Đồ án Nghiên cứu khả năng tăng trưởng của một số vi sinh vật trên bề mặt giá đỡ cellulose vi khuẩn (BC – bacterial cellulose)

MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ở Việt Nam, thạch dừa (Nata-de-coco) là một loại thực phẩm phổ biến. Thạch dừa thực chất là sinh khối của vi khuẩn Acetobacter xylinum (nuôi trên môi trường nước dừa già), mà thành phần chủ yếu là cellulose nên được gọi là cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose - BC). Ngoài giá trị thực phẩm như thạch dừa, các nhà khoa học của nhiều nước trên thế giới (Nhật, Brasil, Phillipines …) đã phát hiện cellulose vi khuẩn có nhiều ứng dụng độc đáo khác như: màng trị bỏng trong y học, giá thể nuôi cấy mô thực vật, tác nhân kết dính, giá đỡ để nhân sinh khối tế bào vi sinh vật, màng lọc nước, màng rung truyền âm thanh … Trong tất cả các quy trình lên men VSV đều cần giống ban đầu, tức là phải có đủ số lượng tế bào cần thiết cho thực hiện phản ứng sinh học trong lên men. Khâu này phải đảm bảo 2 điều kiện: đủ số lượng tế bào cần thiết, các tế bào có số lượng lớn nhưng hoạt tính không thay đổi. Muốn có giống ban đầu đủ số lượng tế bào cần thiết cho quy trình thì phải tiến hành sản xuất sinh khối vi sinh vật. Việc sản xuất sinh khối VSV là một giai đoạn quan trọng trong rất nhiều quy trình: Sản xuất men bánh mì: men bánh mì là sinh khối tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae nuôi trong môi trường mật rỉ đường. Ngoài ra, nấm men còn được ứng dụng trong sản xuất rượu, bia, trong lĩnh vực nông nghiệp và y dược. Phân vi sinh là sinh khối tế bào vi khuẩn Azotobacter. Nó có khả năng biến đổi nitơ không khí thành NH3, acid amin và protein; có ý nghĩa quan trọng trong việc làm giàu nitơ cho đất. Chế phẩm diệt côn trùng. Probiotic. Công nghiệp sản xuất vaccine. Sản xuất protein đơn bào. Trước đây, người ta thu sinh khối VSV bằng phương pháp lên men sục khí. Tuy nhiên, phương pháp này không cho năng suất cao và tốn nhiều năng lượng. Cho nên, người ta nghĩ đến việc nhân sinh khối VSV trên bề mặt một giá đỡ tiếp xúc trực tiếp với không khí. Bên cạnh đó, BC có những đặc tính như: độ tinh khiết cao, khả năng giữ ẩm tốt, có độ đàn hồi, độ bền cao, dễ phân hủy… Như vậy, ứng dụng BC làm giá đỡ để nhân sinh khối tế bào vi sinh vật mang ý nghĩa quan trọng và nó có những ưu điểm vượt trội hơn so với phương pháp nhân sinh khối trong môi trường lỏng có sục khí (phương pháp truyền thống): Tiết kiệm được điện năng vì không sử dụng máy sục khí. Thu sinh khối vi sinh vật đơn giản hơn vì sinh khối tạo thành sẽ bám trên bề mặt miếng BC nên khi thu nhận chỉ cần cạo lớp sinh khối bám trên bề mặt mà không mất nhiều năng lượng và thời gian vì không qua giai đoạn ly tâm hoặc lắng lọc để tách nhiều nước. Lượng nước thải ra môi trường không đáng kể và BC có khả năng phân hủy sinh học vì vậy không ảnh hưởng đến con người và môi trường xung quanh và ít tốn chi phí cho việc xử lý chất thải góp phần bảo vệ môi trường. Xuất phát từ những ưu điểm trên của BC, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu khả năng tăng trưởng của một số vi sinh vật trên bề mặt giá đỡ cellulose vi khuẩn (BC – Bacterial cellulose)” Mục tiêu nghiên cứu So sánh khả năng tăng trưởng của vi sinh vật trên môi trường giá đỡ BC và trên môi trường lỏng có sục khí. Thử tái sử dụng miếng BC nhằm tận dụng lượng giống còn lại và nguồn dinh dưỡng sẵn có để giảm lượng chất thải ra môi trường. Đối tượng nghiên cứu Vì thời gian thực hiện đề tài chỉ trong 12 tuần, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu ở những đối tượng sau: Cellulose vi khuẩn (BC – Bacterial cellulose) do vi khuẩn Acetobacter xylinum tổng hợp từ nguyên liệu nước dừa già. Nấm men Saccharomyces cerevisiae và Rhodotorula Vi khuẩn Azotobacter Phương pháp nghiên cứu Phương pháp luận Trước khi bắt đầu thực hiện đồ án, tôi đã tham khảo các nghiên cứu từ trước đến nay về vi khuẩn Acetobacter xylinum, BC do Acetobacter xylinum tổng hợp và các ứng dụng của BC. Trong các ứng dụng của BC, tôi đã tìm hiểu và chọn ứng dụng BC làm giá đỡ nhân sinh khối tế bào vi sinh vật để thực hiện đồ án. Sơ đồ tiến trình thí nghiệm như sau: Nhân giống A. xylinum để thu BC Xử lý BC tươi sau khi thu hoạch Hoạt hóa giống vi sinh vật (S. cerevisiae, Rhodotorula, Azotobacter) Khảo sát tỉ lệ phối hợp giữa mBC : VMT thích hợp cho sự tăng trưởng của vi sinh vật Nhân sinh khối vi sinh vật trong môi trường lỏng có sục khí So sánh đưa ra kết luận Tái sử dụng giá đỡ BC để tiếp tục nhân sinh khối vi sinh vật So sánh với lần đầu tiên và đưa ra kết luận Thu nhận sinh khối Thu nhận sinh khối Phương pháp xử lý số liệu Sử dụng phần mềm Excel vẽ đồ thị biểu diễn. Sử dụng phần mềm Statgraphics để xử lý thống kê. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Khảo sát khả năng tăng trưởng của vi sinh vật trên giá đỡ BC. Giảm năng lượng cho việc sục khí. Giảm lượng chất thải ra môi trường.