Vi khuẩn sinh cellulose

Thành viên nhóm:
•
•
•
•
•
•

Nguyễn Thị Chung
Hồ Thị Hoa
Trần Thị Hoa
Hồ Nhật Huy
Nguyễn Văn Toàn
Trương Minh Tuấn


Những nội dung chính
I) Vi khuẩn sinh cellulose.
II) Cellulose vi khuẩn.
III) Acetobacter xylinum.
IV) Ứng dụng.


I) Vi khuẩn sinh cellulose
1) Khái niệm cellulose.
 





Là hợp chất cao phân tử được cấu tạo
từ các D- Glucose bằng liên kết β-1,4 Glucan.
Cellulose được tổng hợp từ:
Thực vật (chủ yếu)
Nấm
Tảo
Vi sinh vật


2) Các loại vi khuẩn sinh cellulose

Achromobacter
Achromobacterxylosoxidans
xylosoxidans

Enterobacter
Enterobactercloacae
cloacae


Loại vi sinh vật

cấu trúc cellulose

Vai trò sinh học

Gram

Acetobacter

-Dải cellulose

Để giữ vi khuẩn trong môi trường
hiếu khí

-

Achromobacter

Sợi cellulose

Sự kết bông trong nước thải

-

Aerobacter

Sợi cellulose

Sự kết bông nước thải

-

Agrobacterium

Sợi ngắn

Tham gia vào mô thực vật

Alcaligenes

Sợi cellulose

Sự kết bông của nước thải

Sarcina

Cellulose dị hình

Không rõ

+

Pseudomonas

Các sợi không tách
biệt

Sự kết bông trong nước thải

-

-


II) Cellulose vi khuẩn
1) Cấu trúc:
Glucopyranose
Glucopyranose
(B-1,4-glucan)

(B-1,4-glucan)

Sợi
Sợithứ
thứcấp
cấp
((Bề
Bềrộng
rộng
1,5nm
1,5nm))

Vi
Vi sợi
sợi

Màng
Màng BC
BC

Dải
Dải

Bó
Bó sợi
sợi

((Bacterial
Bacterialcellulose)
cellulose)

(chiều
(chiềudày
dày3-4nm,
3-4nm,chiều
chiều
dài
dài130-177nm)
130-177nm)


Cellulose
Cellulose

Vi
Vi khuẩn
khuẩn
sinh
sinh
cellulose
cellulose


2) Cấu trúc kết tinh:
 Cellulose nói chung có cấu trúc dạng tinh
thể.
 Cellulose vi khuẩn được tạo thành bởi 2 loại
cấu trúc tinh thể riêng biệt là cellulose Iα và Iβ
 Ở vi khuẩn hàm lượng tinh thể Iα lớn hơn Iβ
=> Cấu trúc tinh thể được coi là một yếu tố

quan trong việc xác định các tính chất của
Cellulose.



3) Tính chất của Cellulose vi khuẩn
• Trong suốt, cấu trúc mạng tinh thể ổn định, thành phần tỉ
lệ Iα cao.
• Kích thước ổn định, sức căng và độ bền sinh học cao.
• Khả năng giữ nước và hấp thụ nước cực tốt, tính xốp
chọn lọc.
• Có độ tinh sạch cao.
• Bị thủy phân bởi một số vi sinh vật, có khả năng phục hồi.
• Khả năng kết sợi, tạo tinh thể tốt.
• Tính bền cơ tốt, khả năng chịu nhiệt tốt.
• Được tổng hợp một cách trực tiếp, dưới dạng màng
mỏng, hoặc sợi chỉ cực nhỏ.
• Có thể khiểm soát lí học theo mong muốn...


4) Cơ chế tổng hợp cellulose vi khuẩn

Glucose
Glucose
(fructose)
(fructose)

enzim
enzim

Tiền
Tiềnchất
chất
UDPUDP-Glucose
Glucose

polimer
polimer

cellulose
cellulose

• Tùy từng loại vi khuẩn mà sử dụng glucose hoặc
fructose trong quá trình sinh tổng hợp cellulose.


5) Sự khác biệt giữa cellulose
Nội dung so sánh

Nguồn sản xuất

Vi khuẩn

Vi sinh vật

Thực vật

Thực vật

Mức độ polime hóa

-Thường từ 2000-6000 gốc
-Thường từ 13000-14000
glucose.
gốc glucose.
- Tuy nhiên 1 số vi khuẩn có thể
đạt từ 16000-20000 gốc glucose

Kích thước

20 micromet

200 micromet

Dạng bó sợ đan xen lẫn nhau

Cấu trúc ổn định

Cao

Thấp

Cấu trúc mạng tinh thể

Tỉ lệ cellulose Iα / Iβ


Hình (a) là cellulose vi khuẩn.
Hình (b) là cellulose thực vật

III) Acetobacter xylinum (A. xylinum)
1) Phân loại vi khuẩn A.xylinum.










Là vi khuẩn Gram âm (-)
Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học thì Acetobecter xylinum
thuộc:
Giới: Vi khuẩn
Nghành : Proteobacteria
Lớp : Alpha Proteobacteria
Bộ : Rhodospirillales
Họ : Acetobacteraceae
Chi : Acetobacter
Loài : Acetobecter xylinum


2) Đặc điểm
a) Đặc điểm hình thái.
•
•
•

•
•

Kích thước : 0.3 – 0.6 x 1 – 8 micromet.
Có dạng hình que, thẳng hay hơi cong.
Có khả năng di động.
Vi khuẩn hiếu khí.
Không sinh bào tử.


b) Dinh dưỡng và sinh sản
* Dinh dưỡng:
• Là vi khuẩn dị dưỡng hóa năng hữu cơ:
 Nguồn cacbon : đường, rượu, các acid hữu cơ...
 Năng lượng : thu từ sự oxi hóa các hợp chất hữu
cơ.
 Nguồn electron : sử dụng các hợp chất hữu cơ ở
dạng khử làm chất nhận electron.
* Sinh sản:
Sinh sản chủ yếu bằng cách phân đôi.


c) Đặc điểm sinh lí, sinh hóa.
 Oxy hóa ethanol thành acid acetic,cacbon
dioxit,nước.
 Phản ứng catalase dương tính: tạo bọt khí
trong dịch lên men.
 Chuyển hóa glucose thành acid gluconic.
 Chuyển glycerol thành dihydroxyaceton.
 Tổng hợp cellulose...

d) Vai trò màng cellulose đối với vi khuẩn
A. xylinum.
• Cung cấp chất dinh dưỡng trong điều kiện thiếu
thức ăn.
• Giúp tế bào lơ lửng tới được bề mặt giàu khí oxy.
• Xúc tiến sự hình thành tập đoàn của A. xylinum trên
cơ chất, bảo vệ vi khuẩn trước những đối thủ cạnh
tranh sử dụng cùng cơ chất.
• Có khả năng chống chịu với những thay đổi bất lợi
của môi trường.
• Giúp chống ảnh hưởng gây chết của tia UV...


3) Quá trình sinh tổng hợp màng cellulose
(màng BC)

Giai
Giai đoạn
đoạn polime
polime hóa.
hóa.
Gồm
Gồm
hai
hai giai
giai
đoạn
đoạn

chính
chính

Giai
Giai đoạn
đoạn kết
kết tinh
tinh


a) Giai đoạn polime hóa


b) Giai đoạn kết tinh
 Hình thành chuỗi glucan nhờ liên kết beta -1,4
glucan.
 Các chuỗi glucan liên kết với nhau nhờ liên kết
Van Der Waals hình thành nên lớp chuỗi
glucan.
 Lớp chuỗi liên kết lại với nhau nhờ liên kết
hydro tạo thành các sợi cơ bản gồm 16 chuỗi
glucan.
 Các sợi cơ bản liên kết hình thành bó sợi và
được phun ra ngoài môi trường.



4) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình tổng hợp cenllulose.
a) Kiểu nuôi cấy:

Nuôi cấy tĩnh

Nuôi cấy liên tục


b) Ảnh hưởng của các loại đường.
- Các loại đường mà A. xylinum có thể sử
dụng: glucose, saccharose, lactose,
maltose...
- Tuy nhiên, trong thực tế sản xuất người
ta thường sử dụng đường saccharose do
giá thành rẻ và năng suất cao.
- Nồng độ đường saccharose cho năng
suất và chất lượng cao nhất là 10%.


c) Ảnh hưởng của áp suất Oxy
• A. xylinum là vi khuẩn hiếu khí.
=> Oxy à nhân tố quan trọng cho quá trình
tổng hợp cellulose.
• Áp suất thích hợp : 10 – 15% so với điều kiện áp
suất khí quyển.
• Ở áp suất thấp hơn : Sự phân nhánh cellulose nhiều
• Ở áp suất cao hơn: Sự phân nhánh ít hơn.
• Áp suất hạn chế: trên 50%.