Phân lập và đánh giá hoạt tính cellulase của các chủng vi khuẩn trong dịch dạ cỏ bò nuôi tại công ty cổ phần th truemilk

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
----------------

LÊ MINH THANH

phân lập và đánh giá hoạt tính cellulase
của các chủng vi khuẩn trong dịch dạ cỏ bò nuôi
tại công ty cỉ phÇn th truemilk

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Nghệ An - 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH
----------------

LÊ MINH THANH

phân lập và đánh giá hoạt tính cellulase
của các chủng vi khuẩn trong dịch dạ cỏ bò nuôi
tại công ty cỉ phÇn th truemilk
Chun ngành: Sinh học thực nghiệm
Mã số: 60.42.01.14

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Hoàng Vĩnh Phú

Nghệ An - 2015


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Các kết quả, số
liệu trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa đƣợc cơng bố trong bất kỳ cơng
trình nào khác.
Nghệ An, ngày ..... tháng 10 năm 2015
Tác giả

Lê Minh Thanh


ii

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này đƣợc hoàn thành tại Bộ môn Sinh học thực nghiệm, Khoa Sinh
học, Trƣờng Đại học Vinh.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành, sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn khoa
học TS. Hoàng Vĩnh Phú đã tận tâm giúp đỡ, hƣớng dẫn tôi trong suốt q trình
nghiên cứu và thực hiện luận văn này.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể Khoa Sinh học, Phòng đào tạo sau đại học
đã tạo điều kiện cho tơi học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn các lãnh đạo, nhân viên Công ty Cổ phần sữa TH
True Milk, huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tơi
hồn thành luận văn này
Tơi cũng xin bày tỏ lịng biết ơn các thành viên trong gia đình, bạn bè đã giúp
đỡ tơi trong suốt q trình làm luận văn.

Nghệ An, ngày …… tháng 10 năm 2015
Tác giả

Lê Minh Thanh


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii
DANH MỤC VIẾT TẮT ........................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ viii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ...........................................................................................1
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ....................................................................................2
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................................3
1.1. THÀNH PHẦN THỨC ĂN VÀ Q TRÌNH CHUYỂN HĨA THỨC
ĂN CỦA BỊ SỮA .................................................................................................3
1.1.1. Thành phần thức ăn cho bị sữa ..........................................................................3
1.1.2. Q trình chuyển hóa thức ăn ở bị sữa...............................................................3
1.1.2.1. Q trình tiêu hố thức ăn................................................................................3
1.1.2.2. Q trình tiêu hố các thành phần của thức ăn ............................................4
1.2. CƠ CHẤT CỦA HỆ ENZYME CELLULASE .................................................10
1.2.1. Cellulose ..........................................................................................................14
1.2.1.1. Khái niệm và cấu trúc ..................................................................................14
1.2.1.2. Thành phần của sinh khối thực vật ..............................................................14
1.3. CELLULASE .....................................................................................................14
1.3.1. Định nghĩa .......................................................................................................14

1.3.2. Tính chất của enzym cellulase ........................................................................14
1.3.3. Cấu trúc của enzym cellulase ..........................................................................14
1.3.4. Thành phần của cellulase ................................................................................14
1.3.5. Cơ chế thủy giải cellulose ...............................................................................14
1.3.6. Ứng dụng enzyme cellulase ............................................................................14
1.3.7. Hệ thống cellulase không phức hợp ................................................................14
1.3.8. Cellulosome - Hệ thống cellulase phức hợp ...................................................14
1.4. SƠ LƢỢC VỀ VI SINH VẬT PHÂN HỦY CELLOSE ...................................14
1.4.1. Nấm mốc .........................................................................................................14
1.4.2. Vi khuẩn sản xuất cellulase .............................................................................15


iv
1.5. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN TH TRUE MILK ...........................17
1.5.1. Lịch sử hình thành và phát triển ......................................................................17
1.5.2. Thực trạng chăn ni bị sữa ở cơng ty THtruemilk. ......................................19
1.6. LỊCH SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..................................................................20
1.6.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ..................................................................20
1.6.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ....................................................................25
Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 28
2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU ...........................................................................28
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..............................................................................28
2.3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................................28
2.3.1. Mẫu vật và phƣơng pháp lấy mẫu ...................................................................28
2.3.2. Hóa chất và thiết bị .........................................................................................28
2.3.2.1. Hóa chất .......................................................................................................28
2.3.2.2. Thiết bị .........................................................................................................30
2.3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................30
2.3.3.1. Phân lập vi sinh vật có khả năng phân giải cellulose ...................................30
2.3.3.2. Phƣơng pháp bảo quản giống vi khuẩn [63] ................................................31

2.3.3.3. Đánh giá hoạt tính cellulase ngoại bào [2],[63] ...........................................31
2.3.3.4. Xác định hoạt độ cellulase dựa vào lƣợng đƣờng khử tạo thành theo
phƣơng pháp DNS [64] .......................................................................................31
2.3.3.5. Bƣớc đầu thử nghiệm sử dụng dịch chiết enzyme thô từ các chủng
vi khuẩn ...............................................................................................................33
2.3.3.6. Định danh vi khuẩn phân lập đƣợc bằng phƣơng pháp hóa sinh .................34
2.3.4. Phân tích sự tƣơng quan giữa hoạt tính cellulase với năng suất cho
sữa của các cá thể bò ...........................................................................................34
2.3.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu ...............................................................................34
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ...................................................................36
3.1. PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ
NĂNG SINH ENZYME CELLULASE TỪ DỊCH DCB ...................................36
3.1.1. Phân lập các chủng vi khuẩn từ dịch DCB .....................................................36
3.1.2. Tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả năng sinh enzyme cellulase .............38
3.1.2.1. Tuyển chọn lần 1 ..........................................................................................38


v
3.1.2.2. Tuyển chọn lần 2 ..........................................................................................41
3.2. BƢỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM SỬ DỤNG DỊCH CHIẾT ENZYME
THÔ TỪ BỐN CHỦNG VI KHUẨN.................................................................44
3.2.1. Thử nghiệm khả năng đƣờng hóa giấy in, giấy báo cũ ...................................44
3.2.2. Thử nghiệm khả năng phân hủy rơm rạ làm phân bón ...................................46
3.2.2.1. Theo dõi sự thay đổi một số chỉ tiêu của đống ủ .........................................46
3.2.2.2. Đánh giá độ chín của mẫu ủ .........................................................................47
3.3. KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SỰ TƢƠNG QUAN GIỮA HOẠT TÍNH
CELLULASE VỚI NĂNG SUẤT CHO SỮA CỦA CÁC CÁ THỂ BÒ
NGHIÊN CỨU ....................................................................................................49
3.4. ĐỊNH DANH CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP ĐƢỢC BẰNG
PHƢƠNG PHÁP HÓA SINH .............................................................................51

3.4.1. Hình thái học tế bào, phản ứng Gram, thơng tin về bào tử, tính di
động và các sản phẩm catalase ............................................................................51
3.4.2. Hơi axit béo và alcohol ...................................................................................52
3.4.3. Sử dụng nguồn carbon ....................................................................................53
3.4.4. Kết quả nhận diện vi khuẩn .............................................................................55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................57
KẾT LUẬN ...............................................................................................................57
KIẾN NGHỊ ..............................................................................................................58
DANH MỤC .............................................................................................................59
CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ .......................................................................59
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................60


vi

DANH MỤC VIẾT TẮT
Viết tắt

TT

Viết đầy đủ

1

AXBBH

Axit béo bay hơi

2

BGL

β - Glucosidase

3

CBD

Carbonhydrate

4

CBH

Cellobiohydrolase hay Exoglucanase

5

CBH I

Exoglucanase I

6

CBH II

Exoglucanase II

7

CEM

Cellulose enzyme microbe

8

CMC

Carboxylmethyl cellulose

9

CMCase

Enzyme carboxymethyl cellulase

10

CP

Cổ phần

11

Dhalo

Đƣờng kính vịng sáng

12

DCB

Dịch dạ cỏ bị

13

DNS

3,5 Dinitrosalicylic acid

14

ĐC

Đối chứng

15

EG

Endoglucanase

16

EG I

Endoglucanase I

17

EG II

Endoglucanase II

18

EG III

Endoglucanase III

19

EG IV

Endoglucanase IV

20

EG V

Endoglucanase V

21

HEC

Hydroxylethyl cellulose

22

N

Nito

23

NPP

Nito phi protein

24

OD

Opital density

25

U

Unit

26

VCK

Vật chất khô

27

VSV

Vi sinh vật

28

w/v

Khối lƣợng/thể tích


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc tính của enzym β - glucosidase ..........................................................14
Bảng 1.2. Vi khuẩn sản xuất hệ thống cellulosome ...................................................14
Bảng 2.1. Giá trị pH của dung dịch đệm citrat ..........................................................29
Bảng 3.1. Các chủng vi khuẩn đƣợc phân lập từ 10 mẫu dịch DCB .........................36
Bảng 3.2. Khả năng thủy phân của các chủng vi khuẩn phân lập đƣợc ...................38
Bảng 3.3. Mƣời chủng vi khuẩn có khả năng sinh enzyme cellulase cao....................41
Bảng 3.4. Hoạt tính cellulase (IU) của các chủng vi khuẩn qua 4, 5, 6, 7 .................42
Bảng 3.5. Khả năng đƣờng hóa (%) của dịch chiết enzyme chủng vi khuẩn ............45
Bảng 3.6. Một số chỉ tiêu theo dõi mẫu ủ ..................................................................47
Bảng 3.7. Tỷ lệ hạt nảy mầm, trọng lƣợng tƣơi của đậu xanh sau 7 ngày
trồng trên phân ủ từ rơm rạ ................................................................................47
Bảng 3.8. Sự tƣơng quan giữa hoạt tính cellulase với năng suất cho sữa của
các cá thể bị nghiên cứu ....................................................................................49
Bảng 3.9. Hình thái học tế bào, phản ứng Gram, thơng tin về bào tử, tính di
động và hoạt tính catalase của bốn chủng vi khuẩn ...........................................51
Bảng 3.10. Các sản phẩm lên men của bốn chủng vi khuẩn ......................................52

Bảng 3.11. Khả năng sử dụng các nguồn cacbohydrat của 4 chủng vi khuẩn ...........54
Bảng 3.12. Kết quả nhận diện bốn chủng vi khuẩn ...................................................56


viii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Q trình tiêu hố gluxit ở bị.....................................................................5
Hình 1.2. Q trình phân giải và lên men gluxit ở dạ cỏ ...........................................6
Hình 1.3. Sơ đồ chuyển hố các hợp chất chứa nitơ ở gia súc nhai lại .....................6
Hình 1.4. Sơ đồ chuyển hố lipit ở gia súc nhai lại ....................................................9
Hình 1.5. Cấu trúc của cellulose ................................................................................14
Hình 1.6. Cấu trúc của cellulose trong vách tế bào thực vật......................................14
Hình 1.7. Cấu trúc β - glucosidase với các bản xoắn K (màu đỏ), các bản xoắn
β (màu vàng) và các nối β (màu xanh) ................................................................14
Hình 1.8. Các nguyên tử Calcium có trong cellulase (β - Glucosidase) tại vị trí
Glu 295 và Glu 325 trên cả hai chuỗi A và B ......................................................14
Hình 1.9. Cơ chế hoạt động của hệ cellulase của Trichoderma reesei .........................14
Hình 1.10. Hình dạng của nấm mốc ...........................................................................14
Hình 1.11. Hình dạng vi khuẩn Bacillus ....................................................................16
Hình 1.12. Hình dạng vi khuẩn Clostridium ..............................................................17
Hình 1.13. Trang trại bị sữa TH True milk ở huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An..............18
Hình 1.14. Bị sữa tại trang trại TH True Milk ..........................................................19
Hình 1.15. Q trình chế biến thức ăn cho bị sữa tại trang trại TH True Milk.........20
Hình 3.1. Các khuẩn lạc vi khuẩn trên mơi trƣờng CMC từ dịch dạ cỏ bị .............. 37

HÌnh 3.2. Vịng thủy phân CMC bởi các dịng vi khuẩn sau 48h ủ ................. 46
Hình 3.3. Khả năng thủy phân của các chủng vi khuẩn ..............................................40
Hình 3.4. Đƣờng chuẩn glucose tại bƣớc sóng 540nm ..............................................42
Hình 3.5. Trọng lƣợng tƣơi của đậu xanh sau 7 ngày trồng trên phân ủ từ

rơm rạ .................................................................................................................48
Hình 3.6. Sự tƣơng quan giữa hoạt tính cellulase với năng suất cho sữa của
các cá thể bò nghiên cứu ....................................................................................50


1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Khoảng một nửa hợp chất carbon trong sinh khối (biomass) trên mặt đất là
cellulose, chiếm tới 35 - 50% khối lƣợng khô sinh khối thực vật. Tất cả sản phẩm
sinh khối sẽ đƣợc khoáng hóa nhờ hệ thống enzyme đƣợc cung cấp bởi vi sinh vật.
Hệ thống enzyme phân giải cellulose thƣờng chậm và khơng hồn tồn. Tuy nhiên,
trong khoảng thời gian ngắn (48 giờ) hệ vi sinh vật trong dạ cỏ bị có thể phân giải
cellulose.
Cellulose thƣờng đƣợc phân hủy bởi enzyme gọi là cellulase. Sự thủy phân
cellulose triệt để bằng enzyme cần có sự phối hợp đồng thời của ba loại enzyme
cellobiohydrolase (exoglucanase), endoglucanase hay carboxymethycellulase, và ßglucosidases [25].
Mặc dù đƣợc nghiên cứu sau các enzyme khác nhƣ protease, amylase (những
năm 1980)…nhƣng enzyme cellulase đã đóng vai trị quan trọng trong nhiều lĩnh
vực đời sống. Enzyme cellulase đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhƣ xử lý phế
phẩm nông nghiệp, trong các ngành công nghiệp nhƣ trong sản xuất bia, chất tẩy,
dệt, giấy, thực phẩm và cả trong y dƣợc…[32], [50].
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng enzyme cellulase là một hệ enzyme phức tạp đƣợc sinh ra bởi nhiều vi sinh vật, phổ biến là nấm và vi khuẩn [22], [47]. Mặc dù
những lồi nấm sợi thì tỏ ra phân hủy rất tốt các cellulose tự nhiên [57], [70] thế
nhƣng vi khuẩn lại có tốc độ sinh trƣởng cao hơn so với nấm nên có tiềm năng lớn
để đƣợc dùng trong việc sản xuất cellulase. Tuy nhiên, việc nghiên cứu khả năng
sinh enzyme cellulase của các dịng vi khuẩn nhìn chung vẫn còn khiêm tốn so với
nghiên cứu trên nấm [36]. Dù vậy, đặc điểm phân giải cellulose của vài giống vi
khuẩn nhƣ Cellulomonas, Cellovibrio, Pseudomonas, Sporosphytophaga spp [62];

Bacillus và Micrococcus [47] đã đƣợc nghiên cứu.
Trong chăn ni bị sữa, nguồn thức ăn thơ chiếm tới hơn 90%, vì thế hiệu quả
chuyển hóa thức ăn của bị sữa phụ thuộc lớn vào khả năng phân giải lƣợng thức ăn
thô hàng ngày của đàn bị [5]. Cơng ty cổ phần TH Truemilk ở huyện Nghĩa Đàn,
tỉnh Nghệ An đƣợc xem là mơ hình chăn ni bị sữa lớn nhất Việt Nam. Nguồn
cung cấp thức ăn chủ yếu cho bò sữa ở đây là cỏ, rơm rạ và bã mía. Ngồi sự quan


2
tâm đến hiệu quả chuyển hóa thức ăn cho bị sữa, việc nghiên cứu tăng hiệu suất của
thức ăn thô lên men, xử lí bã thải của q trình thu nhận, chế biến thức ăn cũng
nhận đƣợc sự quan tâm của các nhà khoa học.
Vì thế, đề tài “Phân lập và đánh giá hoạt tính cellulase của các chủng vi
khuẩn trong dạ cỏ bị ni tại cơng ty cổ phần TH Truemilk” đƣợc thực hiện để
làm cơ sở đánh giá ban đầu hiệu quả chuyển hóa thực ăn của đàn bò sữa. Đặc biệt,
kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần vào việc lựa chọn đƣợc chủng vi khuẩn
có khả năng phân giải tốt cellulose, phù hợp điều kiện địa phƣơng để thử nghiệm
trong chế biến thức ăn cho bị sữa và xử lí mơi trƣờng.

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
- Phân lập và nhận diện một số chủng vi khuẩn có khả năng phân giải cellulose
trong dịch dạ cỏ bị tại Cơng ty cổ phần TH True Milk ở Nghĩa Đàn, Nghệ An.
- Đánh giá hoạt tính cellulase của các dòng vi khuẩn phân lập đƣợc.


3

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. THÀNH PHẦN THỨC ĂN VÀ Q TRÌNH CHUYỂN HĨA

THỨC ĂN CỦA BỊ SỮA
1.1.1. Thành phần thức ăn cho bò sữa
Thức ăn của bò sữa, chủ yếu là thức ăn xanh thô. Trong thức ăn xanh thô, trƣớc
hết phải kể đến cỏ tƣơi. Trƣờng hợp thiếu cỏ tƣơi, có thể thay thế bằng lá su hào, cải
bắp, cỏ khô loại tốt, cỏ ủ chua và củ quả. Đối với bò sữa, thức ăn nhiều nƣớc có ý
nghĩa sinh lý quan trọng vì muốn tạo đƣợc một lít sữa phải có 450 - 500 lít máu vận
chuyển các chất dinh dƣỡng vào tuyến vú. Củ quả và bã bia là nguồn thức ăn rất tốt
cho bò sữa.
Cho ăn bổ sung thức ăn tinh trong nhiều trƣờng hợp là để tăng năng lƣợng,
không phải để tăng lƣợng protein trong khẩu phần nên phải có thức ăn xanh thơ và cho
bị ăn tự do. Cịn thức ăn tinh cho ăn trộn lẫn với thức ăn xanh thô mơi hợp với sinh lý
dạ cỏ và hiệu quả sử dụng thức ăn của bò sữa mới cao.
Thành phần thức ăn của bò sữa bao gồm nƣớc và vật chất khơ (VCK), một số có
hàm lƣợng vật chất khơ cao, một số khác có hàm lƣợng vật chất khơ thấp. Các loại
thức ăn thơ xanh có hàm lƣợng vật chất khô thấp hơn các loại thức ăn ủ ƣớp và thức
ăn ủ ƣớp lại có hàm lƣợng vật chất khơ thấp hơn các loại thức ăn đã phơi khô. Theo
Pozy (1998), hàm lƣợng vật chất khô của thức thô xanh biến động từ 11 % đến 20 %,
của thức ăn ủ ƣớp từ 20 % đến 40 % (biến động rất lớn và phụ thuộc vào nguyên liệu
đem ủ), của các loại thức ăn phơi khô và thức ăn tinh từ 85 % đến 92 % [54].
1.1.2. Quá trình chuyển hóa thức ăn ở bị sữa
1.1.2.1. Q trình tiêu hố thức ăn
Khi ăn thức ăn thơ bị thƣờng ăn vào dƣới dạng các mẩu thức ăn với kích thƣớc
lớn nên vi sinh vật dạ cỏ khó có thể tấn cơng và lên men hoàn toàn. Chất chứa dạ cỏ
liên tục đƣợc nhào trộn nhờ sự co bóp theo nhịp của vách dạ cỏ. Phần thức ăn chƣa
đƣợc nhai kĩ có kích thƣớc lớn nằm trong dạ cỏ và dạ tổ ong thỉnh thoảng đƣợc
ợ lên theo từng miếng vào thực quản và trở lại xoang miệng. Trong miệng phần
chất lỏng đƣợc nuốt ngay cịn thức ăn thơ đƣợc thấm nƣớc bọt và nhai kỹ lại
trƣớc khi đƣợc nuốt trở lại dạ cỏ để lên men tiếp.

4
Hiện tƣợng nhai lại bắt đầu xuất hiện khi bê đƣợc cho ăn thức ăn thơ. Q
trình nhai lại chịu ảnh hƣởng của một số yếu tố nhƣ trạng thái sinh lý của con vật,
cơ cấu khẩu phần, nhiệt độ mơi trƣờng v.v... Tác nhân chính làm cho con vật nhai
lại có thể là do sự kích thích của thức ăn vào niêm mạc tiền đình dạ cỏ. Một số
loại thức ăn, nhất là những thức ăn chứa ít hoặc khơng có thức ăn thơ có thể
khơng kích thích đƣợc phản xạ nhai lại. Thời gian con vật dành để nhai lại phụ
thuộc chủ yếu vào hàm lƣợng và tính chất của xơ trong khẩu phần.
Thức ăn thô trong khẩu phần càng ít thì thời gian nhai lại càng ngắn. Trong
điều kiện yên tĩnh gia súc sẽ bắt đầu nhai lại (sau khi ăn) nhanh hơn. Cƣờng độ
nhai lại mạnh nhất vào buổi sáng và buổi chiều. Mỗi ngày bò chăn thả thƣờng
giành khoảng 8 giờ để nhai lại, tức bằng với thời gian gặm cỏ. Mỗi miếng ợ lên
nhai lại 40 - 50 lần, do vậy thức thô đƣợc nghiền nhiều hơn trong quá trình nhai
lại so với trong q trình ăn.
1.1.2.2. Q trình tiêu hố các thành phần của thức ăn
a) Tiêu hố gluxit (carbohydrate hay hydratcarbon)
Tồn bộ q trình tiêu hố gluxit ở bị có thể tóm tắt qua hình 1.1. Gluxit
trong thức ăn có thể chia thành 2 nhóm: (1) gluxit phi cấu trúc (NSC) gồm tinh
bột, đƣờng (có trong chất chứa của tế bào thực vật) và pectin (keo thực vật)
và (2) gluxit vách tế bào (CW) gồm xenluloza và hemixenluloza (gọi chung là
xơ). Cả hai loại gluxit đều đƣợc VSV dạ cỏ lên men. Khoảng 60 - 90 % gluxit
của khẩu phần đƣợc lên men trong dạ cỏ. Phần không đƣợc lên men trong dạ cỏ
đƣợc chuyển xuống ruột. Trong ruột non xơ (CW) khơng đƣợc tiêu hố, cịn tinh
bột và đƣờng sẽ đƣợc men tiêu hoá của đƣờng ruột thuỷ phân thành glucoza hấp
thu vào máu. Khi xuống ruột già tất cả các thành phần gluxit còn lại sẽ đƣợc VSV
lên men lần thứ hai tƣơng tự nhƣ quá trình lên men diễn ra trong dạ cỏ


5

Hình 1.1. Q trình tiêu hố gluxit ở bị
Trong dạ cỏ quá trình phân giải các gluxit phức tạp đầ u tiên sinh ra các
đƣờng đơn hexoza và pentoza (hình 1.1). Những phân tử đƣờng này là các sản
phẩm trung gian nhanh chóng đƣợc lên men tiếp bởi các VSV dạ cỏ. Quá trình
lên men này sinh ra năng lƣợng dƣới dạng ATP và các axit béo bay hơi
(AXBBH), đó là các axit axetic, propionic và butyric theo một tỷ lệ tƣơng đối
khoảng 70 : 20 : 8 cùng với một lƣợng nhỏ izobutyric, izovaleric và valeric.
Những axit này đƣợc hấp thu qua vách các dạ dày trƣớc vào máu và trở thành
nguồn năng lƣợng cho vật chủ (bò). Quá trình lên men ở dạ cỏ cịn sinh ra khí
cácbơnic và hydro, hai khí này kết hợp với nhau tạo ra một phụ phẩm lên men
là khí mêtan đƣợc định kỳ thải ra ngồi qua ợ hơi (hình 1.2).


6

Hình 1.2. Quá trình phân giải và lên men gluxit ở dạ cỏ
b) Q trình chuyển hố các hợp chất chứa nitơ
Tồn bộ q trình chuyển hố các hợp chất chứa N ở gia súc nhai lại có thể tóm
tắt trong hình 1.2. Các hợp chất chứa nitơ (N) trong thức ăn của gia súc nhai lại bao
gồm protein thực và nitơ phi protein (NPN), đƣợc tính chung dƣới dạng protein thô (N
x 6,25). Protein thô của thức ăn một phần đƣợc lên men bởi VSV trong dạ cỏ hay ở
ruột già, một phần đƣợc tiêu hoá bằng men ở ruột, phần cịn lại khơng đƣợc tiêu hố sẽ
đƣợc thải ra ngồi qua phân.

Hình 1.3. Sơ đồ chuyển hố các hợp chất chứa nitơ ở gia súc nhai lại


7
Trong dạ cỏ, protein thơ có thể phân chia thành 3 thành phần gồm: protein hịa
tan, protein có thể phân giải và protein khơng thể phân giải. Protein hịa tan và protein

có thể phân giải trong dạ cỏ có khác nhau về động thái phân giải nhƣng đƣợc xếp vào
một nhóm là protein phân giải đƣợc ở dạ cỏ. Sau khi ăn vào NPN nhanh chóng đƣợc
phân giải thành amơniac cịn một phần (nhiều hay ít tuỳ thc bản chất thức ăn và
khẩu phần) protein có thể phân giải đƣợc VSV thuỷ phân thành peptide và axit amin.
Một số axit amin tiếp tục đƣợc lên men sinh ra axit hữu cơ, amơniac và khí cacbonic.
Cả vi khuẩn, protozoa và nấm dạ cỏ đều tham gia vào quá trình phân giải các hợp
chất chứa nitơ. Tuy vậy, vi khuẩn dạ cỏ là thành phần quan trọng nhất trong quá trình
này. Khoảng 30 - 50 % loài vi khuẩn đƣợc phân lập từ dạ cỏ là có khả năng phân giải
protein và đóng góp hơn 50 % hoạt động phân giải protein trong dạ cỏ.
Tốc độ phân giải protein bởi VSV trong dạ cỏ thay đổi rất lớn và chịu ảnh
hƣởng bởi cấu trúc ba chiều của phân tử protein, các mối liên kết nội phân tử và giữa
các phân tử (kể cả với xơ), các rào cản trơ nhƣ lignin trong vách tế bào và các nhân tố
kháng dinh dƣỡng. Những yếu tố này phụ thuộc vào nguồn protein cũng nhƣ cách chế
biến thức ăn. Cấu trúc protein ảnh hƣởng đến khả năng tiếp cận của VSV, đó chính là
yếu tố quan trọng nhất quyết định tốc độ và tỷ lệ phân giải protein trong dạ cỏ. Tuy
nhiên, nhiều yếu tố khác cũng ảnh hƣởng đến khả năng phân giải hữu hiệu của
protein, trong đó có lƣợng thu nhận thức ăn, tỷ lệ thô/tinh của khẩu phần; nguồn, chất
lƣợng và khối lƣợng gluxit và protein trong khẩu phần; pH dịch dạ cỏ; tác động phối
hợp của các loại thức ăn; tần số cung cấp thức ăn; nguồn bổ sung các vi chất dinh
dƣỡng cũng nhƣ các yếu tố mơi trƣờng.
Q trình phân giải protein thô trong dạ cỏ sinh ra một hỗn hợp gồm peptide,
axit amin, ammoniac và các axit hữu cơ, trong đó có cả một số axit mạch nhánh sinh
ra từ lên men các axit amin mạch nhánh. Amôniac sinh ra cùng với các peptide mạch
ngắn và axit amin tự do đƣợc VSV dạ cỏ sử dụng để tổng hợp nên protein của chúng
(protozoa không sử dụng đƣợc amôniac). Một số protein VSV bị phân giải ngay trong
dạ cỏ và nguồn nitơ của chúng cũng đƣợc tái sử dụng bởi VSV dạ cỏ.
Mặc dù ammoniac có thể đƣợc vi khuẩn sử dụng để tổng hợp protein tế bào của
chúng, vi khuẩn không hạn chế việc phân giải protein để tự cung cấp đủ ammoniac
cho mình. Vi khuẩn phân giải càng nhiều protein khi chúng có nhiều thời gian thực
hiện việc này. Bởi vì sinh trƣởng của vi khuẩn bị hạn chế bởi năng lƣợng có

8
thể sử dụng đƣợc từ lên men hydratcarbon trong điều kiện yếm khí, amơniac vƣợt
q nhu cầu của vi sinh vật sẽ không đƣợc sử dụng. Lƣợng ammoniac vƣợt quá nhu
cầu sẽ đƣợc gia súc hấp thu vào máu về gan để tổng hợp thành urê rồi thải ra ngoài
qua nƣớc tiểu. Ngƣợc lại, thiếu amôniac làm giảm sự tăng sinh của vi sinh vật và vì
thế mà giảm tốc độ phân giải thức ăn trong dạ cỏ và lƣợng thức ăn vào.
Sinh khối protein vi sinh vật dạ cỏ sẽ theo dòng chất chứa dạ cỏ xuống dạ khế
và ruột non. Trong ruột protein vi sinh vật cùng với phần protein của thức ăn không
qua phân giải ở dạ cỏ (protein thoát qua) sẽ đƣợc tiêu hoá và hấp thu tƣơng tự nhƣ đối
với động vật dạ dày đơn. Trong sinh khối protein VSV có khoảng 80 % là protein thật
có chứa đầy đủ các axit amin khơng thay thế với tỷ lệ cân bằng, phần còn lại chủ yếu
là N có trong axit nucleic. Protein thật của VSV đƣợc tiêu hoá khoảng 80 - 85 %
ở ruột. Một số axit amin có trong peptidoglycan của màng tế bào VSV khơng đƣợc
vật chủ tiêu hố.
Nhờ có protein VSV dạ cỏ mà bị cũng nhƣ gia súc nhai lại nói chung ít phụ
thuộc vào chất lƣợng protein thơ của thức ăn hơn là động vật dạ dày đơn bởi vì chúng
có khả năng biến đổi các hợp chất chứa N đơn giản, nhƣ urê, thành protein có giá trị
sinh học cao. Bởi vậy để thoả mãn nhu cầu duy trì bình thƣờng và nhu cầu sản xuất ở
mức vừa phải thì khơng nhất thiết phải cho bị ăn những nguồn protein có chất lƣợng
cao, bởi vì hầu hết những protein này sẽ bị phân giải thành amơniac; thay vào đó
amơniac có thể sinh ra từ những nguồn NPN và rẻ tiền hơn. Khả năng này của VSV
dạ cỏ có ý nghĩa kinh tế rất lớn vì thức ăn chứa protein đắt hơn nhiều so với các
nguồn NPN. Tuy nhiên, đối với gia súc cao sản thì phần protein thốt qua có vai trị
rất quan trọng trong việc đáp ứng đầy đủ nhu cầu protein cho vật chủ vì lƣợng protein
VSV là có giới hạn. Mặt khác, VSV dạ cỏ cũng có tác động xấu lên những protein
của thức ăn có chất lƣợng cao do quá trình phân giải. Bởi vậy, gần đây ngƣời ta đã
tìm các phƣơng pháp để bảo vệ các nguồn protein chất lƣợng cao tránh sự phân giải
của VSV ở dạ cỏ nhằm đƣa thẳng xuống ruột cho vật chủ (gia súc cao sản) tiêu hoá

bằng men.
c) Chuyển hoá lipid
Lipid trong thức ăn của gia súc nhai lại thƣờng có hàm lƣợng thấp. Trong các
loại cỏ và các loại hạt ngũ cốc hàm lƣợng lipid chỉ có khoảng 4 - 6 %. Tuy nhiên,
trong nhiều loại hạt chứa dầu cao làm thức ăn bổ sung cho gia súc nhai lại có chứa


9
hàm lƣợng lipid có thể cao tới 36 % (nhƣ hạt lanh). Các dạng lipid của thức ăn
thƣờng có là triaxylglycerol, galactolipid (thành phần chính lipid trong các loại thức
ăn xơ) và phospholipid. Triaxylglycerol trong thức ăn của gia súc nhai lại thƣờng
chứa một tỷ lệ khá cao các axit béo khơng no C18 là axit linoleic và linolenic.

Hình 1.4. Sơ đồ chuyển hoá lipit ở gia súc nhai lại
Quá trình chuyển hố lipid ở gia súc nhai lại có thể tóm lƣợc qua hình 1.4.
Trong dạ cỏ có hai q trình trao đổi lipit có liên quan với nhau: phân giải lipid của
thức ăn và tổng hợp mới lipid của VSV. Triaxylglycerol và galactolipid của thức ăn
đƣợc thuỷ phân bởi lipaza VSV. Glyexerol và galactoza đƣợc lên men ngay thành
AXBBH. Khác với các axit béo bay hơi (mạch ngắn), các axit béo mạch dài không
đƣợc hấp thu trực tiếp qua vách dạ cỏ mà đƣợc chuyển xuống phía dƣới của đƣờng
tiêu hố. Vi sinh vật dạ cỏ cũng có khả năng tổng hợp lipid, kể cả một số axit có chứa
các axit béo lạ (có mạch nhánh và mạch lẻ) và các axit này sẽ có mặt trong sữa và mỡ
cơ thể của vật chủ. Nhƣ vậy, lipid của VSV dạ cỏ là kết quả của việc biến đổi lipid
của thức ăn và lipid đƣợc tổng hợp mới.
Trong dạ cỏ cịn xảy ra q trình no hố và đồng phân hố các axit béo khơng
no. Các axit béo khơng no mạch dài bị làm bão hồ (hydrogen hố thành axit stearic)
và sử dụng bởi một số vi khuẩn. Một số mạch nối đôi của các axit béo không no có
thể khơng bị hydrogen hố nhƣng đƣợc chuyển từ dạng cis sang dạng trans bền vững
hơn. Các axit béo có mạch nối đơi dạng trans này có điểm nóng chảy cao hơn và hấp

10
thu (ở ruột non) chuyển vào mô mỡ ở dạng nhƣ vậy nên làm cho mỡ của gia súc nhai
lại có điểm nóng chảy cao.
Khả năng tiêu hố lipid của VSV dạ cỏ rất hạn chế. Cho nên khẩu phần nhiều
lipid sẽ cản trở tiêu hoá xơ và giảm thu nhận thức ăn do lipid bám vào VSV dạ cỏ và
các tiểu phần thức ăn làm cản trở quá trình lên men. Tuy nhiên, đối với phụ phẩm xơ
hàm lƣợng lipid trong đó rất thấp nên dinh dƣỡng của gia súc nhai lại ít chịu ảnh
hƣởng của tiêu hố lipid trong dạ cỏ.
d) Tổng hợp vitamin
Vi sinh vật dạ cỏ có khả năng tổng hợp đƣợc tất cả các vitamin nhóm B và
vitamin K. Nếu cho gia súc nhai lại ăn khẩu phần chứa nhiều vitamin nhóm B thì
lƣợng vitamin tổng hợp bởi VSV dạ cỏ tƣơng đối ít, nhƣng sẽ tăng lên nếu lƣợng
vitamin đó có ít trong thức ăn. Do vậy, trong điều kiện bình thƣờng gia súc nhai lại
trƣởng thành ít phụ thuộc vào các nguồn vitamin này trong thức ăn. Tuy nhiên cũng
cần nhấn mạnh rằng để VSV dạ cỏ tổng hợp đƣợc đầy đủ vitamin B12 thì cần có đủ
coban ở trong thức ăn. Hơn nữa, đối với bò cao sản nếu xét theo yêu cầu tối ƣu hoá
sức khoẻ, năng suất và chất lƣợng sản phẩm thì sự tổng hợp vitamin nhóm B của vi
khuẩn dạ cỏ không thể đáp ứng đủ cho những nhu cầu này.
1.2. SƠ LƢỢC VỀ CELLULOSE VÀ SỰ PHÂN GIẢI CELLULOSE
1.2.1. Cấu trúc và đặc tính của cellulose
Trong tự nhiên cellulose là một polysaccarit có số lƣợng nhiều nhất, chiếm ½
tổng lƣợng cacbon hữu cơ trong sinh quyển, gặp phổ biến ở thực vật, là thành phần
cáu tạo chủ yếu của thành tế bào thực vật [3].
Cấu trúc hóa học của cellulose là một polyme mạch thẳng, đƣợc trùng hợp từ
các monome là glucose, các monome này nối với nhau nhờ liên kết β-1-4 glycozit
làm cho các monome luân phiên nhau một “sấp” lại một “ngửa”. Sự thay đổi tƣơng
đối nhỏ này dẫn đến sự thay đổi về tính chất của polysaccarit thu đƣợc.
Các phân tử cellulose với số lƣợng đơn vị glucose khoảng 300-1500 không
xoắn cuộn mà nằm nhƣ một cái băng duỗi thẳng [2]. Điều này giải thích tại sao

cellulose có cấu trúc dạng lớp sợi, gồm nhiều phân tử cellulose song song gắn với
nhau nhờ liên kết hydro gian phân tử tạo thành bó sợi cellulose (mixen). Cấu trúc
mixen gồm hai vùng chính: vùng kết tinh (chiếm ¾ cấu trúc) và vùng vơ định hình.


11
Vùng kết tinh có cấu trúc vững chắc hơn vùng vơ định hình do có mạng lƣới liên
kết hydro dày đặc. Do vậy mà enzyme khó tấn cơng hơn.
Trong tự nhiên, các chuỗi β-1-4 glucan của cellulose có cấu trúc dạng sợi. Sợi
sơ cấp là sợi nhỏ nhất có đƣờng kính khoảng 3nm. Các sợi sơ cấp hợp thành vi sợi
có đƣờng kính từ 10-40n, những vi sợi này hợp thành bó sợi to. Tồn bộ cấu trúc
sợi đƣợc bao bọc bởi 1 lớp vỏ hemicellulose và lignin rắn chắc [5].
Cellulose là một hydrocacbon rất bền về mặt cơ học. Với số lƣợng lớn liên kết
nội phân tử giúp cho việc gắn bên trong chuỗi đƣợc bền chặt, tạo sức căng và độ
vững chắc. Còn các liên kết hydro gian phân tử nối các chuỗi cellulose với nhau tạo
thành bó sợi rất cứng. Do vậy mà cellulose tự nhiên hoàn tồn khơng tan trong
nƣớc. Mặt khác cịn do tính kị nƣớc của chuỗi β-1-4 glucan, sự bảo vệ của lignin và
hemicellulose đã kìm hãm sự trƣơng lên trong mơi trƣờng nƣớc. Sợi cellulose trong
vách tế bào non dễ bị thủy phân hơn do khoảng trống lớn, khi tế bào già thì lignin
và hemicellulose chiếm đầy khoảng trống.
Cellulose bị thủy phân khi đun nóng với axit hoặc kiềm, trong khi đó ở điều
kiện bình thƣờng cellulase của vi sinh vật có thể thủy phân cellulose.
1.2.2. Sự phân giải cellulose
1.2.2.1. Cơ chế của sự phân giải cellulose
Trong bộ khung cellulose, vùng kết tinh chiếm tới ¾ cấu trúc cho nên để phân
giải cellulose tự nhiên thì khơng thể chỉ dùng một loại enzyme nào đó trong phức hệ
cellulase mà cần phải có sự tham giai phối hợp của cả 3 loại enzyme khác nhau
trong phức hệ cellulase từ vi sinh vật.
Vào năm 1950, lần đầu tiên Reese và cộng sự đã đƣa ra cơ chế phân giải
cellulose nhƣ sau:

Cellulase
tự nhiên

C1

Cellulose
hoạt động

C1: Exoglucanase

Cx

Cellulobiose
(đƣờng hịa tan)

Cellobiase

Glucose

Cx: Endogluconase

Trong đó C1 là enzyme khơng đặc hiệu, có tác dụng làm trƣơng cellulose tự
nhiên (bơng, giấy lọc ...) để tạo các chuỗi cellulose mạch ngắn giúp Cx tấn công vào
các liên kết chuyển thành phân tử cellulobiose. Theo ơng, các vi sinh vật phát triển
trên cellulose hịa tan nhƣ CMC, CFC... chỉ tạo thành Cx, còn đối với các vi sinh vật


12
phát triển trên cellulose tự nhiên có trật tự cao hơn thì có khả năng tạo thành cả C1
và Cx. Thậm chí có tác giả cịn cho rằng C1 chỉ là một yếu tố chứ không phải là một

enzyme. Khi tác động lên cellulose thì C1 làm biến đổi cellulose cịn khi tách riêng
thì tác dụng này khơng cịn biểu hiện rõ nữa [21].
Cho đến năm 1980, Reese lại đƣa ra một cơ chế tác dụng hiệp đồng của các
enzyme C1, Cx và β-glucosidase trong phức hệ cellullase nhƣ sau:
Endoglucanase
Oligome
C1

Cellulose
kết tinh

Exoglucanase

Cellulose
hoạt động

Cellulobiose
Β-glucazidase
Glucose

Ngồi ra, Kliosov và cộng sự cịn đƣa ra cơ chế tác động hiệp đồng của phức
hệ nhiều enzyme vào năm 1988 nhƣ sau:
E1, E2

Cellulose
tự nhiên

E1

Cellulooligosaccarit

E2

Cellulobiose

E3

Glucose

E4

E1: Endoglucanase

E3: Cellulobiase

E2: Exoglucanase

E4: Exoglucosidase

1.2.2.2. Ứng dụng của enzyme cellulase
Cellulase là một enzyme khá quan trọng trong việc phân hủy xác thực vật,
giúp cho vịng tuần hồn cacbon đƣợc lƣu thơng. Mục đích của việc sử dụng
cellulase hiện nay vào trong tƣơng lai đƣợc phát triển theo hai hƣớng chính:
- Sử dụng trực tiếp cellulase để phân giải phế thải thực phẩm, bổ sung vào
thức ăn gia súc, làm sạch môi trƣờng ...
- Thủy phân cellulose tạo cơ chất lên men với các sản phẩm cuối cùng khác
nhau.
Các chế phẩm enzyme cellulase vi sinh vật đã đƣợc ứng dụng trong một số
lĩnh vực khác nhau [7,9]:

13
- Chế biến thực phẩm: Cải thiện sự tiêu hóa thức ăn. Chiết rút các chất gây vị,
dầu, dịch ép protein từ hoa quả. Làm tăng hiệu suất trích ly của các chất khác nhau
từ nguyên liệu thực vật nhƣ protein, axit amin, vitamin từ đậu tƣơng, thạch từ rong,
tinh bột từ bã, chất thơm và chất hòa tan khi sản xuất chè xanh và cà phê hòa tan.
Cải thiện độ hịa tan của các ngun liệu trong cơng nghệ lên men. Sản xuất cồn,
rƣợu và các axit hữu cơ.
- Dược phẩm: Chế biến các chất tự tiêu hóa, loại bỏ các sợi không mong
muốn.
- Sản xuất, chế biến thức ăn gia súc: Tăng chất lƣợng các sản phẩm và thức ăn
gia súc nhƣ làm mềm các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật (rơm, rạ ...) để làm
tăng hệ số đồng hóa. Sản xuất thức ăn giàu protein. Thủy phân gỗ và bã thải trong
công nghệ sản xuất rƣợu vang, đồ hộp ... thành đƣờng đơn giản chế biến làm thức
ăn gia súc.
- Chống ô nhiễm môi trường: Làm sạch các bãi rác thải, làm phân bón hữu cơ.
- Lên men: Cung cấp cơ chất cho việc tổng hợp metan, etanol, chất kháng sinh,
vitamin, axit lactic, protein đơn bào và các chất có hoạt tính sinh học khác.
Tóm lại, sơ đồ ứng dụng của cellulase có thể tóm tắt nhƣ sau [8,13,15]:
Cellulose
Cellulase

Thức ăn

Glucose
Lên men

Etanol

Protein đơn bào

Đƣờng fructose

Dƣợc phẩm
Chất hóa học
Enzyme
Hiện nay, việc sản xuất protein đơn bào từ cơ chất cellulose vẫn cịn ở dạng
tiềm năng vì tính kinh tế, cơng nghệ chƣa hồn thiện, sự phụ thuộc vào mùa vụ và
những khó khăn trong vận chuyển. Tuy nhiên, tình trạng này sẽ có sự thay đổi do
dân số trên thế giới ngày càng tăng cịn ngun liệu thì ngày càng cạn kiệt, đất nông
nghiệp dần dần bị lấn chiếm. Hy vọng trong tƣơng lai, bằng kỹ thuật tái tổ hợp di


14
truyền ADN, các nhà khoa học sẽ tạo ra những chủng vi sinh vật lý tƣởng có đặc
điểm bền vững với các chất ƣc chế trao đổi, tạo ra nhiều và đầy đủ hệ enzyme ... để
có thể ứng dụng đƣợc cho nhiều nục đích khác nhau.

1.4. SƠ LƢỢC VỀ VI SINH VẬT PHÂN HỦY CELLOSE
1.4.1. Nấm mốc
Nhiều vi sinh vật có khả năng phân hủy cellulose nhƣng chỉ có một vài vi sinh
vật có khả năng phân hủy hiệu quả cellulose tinh thể [18]. Các sinh vật phân hủy
cellulose hiếu khí nhƣ vi khuẩn và nấm, sử dụng cellulose thông qua sản xuất số lƣợng
lớn cellulase ngoại bào trong dịch ni cấy, mặc dù thỉnh thoảng cũng có sự hiện diện
trên bề mặt tế bào. Hầu hết các loài nấm đều có khả năng sử dụng cellulose nhƣ là
nguồn cơ chất cho sự phát triển (hình 1.11).

Hình 1.10. Hình dạng của nấm mốc
Nhiều loài nấm nguyên thủy, nhƣ lớp nấm Chytridomycete kị khí, có khả năng
thủy giải cellulose trong vùng ruột của động vật nhai lại. Khả năng thủy giải

cellulose cũng đƣợc tìm thấy ở nhiều lồi nấm kị khí khác. Với xấp xỉ 700 lồi nấm
giải cellulose. Trái lại, ngành nấm Ascomycete, Basidiomycete và Deuteromycete,
mỗi ngành có hơn 15000 loài, thủy giải mạnh cellulose. Nhiều giống nấm thu hút
nhiều sự nghiên cứu cho hoạt tính thủy giải cellulose và gỗ nhƣ: Chaetomium và
Helotium (Ascomycetes), Coriolus, Phanerochaete, Poria, Schizophyllum và
Serpula (Basidiomycete) và Aspergillus, Cladosporium, Fusarium, Geotrichum,
Myrothecium, Paecilomyces, Penicillium và Trichoderma (Deuteromycete).


15
Nấm mốc thuộc giống Trichoderma và Aspergillus là hai loài sản xuất đƣợc số
lƣợng lớn cellulase và đã có nhiều sản phẩm thƣơng mại dùng trong công nghiệp.
Trichoderma sản xuất ra lƣợng lớn endo - ß - glucanase và exo - ß - glucanase
nhƣng với mức độ thấp ß - glucosidase, trong khi đó giống Aspergillus sản xuất số
lƣợng lớn endo - ß - glucanase và ß - glucosidase nhƣng với số lƣợng thấp exo-ß
glucanase.
Phức hợp cellulase của Trichoderma reesei có thể chuyển đổi hồn tồn
cellulose tự nhiên cũng nhƣ các dẫn xuất của cellulose thành glucose. Sự phát triển
của các loại nấm cũng nhƣ sự sản xuất của các loại enzyme cellulase phụ thuộc
nhiều vào thành phần môi trƣờng, nƣớc, pH, nhiệt độ, ánh sang và khơng khí mơi
trƣờng xung quanh.
Chủng Aspergillus fumigatus cho thấy khả năng sử dụng cellulose tinh thể nhƣ
là nguồn carbon duy nhất. Chúng tạo ra nhiều loại cellulase ngoại bào, trong đó có 6
vạch có hoạt tính endoglucanase khi điện di trên gel polyacrylamide. Hoạt tính
CMCase tối ƣu tại 65°C và pH = 2, cho thấy đây là loài vi sinh vật sản xuất
endoglucanase ƣa nhiệt và acid.
1.4.2. Vi khuẩn sản xuất cellulase
Trong số các loài vi khuẩn, khả năng thủy giải cellulose đƣợc tìm thấy ở hai
bộ: Actinomycetales hiếu khí và Clostridiales kị khí. Dựa vào các đặc điểm sinh lí,
vi khuẩn thủy giải cellulose có thể thấy bao gồm những nhóm sinh lí sau:

+ Vi khuẩn gram dƣơng hiếu khí (Cellulomonas và Thermobifida)
+ Vi khuẩn nhầy hiếu (Cytophaga và Sporocytophaga)
+ Vi khuẩn kỵ khí, gram dƣơng (Clostridium, Ruminococcus và
Caldicellulosiruptor)
Thơng thƣờng, chỉ một vài lồi trong những giống trên có hoạt tính thủy giải
cellulose. Các vi khuẩn này khác nhau trong việc sử dụng oxy, nhiệt độ nuôi cấy,
nồng độ muối và cellulose trong môi trƣờng tự nhiên. Việc phân loại các vi khuẩn
kị khí sử dụng cellulose là hết sức phức tạp bởi vì gần đây nhiều chủng vi khuẩn
khơng có khả năng thủy giải cellulose nhƣng lại có hệ thống gene cellulosome
khơng đƣợc biểu hiện do sự sai hỏng của trình tự promoter nhƣ loài Clostridium
acetobutylicum.