Nghiên cứu một số chủng xạ khuẩn có khả năng sinh sản cellulase trong đất đồi tại khu vực xuân hòa, phúc yên, vĩnh phúc

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2

NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CHỦNG XẠ KHUẨN CÓ
KHẢ NĂNG SINHCELLULASE TRONG ĐẤT ĐỒI
TẠI KHU VỰC XUÂN HÒA, PHÚC YÊN, VĨNH
PHÚC

Chuyên ngành: Sinh thái học
Mã số: 60 42 01 20

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Người hướng dẫn: PGS.TS. Đinh Thị Kim Nhung

HÀ NỘI, 2013


2

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cellulose là thành phần quan trọng cấu tạo nên lớp thành tế bào thực
vật. Đó là một loại polysaccharide có cấu trúc phức tạp. Việc phân huỷ
cellulose bằng các tác nhân lý hóa gặp nhiều khó khăn, làm ảnh hưởng đến
tốc độ của nhiều quá trình sản xuất công nghiệp. Enzyme cellulase là nhóm
enzyme thủy phân có khả năng cắt mối liên kết β-1,4-0-glycoside trong phân
tử cellulose, olygosaccharide, disaccharide và một số cơ chất tương tự khác.

Hiện nay, việc sử dụng các enzyme như cellulase trong một số ngành
công nghiệp như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến thức ăn gia
súc, công nghiệp giấy, sản xuất dung môi hữu cơ và đặc biệt trong xử lý rác
thải hữu cơ là vấn đề đang được con người đặc biệt quan tâm.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh được enzyme cellulase có nhiều khả
năng và triển vọng giải quyết vấn đề nêu trên trong giám định và xử lý ô
nhiễm môi trường. Chúng có thể hoạt động trên chất thải khó xử lý, làm thay
đổi đặc tính của chất thải và đưa chúng về dạng dễ xử lý hoặc chuyển thành
các sản phẩm có giá trị hơn. Enzyme cellulase được sinh tổng hợp bởi nhiều
loài khác nhau như: các loài xạ khuẩn, vi khuẩn, nấm mốc, nấm men và động
vật nguyên sinh. Ngoài ra, cellulase còn có ở các loài sinh vật khác như thực
vật và động vật.Trong số các nhóm vi sinh vật nêu trên thì xạ khuẩn phân giải
cellulose là một trong những đối tượng đã và đang được các nhà khoa học đặc
biệt quan tâm.
Xạ khuẩn trong đất là một trong các nhóm sinh vật đất có số lượng lớn.
Chúng chiếm tới 10 - 70 % số tế bào vi sinh vật trong đất. Ở môi trường trung


3

tính xạ khuẩn phát triển mạnh nhất trong đất giàu hữu cơ và thông thoáng. Xạ
khuẩn có vai trò phân giải chất hữu cơ và nhất là phân giải đường tan trong
nước, hemicellulose và cellulose. Xạ khuẩn tham gia vào quá trình hình thành
các acid mùn. Một vài loài xạ khuẩn có khả năng cố định nitơ tự do từ khí trời
khi cộng sinh với thực vật thuộc bộ đậu. Xạ khuẩn là vi sinh vật tạo ra kháng
sinh chủ yếu (tới 80 % chất kháng sinh) vì thế trong đất có nhiều xạ khuẩn
cây trồng ít bị bệnh hơn [8].
Phường Xuân Hòa, Phúc Yên, Vĩnh Phúc có diện tích tự nhiên là 423,9
ha, trong đó đất diện tích đất đồi (lâm nghiệp) là 22,3 ha. Đất này có thành
phần cơ giới nhẹ, thường có kết cấu kém hoặc không có kết cấu, tầng đất

mỏng do dễ bị rửa trôi, hàm lượng mùn thấp [11]. Do vậy, việc khảo sát các
chủng xạ khuẩn trong đất đồi có khả năng phân hủy cellulose cao là việc có ý
nghĩa hết sức quan trọng trong việc cải tạo đất và bảo vệ môi trường. Xuất
phát từ những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu một số chủng xạ
khuẩn có khả năng sinh cellulase trong đất đồi tại khu vực Xuân Hòa, Phúc
Yên, Vĩnh Phúc”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu một số chủng xạ khuẩn có khả năng phân giải cellulose góp
phần tăng độ phì nhiêu của đất đồi khu vực Xuân Hòa, Phúc Yên, Vĩnh Phúc.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
3.1. Sơ lược đặc điểm tự nhiên khu vực Xuân Hòa, Phúc Yên, Vĩnh Phúc.
3.2. Phân lập, tuyển chọn xạ khuẩn từ đất đồi khu vực Xuân Hòa, Phúc Yên,
Vĩnh Phúc.
3.3. Đặc điểm hình thái của cuống sinh bào tử, bào tử và tính chất nuôi cấy
của 2 chủng Đ4, Đ12
3.4. Ảnh hƣởng của một số yếu tố môi trƣờng và điều kiện nuôi cấy đến
khả năng sinh cellulase của 2 chủng xạ khuẩn Đ4, Đ12.


4

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Một số chủng xạ khuẩn có khả năng phân giải cellulose từ đất đồi tại
khu vực Xuân Hòa, Phúc Yên, Vĩnh Phúc; thời gian nghiên cứu từ tháng 7
năm 2012 đến tháng 7 năm 2013.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
5.1. Phương pháp lấy mẫu
5.2. Phương pháp phân lập xạ khuẩn theo Vinogradski
5.3. Phương pháp bảo quản chủng giống
5.4. Phương pháp quan sát hình thái xạ khuẩn

5.5. Nghiên cứu đặc điểm sinh lý, sinh hóa của xạ khuẩn
5.6. Phương pháp xác định hoạt tính cellulase của xạ khuẩn
5.7. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả
6. Những đóng góp mới của đề tài
Đây là những kết quả nghiên cứu đầu tiên khảo sát sự có mặt của một
số chủng xạ khuẩn có khả năng sinh enzyme cellulase trong đất đồi tại khu
vực Xuân Hòa, Phúc Yên, Vĩnh Phúc.


5

NỘI DUNG
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm và phân loại xạ khuẩn
Xạ khuẩn (Actinomycetes) phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên. Chúng
có trong đất, nước, rác, phân chuồng, bùn, thậm chí cả trong cơ chất mà vi
khuẩn, nấm mốc không phát triển được. Sự phân bố của xạ khuẩn phụ thuộc
vào khí hậu, thành phần đất, mức độ canh tác của thảm thực vật.
Theo Waksman thì trong một gam đất có khoảng 29.000 – 2.400.000
mầm xạ khuẩn, chiếm 9 - 45% tổng số VSV [32]. Sự phân bố của xạ khuẩn
còn phụ thuộc nhiều vào độ pH môi trường. Chúng có nhiều trong các lớp đất
trung tính và kiềm yếu hoặc acid yếu 6,8 - 7,5. Xạ khuẩn có rất ít trong lớp
đất kiềm hoặc acid và càng hiếm trong các lớp đất rất kiềm, số lượng xạ
khuẩn cũng thay đổi theo thời gian trong năm.
Xạ khuẩn tham gia tích cực vào quá trình chuyển hóa nhiều hợp chất
trong đất, nước, dùng để sản xuất nhiều enzyme như protease, amylase,
cellulase… một số acid amin và acid hữu cơ. Một số xạ khuẩn có thể gây
bệnh cho người, động vật [6].
1.1.1. Một số phương pháp trong phân loại xạ khuẩn
Cùng với sự phát triển mạnh của sinh học phân tử, hóa sinh học, lý sinh

học … nên việc định tên một chủng xạ khuẩn được tiến hành tương đối nhanh
chóng và chính xác với nhiều phương pháp như phân loại số, nghiên cứu
chủng loại phát sinh… Song người ta vẫn chủ yếu dựa vào các đặc điểm hình
thái, nuôi cấy đặc điểm sinh lý, sinh hóa, miễn dịch học và sinh học phân tử.


6

1.1.1.1. Đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy
Đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy là một trong những thông tin
quan trọng để phân loại xạ khuẩn. Để làm cho các chủng xạ khuẩn cần định
loại biểu hiện đầy đủ các đặc điểm, người ta thường xuyên nuôi cấy chúng
trên môi trường dinh dưỡng khác nhau trong điều kiện nhiệt độ và thời gian
nhất định. Tiến hành quan sát mô tả chụp ảnh và ghi lại những đặc điểm hình
thái và nuôi cấy của xạ khuẩn, đặc biệt là cơ quan mang bào tử, hình dạng và
bề mặt bào tử. dựa vào đặc điểm hình thái người ta chia xạ khuẩn thành 4
nhóm chính:
Nhóm 1: Gồm các xạ khuẩn mang bào tử rõ rệt, sinh sản bằng bào tử và
phân hóa thành HSKS và HSCC.
Nhóm 2: Gồm các xạ khuẩn có bào tử nang, hệ sợi phân chia theo
hướng vuông góc với nhau tạo thành các cấu trúc tương tự nang bào tử.
Nhóm 3: Gồm các xạ khuẩn có dạng Nocardia, sinh sản bằng cách phân
đốt hệ sợi.
Nhóm 4: Gồm các xạ khuẩn có dạng Corynebacter và dạng cầu, tế bào
có hình chữ V,T thường không có hệ sợi.
Dựa vào nghiên cứu các xạ khuẩn trên các môi trường khác nhau người
ta chia hình chuỗi bào tử thành 6 kiểu:
+ Kiểu S (Spira): chuỗi bào tử xoắn.
+ Kiểu SRA (Spira Rectinaculum Apertum): chuỗi bào tử xoắn có dạng
móc câu hay xoắn không hoàn toàn.

+ Kiểu SRF (Spira Rectus Flexibilis): chuỗi bào tử xoắn, cong đến
thẳng.
+ Kiểu RA (Rectinaculum Apertum): chuỗi bào tử có móc có khóa.
+ Kiểu RA – RF (Rectinaculum Apertum - Rectus Flexibilis): chuỗi
bào tử có móc hay xoắn không hoàn toàn.


7

+ Kiểu RF (Rectus Flexibilis): chuỗi bào tử thẳng lượn sóng.
Việc sử dụng các đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy vẫn coi là
những dữ liệu cơ bản dùng trong phân loại xạ khuẩn. Tuy nhiên, như ta đã
biết xạ khuẩn rất không bền vững về mặt di truyền, thường xuyên xảy ra sự
sắp xếp lại trong trong phân tử DNA. Trong cùng một loài có thể biểu hiện
khác nhau về hình thái hay những loài khác nhau có thể giống nhau về mặt
hình thái. Vì vậy, để phân loại được chính xác, ngày nay người ta cần nghiên
cứu thêm các chỉ tiêu khác bổ sung như đặc điểm sinh lý, sinh hóa, miễn dịch
học hay sinh học phân tử [24].
1.1.1.2. Đặc điểm hóa phân loại( Chemotaxonomy)
Đặc điểm hóa phân loại được sử dụng rộng rãi và hiệu quả trong vòng
20 năm trở lại đây. Đây là phương pháp cơ bản và có hiệu quả thông qua việc
định tính và định lượng thành phần hóa học của tế bào VSV.
Hóa phân loại chủ yếu dựa vào các đặc điểm sau:
Type thành phần tế bào dựa trên cơ sở phân tích acid amin trong thành
phần pettide và đường trong thành phần tế bào hay các polysaccaride gắn vào
thành tế bào.
Type peptidoglycan (PG) dựa vào các thông tin về thành phần và cấu
trúc của mạch tetrapeptide của PG cầu nối peptide và các liên kết giữa các
mắt xích của PG.
Acid mycolic là các phần tử có mạch dài phân nhánh thuộc chi

Nocardia, Rhodococus, Mycobacterium và Cornebacter. Đây là đặc điểm
phân loại cơ bản cho các chi đó.
Acid béo thường được sử dụng trong phân loại là acid béo bão hòa
mạch thẳng và không bão hòa với mạch phân nhánh kiểu iso và enteiso metyl
hóa ở nguyên tử cacbon thứ 10. Sự có mặt của acid 10 – metylloctade canoit
(acid tubereulostearinoic) là đặc điểm để phân loại đến chi [8].


8

Phospholipid có 5 type (PI, PII, PIII, PIV, PV) có thành phần đặc trưng, có
ý nghĩa cho phân loại xạ khuẩn.
Trong phân loại xạ khuẩn thì type thành tế bào là đặc điểm quan trọng
nhất. Khi muốn đưa một loài mới hoặc mô tả một loài có ý nghĩa nào đó,
người ta không thể nào không xác định thành tế bào.
1.1.1.3. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa
Để phân loại xạ khuẩn đến loài, người ta sử dụng hàng loạt các đặc
điểm sinh lý, sinh hóa khác nhau như khả năng đồng hóa các nguồn cacbon và
nitơ, nhu cầu các chất kích thích sinh trưởng, khả năng biến đổi các chất khác
nhau nhờ hệ thống ezyme. Nhu cầu về oxy, giới hạn pH, nhiệt độ tối ưu, khả
năng chịu muối và các yếu tố khác của môi trường, mối quan hệ với chất kìm
hãm sinh trưởng và phát triển khác nhau, tính chất đối kháng và nhạy cảm với
chất kháng sinh, khả năng tạo thành chất kháng sinh và các sản phẩm trao đổi
chất đặc trưng khác của xạ khuẩn.
Hopwood (1997) khẳng định rằng phần lớn các đặc điểm sinh lý, sinh
hóa cùng đặc điểm nuôi cấy dễ bị biến động và có giá trị thấp về mặt phân
loại. Do đó, tính không ổn định và biến dị cao của xạ khuẩn mà ngày nay
những nguyên tắc sử dụng các đặc điểm sinh lý, sinh hoá để phân loại xạ
khuẩn cũng phải thay đổi [25].
1.1.1.4. Phân loại số (Numerical taxonony)

Để phát hiện những loài mới trên cơ sở sự khác nhau về đặc điểm sinh
lý, sinh hóa người ta còn sử dụng các kết quả dựa trên phân loại số. Phương
pháp này dưạ trên sự đánh giá về số lượng mức độ giống nhau giữa các VSV
theo một số lớn các đặc điểm chủ yếu là các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh
hóa.


9

Để so sánh các chủng xạ khuẩn với nhau, người ta căn cứ vào hệ số
giống nhau (hệ số S – Similarity) có 2 công thức tính hệ số S hay được sử
dụng.
Công thức của Sokal và Michener (SSM)
SSM (AB)= (Ns + + Ns-)* 100/ (Ns + + Ns- + Nd)
Trong đó: SSM (AB) : Mức độ giống nhau giữa hai cá thể A, B (%).
Ns +

: Số các tính trạng giống nhau.

Nd

: Số các tính trạng khác nhau.

Ns-

: Số các tính trạng đối lập nhau.

Công thức của Jacard (SJ)
SJ(AB)= Ns * 100/ (Ns + Nd)
Trong đó: SJ(AB) : mức độ giống nhau giữa hai chủng A, B (%).

Ns

: Tổng số các đặc điểm dương tính (giống nhau) của hai chủng so sánh.

Nd

: Tổng số các đặc điểm khác nhau (tổng số các đặc điểm dương tính của

chủng này và âm tính của chủng kia).

Kết quả của phân loại số là vẽ được sơ đồ phân nhánh (kiểu “rễ cây”)
của các thông số. Dựa vào sơ đồ này những chủng giống nhau nhiều nhất
được xếp vào một nhóm. Bằng phân loại số người ta chia xạ khuẩn chi
Streptomyces thành 2 nhóm lớn, 37 nhóm nhỏ và 13 cụm với những đại diện
nhất định [33].
1.1.1.5. Phân loại xạ khuẩn chi Streptomyces
Chi Streptomyces là một giống xạ khuẩn bậc cao được Waksman và
Hernici đặt tên năm 1943 [32]. Đây là chi có số lượng loài được mô tả lớn
nhất. Các đại diện chi này có HSKS và HSCC phát triển phân nhánh. Đường
kính sợi xạ khuẩn khoảng 1 - 10 µm, khuẩn lạc thường không lớn có đường
kính khoảng 1 – 5 mm. Khuẩn lạc chắc, dạng da mọc đâm sâu vào cơ chất. Bề


10

mặt khuẩn lạc thường được phủ bởi KTKS dạng nhung, dày hơn cơ chất, đôi
khi có kỵ nước.
Xạ khuẩn chi Streptomyces sinh sản vô tính bằng bào tử. trên đầu sợi
khí sinh hình thành cuống sinh bào tử và chuỗi bào tử. Cuống sinh bào tử có
những hình dạng khác nhau tùy loài: thẳng, lượn sóng, xoắn, có móc, vòng…

Bào tử được hình thành trên cuống sinh bào tử bằng hai phương pháp phân
đoạn và cắt khúc. Bào tử xạ khuẩn có hình bầu dục, hình lăng trụ, hình
nhăn… tùy thuộc vào loài xạ khuẩn và môi trường nuôi cấy.
Thường trên môi trường có nguồn đạm vô cơ và glucose, các bào tử
biểu hiện các đặc điểm rất rõ. Màu sắc của khuẩn lạc và hệ sợi khí sinh cũng
rất khác nhau tùy theo nhóm Streptomyces, màu sắc này cũng có thể biến đổi
khi nuôi cấy trên môi trường khác nhau. Vì vậy, Ủy ban Quốc tế về phân loại
xạ khuẩn ISP đã nêu ra các môi trường và phương pháp chung để phân loại
nhóm VSV này.
Các loại xạ khuẩn thuộc chi Streptomyces có cấu tạo giống vi khuẩn
Gr+, hiếu khí, dị dưỡng các chất hữu cơ. Nhiệt độ tối ưu thường là 25 - 30oC,
pH tối ưu 6,5 – 8,0. Một số loài có thể phát triển ở nhiệt độ cao hơn hoặc thấp
hơn (xạ khuẩn ưa nhiệt và ưa lạnh).
Xạ khuẩn chi này có khả năng tạo thành số lượng lớn các chất kháng
sinh ức chế vi khuẩn, nấm sợi, các tế bào ung thư, virus và nguyên sinh động
vật. Cho đến nay để xác định cho thành phần loài của chi Streptomyces, các
nhà phân loại đã sử dụng hàng loạt các điều kiện và các khóa phân loại khác
nhau [32].
1.1.2. Đặc điểm sinh học của xạ khuẩn
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn
* Khuẩn lạc


11

Đặc điểm nổi bật của xạ khuẩn là có hệ sợi phát triển, phân nhánh
mạnh và không có vách ngăn (chỉ trừ cuống bào tử khi hình thành bào tử). Hệ
sợi xạ khuẩn mảnh hơn của nấm mốc với đường kính thay đổi trong khoảng
0,2 – 1,0 µm đến 2,0 – 3,0 µm, chiều dài có thể đạt tới một vài cm [10],[18].
Kích thước và khối lượng hệ sợi thường không ổn định và phụ thuộc

vào điều kiện sinh lý và nuôi cấy. Kích thước của hệ sợi xạ khuẩn là một
trong những đặc điểm phân biệt khuẩn lạc của xạ khuẩn và khuẩn lạc của nấm
mốc vì hệ sợi của nấm mốc có đường kính rất lớn, thay đổi từ 5 – 50 µm, dễ
quan sát bằng mắt thường.
Khuẩn lạc của xạ khuẩn thường chắc, xù xì có dạng da, dạng vôi, dạng
nhung tơ hay dạng màng dẻo. Khuẩn lạc xạ khuẩn có màu sắc khác nhau: đỏ,
da cam, vàng, nâu, xám, trắng… tùy thuộc vào loài và điều kiện ngoại cảnh.
Kích thước và hình dạng của khuẩn lạc có thể thay đổi tùy vào loài và tùy vào
điều kiện nuôi cấy như thành phần môi trường, nhiệt độ, độ ẩm… Đường kính
mỗi khuẩn lạc chỉ chừng 0,5 – 2 nm nhưng cũng có khuẩn lạc đạt tới đường
kính 1 cm hoặc lớn hơn. Khuẩn lạc có 3 lớp, lớp vỏ ngoài có dạng sợi bền
chặt, lớp trong tương đối xốp, lớp giữa có cấu trúc tổ ong.
Khuẩn ty trong mỗi lớp có chức năng sinh học khác nhau. Các sản
phẩm trong quá trình trao đổi chất như: chất kháng sinh, độc tố, enzyme,
vitamin, acid hữu cơ có thể được tích lũy trong sinh khối của tế bào xạ khuẩn
hay được tiết ra trong môi trường.
* Khuẩn ty
Trên môi trường đặc biệt, hệ sợi của xạ khuẩn phát triển thành 2 loại:
một loại cắm sâu vào trong môi trường gọi là hệ sợi cơ chất (khuẩn ty cơ chất
substrate mycelium) với chức năng chủ yếu là dinh dưỡng. Một loại phát triển
trên bề mặt thạch gọi là hệ sợi sinh khí (khuẩn ty sinh khí aerial mycelium)
với chức năng chủ yếu là sinh sản.


12

Nhiều loại chỉ có hệ sợi cơ chất nhưng cũng có loại (như chi
Sporichthya) lại chỉ có hệ sợi khí sinh. Khi đó HSKS vừa làm nhiệm vụ sinh
sản vừa làm nhiệm vụ dinh dưỡng.
1.1.2.2. Cấu tạo của xạ khuẩn

Xạ khuấn có cấu trúc tế bào tương tự như vi khuẩn Gr+, toàn bộ cơ thể
chỉ là một tế bào bao gồm các thành phần chính: thành tế bào, màng sinh chất,
nguyên sinh chất, chất nhân và các thể ẩn nhập.
Thành tế bào của xạ khuẩn có kết cấu dạng lưới, dày 10 – 20 nm có tác
dụng duy trì hình dạng của khuẩn ty, bảo vệ tế bào. Thành tế bào gồm 3 lớp:
lớp ngoài cùng dày 60 - 120Ao, khi già có thể đạt tới 150 – 200Ao, lớp giữa rắn
chắc, dày khoảng 50Ao, lớp trong dày khoảng 50Ao. các lớp này chủ yếu cấu
tạo từ các lớp glucopeptide bao gồm các gốc N – axetyl glucozamin liên kết
với N – axetyl muramic bởi các liên kết glucoside. Khi xử lý bằng lyzozyme,
các liên kết 1,4 glucoside bị cắt đứt, thành tế bào bị phá hủy tạo thành thể sinh
chất (protoplast), cấu trúc sợi cũng bị phá hủy khi xử lý tế bào hỗn hợp este
chlorofom và các dung môi hòa tan lipid khác. Nguyên nhân là do lớp ngoài
cùng có cấu tạo chủ yếu bằng lipid (thành HSKS có nhiều lipid hơn so với
HSCC) khác với nấm. Thành tế bào xạ khuẩn không chứa cellulose và kittin
nhưng chứa nhiều enzyme tham gia vào quá trình trao đổi chất và quà trình vận
chuyển các chất qua màng tế bào [22], [23], [26], [28], [29].
Căn cứ vào thành phần hóa học, thành tế bào xạ khuẩn được chia thành
4 nhóm chính [3], [7].
Nhóm I: thành phần chính của thành tế bào là acid L- 2,6
diaminopimelic (L –ADP) và glyxin. Chi Streptomyces thuộc nhóm này.
Nhóm II: thành phần chính của thành tế bào là acid meso – 2,6 –
diaminopimelic (m – ADP) và glyxin.


13

Nhóm III: thành phần chính của thành tế bào là acid meso – 2,6 –
diaminopimelic.
Nhóm IV: thành phần chính của thành tế bào là acid meso – 2,6 –
diaminopimelic, arabinose và galactose.

Dưới lớp thành tế bào là màng sinh chất dày khoảng 50 nm được cấu
tạo chủ yếu bởi 2 thành phần là phospholipid và protein. Chúng có vai trò đặc
biệt quan trọng trong quá trình trao đổi chất và quá trình hình thành bào tử
của xạ khuẩn.
Nguyên sinh chất nhân tế bào xạ khuẩn không có khác biệt lớn so với tế
bào vi khuẩn. Trong nguyên sinh chất của xạ khuẩn cũng chứa mezoxom và
các thể ẩn nhập (các hạt polyphosphate: hình cầu, bắt màu với thuốc nhuộm
sudan III và các hạt polysaccharide bắt màu với dung dịch lugol). Tuy nhiên,
điểm khác biệt của xạ khuẩn so với các sinh vật prokaryote ở chỗ chúng có tỷ
lệ Gr+ C rất cao trong DNA, thường lớn hơn 55%, trong đó ở vi khuẩn tỷ lệ
này chỉ là 25 – 45% [9].
Xạ khuẩn thuộc loại vi khuẩn Gram+ nên ngoài yếu tố di truyền trong
nhiễm sắc thể còn có các yếu tố di truyền ngoài nhiễm sắc thể, chúng có thể tự
nhân lên, được Lederberg gọi là plasmid. Các plasmid đem lại cho tế bào nhiều
đặc tính chọn lọc quý giá như có thêm khả năng phân giải một số hợp chất,
chống chịu với nhiệt độ bất lợi, chống chịu với các kháng sinh, chuyển gene,
sản xuất chất kháng sinh trong đất và môi trường tuyển chọn [2].
Xạ khuẩn thuộc loại cơ thể dị dưỡng, nguồn cacbon chúng thường dùng
là đường, tinh bột, rượu và nhiều chất hữu cơ khác. Nguồn nitơ hữu cơ là
protein, pepton, cao ngô, cao nấm men. Nguồn nitơ vô cơ là nitrat, muối
amon… Khả năng đồng hóa các chất ở các loài hay chủng xạ khuẩn khác
nhau là khác nhau.


14

1.1.2.3. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của xạ khuẩn
Xạ khuẩn là một nhóm cơ thể dị dưỡng, chúng sử dụng đường, rượu,
acid hữu cơ, lipid, protein và nhiều hợp chất hữu cơ khác làm nguồn cacbon.
Còn nitrat, nitrit, muối amon, ure, pepton, cao thịt… để làm nguồn nitơ. ở các

loài khác nhau thì các loài hấp thụ các hợp chất này là khác nhau. Phần lớn xạ
khuẩn là vi sinh vật hiếu khí, ưa ẩm, nhiệt độ cho sinh trưởng và phát triển là
25 – 300C. Đa số xạ khuẩn phát triển tốt trong môi trường có pH là 6,8 – 7,
một số ít có khả năng phát triển tốt trong môi trường kiềm [14].
Xạ khuẩn là nhóm vi khuẩn Gr+, đặc biệt khác với các sinh vật khác
của nhóm nhân sơ có tỉ lệ (G+X) cao (trên 70%), trong khi đó vi khuẩn khá
thấp (25 - 45%). Một trong những đặc điểm đáng lưu ý của xạ khuẩn là chúng
không bền vững về mặt di truyền và thường xảy ra sự sắp xếp lại trong phân
tử DNA. Điều này gây ra tính đa dạng của hình thái, tính chất sinh lý, sinh
hóa của xạ khuẩn (khả năng đồng hóa nguồn cacbon, nitơ, hoạt tính kháng
sinh, tính kháng thuốc, khả năng phân giải cellulose…) [14].
Đặc điểm sinh lý của xạ khuẩn Streptomyces
Chi Streptomyces có số lượng loài mô tả lớn nhất, chi này có HSKS,
HSCC phát triển và phân nhánh, khuẩn lạc thường không lớn, đường kính
khuẩn lạc từ 1 – 5 mm. Khuẩn lạc chắc dạng da, mọc đâm sâu vào cơ chất, bề
mặt khuẩn lạc thường được phủ bởi HSKS dạng nhung, dày hơn HSCC và đôi
khi không thấm nước. Chuỗi bào tử được tạo thành trên cuống sinh bào tử,
chúng có thể thẳng, lượn sóng hoặc xoắn. Bề mặt bào tử có thể nhẵn, xù xì, có
lông hoặc có gai. Xạ khuẩn có khả năng tạo thành các loại sắc tố khác nhau,
sắc tố này có thể nhuộm màu HSKS, HSCC, đôi khi nhuộm màu môi trường.
Các loài thuộc chi Streptomyces có cấu tạo thành giống thành của vi
khuẩn Gr+, là vi sinh vật hiếu khí, dị dưỡng. Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu là từ


15

25 - 30oC, pH tối ưu là 6,5 – 8. Một số loài có thể sinh trưởng ở nhiệt độ cao
hơn hoặc thấp hơn (xạ khuẩn ưa nhiệt và xạ khuẩn ưa ẩm).
1.1.3. Vai trò của xạ khuẩn
Xạ khuẩn có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất và tạo độ

phì nhiêu cho đất. Chúng đảm nhận nhiều chức năng khác nhau trong việc
làm màu mỡ cho đất bằng cách tham gia tích cực vào các quá trình chuyển
hóa và phân giải nhiều hợp chất hữu cơ phức tạp và bền vững như cellulose,
mùn, kitin, ketratin, lignin... [18].
Cho tới nay khoảng hơn 8000 chất kháng sinh hiện biết trên thế giới thì
có tới 80% là do xạ khuẩn sinh ra [9]. Trong đó có trên 15% có nguồn gốc từ
các xạ khuẩn hiếm như Actinomadura, Micromonospora, Actinoplanes,
Streptoverticillium, Streptosporangium,... Điều đáng chú ý là các xạ khuẩn
hiếm đã cung cấp nhiều chất kháng sinh có giá trị đang dùng trong y học, thú
y học, bảo vệ thực vật như gentamycin, tobramycin, vancomycin, rosamycin,
tetraxycline ... Bên cạnh đó trong quá trình trao đổi chất, xạ khuẩn có thể sản
sinh ra nhiều chất hữu cơ. Trong đó, điển hình là các enzyme ngoại bào
(cellulase, protease ...), vitamin nhóm B (B1, B2, B5,B6, B12), một số acid hữu
cơ (acid lactate, acid acetate...) [18].
Ngày nay xạ khuẩn còn được ứng dụng rộng rãi trong ngành công
nghiệp lên men, chế tạo các sản phẩm enzyme, ứng dụng các chế phẩm này
vào đời sống do một số xạ khuẩn có khả năng sinh ra nhiều enzyme ngoại bào
như protease, amylase, kitinase .... Một số khác còn có khả năng tạo thành
chất kích thích sinh trưởng cho thực vật.
1.2. Nhu cầu dinh dƣỡng của xạ khuẩn
Theo Nguyễn Thành Đạt trong quá trình tiến hóa của các VSV có quan
hệ mật thiết đối với các yếu tố của điều kiện sống. VSV cần ở tự nhiên hay


16

môi trường nuôi cấy nhân tạo chất dinh dưỡng để xây dựng nên các hợp chất
của tế bào và những hợp chất dùng để trao đổi năng lượng [10].
Nhu cầu dinh dưỡng của các VSV rất khác nhau. Ngay trong cùng một
loài VSV nhu cầu này cũng không có sự thống nhất. Giống như các loài VSV

khác nhu cầu dinh dưỡng ở các loài xạ khuẩn cũng khác nhau. Trong công
nghiệp tùy thuộc vào mục đích mà người ta sử dụng các nguồn dinh dưỡng
thích hợp nhằm thu được năng suất cao nhất, ví dụ nuôi cấy thu enzyme
cellulase người ta quan tâm đến nguồn cacbon; nếu mục đích sản xuất là thu
được một lượng lớn chất kháng sinh thì người ta lại quan tâm đến nguồn nitơ.
1.2.1. Nhu cầu cacbon
Cacbon chiếm 50% vật chất khô của VSV, là yếu tố quan trọng trong
tất cả các hợp chất hữu cơ có mặt trong tế bào. Các hợp chất cacbon là
nguyên liệu cho các hoạt động sống [9]. Trong tự nhiên có 2 dạng hợp chất
cacbon cơ bản là cacbon vô cơ và cacbon hữu cơ, mỗi sinh vật khác nhau sử
dụng các nguồn cacbon khác nhau. Dựa vào nguồn dinh dưỡng cacbon mà
người ta chia VSV thành 2 nhóm chính: dị dưỡng cacbon và tự dưỡng cacbon.
Xạ khuẩn là VSV dị dưỡng cacbon, xạ khuẩn có khả năng phân giải các
hợp chất hydratcacbon khac nhau từ các dạng đơn giản (acetat, lactate, các
loại đường đơn) đến các dạng phức tạp (oligosaccharide, polisaccharide). Các
hợp chất hữu cơ này ngoài việc cung cấp nguồn cacbon còn cung cấp nguồn
năng lượng cho các hoạt động sống. Phần lớn xạ khuẩn có đời sống dị dưỡng
hiếu khí, quá trình oxy hóa thu năng lượng xảy ra kèm theo việc liên kết với
oxy không khí. Xạ khuẩn có khả năng phát triển được trong những môi
trường chứa nguồn cacbon duy nhất.
1.2.2. Nhu cầu nitơ
Nitơ có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của VSV. Trong đó
nguồn nitơ dễ hấp thụ nhất là nguồn NO3- và NH4+ . Chúng thâm nhập vào tế


17

bào dễ dàng, ở đó chúng tạo nên các nhóm imin và amin. Các muối amon hữu
cơ thích hợp đối với dinh dưỡng VSV hơn là các muối amon vô cơ. Các muối
NO3- không có độ chua sinh lý nên sau khi sử dụng dạng này dễ còn lại các

ion K+ , Na+, Mg+. Các ion này đều làm kiềm hóa môi trường [9]. Nguồn nitơ
khó hấp thụ hơn cả là nguồn nitơ khí trời. Một số loài VSV có thể sử dụng
nguồn này nhờ khả năng cố định nitơ (chuyển hóa N2 -> NH3).
Phần lớn xạ khuẩn đều có đời sống dị dưỡng nitơ. Chỉ có một số loài
thuộc chi Frankraceae có khả năng cố định nitơ nhờ sống cộng sinh với rễ
cây họ đậu.
1.2.3. Nhu cầu vitamin và chất khoáng
Vitamin và chất khoáng đóng vai trò không nhỏ trong quá trình sống
của VSV. Trong tế bào VSV ngoài nước, các chất hữu cơ còn có một lượng
lớn các vitamin và chất khoáng, lượng chất này trong tế bào thay đổi tùy theo
loài. Tùy giai đoạn, điều kiện sinh trưởng mỗi yếu tố đều có tác động nhất
định đối với sự phát triển của tế bào VSV mà các nhân tố khác không thể thay
thế được.
Nguyên tố khoáng được chia làm 2 loại:
Nguyên tố đa lượng: P, K, Ca, Mg, Fe, Na, Cl, …
Nguyên tố vi lượng: Mn, Cu, Co, Bo,…
1.3. Cellulose và cellulase
1.3.1. Cellulose
Cellulose là hợp chất hữu cơ có công thức cấu tạo (C 6H10O5)n và là
thành phần chủ yếu của thành tế bào thực vật, gồm nhiều cellobiose liên kết
với nhau, 4-O-(β-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranose (Hình 1.1). Cellulose
cũng là hợp chất hữu cơ nhiều nhất trong sinh quyển, hàng năm thực vật tổng
hợp được khoảng 1011 tấn cellulose (trong gỗ, cellulose chiếm khoảng 50% và
trong bông chiếm khoảng 90%).


18

Hình 1.1. Công thức hóa học của cellulose
Các mạch cellulose được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và liên

kết Van Der Waals, hình thành hai vùng cấu trúc chính là tinh thể và vô định
hình. Trong vùng tinh thể, các phân tử cellulose liên kết chặt chẽ với nhau,
vùng này khó bị tấn công bởi enzyme cũng như hóa chất. Ngược lại, trong
vùng vô định hình, cellulose liên kết không chặt với nhau nên dễ bị tấn. Có
hai mô hình cấu trúc của cellulose đã được đưa ra nhằm mô tả vùng tinh thể
và vô định hình như hình 1.2.

Hình 1.2. Mô hình Fringed fibrillar và mô hình chuỗi gập
Trong mô hình Fringed Fibrillar: phân tử cellulose được kéo thẳng và
định hướng theo chiều sợi. Vùng tinh thể có chiều dài 500 A0 và xếp xen kẽ
với vùng vô định hình.
Trong mô hình chuỗi gập: phân tử cellulose gấp khúc theo chiều sợi.
Mỗi đơn vị lặp lại có độ trùng hợp khoảng 1000, giới hạn bởi hai điểm a và b


19

như trên hình vẽ. Các đơn vị đó được sắp xếp thành chuỗi nhờ vào các mạch
glucose nhỏ, các vị trí này rất dễ bị thủy phân. Đối với các đơn vị lặp lại, hai
đầu là vùng vô định hình, càng vào giữa, tính chất kết tinh càng cao. Trong
vùng vô định hình, các liên kết β-glycoside giữa các monomer bị thay đổi góc
liên kết, ngay tại cuối các đoạn gấp, 3 phân tử monomer sắp xếp tạo sự thay
đổi 180o cho toàn mạch. Vùng vô định hình dễ bị tấn công bởi các tác nhân
thủy phân hơn vùng tinh thể vì sự thay đổi góc liên kết của các liên kết cộng
hóa trị (β - glycoside) sẽ làm giảm độ bền của liên kết, đồng thời vị trí này
không tạo được liên kết hydro.
Cellulose có cấu tạo tương tự carbohydrate phức tạp như tinh bột và
glycogen. Các polysaccharide này đều được cấu tạo từ các đơn phân là
glucose. Cellulose là glucan không phân nhánh, trong đó các gốc glucose kết
hợp với nhau qua liên kết β-1 4-glycoside, đó chính là sự khác biệt giữa

cellulose và các phân tử carbohydrate phức tạp khác. Giống như tinh bột,
cellulose được cấu tạo thành chuỗi dài gồm ít nhất 500 phân tử glucose. Các
chuỗi cellulose này xếp đối song song tạo thành các vi sợi cellulose có đường
kính khoảng 3,5 nm. Mỗi chuỗi có nhiều nhóm OH tự do, vì vậy giữa các sợi
ở cạnh nhau kết hợp với nhau nhờ các liên kết hidro được tạo thành giữa các
nhóm OH của chúng. Các vi sợi lại liên kết với nhau tạo thành vi sợi lớn hay
còn gọi là bó mixen có đường kính 20 nm, giữa các sợi trong mixen có những
khoảng trống lớn. Khi tế bào còn non, những khoảng này chứa đầy nước, ở tế
bào già thì chứa đầy lignin và hemicellulose.
Cellulose có cấu trúc rất bền và khó bị thủy phân. Người và động vật
không có enzyme phân giải cellulose (cellulase) nên không tiêu hóa được
cellulose, vì vậy cellulose không có giá trị dinh dưỡng. Tuy nhiên, một số
nghiên cứu cho thấy cellulose có thể có vai trò điều hòa hoạt động của hệ
thống tiêu hóa. Vi khuẩn trong dạ cỏ của gia súc, các động vật nhai lại và


20

động vật nguyên sinh trong ruột của mối sản xuất enzyme phân giải cellulose.
Nấm đất cũng có thể phân hủy cellulose. Vì vậy, chúng có thể sử dụng
cellulose làm thức ăn [23], [29].
1.3.2. Hệ thống enzyme cellulase
Liên kết chủ yếu trong cấu trúc của cellulose là β-(14) glucoside. Nói
chung, để phá hủy hoàn toàn cấu trúc của polysaccharide này cần có các
enzyme cellulase với những tác động đặc trưng riêng biệt. Dựa theo nghiên
cứu về hệ enzyme cellulase của nấm Trichoderma reesei [31], hệ enzyme
thủy phân gồm 3 loại hoạt tính enzyme (Hình 1.3).
Endoglycanase hoặc 1,4-β-D-glucan glucanohydrolase
Enzyme endoglycanase hoặc 1,4-β-D-glucan glucanohydrolase là
enzyme thủy phân nội bào liên kết 1,4-β-D-glucosidic trong phân tử cellulose

bởi tác dụng ngẫu nhiên trong chuỗi polymer hình thành các đầu chuỗi khử tự
do và các chuỗi oligosaccharide ngắn. Các endoglucanase không thể thủy
phân cellulose tinh thể hiệu quả nhưng nó sẽ phá vỡ các liên kết tại khu vực
vô định hình tương đối dễ tiếp cận.
Exoglucanase
Enzyme

ngoại

bào

exoglucanase

gồm

cả

1,4-beta-D-glucan

glucanohydrolase, giải phóng D-glucose từ β-glucan và cellodextrin và 1,4beta-D-glucan cellobiohydrolase, giải phóng D-cellobiose. Tỷ lệ thủy phân
của enzyme cellobiohydrolase ngoại bào bị hạn chế bởi sự sẵn có các đầu
chuỗi cellulose.
β-glucosidase hay β-D-glucoside glucohydrolase
β-glucosidase hay β-D-glucoside glucohydrolase giải phóng phân tử Dglucose từ đường cellodextrin hòa tan và một loạt các glucoside khác [30], [31].


21

Hình 1.3. Tác dụng của từng enzyme trong cellulase
1.3.3. Cơ chế phân giải cellulose

Reese và các cộng sự lần đầu tiên đưa ra cơ chế phân giải vào năm
1952 như sau:
C1
Cellulose
tự nhiên

C1

Cellulose
hoạt động

Cx

Đƣờng
hòa tan

Cellobiase

Glucose

Theo tác giả này thì enzyme C1 (tương ứng với exoglucanase) là “tiền
nhân tố thủy phân” hay là enzyme không đặc hiệu, làm biến dạng cellulose tự
nhiên thành chuỗi cellulose hoạt động có mạch ngắn hơn. Sau đó, enzyme C x
(tương ứng với endoglucanase) tiếp tục phân cắt, giải phóng các đường hòa
tan cellodextrin và cellobiose, cuối cùng cellobiose bị cắt tạo thành glucose
dưới tác dụng của cellobiase.
Erickson và cộng sự, 1973 lại có quan điểm khác, thể hiện trên một sơ
đồ phức tạp hơn nhiều về quá trình thủy phân cellulose (Hình 1.4)
Cellulose tự nhiên
Exo glucanase

Cellulose vô định hình không có
cấu trúc lớp( dạng hoạt động)
Endo glucanase


22

Hình 1.4. Sơ đồ quá trình thủy phân cellulose theo Erickson, 1973
Đầu tiên, exoglucanase tấn công vào các vùng vô định hình trên bề mặt
cellulose, cắt đứt các liên kết β-1,4-glucoside để tạ ra các mạch tự do. Tiếp
đó, dưới tác dụng của endogluconase từ phía cực kín (phía không có tính
khử), cellulose bị cắt thành các cellodextrin, sau đó cùng với sự hiệp trợ của
exoglucanase phân cắt các cellulose tạo ra cellobiose và glucose. Cuối cùng
β-1,4-glucosidase thủy phân một phần cellodextrin và cellobiose thành
glucose.
Năm 1997, Tuula T.T [29], đã đưa ra một sơ đồ khác về cấu tạo của
cellulose và tác động của cellulase. Theo ông, cellulose là một polimer tự
nhiên cho nên sự kết tinh cũng không hoàn hảo. Các vùng vô định hình xen
kẽ với các vùng kết tinh một cách tự nhiên. Các vùng vô định hình có thể ở
trên bề mặt sợi cellulose hoặc ở ngay dưới vùng kết tinh hoàn hảo nhất. Các
loại cellobiohydrolase (CBH) sẽ tấn công vào các vùng kết tinh và các mạch
bị cắt dở dang có các đầu khử hoặc không khử (CBHI tấn công vào đầu khử
còn CBHII tấn công vào đầu không khử) lần lượt tách các cellobiose ra khỏi
chuỗi polymer. Khả năng làm giảm mức polymer hóa của exoglucanase chậm


23

song hàm lượng đường khử lại tạo ra nhiều. Trong khi đó edoglucanase phân
cắt mạch polymer tùy tiện, không theo trật tự nào, tạo ra các chuỗi

oligosaccaride ngắn, dẫn đến giảm nhanh mức polymer hóa của cellulose.
Trong quá trình cắt gẫy mạch polymer, edoglucanase tạo ra các đầu khử và
không khử tự do, tạo cơ hội cho CBH phân cách thành cellobiose. Bởi vậy,
khi có tổ hợp endo – exoglucanase quá trình phân cắt cellulose mạnh lên
nhiều. Tính chất và cấu trúc cũng như những thay đổi của cơ chất trong quá
trình thủy phân đều tác động đến vận tốc phân cắt của enzyme. Hiệu ứng này
đã được nghiên cứu trên quan điểm cơ chế phản ứng [29].
Tổng hợp các yếu tố cấu trúc, sự hấp thụ của cellulase, sự kìm hãm của
sản phẩm và sự vô hoạt của cellulase, tất cả đều có ảnh hưởng quan trọng đến
vân tốc thủy phân cellulose. Nói chung cho đến nay chưa có giả thuyết nào
giải thích được đầy đủ và thỏa đáng về cơ chế tác động của cellulase. Tuy
nhiên, công nghệ và giải pháp thiết bị để chuyển hóa cellulose bằng con
đường công nghệ sinh học thì hiện nay nhiều nước trên thế giới đã đưa vào
triển khai ở quy mô công nghệ và đã thu được nhiều kết quả.
1.4. Triển vọng và ứng dụng của cellulase
1.4.1.Triển vọng của cellulase
Hàng năm hoạt động trong ngành nông nghiệp đã thải ra môi trường
hàng ngàn tấn phế phẩm và đang là một trong những nguyên nhân gây ô
nhiễm môi trường. Nếu lượng phế phẩm này được xử lý làm thức ăn gia súc
hoặc phân bón vi sinh thì sẽ là một nguồn lợi lớn. Vì vậy, trên thế giới và ở
Việt Nam đã có những nghiên cứu về khả năng sinh cellulase của các vi sinh
vật trong đất để phân giải cellulose từ các phế phẩm nông nghiệp. Đặc biệt xạ
khuẩn là một loài vi sinh vật có khả năng sinh cellulase khá mạnh và có thể
cho nguồn enzyme dồi dào phục vụ cho việc xử lý rác thải, chế biến thức ăn
gia súc probiotin...


24

Khả năng sinh tổng hợp cellulase của xạ khuẩn đã được nghiên cứu từ

rất lâu. Ngay từ năm 1930, Jensen đã phân lập được nhiều loài
Micromonospora có khả năng thủy phân cellulose. Krainsky (1941) nghiên
cứu khả năng phân giải cellulose của một số loài Streptomyces. Enger và
Sleeper (1965) chứng minh cellulase do Streptomyces antibiolicus là thuộc
loại Cx, bằng phương pháp điện di các tác giả đã cho rằng enzyme này có ba
thành phần khác nhau. Sietsma và CS (1968) đã nghiên cứu về enzyme của
chủng Streptomyces sp.0143 và nhận thấy enzyme này tác động lên CMC,
thích hợp nhất ở pH 5,9 và nhiệt độ là 370C. Golovina và CS (1968) đã tuyển
chọn được chủng Streptomyces diastaticus từ đất rừng, phát triển tốt nhất ở
400C, tổng hợp cellulase và hemicellulase. Fergus (1969) nhận thấy T.curvata
tổng hợp khá nhiều enzyme Cx khi nuôi trên môi trường có CMC. Khả năng
tích lũy Cx còn thấy ở một số loài khác như Streptomyces rectes, Streptomyces
thermovulgaris. Stuzeberger và CS (1971) nuôi cấy T.curvata ưa nhiệt trên
môi trường chứa cellulose vi tinh thể và cao nấm men có bổ sung 0.1% bông
nghiền nhỏ thì khả năng tích lũy C1 và Cx tăng lên rõ rệt.
Nhìn chung đã có khá nhiều nghiên cứu về Streptomyces, đánh giá,
phân loại, nghiên cứu điều kiện tối ưu để sản sinh cellulase cao nhất (Mc.
Carthy và CS 1984; Goodfellow,1971; Jones, 1975 và Wilian, 1983).
Amira M. Và CS (1988) nghiên cứu sự tổng hợp cellulase từ
Streptomyces sp.AT7, nhận thấy chủng này tổng hợp cả C1 và Cx trong môi
trường lỏng chứa 2% CMC với hoạt tính cao nhất ở 360C, tương ứng hoạt tính
C1 là 6mg/ml/giờ sau 2 ngày và Cx là 13.6 mg/ml/giờ sau 9 ngày.
Ở Việt Nam có một số công trình nghiên cứu về xạ khuẩn tổng hợp
cellulase như:


25

Nguyễn Đình Quyến và CS (1986) đã phân lập và định danh 30 chủng
ưa nhiệt và ưa ẩm nhận thấy các chủng này có kha năng phân giải CMC và

avicel, trong đó có 1 chủng thể hiện hoạt tính exoglucanase khá mạnh.
Phạm Văn Ty và CS (1990) đã phân lập được hàng trăm chủng xạ
khuẩn ưa nhiệt và ưa ẩm thuộc chi Streptomyces trong đó chủng Streptomyces
L3 có hoạt tính phân giải CMC và avicel mạnh nhất.
Vũ Thị Thanh Bình và CS (1990) đã phân lập được hàng trăm chủng xạ
khuẩn ưa nhiệt, trong đó có 10 chủng có khả năng tổng hợp cellulase trên các
nguồn cacbon là CMC, avicel, bông, giấy lọc.
Trịnh Thị Hồng (1997) đã phân lập được 8 chủng xạ khuẩn và 5 chủng
nấm mốc có khả năng phân giải cellulose, tác giả nhận thấy hiệu suất phân
giải rơm đạt 22% và khi nuôi chúng với nấm mốc thì hiệu suất phân giải rơm
tăng lên đến 29%.
Phạm Ngọc Lan và CS (1999) đã phân lập và tuyển chọn được 192
chủng xạ khuẩn ưa ấm có khả năng phân giải bột cellulose và CMC.
Nguyễn Đức Lượng và CS (1999) nghiên cứu một số tính chất enzyme
cellulase của xạ khuẩn Actinomyces griseus và nhận thấy cellulase của xạ
khuẩn hoạt động mạnh ở 500C và pH tối ưu là 7 [34].
Việt Nam là đất nước sản xuất nông nghiệp là chủ yếu nên việc nghiên
cứu về khả năng sinh cellulase của xạ khuẩn có triển vọng rất lớn.
1.4.2. Ứng dụng của cellulase
Nguồn cơ chất để cellulase phân giải là vô cùng phong phú và đa dạng
trong tự nhiên cũng như trong đời sống sinh hoạt. Hàng ngày, một lượng lớn
chất thải lignocellulose từ nông nghiệp, công nghiệp, đô thị luôn chồng chất
hoặc sử dụng chúng một cách kém hiệu quả do giá thành của quy trình sử lý
rác thải rất cao. Điều này trở thành vấn đề quan trọng hàng đầu với sinh thái,
công nghiệp hóa học và công nghệ sinh học. Hơn nữa, đây còn là vấn đề kinh