các vết bỏng dần dần thu hẹp diện
tích, sạch, khô và không bị nhiễm trùng. Màng sinh học tẩm dầu mù u có nguồn gốc
vi khuẩn ngăn không cho vết thương nhiễm trùng và giúp vết thương mau lành. Kết
quả nghiên cứu này cho phép tiến hành những nghiên cứu sâu hơn về màng
cenllulose vi khuẩn tẩm dầu mù u thu được nhờ quá trình nuôi cấy vi khuẩn
Acetobacter xylinum để hoàn thành hồ sơ nghiên cứu và đưa ra thị trường sản phẩm
màng sinh học tẩm dầu mù u.
Như vậy, dùng màng BC tẩm dầu mù u cho kết quả tốt nhất khi điều trị bỏng
độ II nông.
Acetobacter xylinum có tác dụng điều trị bỏng. Màng có kích thước 10x10 cm,
màu sắc trắng trong, không mùi, đạt về mặt cảm quan. Kết quả thử nghiệm tác dụng
sinh học in vitro của màng trên thỏ gây phỏng thực nghiệm:
Màng sinh học tẩm glycerol có tác dụng điều trị bỏng, làm lành vết thương
sau 29 ngày.
• Màng sinh học tẩm dầu mù u cho kết quả tốt hơn, làm lành vết thương sau
22 ngày.
• So sánh với lô dùng gạc tẩm dầu mù u và Madecassol: lô dùng gạc tẩm dầu
mù u tiến triển tốt hơn nhưng hơi chậm so với dùng màng BC tẩm dầu mù u.
• Lô Madecassol làm vết thương khô hơn, hoại tử khó bong, chậm hơn, đến

29 ngày mới thấy diện tích co bằng ngày 22 của màng BC tẩm dầu mù u.
•

2.2. Màng BC của vi khuẩn Acetobacter xylinum:
Màng BC có nhiều ưu điểm để trở thành chất mang các hợp chất cónguồn gốc
từ thiên nhiên sử dụng trong điều trị bỏng.

2.2.1.Quá trình hình thành màng cenllulose từ Acetobacter xylinum
9


Sơ đồ quá trình tổng hợp Cellulose của Acetobacter xylinum
Glu: glucose

G1P: glucose -1-phosphat

G6P: glucose-6-phosphat
PGM: phosphoglucoemutase

UGP: UDP glucose pyro-gluco - 6 phosphat

PGA: phosphogluconic acid

PGI: phosphoglucose isomerase

FHK: fructose hexokinas

Frc: fructose

F6P: fructose -6-phosphat

1PFK: fructose-1-phosphate kinas

F1P: fructose -1-phosphat

PTS: phosphotranfer system

FDP: fructose -1,6-phosphat

G6PD:
dehydrogenase

GHK: glucose hexokinas

10

glucose-6-phosphate


Hình 4. Quá trình tổng hợp Cellulose của Acetobacter xylinum
Trong môi trường nuôi cấy Acetobacter xylinum thì các sợi nhỏ phát triển càng
dài.
Các tế bào Acetobacter xylinum khi sống trong môi trường lỏng sẽ thực hiện
quá trình trao đổi chất của mình bằng cách hấp thụ màng đường glucose, kết hợp
đường với một acid béo để tạo thành tiền chất nằm ở màng tế ào. Tiền chất này tiết
ra ngoài nhờ 1 hệ thống lỗ nằm ở trên màng tế bào cùng với một enzyme có thế
pholyme hóa glucose thành cenllulose.
Lượng giống và thời gian nuôi cấy là 2 yếu tố quan trọng ảnh hưởng trong quá
trình lên men cellulose vi khuẩn.
Độ dai của màng phụ thuộc rất nhiều vào sự kết tinh của màng BC, độ kết tinh

của màng lại chịu ảnh hưởng lớn về thời gian lên men thu nhận màng. Vì nếu thu
sớm, độ polymer hoá và kết tinh chưa cao sẽ ảnh hưởng đến tính chất cơ học của
màng BC. Ngược lại, nếu để lâu trong môi trường nghèo dinh dưỡng, màng chìm
xuống, vi khuẩn sẽ tiến hành phân huỷ thu năng lượng cung cấp cho hoạt động sống
của tế bào.
Đối với loài Actobacte xylinum, trong quá trình lên men, phần lớn các tế bào
liên kết với phân tử glucose để hình thành lớp màng BC trên bề mặt nuôi cấy. Lớp
màng này ngăn cản sự tiếp xúc của oxy với môi trường dịch thể. Vì vậy, việc nghiên


cứu xác định được lượng giống bổ sung ban đầu cho phù hợp có ý nghĩa quan trọng
để thu được màng BC với năng suất cao nhất.
Trong quá trình lên men, các vi khuẩn Acetobacterium xylinumđã chuyển động
hỗn loạn không theo quy luật nên cấu trúc mạng polysaccharide đan xen vào
nhaunhau rất chằng chịt theo mọi phía, sắp xếp không theo trật tự. Vì vậy, nó tạo nên
tính dai, bền, chắc về mọi phía của màng.

2.2.2.Đặc điểm màng BC của vi khuẩn Acetobacter xylinum:
Trên môi trường dịch thể, trong điều kiện nuôi cấy tĩnh, vi khuẩn A.
Xylinumhình thành nên một lớp màng có bản chất là cellulose, được tập hợp bởi
nhữngbó sợi cellulose liên kết với nhau được gọi là màng Bacterial cellulose
haymàng BC.
Cấu trúc của màng Bacterial cellulose:
Cellulose được cấu tạo bởi chuỗi polyme β -1,4 glucopyranose mạchthẳng. Có
thành phần hoá học đồng nhất với cellulose thực vật, nhưng cấutrúc và đặc tính lại
khác xa nhau.
Chuỗi polyme β -1,4 glucopynanose mới hình thành liên kết với nhau tạothành
sợi nhỏ (subfibril) có kích thước 1,5nm. Những sợi nhỏ kết tinh tạo sợilớn hơn- sợi
vĩ mô (microfibril), những sợi này kếthợp với nhau tạo thành bó và cuối cùng tạo dải
ribbon. Dải ribbon có chiều dài trong khoảng từ 1-9nm. Những dải ribbonđược kéo

ra từ tế bào này sẽ liên kết với những dải ribbon của tế bào khácbằng liên kết hiđro
hoặc lực vandecvan tạo thành cấu trúc mạng lưới hay mộtlớp màng mỏng trên bề
mặt môi trường nuôi cấy. Do dải ribbon của màng BC có đường kính nhỏ hơn của
PC, chỉ số kếttinh cao (khoảng 60%), độ polyme hoá lớn nên màng BC có độ bền cơ
họccao, khả năng hấp thụ nước lớn.
Bacterial cellulose sản xuất bởi vi khuẩn A. xylinum được nghiên cứu đầutiên
bởi Brown năm 1886. Nó được thu hút sự chú ý từ nửa sau của thế kỷ XX,những
nghiên cứu tập trung sâu vào cơ chế tổng hợp, cũng như cấu trúc vàđặc tính của
cellulose.

3. Các nghiên cứu liên quan đến màng BC:
3.1. Trong lĩnh vực thực phẩm:
Vi khuẩn Acetobacterium xylinumcó bao nhầy cấu tạo bởi cenlullose, người ta
dùng vi khuẩn này để nuôi cấy trên nước dừa để tạo ra thạch dừa, nên gọi là


cenllulose vi khuẩn (Bacterial Cenllulose – BC). Ở Việt Nam, thạch dừa (Nata-deCoco) là một loại thực phẩm phổ biến.

Hình 5.Vi khuẩn Acetobacterium xylinum có bao nhầy cấu tạo bởi cenlullose
ứng dụng trong sản xuất thạch dừa.

Bản chất của thạch dừa là một màng nhày có cấu trúc hemicenlullose có bản
chất là polysaccharide ngoại bào.
Acetobacterium xylinum tạo nên lớp cenlullose dày là do môi trường nuôi cấy
nước dừa có bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết. Cenlullose là những
polysaccharide không tan trong nước mà tan trong môi trường kiềm. Đó cũng là
thành phẩn chính của màng tế bào thực vật.
Theo kết quả nghiên cứu khi khảo sát cấu trúc thạch dừa của các thầy cô Phan
Tiến Mỹ Quang, Đống Thị Anh Đào, Nguyễn Ánh Tuyết bộ môn công nghệ hóa học
và dầu khí (ĐH Bách khoa TP.HCM), thạch dừa là một mạng polymer sinh học, có

khả năng giữ nước rất lớn. Miếng thạch dừa sau khi sấy ở 90 oC thì mỏng như tờ
giấy, bề mặt láng bóng và rất dai chắc. Kết quả xác định hàm ẩm của thạch dừa là
99% thể hiện rõ bản chất háo nước của thạch dừa (do chứa các nhóm –OH rất dễ tạo
lien kết với nước).
Tác giả Nguyễn Thúy Hương (ĐH Bách Khoa TP.HCM) thực hiện thử nghiệm
cố định tế bào vi khuẩn A.xylinum trên giá thể cenlullose vi khuẩn do chính nó sản
sinh ra để tạo chế phẩm phục vụ nhân giống nhanh và hiệu quả. Từ giá thể BC, tác
giả tiến hành tạo chế phẩm theo nguyên tắc cố định vi khuẩn A.xylinumtrên giá thể


BC bằng phương pháp bẫy và xác định mật độ tế bào trong giá thể bằng phương
pháp quét mẫu và đếm gián tiếp.
Với việc tạo màng trong thực phẩm, tác giả lên men bề mặt, thu hoạch màng
sau 1 ngày nuôi cấy. Qua thực nghiệm cho thấy, nồng độ phẩm giống là 2% có thể
tái sử dụng lên men thu nhận cenlullose vi khuẩn 7 lần mà vẫn đảm bảo về mặt thời
gian, sản lượng, chất lượng BC và hoàn toàn không có sự khác biết so với chế phẩm
dịch giống truyền thống.
Dùng BC làm màng bao dừa tươi giữ được nguyên chất lượng sau 2 tuần bảo
quản ở nhiệt độ phòng và 4 tuần bảo quản ở nhiệt độ mát.
Ngoài ra, BC còn dùng để làm màng bao xúc xích, chất
ổn định sữa chua, màng bảo quản dừa tươi, và còn dùng để cố
định tế bàovi khuẩn A.xylinum trên giá thể BC cho nhân giống.
Màng BC được thu nhận bằng phương pháp lên men bề
mặt, chế phẩm có khả năng tái sử dụng nhiều lần (trong sản
xuất thạch dừa có thể tái sử dụng đến 7 lần). Saukhi xử lý màng BC đạt giá trị cảm
quan, có độ chịu lực cao và không bị biến tính khi xử lý nhiệt. Sử dụng màng BC
bao xúc xích được đánh giá tốt. Dùng BC bảo quản thạch dừa tươi giữ nguyên chất
lượng sau 2 tuần bảo quản ở nhiệt độ phòng và 4 tuần bảo quản ở nhiệt độ mát.
Theo nghiên cứu Nguyễn Thúy Hương, Trần Thị Tưởng An (Trường Đại học
Bách khoa, ĐHQG-HCM) về việc cố định tế bào vi khuẩnLactococcus lactis trên

chất mang cellulose vi khuẩn (Bacterial Cellulose- BC) để ứng dụnglên men thu
nhận bacteriocin và bảo quản thịt tươi sơ chế tối thiểu.
Tế bào cố định có nhiều ưu điểm so với việc sử dụng tế bào tự do như: tế bào
sau khi được cố định có thể sử dụng được nhiều lần, không lẫn vào sản phẩm
và có thể chủ động ngừng phản ứng theo ý muốn.
• Bacteriocin được sản sinh bởi vi khuẩn lactic là tác nhân sinh học an toàn
trong bảo quản thực phẩm thu hút sự chú ý của nhiều nhà khoa học.
Bacteriocin là những phân tử peptid do vi khuẩn sinh tổng hợp có hoạt tính
kìm hãm đặc hiệu hay ức chế mạnh mẽ sự sinh trưởng và phát triển của một
số vi khuẩn gây hại trong thực phẩm
•

Tế bào được cố định trên chất mang cellulose vi khuẩn (BC) bằng phương
pháp bẫy- hấp phụ (gồm 2 giai đoạn: hấp phụ vi khuẩn trên bề mặt BC và bẫy tăng
sinh trên và trong chất mang BC).
Hoạt hoá chủng vi khuẩn phân lập trong môi trường MT1 ở 30 oC, kỵ khí, 6
giờ.


Bổ sung chất mang BC vô trùng vào dịch tế bào đã hoạt hoá. Quá trình cố định
trên chất mang BC sẽ trải qua 2 giai đoạn liên tiếp:
Giai đoạn hấp phụ: trong khoảng 30 phút đầu tiên sau khi ngâm BC
trong dịch tế bào, BC sẽ trương nở về trạng thái ban đầu, đồng thời sẽ
hấp phụ tế bào vào hệ thống sợi bên trong cũng như trên bề mặt bên
ngoài.
• Giai đoạn bẫy tăng sinh: kế tiếp giai đoạn hấp phụ. Các tế bào đã được
hấp phụ giaiđoạn trên tiếp tục phát triển và tăng sinh trên giá đỡ BC, khi
tiếp tục ủ ở điều kiện tối ưu của vi sinh vật cố định.
•

- Định lượng vi khuẩn cố định trên bề mặt màng BC: Quét mẫu đại diện bằng
giấy thấm - Dập mẫu vô trùng - Xử lý bằng cellulose - định lượng bằng phương
pháp đếm gián tiếp.
- Lên men bởi chế phẩm tế bào cố định ở quy mô phòng thí nghiệm trong
fermenter (8 lít) để thu nhận bacteriocin.
- Xác định hoạt tính bacteriocin (AU/ml) theo phương pháp pha loãng hai lần
liên tiếp (Schilliner và Rest) Xác định độ pha loãng cao nhất cho thấy vòng vô
khuẩn và xác định hoạt tính bacteriocin (AU/ml) của dịch lên men:

AU/ml = DFi x (1/Vbactericin)
AU: đơn vị hoạt tính
Dfi: độ pha loãng cao nhất có vòng ức chế.
- Xác định khả năng kháng khuẩn của dịch bacteriocin: bằng phương pháp
khuếch tán trên thạch. Phương pháp này dựa trên khả năng đối kháng giữa vi sinh
vật kiểm định và vi sinh vật chỉ thị.
Kết quả thu được như sau:
- Hiệu quả sử dụng chế phẩm tế bào vi khuẩn cố định trên BC để lên men thu
nhận bacteriocin khá cao: có thể tái sử dụng 9-10 lần mà vẫn đảm bảo về mặt thời
gian lên men, số lượng và chất lượng bacteriocin so với đối chứng.
- Bước đầu sử dụng màng mỏng cellulose vi khuẩn (BC) hấp phụ bacteriocin
để bảo quản thịt tươi sơ chế tối thiểu: có thể bảo quản thịt tươi đến 3 ngày bằng
màng BC hấp phụ dịch bacteriocin 200 AU/m vẫn đảm bảo chất lượng thịt, theo
TCVN 7046:2002.
- Kết quả thu được cũng góp phần thăm dò 2 ứng dụng mới của cellulose vi
khuẩn (BC): sử dụng BC làm chất mang trong kỹ thuật cố định tế bào vi sinh vật và
sử dụng màng mỏng BC làm màng bao thực phẩm.


Ngoài giá trị thực phẩm, BC có nhiều ứng dụng độc đáo khác nhau.

3.2. Dùng màng BC làm màng lọc vi sinh:
Phương pháp vô trùng bằng màng lọc vi sinh tuy có nhiều điểm nổi trội so với
các phương pháo vô trùng khác. Tuy nhiên, màng lọc vi sinh thường là lựa chọn
cuối cùng trong phòng thí nghiệm vì giá thành cao và hiệu suất thấp.
Bacterial Cenllulose có những ưu điểm có thể ứng dụng làm màng lọc vi sinh:
độ chịu lực cao, kích thước lỗ màng 0,4mm – 0,8mm, chịu nhiệt, phương pháp lên
men đơn giản và nguyên liệu rẻ tiền…
Có thể điều chỉnh độ dày của màng BC, tạo được màng BC với số lượng lớn và
chất lượng ổn định…
Công nghệmàng lọcđược cho là “công nghệxanh ” vàđangđược áp dụng
rộngrãi trong công nghệlọc nước. Quá trình lọc nước bằng màng lọc
đem lại hiệu quảvề năng lượng cũng nhưít gây ô nhiễm cho môi trường. Hiện
nay,Việt Namđang sửdụng nhiều công nghệlọc nước có sửdụng màng lọc: vi lọc,
siêulọc, lọc thẩm thấungược.
Màng BC được tạo bởi vi khuẩn A.xylinum theo phương pháp lên men tĩnh
truyền thống trải mỏng. Màng BC thu được sau khi lên men với bề dày 0,5 nm; 1,5
nm; 2 nm; 2,5 nm được khảo sát các tính chất cơ học và khả năng lọc nước.

3.3. Các ứng dụng khác:
BC còn được dùng làm màng phân tách cho quá trình xử lí nước, chất mang
đặc biệt cho các pin và năng lượng cho tế bào, dùng làm chất biến đổi độ nhớt trong
sản xuất các sợi truyền quang, làm môi trường cơ chất trong sinh học, thực phẩm
hay thay thế thực phẩm, dùng màng BC để sản xuất giấy chất lượng cao,làm vải đặc
biệt, làm cơ chất để cố địnhprotein hay cho sắc kí. Sử dụng màng BC đắp lên các vết
thương hở, vết bỏng, làm da nhân tạo, làm mặt nạ dưỡng dacho phụ nữ.
Nghiên cứu các ứng dụng mới chưa thấy nêu trên thế giới:
•
•
•
•

•

Sử dụng BC làm giá thể thay thế agar trong môi trường nuôi cấy mô thực
vật.
Sử dụng BC thay thế agar trong môi trường nuôi cấy vi sinh vật.
Nhân sinh khối tế bào Acetobacter và nấm men trên bề mặt BC.
Sử dụng BC làm chất nền (matrix) cố định tế bào.
Sử dụng BC làm tác nhân kết dính: tạo vật liệu mới dạng ván ép từ phế phụ
phẩm nông lâm ngư nghiệp như ván ép sơ dừa, rơm,…


SỬ DỤNG CELLULOSE VI KHUẨN LÀM TÁC NHÂN KẾT
DÍNH TẠO CÁC CHẾ PHẨM DẠNG ÉP TỪ PHẾ PHỤ PHẨM
NÔNG LÂM NGHIỆP
*Nguyễn Thúy Hương, Phạm thành Hổ
Khoa Sinh, Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên
* Trường Đại học Bách khoa - ĐH Quốc gia TPHCM
Tóm tắt
Do quan sát thấy sinh khối tế bào vi khuẩn Acetobacter xylinum gắn kết nhau
tạo thành màng, chúng tôi sử dụng tính kết dính của tế bào A. xylinum để làm các
phần tử rời rạc của phế liệu gắn với nhau mà không cần keo hóa học.
Các khảo sát ban đầu với bụi xơ dừa, bã mía bằng cách lên men, tạo điều kiện
cho các tế bào vi khuẩn mọc sâu trong nguyên liệu cho thấy khả năng kết dính của
các phần tử rời rạc của nguyên liệu trên với nhau khi ép chặt và sấy khô.
Với hai phương pháp ngâm và trộn, sau 7 ngày lên men thu sản phẩm kết dính,
để khô tự nhiên, ép sản phẩm bằng máy ép thủy lực với lực ép cố định là 167
kg/cm2 và sấy khô đến trọng lượng không đổi
Tỷ lệ bột BC càng cao thì các tính chất cơ lý của vật liệu càng cao. Tỷ lệ phối
trộn tối thiểu giữa bột BC so với phế liệu là 25% cho sản phẩm kết dính có các chỉ
tiêu độ chịu lực tương đối cao và có thể so sánh với một số sản phẩm tương tự như

ván ép.
Với hai thăm dò khả năng kết dính bụi xơ dừa và bụi bã mía bằng phương pháp
lên men và phương pháp trộn bột BC đều khẳng định : có thể sử dụng tế bào vi
khuẩn A. xylinum làm tác nhân kết dính.


KẾT LUẬN CHUNG
Trong bài lên men cô có đề cập đến màng BC, tình cờ có bạn trong nhóm sử
dụng sản phẩm có chứa màng BC trong trị bỏng. Nhóm quyết định tìm hiểu đề tài
này.
Tìm hiểu về giống khuẩn Acetobacter xylinum, nhóm chúng em có
thêm nhiều hiểu biết:
Biết thêm thông tin sinh lý về một đối tượng vi sinh vật không gây
bệnh là A.xylium.
• Biết thêm thông tin về vai trò, ứng dụng của màng BC có các ứng dụng
đa dạng trong nhiều lĩnh vựcnhư y học, thực phẩm, vậ t liệ u mớ i…
•

Việc nghiên cứu về một đối tượng cụ thể giúp nắm rõ hơn lý thuyết
chung về vi sinh vật.
Màng BC có nhiều ưu điểm để trở thành chất mang các hợp chất có nguồn gốc
từ thiên nhiên sử dụng trong điều trị bỏng.
Từ đó có thể đưa ra thị trường sản phẩm màng sinh học điều trị bỏng và các
tổn thương về da có hiệu quả điều trị cao và có giá trị kinh tế từ A.xylinum.
Đây là một đề tài tương đối lý tưởng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO


/> />%3DAcetobacterium%2Bxylinum%26hl%3Dvi%26prmd

%3Dimvnsb&rurl=translate.google.com.vn&sl=en&twu=1&u=gle.
com/scholar%3Fq%3DAcetobacter
%2520xylinum&usg=ALkJrhgVkvT55eCu77Pg7aDrgzZAvdG_aw
/>%C3%ACm+ki%E1%BA%BFm&as_sdt=0%2C5&as_ylo=&as_vis=0
/> Tạp chí Sinh học, số 1/08)

Brown. E. Bacterial cellulose/ Themoplastic polymer nanocomposites.
Master of sience in chemical engineering, Washington state university, 2007.
Nguyễn Thị Nguyệt. Nghiên cứu vi khuẩn Acetobacter xylinum cho màng
Bacterial Cellulose làm mặt nạ dưỡng da. Luận án thạc sĩ sinh học ĐHSP Hà
Nội, 2008.
Luận văn tốt nghiệp cử nhân cnshNguyễn ThịThu Hiền. Khảo sát khả năng ứng dụng
màng BC làm màng lọc vi sinh trong lọc nước. 2009
Nguyễn Thúy Hương, Trần Thị Tưởng An (Trường Đại học Bách khoa, ĐHQGHCM). Thu nhận bacteriocin bằng phương pháp lên men bởi tế bào Lactococcus
lactic cố định trên chất mang cellulose vi khuẩn (BC) và ứng dụng trong bảo quản
thịt tươi sơ chế tối thiểu. Science & Technology Development, Vol 11, No.09 - 2008

ABSTRACT


In vivo synthesis of cellulose by Acetobacterxylinum was monitored by
darkfield light microscopy. Celluloseis synthesized in the form of a ribbon
projecting from the poleof the bacterial rod. The ribbon elongates at a rate of 2 Am
min-. The ribbon consists of approximately 46 microfibrilswhich average 1.6 X
5.8 nm in cross section. The observed microfibrillarelongation rate correspnds to
470 amol of glucose/cell per hr assimilated into cellulose. Electron microscopyof the
process using negative staining, sectioning, and freezeetchingindicated the presence
of approximately 50 individualsynthetic sites organized in a row a on the
longitudinal axisof the bacterial rod and in close association with the outer
envelope.The process of cellulose synthesis in Acetobarter iscompared with that in

eukaryotic plant cells…