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

Enterobacter cloacaeEnterobacter cloacaeAchromobacter xylosoxidansAchromobacter xylosoxidans

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(B-1,4-glucan)Glucopyranose(B-1,4-glucan)

Sợi thứ cấp(Bề rộng 1,5nm)

Sợi thứ cấp(Bề rộng 1,5nm)

Vi sợiVi sợi

Bó sợiBó sợiDải(chiều dày 3-4nm, chiều

dài 130-177nm)

Dải(chiều dày 3-4nm, chiều

dài 130-177nm)

Màng BC(Bacterial cellulose)

Màng BC(Bacterial cellulose)

Vi khuẩn sinh

cellulose

Vi khuẩn sinh

cellulose

CelluloseCellulose

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

• Tùy từng loại vi khuẩn mà sử dụng glucose hoặc

fructose trong quá trình sinh tổng hợp cellulose.

Glucose(fructose)Glucose

(fructose)Tiền chất UDP- GlucoseTiền chất UDP- Glucose cellulosecellulosepolimerpolimerenzimenzim

5) Sự khác biệt giữa cellulose Nội dung so sánh Vi khuẩn Thực vật

Nguồn sản xuất Vi sinh vật Thực vật

Mức độ polime hóa -Thường từ 2000-6000 gốc glucose.- Tuy nhiên 1 số vi khuẩn có thể đạt từ 16000-20000 gốc glucose

-Thường từ 13000-14000 gốc glucose.

Kích thước 20 micromet 200 micromet

Cấu trúc mạng tinh thểDạng bó sợ đan xen lẫn nhau Cấu trúc ổn định

Tỉ lệ cellulose Iα / Iβ Cao Thấp

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 điểma) 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)

Gồm hai giai đoạn chính

Gồm hai giai đoạn chính

Giai đoạn polime hóa.Giai đoạn polime hóa.

Giai đoạn kết tinh Giai đoạn kết 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%.

d) Ảnh hưởng của nguồn nitơ, PH và nhiệt độ

• Nguồn nitơ: môi trường cơ bản là dịch chiết nấm men và peptone với tỉ lệ tương ứng 5:3.

• PH : Thích hợp là 3,5 -7.( khoảng PH tối ưu tùy từng giống).

• Nhiệt độ thích hợp là 25-30 độ C, không phát triển ở 37 độ C ngay cả trong môi trường tối ưu.

IV) Ứng dụng

• 1) Thực phẩm:- Thức ăn tráng miệng: thạch dừa, cocktail,........- Các loại bánh snack, kẹo có năng lượng thấp.- Chất làm đặc để bổ sung trong kem,dầu trộn salad.- Màng bao thực phẩm,bảo quản trái cây.- Chất ổn định thực phẩm...

2) Y học- Chất thay thế da tạm thời (da nhân tạo)- Bột cellulose ứng dụng làm tá dược trong bào chế

viên nén.- Băng gạc, băng trị bỏng...

3) Mỹ phẩm : - Ổn định kem dưỡng da, mặt nạ dưỡng da.- Chất làm se (astringent).- Chất làm đặc và làm chắc trong thuốc sơn

móng tay...

• 4) Môi trường.- Là miếng bọt để xử lí sạch các vết dầu tràn.- Hấp thu và loại bỏ nhưng nguyên vật liệu độc..