Sàng lọc các chủng xạ khuẩn có khả năng sinh enzyme laccase và đánh giá khả năng loại màu thuốc nhuộm của chúng

SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài :
SÀNG LỌC CÁC CHỦNG XẠ KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG SINH ENZYME LACCASE
VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LOẠI MÀU THUỐC NHUỘM CỦA CHÚNG

Người hướng dẫn

: TS. ĐINH THỊ THU HẰNG

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN THỊ THÙY LINH

Lớp

: YTMT.11-04

Hà Nội – 2015

Khóa luận tốt nghiệp


SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS. Đặng

Thị Cẩm Hà và TS. Đinh Thị Thu Hằng – Viện Công nghệ sinh học - Viện Khoa
học Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, quan tâm và giúp đỡ tôi trong quá
trình thực hiện đề tài này.
Tôi cũng xin ghi nhận và chân thành cảm ơn, sự quan tâm hướng dẫn dạy bảo
nhiệt tình của các cán bộ, anh chị trong phòng Công nghệ sinh học tái tạo môi
trường – Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam như : KS. Hoàng Thị Nhung, KS. Trần Thị Thu Hiền, KS. Nguyễn Hải Vân,
Ths. Ngô Thị Huyền Trang, CN. Nguyễn Văn Huynh , Ths. Đào Thị Ngọc Ánh.
Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô trong Khoa Công
nghệ sinh học – Viện Đại học Mở Hà Nội đã giúp đỡ, dạy bảo tôi trong suốt những
năm học vừa qua.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến bố mẹ và những người thân yêu của tôi,
những người luôn động viên, giúp đỡ tôi trong học tập và trong cuộc sống.

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2015
Sinh viên
Nguyễn Thị Thùy Linh

Khóa luận tốt nghiệp


SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................................... 3

1.1

Enzyme laccase ............................................................................................... 3

1.1.1

Giới thiệu chung về laccase ......................................................................................3

1.1.2

Cấu trúc phân tử của laccase .....................................................................................3

1.1.3

Cơ chế xúc tác của laccase ........................................................................................4

1.1.4

Tính chất hóa sinh của laccase .................................................................................6

1.1.5

Sự phân bố và khả năng sinh tổng hợp laccase ở vi sinh vật ...........................7

1.1.6

Ứng dụng của laccase và tiềm năng nghiên cứu laccase ở Việt Nam .........9

1.2

Giới thiệu về xạ khuẩn................................................................................... 10

1.2.1

Phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên................................................................... 10

1.2.2

Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn .......................................................................... 10

1.2.3

Cấu tạo của xạ khuẩn ............................................................................................... 11

1.2.4

Phân loại xạ khuẩn chi Streptomyces .................................................................. 12

1.2.5

Ứng dụng của xạ khuẩn........................................................................................... 12

1.2.6

Đặc tính của laccase từ xạ khuẩn .......................................................................... 13

1.3

Thuốc nhuộm ................................................................................................ 14

1.3.1

Thuốc nhuộm và vi sinh vật phân hủy thuốc nhuộm ...................................... 14

1.3.2

Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm ................................................... 17

CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 19
Khóa luận tốt nghiệp


SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

2.1.

Vật liệu, hóa chất, thiết bị .............................................................................. 19

2.1.1.

Đối tượng nghiên cứu .............................................................................................. 19

2.1.2.

Thiết bị máy móc ...................................................................................................... 20

2.2.

Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 21

2.2.1.

Phân lâp và sàng lọc các chủng xạ khuẩn sinh laccase................................... 21

2.2.2.

Phương pháp xác định hoạt tính laccase ............................................................ 21

2.2.3.

Phân loại và định tên xạ khuẩn.............................................................................. 22

2.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện môi trường đến khả năng
sinh tổng hợp laccase của chủng xạ khuẩn ACBT20 ...................................................... 22
2.2.4.1.

Ảnh hưởng của tốc độ nuôi lắc ......................................................... 22

2.2.4.2.

Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường nuôi cấy ................................... 23

2.2.4.3.

Ảnh hưởng của pH ban đầu .............................................................. 23

2.2.4.4.

Ảnh hưởng của các chất cảm ứng ..................................................... 23

2.2.4.5.

Ảnh hưởng của nguồn cacbon .......................................................... 23

2.2.4.6.

Ảnh hưởng của kim loại ................................................................... 23

2.2.4.7.

Ảnh hưởng của nguồn nitơ ............................................................... 24

2.2.5.

Đánh giá sinh trưởng của chủng ACBT20 ......................................................... 24

2.2.6.

Đánh giá độ bền nhiệt của enzyme thô thu từ chủng ACBT20 .................... 24

2.2.7.Nghiên cứu khả năng loại màu bằng dịch enzyme thô của chủng đại diện .... 24
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 25
3.1

Tuyển chọn các chủng xạ khuẩn có khả năng sinh laccase từ compost .......... 26

3.2

Phân loại chủng ACBT20 .............................................................................. 27

3.3 Ảnh hưởng của một số điều kiện môi trường đến khả năng sinh tổng hợp
laccase của chủng xạ khuẩn ACBT20...................................................................... 27
3.3.1

Ảnh hưởng của tốc độ lắc ....................................................................................... 28

3.3.2

Ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................................................... 28

Khóa luận tốt nghiệp


SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

3.3.3

Ảnh hưởng của pH.................................................................................................... 30

3.3.4

Ảnh hưởng của chất cảm ứng ................................................................................ 31

3.3.5

Ảnh hưởng của kim loại .......................................................................................... 32

3.3.6

Ảnh hưởng của nguồn nitơ ..................................................................................... 33

3.3.7

Ảnh hưởng của nguồn cacbon ............................................................................... 34

3.3.7.1 . Lựa chọn nguồn cacbon ..................................................................... 34
3.3.7.2 Ảnh hưởng của nồng độ glucose .......................................................... 35
3.4

Đánh giá độ bền nhiệt của enzyme thô thu từ chủng ACBT20 ....................... 35

3.5

Khả năng loại màu bằng dịch enzyme thô của chủng ACBT20 ..................... 36

CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................ 39
4.1.

Kết luận ......................................................................................................... 39

4.2.

Kiến nghị....................................................................................................... 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 40

Khóa luận tốt nghiệp


SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
2,6- DMP

2,6-Dimethoxyphenol

ABTS

2,2′-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)

DDT

dichloro diphenyl trichlorothane

DNA

Axit Deoxyribo Nucleic

HOBT

Hydroxybenzotriazole

HSCC

Hệ sợi cơ chất

HSKS

Hệ sợi khí sinh

ISP

International Streptomyces Project

KHVĐT

Kính hiển vi điện tử

KHVQH

Kính hiển vi quang học

PAH

Hidrocacbon thơm đa nhân

RNA

Ribonucleic Acid

VIO

violuric acid

VSV

Vi sinh vật

XK

Xạ khuẩn

Khóa luận tốt nghiệp


SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. 1 Một số loại thuốc nhuộm thường gặp ........................................................ 16
Bảng2.1Thành phần môi trường ................................................................................ 20
Bảng 2. 2 Thành phần phản ứng ................................................................................ 21
Bảng 3. 1 Hoạt tính của các chủng xạ khuẩn được khảo sát ...................................... 26

Khóa luận tốt nghiệp


SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Cấu tạo của nguyên tử đồng T1 ..................................................................... 4
Hình 1.2 Hình ảnh không gian ba chiều của laccase từ nấm đảm trắng M.
albomyces ..................................................................................................................... 4
Hình 1.3 Trung tâm hoạt động của laccase từ Bacillus subtilis ..................................... 4
Hình 1.4 Sơ đồ cơ chế xúc tác của laccase ................................................................... 5
Hình 1.5 Cơ chế xúc tác của laccase ............................................................................ 5
Hình 3. 1 Hình thái khuẩn lạc chủng xạ khuẩn ACBT20 ........................................... 27
Hình 3. 2 Hình thái bào tử của chủng xạ khuẩn ACBT20 dưới kính hiển vi điện tử
quét với độ phóng đại 10.000 lần ................................................................................ 27

Hình 3. 3 Ảnh hưởng của tốc độ lắc lên khả năng sinh laccase của chủng ACBT20 ... 28
Hình 3. 4 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh laccase của chủng ACBT20 ..... 29
Hình 3. 5 Ảnh hưởng của pH lên khả năng sinh laccase của chủng ACBT20 ............. 30
Hình 3. 6 Ảnh hưởng của chất cảm ứng lên khả năng sinh laccase của chủng
ACBT20 ..................................................................................................................... 31
Hình 3. 7 Ảnh hưởng của kim loại lên khả năng sinh laccase của chủng ACBT20 .... 32
Hình 3. 8 Ảnh hưởng của nguồn nitơ lên khả năng sinh laccase của chủng ACBT20 . 33
Hình 3. 9 Ảnh hưởng của nguồn cacbon lên khả năng sinh laccase của chủng
ACBT20 ..................................................................................................................... 34
Hình 3. 10 Ảnh hưởng của nồng độ glucose lên khả năng sinh laccase của chủng
ACBT20 ..................................................................................................................... 35
Hình 3. 11: Đánh giá độ bền nhiệt của enzyme thô thu từ chủng ACBT20 ................. 36
Hình 3. 12: Khả năng loại màu NY1 bằng dịch enzyme thô được bổ sung chất gắn
kết của chủng ACBT20 trong 20 h ............................................................................. 38
Hình 3. 13: Khả năng loại màu NY5 bằng dịch enzyme thô được bổ sung chất cảm
ứng trung gian của chủng ACBT20 trong 13,5h.......................................................... 38

Khóa luận tốt nghiệp


SVTH : Nguyễn Thị Thùy Linh

Hình 3. 14 Khả năng loại màu RBBR bằng dịch enzyme thô được bổ sung chất gắn
kết của chủng ACBT20 trong 13,5 h........................................................................... 39
Hình 3. 15 Phổ UV loại màu RBBR trong mẫu có dịch enzyme thô của chủng
ACBT20 và mẫu đối chứng ........................................................................................ 39

Khóa luận tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển kinh tế, kéo theo đó là hàng loạt các vấn đề về ô nhiễm
môi trường. Vấn đề rác thải hiện nay đang là vấn đề báo động đối với các tỉnh,
thành phố trong cả nước. Các loại rác thải sinh hoạt hiện nay chủ yếu được đem
chôn lấp, chỉ số ít được xử lý, vì vậy đã gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và ô nhiễm
không khí trầm trọng, các bãi rác ngày một quá tải và hàng loạt vấn đề kéo theo như
phát thải khí metan, nước rác và đặc biệt là mùi, đây là kết quả việc phân hủy tự
nhiên các chất hữu cơ có trong rác thải. Vì vậy, vấn đề đặt ra hiện nay là phải có
biện pháp xử lý rác thải hiệu quả, không gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng rác
thải thành các sản phẩm có giá trị kinh tế.
Do đó, nhiệm vụ của các nhà khoa học công nghệ là phải tìm ra được các biện
pháp khả thi giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường phù hợp với điều kiện Việt
Nam. Biện pháp được ưu tiên hàng đầu hiện nay để xử lý rác thải là sử dụng
phương pháp phân hủy sinh học, vì thành phần chủ yếu trong rác thải sinh hoạt
chiếm 65-90% là thành phần hữu cơ, sử dụng phương pháp sinh học ít tốn kém,
không gây ô nhiễm môi trường và nhất là phù hợp với các quy luật tự nhiên. Trong
quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơ hay còn gọi là ủ compost,
nhiều nhà nghiên cứu đã phát hiện ra sự có mặt của một số chủng xạ khuẩn có khả
năng sinh trưởng và phát triển trong đống ủ compost như Streptomyces
thermotolerans, S. iakyrus, và S. thermocarboxydus. Điều này chứng minh rằng, xạ
khuẩn có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ trong compost và sử dụng chúng
làm nguồn dinh dưỡng.
Trong những năm gần đây, các enzyme ngoại bào nói chung và laccase nói
riêng của các chủng vi sinh vật rất được quan tâm bởi những ứng dụng to lớn của nó
trong các nghành công nghiệp như thực phẩm, dược phẩm v.v. và đặc biệt là trong
lĩnh vực nghiên cứu loại màu thuốc nhuộm. Các nghiên cứu về laccase chủ yếu tập
trung ở nấm đảm. Hiện nay, có rất ít thông tin về những chủng vi khuẩn, đặc biệt là
xạ khuẩn có khả năng sinh laccase có mặt trong compost. Từ những nhu cầu thực
tiễn đó mà đề tài “Sàng lọc các chủng xạ khuẩn có khả năng sinh enzyme

Khóa luận tốt nghiệp

Page 1


laccase và đánh giá khả năng loại màu thuốc nhuộm của chúng” đã được thực
hiện. Các nội dung chính trong đề tài bao gồm:
• Sàng lọc các chủng xạ khuẩn từ đống ủ compost có khả năng sinh enzyme
laccase.
• Nghiên cứu một số yếu tố môi trường lên sự sinh trưởng và khả năng sinh tổng
hợp laccase của chủng đại diện.
• Nghiên cứu khả năng loại màu thuốc nhuộm bởi enzyme laccase thô sinh tổng
hợp bởi chủng đại diện.
• Phân loại và định tên chủng được lựa chọn dựa trên một số đặc điểm hình thái.

Khóa luận tốt nghiệp

Page 2


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Enzyme laccase
1.1.1

Giới thiệu chung về laccase
Laccase (Benzenediol: oxygen oxidoreductase, E.C.1.10.3.2) là những enzyme

thuộc nhóm oxidase có chứa 4 nguyên tử đồng có khả năng oxy hóa các hợp chất
phenolic, amine thơm và thậm chí là cả các hợp chất vô cơ sử dụng phân tử oxy làm
chất oxy hóa [9,10]. Laccase có mặt ở các loại nấm, thực vật bậc cao và một số ít ở

vi khuẩn. Laccase từ nấm có thể có ba chức năng như: hình thành sắc tố, phân hủy
lignin và giải độc. Laccase có tiềm năng về công nghệ sinh học và triển vọng cao về
thị trường bởi vì nó có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp [24].
Trong những năm gần đây, laccase đặc biệt được quan tâm bởi những ứng
dụng to lớn của nó trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như khử độc bằng
phân hủy sinh học, dệt nhuộm, tổng hợp hữu cơ, thực phẩm v.v. [19].
1.1.2 Cấu trúc phân tử của laccase
Cấu trúc laccase gồm 3 tiểu phần chính A, B, C có khối lượng bằng nhau. Tất
cả ba tiểu phần trên đều rất quan trọng cho quá trình xúc tác của laccase. Trung tâm
hoạt động của enzym nằm giữa tiểu phần B và C. Thông thường, trung tâm hoạt
động của laccase có bốn nguyên tử đồng thuộc ba loại khác nhau nằm trên các vị trí
khác nhau của enzym. Bốn nguyên tử đồng này cũng khác nhau về tính chất cộng
hưởng từ. Một nguyên tử đồng loại 1 (T1) thuộc tiểu phần C, còn 3 nguyên tử đồng
khác (bao gồm một nguyên tử đồng loại 2 (T2) và hai nguyên tử đồng loại 3 (T3)
nằm ở giao diện của hai tiểu phần A và C. Nguyên tử đồng đơn T1 nằm ở giữa tam
giác được tạo ta bởi ba axit amin (2 histidine và 1 cystein) và có liên kết cộng hóa
trị rất mạnh với nguyên tử lưu huỳnh của axit amin cystein điều này giải thích tại
sao laccase hấp thụ mạnh ánh sáng ở bước sóng 600 nm và có màu xanh đặc trưng
[11] (Hình 1.2).

Khóa luận tốt nghiệp

Page 3


Hình 1.1 Cấu tạo của nguyên tử đồng T1
Nguyên tử đồng T1 tạo liên kết phối tử với hai phân tử histydine và hai phân
tử lưu huỳnh một của methionime và một cysteine (Hình 1.1). Nguyên tử đồng T2
liên kết với hai phân tử histydine và nhóm OH. Nguyên tử đồng T4 có bốn liên kết,
trong đó có 3 liên kết với 3 phân tử histydine và một liên kết với nhóm OH (Hình

1.3).

Hình 1.2 Hình ảnh không gian

Hình 1.3 Trung tâm hoạt động

ba chiều của laccase từ nấm

của laccase từ Bacillus subtilis

đảm trắng M. albomyces
Tiểu phần A: màu đỏ,
Tiểu phần B: màu xanh lục,
Tiểu phần C: màu xanh lá cây
1.1.3 Cơ chế xúc tác của laccase
Khóa luận tốt nghiệp

Page 4


Khi bị oxy hóa bởi laccase, cơ chất nhường một electron cho nguyên tử đồng
T1, biến nguyên tử đồng T1 trở thành dạng Cu+, hình thành phân tử laccase có cả 4
nguyên tử đồng đều ở trạng thái khử (Cu+). Phân tử oxy sau đó oxy hóa laccase
dạng khử, thông qua hợp chất mediator (chất gắn kết) peroxy và peroxy bị khử
thành nước (hình 1.4). Một số nhà nghiên cứu cho rằng, sự oxy hóa hợp chất peroxy
trung gian hình thành laccase ở trạng thái bị oxy hoạt hóa, trong đó cả 4 nguyên tử
đồng đều ở trạng thái oxy hóa. Sau đó enzyme nhanh chóng tham gia vào chu trình
xúc tác mới [19].

Hình 1.4 Sơ đồ cơ chế xúc tác của Hình 1.5 Cơ chế xúc tác của laccase

laccase

A.Chu kỳ xúc tác không có sự tham gia
của các mediator [24]
B.Chu kỳ xúc tác với sự tham gia của các
mediator [46]

Ngoài ra, cơ chế xúc tác có thể xảy ra theo cơ chế đơn giản nhất khi các cơ
chất bị oxy hóa trực tiếp bởi trung tâm hoạt động do 4 nguyên tử đồng đảm nhiệm.
Tuy nhiên, các phần tử cơ chất thường có cấu tạo cồng kềnh hoặc có thể oxi hóa
khử quá lớn, vì vậy chúng không thể tiếp cận được trung tâm phản ứng của laccase.
Trong trường hợp này cần một chất gắn kết. Chất gắn kết này có thể kết hợp với
trung tâm phản ứng của laccase và bị laccase oxy hóa thành dạng gốc tự do [24].
Sau đó mediator ở dạng oxy hóa nhận một điện tử của cơ chất và trở thành dạng
Khóa luận tốt nghiệp

Page 5


khử, tiếp tục tham gia vào chu kỳ xúc tác mới. Ngược lại, laccase sau khi cho
meditor một điện tử thì trở thành dạng khử, sau đó bị oxy hóa thành dạng oxy hóa
và tiếp tục tham gia vào chu kì tiếp theo (hình 1.5). Các meditor thường phù hợp
cho

laccase

là

3-hydroxyanthranillic

acid

(HAA),

2,2-azino-bis

(3-

ethylbenzthiazoline-6-sulphinic axit) (ABTS), N-hydroxybenzo-trialzone (HOBT),
N-hydroxyphtaimide (HPI), violuric acid (VIO) v.v [24]. Sự tham gia của mediator
đã làm tăng phổ cơ chất xúc tác và tính không đặc hiệu cơ chất của laccase.
Các chất ức chế của laccase thường là các ion nhỏ như azide, cyanide,
fluoride. Các ion này sẽ liên kết vào trung tâm đồng 3 nguyên tử và cản trở các
dòng điện từ đi đến các nguyên tử này. Các chất ức chế laccase khác là
ethylenediaminetetraacetic (EDTA), axit béo, tropolon và coumaric acid, nhưng
chúng chỉ có tác dụng ức chế ở nồng độ cao hơn. Các hợp chất chứa sulfhydrol như
L—cysteine, dithiothreitol và thioglycolic acid cũng được coi là các chất ức chế
laccase.
1.1.4 Tính chất hóa sinh của laccase
Phân tử laccase thường gồm 1 chuỗi peptide, chỉ một số loại laccase khác có
nhiều chuỗi peptide, khối lượng phân tử dao động từ 60-100 kDa. Phần lớn laccase
của nấm có bản chất là glycoprotein với hàm lượng đường chiếm khoảng 10-25%
[18].
pH tối thích cho hoạt động của laccase trong khoảng 4-6 đối với cơ chất
phenol, tăng pH làm giảm thế oxy hóa khử của cơ chất, do đó cơ chất dễ bị oxy hóa
bởi enzyme hơn, nhưng mặt khác nồng độ OH- cao dễ gây ức chế hoạt động của
lacase. Còn đối với các cơ chất không có cấu trúc vòng phenol như ABTS, phản
ứng oxy hóa không liên quan đến sự trao đổi proton, và do đó pH tối thích nằm
trong khoảng 2-3 [46,20].
Độ bền nhiệt của laccase phụ thuộc vào vi sinh vật mà nó sinh ra. Thông

thường, laccase bền nhiệt ở nhiệt độ từ 30-50oC và mất hoạt tính rất nhanh khi tăng
nhiệt độ lên tới trên 50oC. Hầu như các laccase bền nhiệt đều được thu nhận từ vi
khuẩn. Chu kỳ phân hủy của laccase từ Streptomyces lavendulae là 100 phút ở
Khóa luận tốt nghiệp

Page 6


70oC, Bacillus subtilis là 112 phút ở 80oC. Thời gian bán hủy của lacase có nguồn
gốc nấm thường dưới 1 giờ ở 70oC và dưới 10 phút ở 80oC [2,47].
1.1.5 Sự phân bố và khả năng sinh tổng hợp laccase ở vi sinh vật
Laccase là một trong những enzyme khá phổ biến trong tự nhiên như ở nhiều
loại thực vật, nấm cũng như một số loài vi khuẩn và côn trùng. Laccase lần đầu tiên
được tìm thấy ở cây Sơn Nhật Bản Rhus vernicifera vào năm 1883. Sau đó các nhà
khoa học cũng phát hiện laccase ở nhiều loài thực vật khác như cây sung dầu Ficus
sycomorus, cây dương Populus, cây thuốc lá và cây lê. Laccase thực vật thường có
nhiều ở hệ xylem, có vai trò oxy hóa các thành phần monolignol trong giai đoạn đầu
của quá trình hình thành lignin. Ngoài ra, laccase thực vật còn có liên quan đến
phản ứng của thực vật khi các mô lá bị tổn thương. Đến nay, laccase đã được tinh
sạch và nghiên cứu có nguồn gốc từ một số ít lại cây như cây sơn Nhật Bản R.
vernicifera vì thực vật có rất nhiều hệ enzyme oxi hóa khử với phổ cơ chất rộng
khiến cho việc tinh sạch laccase từ nguồn này trở nên rất khó khăn [10].
Hiện nay, laccase chủ yếu được nghiên cứu trên đối tượng nấm, đặc biệt là
nấm đảm trắng phân hủy gỗ. Một số loại nấm có khả năng sinh laccase được biết
đến nhiều nhất là Agaricus bisporus, Botrytis cinerea, Chaetomium thermophilum,
Coprinus cinereus, Neurospora crassa, Phlebia radiata, Pleurotus ostreatus,
Pycnoporus cinnabarinus và Trametes versicolor. Vai trò của laccase trong nấm
đảm khá đa dạng, Laccase từ nấm đảm trắng như T. versicolor và P. cinnabarinus
tham gia vào quá trình phân hủy sinh học lignin vì nó có khả năng oxi hóa các tiểu
phần phenolic của ligin, ở một số loại nấm gây bệnh cây thì laccase là những yếu tố

gây độc quan trọng. Nấm xám gây bệnh thối nho Botrytis cinerea, sinh laccase cần
thiết cho quá trình gây bệnh, vai trò của nó có thể liên quan đến sự khử độc của các
chất miễn dịch thực vật sinh ra bởi cây nho.
Ở nấm sợi Aspergillus nidulans, hoạt động của laccase có liên quan đến sự tạo
sắc tố của bào tử. Khi bất hoạt gene mã hóa laccase yA thì bào tử không có màu
xanh lục. Laccase cũng được cho là tham gia vào quá trình hình thành kiểu hình của
nấm ở Armillaria spp., Lentinus edodes và Volvariella volvacea [6].

Khóa luận tốt nghiệp

Page 7


Cho đến nay, laccase mới được tìm thấy ở các loài Eukaryote như nấm, thực
vật và côn trùng. Nhưng hiện nay, có một số bằng chứng cho thấy sự tồn tại của các
protein với những tính chất điển hình của các enzyme oxi hóa khử có nhiều nguyên
tử đồng trong các loài Prokaryote. Các gene mã hóa họ các enzyme này đã được
phát hiện trong một số chủng vi khuẩn Gram dương và Gram âm, bao gồm các loài
sống trong môi trường khắc nghiệt như Oceanobacillus iheyensis hoặc Aquifex
aeolicus và trong vi khuẩn cổ như Pyrobaculum aerophilum. Một số công trình
khoa học gần đây đã giả thiết về sự tồn tại của laccase trong xạ khuẩn dựa trên các
phản ứng xúc tác không đặc hiệu cơ chất. Hiện nay, các giả thuyết này đã được
kiểm chứng là đúng đối với Streptomyces griseus [13] và S. lavendulae [48].
Công bố đầy đủ đầu tiên về laccase ở Prokaryote là ở vi khuẩn cộng sinh với
rễ thực vật Azospirillum lipoferum. Các nhà khoa học đã tách chiết được một
enzyme có nhiều tiểu đơn vị, gồm một dưới đơn vị có hoạt tính xúc tác và một hoặc
hai chuỗi peptide có kích thước lớn hơn. Trên gel SDS – PAGE xuất hiện ba băng
đặc trưng có kích thước phân tử lần lượt là 48,9; 97,8 và 179,3 kDa. Vi khuẩn sinh
sắc tố melanin Marinomonas mediterranea có cả hai enzyme tyrosinase và laccase.
Gen mã hóa của chủng vi khuẩn này đã được tách dòng và biểu hiện ở E.coli.

Enzyme tái tổ hợp có trung tâm liên kết với nguyên tử đồng điển hình và hai thụ thể
liên kết với nguyên tử đồng khác ở gần đầu N của chuỗi polypeptide. Các thụ thể
liên kết đồng thứ cấp có thể có vai trò trong hoạt tính tyrosinase của enzyme tái tổ
hợp. Một loại protein có hoạt tính tương tự laccase đã được tách chiết từ lớp vỏ bào
tử của một chủng trực khuẩn snh bào tử từ Bacillus sphaericus. Gần đây, protein
CotA cũng được tách chiết từ lớp vỏ bào tử Bacillus subtilis cũng có hoạt tính
laccase. Các chủng đột biến gen mã hóa protein CotA mất khả năng sinh săc tố nâu
ở lớp vỏ bào tử. CotA được cho là có vai trò bảo vệ bào tử khỏi các tác nhân ức chế
như tia UV hoặc hydro peroxide. CotA có tính chịu nhiệt cao và được biểu hiện ở
E.coli [23].
Laccase có nguồn gốc từ các loài thuộc Prokaryote đang ngày càng được quan
tâm nghiên cứu vì chúng có thể có nhiều đặc tính quý phù hợp với khả năng ứng
dụng như tính bền nhiệt, bền với các hóa chất và pH rất axit hoặc rất kiềm.
Khóa luận tốt nghiệp

Page 8


1.1.6 Ứng dụng của laccase và tiềm năng nghiên cứu laccase ở Việt Nam [4]
Phương pháp oxy hóa nhờ enzyme được xem là phương pháp khả thi có thể
thay thế các phương pháp oxy hóa học do chúng rất than thiện với môi trường, có
tính đặc hiệu và hiệu suất cao. Laccase là một trong các enzyme oxy hóa được ứng
dụng khá phổ biến trong các nghành nghề công nghiệp do chúng có phổ cơ chất
rộng và sử dụng chất nhận điện tử cuối cùng là oxy phân tử chứ không phải cần các
chất nhận điện tử đắt tiền khác như NAD(P)+.
Laccase được sử dụng trong một số ngành công nghiệp giấy để phân hủy
lignin trong bột gỗ; tẩy trắng trong công nghiệp dệt nhuộm; xử lý các hợp chất
polyphenol và loại bỏ oxy không mong muốn trong một số ngành công nghiệp thực
phẩm; hóa mỹ phẩm; dược phẩm v.v. Laccase có tiềm năng cao trong công nghệ
nano sinh học để tạo các biosensor có độ nhạy cao. Ngoài ra, laccase còn được sử

dụng trong phân hủy các hợp chất lignocellulose và xử lý các chất ô nhiễm khó
phân hủy.
Laccse rất hữu hiệu trong việc tham gia xúc tác phân hủy các chất độc thông
qua quá trình oxy hóa, đặc biệt là các chất phức tạp, không tan. Laccse có thể tham
gia phân hủy các hợp chất phenol là chất thải của quá trình sản xuất khác nhau như
hóa dầu, sản xuất các hợp chất hữu cơ v.v. Laccase được cố định trên các vật liệu
mang và hệ thống xúc tác laccase - mediator có hiệu quả trong việc chuyển hóa các
chất ô nhiễm chứa phenol và các dẫn xuất clo phenol khác như các hợp chất PAH,
PCB từ ngành công nghiệp dầu mỏ, thuốc nổ TNT (trinitrotoluene) trong ngành
khai khoáng, quân sự, thuốc trừ sâu DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane), HCH
(hexachlorocyclohexane) , thuốc diệt cỏ (2,4-D; 2,4,5-T) v.v. dùng trong nông
nghệp [25].
Ngoài ra, laccase còn được sử dụng để phân hủy các loại thuốc nhuộm vải sợi
và các chất ô nhiễm có trong nước thải từ các nhà máy sản xuất vải sợi, thuốc
nhuộm, bột giấy v.v. vốn đang gây ra nhiều ô nhiễm trầm trọng đối với môi trường.
Vi sinh vật sinh enzyme được bổ sung vào các hệ thống xử lý đảm bảo các điều
kiện pH, nhiệt độ môi trường dinh dưỡng vv. Vi sinh vật phát triển sinh enzyme
phân hủy chất màu, ngoài ra còn xảy ra quá trình hấp phụ chất ô nhiễm vào trong
Khóa luận tốt nghiệp

Page 9


sinh khối tế bào vi sinh vật. Phương pháp cố định enzyme laccase trên các chất
mang, đang mang lại hiệu quả xử lý ô nhiễm cao và thời gian xử lý được rút ngắn
hơn nhiều. Các chất mang thường là các chất có khả năng hấp phụ chất ô nhiễm do
đó làm tăng khả năng tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và enzyme. Phương pháp này đang
thực sự mang lại hiệu quả cao cả về phương diện kinh tế cũng như phương diện xử
lý chất ô nhiễm [36], đã phân lập được nhiều chủng nấm sợi, xạ khuẩn và vi khuẩn
sinh laccase và các enzyme ngoại bào có khả năng phân hủy tốt chất diệt cỏ/dioxin.

Sử dụng vi sinh vật với mục đích tẩy độc các chất ô nhiễm là hướng ưu tiên của
công nghệ sinh học hiện đại, trong đó laccase là enzyme ngoại bào đóng vai trò rất
quan trọng trong quá trình phân hủy chất diệt cỏ/dioxin.
1.2
1.2.1

Giới thiệu về xạ khuẩn [ 1]
Phân bố của xạ khuẩn trong tự nhiên
Xạ khuẩn (Actinobacteria) thuộc nhóm vi khuẩn thật (Eubacteria) 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 và nấm mốc không phát triển được. Sự phân bố của xạ
khuẩn phụ thuộc vào khí hậu, thành phần đất, mức độ canh tác và thảm thực vật.
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 axit yếu 6,8 - 7,5. Xạ khuẩn
có rất ít trong lớp đất kiềm hoặc axit và càng hiếm trong các lớp đất rất kiềm, số
lượng xạ khuẩn trong đất cũng thay đổi theo thời gian trong năm.
Xạ khuẩn tham gia tích cực vào các quá trình chuyển hoá nhiều hợp chất trong
đất, nước. Dùng để sản xuất nhiều enzyme như protease, amylase, cellulose…một
số axit amin và axit hữu cơ. Một số xạ khuẩn có thể gây bệnh cho người, động vật.
1.2.2 Đặc điểm hình thái của xạ khuẩn
Khuẩn lạc
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). 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
Khóa luận tốt nghiệp

Page 10

lạc của xạ khuẩn và khuẩn lạc của nấm mốc vì hệ sợi của nấm mốc có đường kính
rất lớn. Khuẩn lạc có 3 lớp, lớp vỏ ngoài có dạng sợi bện 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: độc tố, enzym, vitamin, axit hữu cơ…có thể được tích
luỹ trong sinh khối của tế bào xạ khuẩn hay được tiết ra môi trường nuôi cấy.
Khuẩn ty
Trên môi trường đặc, hệ sợi của xạ khuẩn phát triển thành 2 loại: một loại cắm
sâu vào 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
khí sinh (khuẩn ty khí sinh aerial mycelium) với chức năng chủ yếu là sinh sản.
1.2.3 Cấu tạo của xạ khuẩn
Bào tử xạ khuẩn được hình thành trên các nhánh phân hóa của khuẩn ty khí
sinh - gọi là cuống sinh bào tử. Đó là cơ quan sinh sản đặc trưng cho xạ khuẩn.
Hình thái, cuống sinh bào tử và bào tử là các đặc điểm quan trọng nhất trong phân
loại xạ khuẩn.
Xạ khuẩn có cấu trúc tế bào tương tự như vi khuẩn Gram dương, 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.
Xạ khuẩn thuộc loại vi khuẩn Gram dương 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 mà 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 các chất
kháng sinh trong đất và môi trường tuyển chọn [3]. 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 amoni v.v. Khả năng đồng hoá các chất ở các loài hay
chủng xạ khuẩn khác nhau là khác nhau.

Khóa luận tốt nghiệp

Page 11


1.2.4 Phân loại xạ khuẩn chi Streptomyces
Chi Streptomyces là một giống xạ khuẩn bậc cao được Wakman và Henrici đặt
tên năm 1943 [43]. 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 mặt khuẩn lạc thường được phủ bởi
KTKS dạng nhung, dày hơn cơ chất, đôi khi có tính 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 v.v. 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 cầu với đường kính
khoảng 1,5 µm. Màng bào tử có thể nhẵn, gai, khối u, nếp nhăn v.v. tùy thuộc vào
loài xạ khuẩn và môi trường nuôi cấy.
Thường trên môi trường có nguồn đạm vô cơ và glucoza, 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 mà Ủy ban Quốc tế về phân loại xạ khuẩn ISP đã nêu
ra các môi trường chuẩn và phương pháp chung để phân loại nhóm VSV này.
Các loài xạ khuẩn thuộc chi Streptomyces có cấu tạo giống vi khuẩn Gram
dương, 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 sinh trưởng ở nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn (xạ
khuẩn ưa nhiệt và ưa lạnh).

1.2.5 Ứng dụng của xạ khuẩn

Đặc tính của xạ khuẩn là khả năng tiết kháng sinh (antibiotic), dùng làm thuốc
điều trị bệnh cho người và gia súc và cây trồng. Xạ khuẩn còn có khả năng sinh ra
các vitamin thuộc nhóm B, một số acid amin và các acid hữu cơ. Xạ khuẩn còn có
Khóa luận tốt nghiệp

Page 12


khả năng tiết ra các enzyme (protease, amylase...) và trong tương lai có thể dùng xạ
khuẩn để chế biến thực phẩm thay cho nấm và vi khuẩn vì nấm có thể sinh ra
aflatoxin độc cho người và gia súc.
1.2.6 Đặc tính của laccase từ xạ khuẩn
Sau nấm thì xạ khuẩn được xem là nhóm vi sinh vật có nhiều tiềm năng sinh
laccase. Độ tinh sạch và đặc tính của enzyme laccase từ xạ khuẩn đặc biệt từ các
chủng xạ khuẩn khác nhau đã được công bố. Laccase từ loài xạ khuẩn S. griseus có
nhiều đặc điểm tương tự nhóm phenol oxidase. Enzyme này có homotrimer (một
protein được tạo thành từ ba đơn vị giống hệt nhau của polypeptide) ổn định chứa
cả ba loại nguyên tử đồng. Ngoài ra, nó có khả năng oxi hóa mạnh N,N-dimethyl-pphenylenediamine sulphate, và giữ được 40% hoạt tính ở nhiệt độ 70oC trong 60
phút. Laccase từ loài S.coelicolor có nhiều đặc tính tốt như khả năng chịu được
khoảng pH rộng từ 3 tới 9, giữ được hoạt tính tốt ở 70oC và có hoạt tính tốt đối với
một số chất ức chế thông thường như NaN3 1mM [9]. Laccase từ chủng S.
lavendulae có khả năng thích nghi ở nhiệt độ cao, vẫn giữ nguyên hoạt tính ở nhiệt
70oC [48]. Ngoài ra, laccase từ loài S. cyaneus có khả năng oxi hóa hợp chất không
phải là phenol. Điều này rất có ý nghĩa và triển vọng trong nhiều ứng dụng khác
nhau, đặc biệt chủng S. psammoticus MTCC 7334 có khả năng sinh enzyme laccase
hoạt động tốt trong môi trường kiềm và trên nguồn cơ chất dễ kiếm như thịt quả cà
phê, rơm rạ, xơ dừa v.v. Đặc tính này cho phép chủng có nhiều tiềm năng ứng dụng
trong công nghiệp.
Dựa vào những ưu điểm và đặc tính đa dạng của laccase từ xạ khuẩn như khả
năng chống chịu được nhiệt độ cao, có hoạt tính tốt trên môi trường kiềm, khả năng

phân hủy nhiều cơ chất khác nhau bao gồm các chất chứa phenol và không phenol,
môi trường nuôi cấy từ các cơ chất sẵn có dễ kiếm như thịt quả cà phê, rơm rạ xơ
dừa, đây là những phế phẩm phổ biến trong các nghành sản xuất nông nghiệp và
chế biến nông sản.
Do đó, có thể thấy xạ khuẩn có rất nhiều tiềm năng ứng dụng trong công
nghiệp không chỉ tạo enzyme laccase có nhiều đặc tính tốt như đã đề cập ở trên, mà
còn góp phần giải quyết vấn đề môi trường trong lĩnh vực chế biến nông sản vì đã
Khóa luận tốt nghiệp

Page 13


tận dụng được những phế phẩm của quá trình sản xuất này làm nguồn cơ chất nuôi
cấy.
1.3 Thuốc nhuộm
1.3.1 Thuốc nhuộm và vi sinh vật phân hủy thuốc nhuộm
Thuốc nhuộm đã tạo ra một cuộc cách mạng trong công nghiệp dệt và thương
mại hóa các sản phẩm của nó. Gần như mọi ngành công nghiệp đều sử dụng chất
màu bằng cách này hay cách khác [38].
Nước thải màu từ công nghiệp dệt được đánh giá là loại hình gây ô nhiễm nhất
trong tất cả các nghành công nghiệp. Ước tính có hơn 10.000 thuốc nhuộm và chất
màu khác nhau thường được sử dụng. Tổng sản lượng màu hữu cơ của thế giới lên
tới hơn 100.000 tấn/ năm [36]. Hai phần trăm màu được tạo ra bị thất thoát trực tiếp
vào nguồn nước và hơn 10% sau đó bị mất mát trong quá trình nhuộm màu vải do
khả năng hấp thụ kém của chúng vào sợi vải [53].
Hiện nay, xử lý loại bỏ màu trong nước thải dệt nhuộm là một trong những
vấn đề cấp bách, bởi vì các loại màu tổng hợp có cấu trúc đa vòng thơm rất khó bị
phân hủy bởi các hệ thống xử lý thông thường. Các hệ thống xử lý này không thể
loại bỏ triệt để các màu bền vững và các cặn hữu cơ khác từ các nguồn nước thải
[31]. Một số phương pháp hóa-lý học đã được sử dụng để loại bỏ màu trong nước

thải nhưng các phương pháp này thường có chi phí cao, giới hạn trong việc ứng
dụng và tạo ra một lượng bùn lớn. Ngày nay, việc sử dụng các kỹ thuật sinh học
hiện đại trong xử lý các vấn đề ô nhiễm khác nhau đang trở nên tốt hơn và phân hủy
sinh học (bioremendiation) được quan tâm nhiều hơn do tính hiệu quả về lợi ích lâu
dài và hầu như không ảnh hưởng có hại đến môi trường. Các nhà khoa học công
nghệ đã chứng minh được rằng phương pháp này có tính hiệu quả kinh tế hơn các
phương pháp hóa lý [31].
Các nhóm màu khác nhau như azo, triphenylmethan và phthalocyanine đã làm
cho màu của thuốc nhuộm có cấu trúc đa dạng. Hơn 50% chúng được sử dụng trong
công nghiệp. Bên cạnh đó, một điều không mong muốn là các loại nước thải nhà
máy dệt, giấy, thuộc da… bị ô nhiễm màu rất cao, hầu hết các màu và các sản phẩm
Khóa luận tốt nghiệp

Page 14


phân huỷ của chúng là độc [38]. Ngoài ảnh hưởng đến thị giác và tác động bất lợi
do nhu cầu oxy hóa học của màu thuốc nhuộm, nhiều loại màu tổng hợp còn thể
hiện tính độc, gây ung thư và đột biến gene. Đặc biệt là các màu tổng hợp có lưu
huỳnh và các sản phẩm phân hủy liên quan đến chúng có chứa các nguyên tố cấu
trúc, đặc tính chưa được biết rõ hay rất hiếm trong tự nhiên; chúng không chỉ có ảnh
hưởng xấu đến thẩm mỹ mà còn kháng lại sự tấn công của VSV và tăng tính độc
của nước và đất [51].
Nhóm màu azo là các màu quan trọng và được xác định nhờ sự hiện diện của 1
hoặc nhiều nhóm azo (-N = N-) và tạo thành một lớp màu lớn nhất được ứng dụng
rộng rãi trong công nghiệp dệt, giấy, thuộc da, xăng dầu, công nghiệp thực phẩm và
mỹ phẩm [46].
Hiện nay, việc tập trung nghiên cứu các chủng vi sinh vật có khả năng phân
hủy sinh học thuốc nhuộm được xem là một phương thức thay thế tốt hơn. Một số
vi sinh vật bao gồm vi khuẩn, nấm sợi, xạ khuẩn có thể làm giảm hoặc hấp thụ

nhiều loại thuốc nhuộm, ngoại trừ một số nấm đảm có khả năng loại màu rất tốt
[22]. Nhiều nghiên cứu đáng chú ý đã ghi nhận khả năng sử dụng vi sinh vật để xử
lý và khử độc vấn đề ô nhiễm màu công nghiệp. Sử dụng vi sinh vật phân hủy và
loại màu tập trung vào loại nhóm màu azo, các màu anthraquinone thường khó phân
hủy bởi cấu trúc vòng benzene của chúng [20].
Phân hủy sinh học là công cụ điều khiển ô nhiễm có hiệu quả nhằm loại bỏ các
chất ô nhiễm trong đất và nước. Trong số nhiều cơ chế sinh học loại bỏ màu đã
được đăng tải trong các tạp chí khoa học thì hấp phụ sinh học kết hợp với phân hủy
sinh học dường như có tiềm năng lớn cho áp dụng quy mô công nghiệp. Vi khuẩn
phân hủy những màu này cần có sự tham gia của enzyme nội bào trong khi nấm
phân hủy chúng bằng các enzyme ngoại bào [54].
Nhiều loài nấm sợi khác nhau không phân hủy lignin thuộc chi Aspergillus đã
được chứng minh khả năng loại được nhiều màu khác nhau. Chủng Aspergillus
sojae B10 có khả năng loại màu azo amaranth, congo red và sudan III trong môi
trường nghèo nitơ sau 3-5 ngày nuôi cấy [41]. Nghiên cứu cũng chứng minh được
khả năng loại màu của chủng Aspergillus alliaceus 121C với hai màu indigo và
Khóa luận tốt nghiệp

Page 15


congo đỏ cho hiệu quả rất tốt sau 9 ngày nuôi cấy [8]. Nấm sợi Aspergillus
ochraceus NCIM-1146 thể hiện hiệu quả loại màu thuốc nhuộm màu xanh lục và
xanh cotton khi sử dụng hệ sợi của nấm sau khi nuôi cấy 96 h [43]. A. ochraceus
NCIM-1146 cũng có khả năng phân hủy màu thuốc nhuộm xanh hòa bình đậm 25
khá tốt [36]. Chủng Pinicillium ochorochloron MTCC 517 trong quá trình phân hủy
màu sinh học màu xanh triphenylmethan ngoài sinh LiP loài nấm này còn sinh
laccase, mà không thấy sự xuất hiện của enzyme ngoại bào MnP [47].
Rất ít nghiên cứu thực hiện xử lý loại màu bởi nấm men. Chỉ tìm thấy một vài
đại diện nấm men Ascomycetous như Candida zeylanoides, C. tropicalis,

Debaryomyces polymorphus và Issatchenkia occidentalis thực hiện phân hủy màu
bằng hệ enzyme và loại màu các thuốc nhuộm azo khác nhau [48]. Loài nấm men
Debaryomyces polymorphus có khả năng loại được 4 màu Reactive Red M-3BE,
Procion Scharlach H-E3G, Procion Marine H-EXL và Reactive Brillant Red K-2BP
với hiệu suất loại màu đạt 69-94% [50,52].

Bảng 1. 1. Một số loại thuốc nhuộm thường gặp

Nhóm

Màu

Axit xanh 62

Khóa luận tốt nghiệp

C.I

62045

Ký
hiệu

NY3

Trọng
lượng Độ hòa
phân tử
tan
( g/mol)

(g/l)
400,5

40

λmax
(nm)
595

Page 16