Tài liệu Nghiên cứu lựa chọn thiết bị lên men thu nhận màng bc từ chủng gluconacetobater bhn2

Header Page 1 of 128. Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận nghiên cứu với đề tài “Nghiên cứu lựa chọn thiết bị lên men thu nhận màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2”, em đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô, các anh chị và các bạn tại phòng thí nghiệm vi sinh trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: PGS.TS. Đinh Thị Kim Nhung – Người đã tận tình hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận này. Em cảm ơn chân thành tới các thầy cô và các bạn sinh viên đang học tập và làm việc tại Bộ môn Vi sinh, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giúp đỡ nhiệt tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình hoàn thành đề tài nghiên cứu. Cuối cùng em xin được cảm ơn gia đình, nhưng người thân, bạn bè đã quan tâm, động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn ! Hà nội, tháng 5 năm 2013 Sinh viên Nguyễn Thị An Nguyễn Thị An K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 1 of 128. Header Page 2 of 128. Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận tốt nghiệp là trung thực nếu sai tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Nội, tháng 05 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thị An Nguyễn Thị An K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 2 of 128. Header Page 3 of 128. Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CÁC CHỮ VIẾT TẮT BC : Bacterial cellulose Cs : Cộng sự g : gam MT : Môi trường S : Diện tích bề mặt lên men tạo màng BC (cm2) S/V : Tỷ lệ diện tích bề mặt lên men trên thể tích dịch lên men tạo màng (cm ) V : Thể tích dịch lên men tạo màng (cm3) Nguyễn Thị An K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 3 of 128. Header Page 4 of 128. Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................. 2 3. Nội dung của đề tài ................................................................................. 2 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................ 2 4.1. Ý nghĩa khoa học .............................................................................. 2 4.2. Ý nghĩa thực tiễn .............................................................................. 2 5. Điểm mới của đề tài................................................................................ 2 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................... 3 1.1. Đại cương về vi khuẩn Gluconacetobacter và màng BC ..................... 3 1.1.1. Phân loại và đặc điểm hình thái của Gluconacetobacter .............. 3 1.1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hoá của Gluconacetobacter ....................... 4 1.1.3. Màng BC của vi khuẩn Gluconacetobacter ................................... 4 1.2. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng đến khả năng tạo màng BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter ................................................................. 6 1.2.1.Ảnh hưởng hàm lượng glucose ...................................................... 6 1.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng (NH4)2SO4 .......................................... 6 1.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4.7H2O ..................................... 6 1.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng KH2PO4.............................................. 7 1.3. Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng tạo màng BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter ..................................................................... 7 1.3.1. Ảnh hưởng của thời gian lên men và hàm lượng giống ................. 7 1.3.2. Độ thông khí ................................................................................. 7 1.3.3. Nhiệt độ ........................................................................................ 8 1.3.4. Độ pH ........................................................................................... 8 1.4. Ứng dụng của màng BC ...................................................................... 8 1.4.1. Ứng dụng của BC ......................................................................... 8 1.4.2. Ứng dụng của màng BC trong điều trị bỏng.................................. 9 1.5. Tổng quan về thiết bị lên men.............................................................. 9 Nguyễn Thị An K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 4 of 128. Header Page 5 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 1.5.1. Đặc điểm và tính chất của một số vật liệu dùng làm bình lên men ................................................................................................... 10 1.5.2. Phân loại theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ ........................ 12 1.5.3. Phân loại theo ứng dụng ............................................................. 13 1.6. Tình hình nghiên cứu về màng BC ở Việt Nam và trên thế giới......... 13 1.6.1. Trên thế giới ............................................................................... 13 1.6.2. Ở Việt Nam ................................................................................ 14 Chƣơng 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............. 16 2.1. Đối tượng và thiết bị nghiên cứu....................................................... 16 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................. 16 2.1.2. Hoá chất và thiết bị ..................................................................... 16 2.1.2.1. Hoá chất ............................................................................... 16 2.1.2.2. Thiết bị ................................................................................ 16 2.1.3. Môi trường.................................................................................. 17 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................... 17 2.2.1. Phương pháp vi sinh ................................................................... 17 2.2.1.1. Quan sát hình thái tế bào trên tiêu bản nhuộm Gram ............ 17 2.2.1.2. Phương pháp hoạt hóa giống ................................................ 18 2.2.1.3. Phương pháp lên men tạo màng BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter................................................................ 18 2.2.1.4. Phương pháp bảo quản chủng giống Gluconacetobacter trên môi trường thạch nghiêng ..................................................... 18 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu lựa chọn thiết bị lên men tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter ........................................................... 19 2.2.2.1. Nghiên cứu lựa chọn vật liệu của thiết bị lên men tạo màng BC ........................................................................................ 19 2.2.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của các tỷ lệ S/V tới khả năng tạo màng của vi khuẩn Gluconacetobacter ................................. 19 2.2.3. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả ...................................... 21 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................... 22 3.1. Nghiên cứu khả năng tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2 ........................................................................................................... 22 3.1.1. Hình thái tế bào học .................................................................... 22 Nguyễn Thị An K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 5 of 128. Header Page 6 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 3.1.2. Đặc điểm của khuẩn lạc khi nuôi cấy trên môi trường MT1 ........ 23 3.1.3. Khả năng tạo màng BC ............................................................... 23 3.2. Nghiên cứu lựa chọn vật liệu của thiết bị lên men tạo màng BC ........ 24 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các tỷ lệ S/V tới khả năng tạo màng của vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 ......................................................... 27 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ........................................................................ 38 1. Kết luận ................................................................................................ 38 2. Đề nghị ................................................................................................. 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 39 Nguyễn Thị An K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 6 of 128. Header Page 7 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Tính quy đổi S/V thí nghiệm nghiên cứu trên cốc đong 250ml ..... 20 Bảng 2.2. Tính quy đổi S/V thí nghiệm nghiên cứu trên hộp nhựa 500ml .... 20 Bảng 3.1. Một số đặc điểm so sánh khi lên men tạo màng BC ở các dụng cụ làm bằng các vật liệu inox, thủy tinh, nhựa ................................... 26 Bảng 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ S/V đến khả năng tạo màng BC ..... 29 Bảng 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ S/V đến khả năng tạo màng BC ..... 32 Bảng 3.4. Khảo sát khả năng tạo màng BC ở các khay có dung tích ............. 36 khác nhau...................................................................................... 36 Nguyễn Thị An K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 7 of 128. Header Page 8 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter .......................................................... 3 Hình 1.2. Cấu trúc cellulose ........................................................................... 5 Hình 3.1. Hình thái tế bào vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 khi ............... 22 nhuộm Gram................................................................................. 22 Hình 3.2. Khuẩn lạc của vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 trên môi trường MT1 ............................................................................................. 23 Hình 3.3. Lên men tạo màng BC trong cốc inox ........................................... 25 Hình 3.4. Lên men tạo màng BC trong cốc thủy tinh 250ml ......................... 25 Hình 3.5. Lên men tạo màng BC trong hộp nhựa 500ml ............................... 25 Hình 3.6. Các dạng hình khối ....................................................................... 27 Hình 3.7. Thể hiện mối quan hệ giữa S/V với khối lượng màng ................... 29 Hình 3.8. Một số mẫu màng BC ở cốc đong 250ml với ................................ 30 Hình 3.9. Ảnh hưởng của tỷ lệ S/V khối lượng màng BC ............................. 31 Hình 3.10. Thể hiện mối quan hệ giữa S/V với khối lượng màng ................. 32 Hình 3.11. Một số mẫu màng BC ở hộp nhựa 500ml với.............................. 33 Hình 3.12. Ảnh hưởng của tỷ lệ S/V đến khối lượng màng BC ................... 34 Nguyễn Thị An K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 8 of 128. Header Page 9Khóa of 128. luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Màng sinh học (Bacterial cellulose; Biocellulose; BC) có cấu trúc và đặc tính rất giống với cellulose của thực vật (gồm các phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glucorit) cellulose vi khuẩn khác với cellulose thực vật ở chỗ: không chứa các hợp chất cao phân tử như: ligin, hemicellulose, peptin và sáp nến…Do vậy chúng có những đặc tính vượt trội với độ dẻo dai, bề chắc [13]. Trên thế giới màng Bacterial cellulose đã được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực công nghệ khác nhau: như dùng làm màng phân tách cho quá trình xử lí nước, chất mang đặc biệt cho các pin và năng lượng cho tế bào, dùng làm chất biến đổi độ nhớt trong sản xuất các sợi truyền quang, làm môi trường cơ chất trong sinh học, thực phẩm hay thay thế thực phẩm. Đặc biệt trong lĩnh vực y học, màng BC đã được ứng dụng làm da tạm thời thay thế da trong quá trình điều trị bỏng, loét da, làm mạch máu nhân tạo điếu trị các bệnh tim mạch; làm mặt nạ dưỡng da cho con người [9]. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng màng BC còn ở mức độ khiêm tốn, các nghiên cứu ứng dụng mới chỉ dừng lại bước đầu nghiên cứu. Các kết quả ứng dụng của màng BC hầu như mới chỉ dừng lại ở điều kiện thí nghiệm. Trong những năm gần đây phòng thí nghiệm Vi sinh Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 phân lập tuyển chọn được chủng Gluconacetobacter có khả năng tạo màng BC và những nghiên cứu bước đầu cho thấy màng BC từ chủng Gluconacetobacter có khả năng ứng dụng cho trị bỏng cho thỏ là cơ sở để tạo ra màng trị bỏng cho người. Nhằm tìm kiếm được thiết bị tốt nhất lên Nguyễn Thị An 1 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 9 of 128. Header Page 10 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 men thu màng BC từ chủng Gluconacetobacter để tạo cơ sở cho sản xuất màng trị bỏng và nhiều ứng dụng khác tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn thiết bị lên men thu nhận màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2” 2. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu lựa chọn thiết bị lên men thu nhận màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2 với giá thành rẻ có chất lượng tốt. 3. Nội dung của đề tài 3.1. Nghiên cứu khả năng tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2. 3.2. Nghiên cứu lựa chọn vật liệu của thiết bị lên men tạo màng BC. 3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của các tỷ lệ S/V tới khả năng tạo màng của vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4.1. Ý nghĩa khoa học Lựa chọn thiết bị lên men thu nhận màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2 với giá thành rẻ có chất lượng tốt. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Tạo được màng BC với giá thành rẻ trên thiết bị đã chọn. 5. Điểm mới của đề tài Tìm ra thiết bị phù hợp để tạo màng BC với hiệu quả cao nhất. Nguyễn Thị An 2 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 10 of 128. Header Page 11 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đại cƣơng về vi khuẩn Gluconacetobacter và màng BC 1.1.1. Phân loại và đặc điểm hình thái của Gluconacetobacter Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì Gluconacetobacter thuộc giống Acetobacter, họ Pseudomonadaceae, bộ Pseudomonadales, lớp Schizommycetes. Việc phân loại vi khuẩn này còn nhiều tranh cãi, có một số tác giả coi Gluconacetobacter như một loài phụ của A. aceti [14]. Gluconacetobacter có dạng hình que, thẳng hay hơi cong, có thể di động hay không di động, không sinh bào tử. Chúng thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm, hiếu khí bắt buộc, hoá dị dưỡng. Tế bào của chúng thường tìm thấy trong giấm, dịch rượu, nước ép hoa quả, trong đất. Hình 1.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter Khuẩn lạc của Gluconacetobacter có kích thước lớn (đường kính khuẩn lạc đạt 2-5mm), tròn, bề mặt nhầy và trơn bóng, phần giữa khuẩn lạc lồi lên, dày hơn và sẫm màu hơn các phần xung quanh, rìa mép khuẩn lạc nhẵn [15]. Nguyễn Thị An 3 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 11 of 128. Header Page 12 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 1.1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hoá của Gluconacetobacter Vi khuẩn Gluconacetobacter phát triển ở nhiệt độ 25-350C, pH : 4-6. Nhiệt độ và pH tối ưu tùy thuộc vào giống. Ở 370C, tế bào sẽ suy thoái hoàn toàn ngay cả trong môi trường tối ưu.Gluconacetobacter có khả năng chịu được pH thấp, vì thế thường bổ sung thêm acid acetic vào môi trường nuôi cấy để hạn chế sự nhiễm khuẩn lạ [10]. Các đặc điểm sinh hoá dùng định danh của Gluconacetobacter bao gồm: Oxy hoá ethanol thành acid acetic, CO2, H2O; Phản ứng catalase dương tính; Không tăng trưởng trên môi trường Hoyer; Chuyển hoá glucose thành acid; Chuyển hoá glycerol thành dihydroxyaceton; Không sinh sắc tố nâu; Tổng hợp cellulose [10]. 1.1.3. Màng BC của vi khuẩn Gluconacetobacter Trên môi trường dịch thể, trong điều kiện nuôi cấy tĩnh, vi khuẩn Gluconacetobacter hình thành nên một lớp màng có bản chất là cellulose, được tập hợp bởi những bó sợi cellulose liên kết với nhau được gọi là màng Bacterial cellulose hay màng BC. * Cấu trúc của màng Bacterial cellulose: Cellulose được cấu tạo bởi chuỗi polyme β -1,4 glucopynanose mạch thẳng. Có thành phần hoá học đồng nhất với cellulose thực vật, nhưng cấu trúc và đặc tính lại khác xa nhau. Nguyễn Thị An 4 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 12 of 128. Header Page 13 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Sợi cellulose của màng BC Sợi cellulose của thực vật Hình 1.2. Cấu trúc cellulose Chuỗi polyme β -1,4 glucopynanose mới hình thành liên kết với nhau tạo thành sợi nhỏ (subfibril) có kích thước 1,5nm. Những sợi nhỏ kết tinh tạo sợi lớn hơn- sợi vĩ mô ( microfibril), những sợi này kết hợp với nhau tạo thành bó và cuối cùng tạo dải ribbon. Dải ribbon có chiều dài trong khoảng từ 1-9nm. Những dải ribbon được kéo ra từ tế bào này sẽ liên kết với những dải ribbon của tế bào khác bằng liên kết hiđro hoặc lực vandesvan tạo thành cấu trúc mạng lưới hay một lớp màng mỏng trên bề mặt môi trường nuôi cấy [16]. Do dải ribbon của màng BC có đường kính nhỏ hơn của PC, chỉ số kết tinh cao (khoảng 60%), độ polyme hoá lớn nên màng BC có độ bền cơ học cao, khả năng hấp thụ nước lớn. Bacterial cellulose sản xuất bởi vi khuẩn Gluconacetobacter được nghiên cứu đầu tiên bởi Brown. Nó đã thu hút sự chú ý từ nửa sau của thế kỷ XX, những nghiên cứu tập trung sâu vào cơ chế tổng hợp, cũng như cấu trúc và đặc tính của cellulose [16]. Nguyễn Thị An 5 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 13 of 128. Header Page 14 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 1.2. Ảnh hƣởng của môi trƣờng dinh dƣỡng đến khả năng tạo màng BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter 1.2.1.Ảnh hưởng hàm lượng glucose Nguồn cacbon có ảnh hưởng mạnh mẽ tới sinh trưởng cũng như tổng hợp cellulose của Gluconacetobacter. Theo kết quả nghiên cứu của Thạc sỹ Nguyễn Thị Nguyệt trên chủng A. xylinum HN5 thì nguồn cacbon có ảnh hưởng lớn nhất đến sự hình thành màng của Gluconacetobacter là glucose. Để tạo màng phục vụ mục đích nghiên cứu, Thạc sỹ Trần Như Quỳnh đã quyết định sử dụng hàm lượng glucose 20 g/l cho các nghiên cứu trên chủng Gluconacetobacter [9], [5]. 1.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng (NH4)2SO4 Vi sinh vật và tất cả các cơ thể sống khác đều cần nitơ trong quá trình sống để xây dựng tế bào. Nhân tố (NH4)2SO4 là một trong những nhân tố có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của Gluconacetobacter, là nhân tố quan trọng cung cấp nguồn nitơ cho tế bào phát triển. Vì vậy, nếu nguồn nitơ trong môi trường quá ít sẽ ảnh hưởng đến hoạt động sống của tế bào, từ đó ảnh hưởng đến quá trình tạo màng BC. Ở nồng độ 2,0 g/l môi trường cho hiệu suất màng BC cao nhất [8], [6]. 1.2.3. Ảnh hưởng của hàm lượng MgSO4.7H2O MgSO4 ở nồng độ 2 g/l cho sản lượng BC cao nhất, theo PGS. TS Đinh Thị Kim Nhung, magie là nhân tố tham gia vào việc tạo thành các enzim, những enzim này xúc tác cho các phản ứng chuyển hóa các chất trong quá trình hình thành màng BC [3]. Nguyễn Thị An 6 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 14 of 128. Header Page 15 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 1.2.4. Ảnh hưởng của hàm lượng KH2PO4 Phospho ngoài vai trò tham gia cấu trúc các thành phần của tế bào, nó còn có vai trò hết sức quan trọng trong tổng hợp cellulose ở vi khuẩn Gluconacetobacter. Sử dụng nồng độ 2g/l KH2PO4 sẽ cho sản lượng BC cao [7]. 1.3. Ảnh hƣởng của điều kiện nuôi cấy đến khả năng tạo màng BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter 1.3.1. Ảnh hưởng của thời gian lên men và hàm lượng giống Lượng giống và thời gian nuôi cấy là 2 yếu tố quan trọng ảnh hưởng trong quá trình lên men cellulose vi khuẩn. Độ dai của màng phụ thuộc rất nhiều vào sự kết tinh của màng BC, độ kết tinh của màng lại chịu ảnh hưởng lớn về thời gian lên men thu nhận màng. Vì nếu thu sớm độ polymer hoá và kết tinh chưa cao sẽ ảnh hưởng đến tính chất cơ học của màng BC. Ngược lại nếu để lâu trong môi trường nghèo dinh dưỡng màng chìm xuống, vi khuẩn sẽ tiến hành phân huỷ thu năng lượng cung cấp cho hoạt động sống của tế bào. Đối với loài Gluconacetobacter, trong quá trình lên men, phần lớn các tế bào liên kết với phân tử glucose để hình thành lớp màng BC trên bề mặt nuôi cấy. Lớp màng này ngăn cản sự tiếp xúc của oxy với môi trường dịch thể. Vì vậy việc nghiên cứu xác định được lượng giống bổ sung ban đầu cho phù hợp có ý nghĩa quan trọng để thu được màng BC với năng suất cao nhất. Sản lượng cellulose thu được trong quá trình lên men đều tăng theo tỷ lệ giống và thời gian lên men [8]. 1.3.2. Độ thông khí Vi khuẩn Gluconacetobacter là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc. Điều kiện tiên quyết khi lên men tạo sinh khối là điều kiện thông khí. Trong cơ chế của quá trình lên men, lượng oxy cần cung cấp là tương đối lớn. Trong thực tế độ Nguyễn Thị An 7 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 15 of 128. Header Page 16 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 thông khí quyết định năng suất BC. Vì vậy hình thức sục khí cung cấp oxy và sử dụng cánh khuấy trong lên men động là phù hợp cho sản lượng BC cao trong lên men chìm. Lên men tĩnh cần sử dụng dụng cụ có bề mặt rộng, thoáng và lớp môi trường mỏng [5]. Wan phát hiện áp suất oxy cũng ảnh hưởng đến khả năng hình thành cellulose vi khuẩn. Cellulose hình thành dưới áp suất oxy thấp có sự phân nhánh nhiều hơn so với trong điều kiện áp suất oxy cao do đó ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng và độ chịu lực của lớp màng BC [17]. 1.3.3. Nhiệt độ 0 Nhiệt độ thích hợp với vi khuẩn Gluconacetobacter từ 25-35 C. Ở nhiệt độ thấp quá trình lên men chậm. Ở nhiệt độ cao sẽ ức chế hoạt động và đến mức nào đó sẽ đình chỉ sự sinh sản của tế bào và hiệu suất lên men giảm [17]. 1.3.4. Độ pH Vi khuẩn Gluconacetobacter phát triển thuận lợi trên môi trường có pH thấp. Do đó trong môi trường nuôi cấy cần bổ sung thêm acid acetic nhằm acid hoá môi trường. Đồng thời acid acetic còn có tác dụng sát khuẩn, giúp ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật có hại [19]. 1.4. Ứng dụng của màng BC 1.4.1. Ứng dụng của BC Màng BC có nhiều lợi điểm vượt trội như: độ tinh sạch, độ kết tinh, độ bền sức căng, độ đàn hồi, độ co giãn, khả năng giữ hình dạng ban đầu, khả năng giữ nước và hút nước cao, bề mặt tiếp xúc lớn hơn bột gỗ thường, bề dày của vi sợi dưới 100nm, bị phân huỷ sinh học, có tính tương thích sinh học, tính trơ chuyển hoá, không độc và không gây dị ứng. Màng BC có các Nguyễn Thị An 8 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 16 of 128. Header Page 17 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 ứng dụng đa dạng trong nhiều lãnh vực như y học, thực phẩm, mỹ phẩm, bảo vệ môi trường, công nghiệp [6], [8], [9]. 1.4.2. Ứng dụng của màng BC trong điều trị bỏng Bỏng là một tai nạn thường gặp trong lao động và sinh hoạt hằng ngày. Ngoài tổn thương da, trường hợp bỏng nặng còn gây rối loạn nội tạng, để lại di chứng nặng đến khả năng vận động, thẩm mỹ và sức khỏe của người bệnh. Ở Việt Nam, chỉ riêng Viện Bỏng Quốc Gia mỗi năm tiếp nhận khoảng hơn 400 ca bỏng. Các tác nhân gây bỏng chủ yếu là bỏng nước sôi. Ngoài ra các tác nhân khác gây bỏng là xăng, dầu, nước canh nóng, acid, vôi tôi nóng. Việc điều trị tại chỗ vết thương bỏng là một công tác có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Đối với vết bỏng nông điều trị tại chỗ vết bỏng có tác dụng làm giảm đau ngăn chặn các biến chứng nhiễm khuẩn, tạo điều kiện tốt cho quá trình tái tạo phục hồi. Đối với những trường hợp bỏng sâu, điều trị tại chỗ có tác dụng lớn trong việc điều trị dự phòng các biến chứng của nhiễm khuẩn tại chỗ, không để nhiễm khuẩn toàn thân, ngăn ngừa sự mất nước và dịch trong cơ thể (là nguy cơ dẫn đến tử vong cao), loại bỏ nhanh các tổ chức hoại tử, tạo điều kiện tốt cho quá trình hình thành mô hạt và biểu mô hóa hình thành sẹo, chuẩn bị tốt nền ghép da trong phẫu thuật [5], [6]. 1.5. Tổng quan về thiết bị lên men Thiết bị lên men thường có cấu tạo phù hợp với từng quá trình lên men: sản phẩm tạo ra, độ pH, yêu cầu kị khí hay thoáng khí… Đối với lên men bề mặt, nhất là đối với lên men tĩnh thiết bị lên men rất đơn giản, thường chỉ có các bình lên men có bề mặt thoáng, rộng, có thiết bị thông khí. Lên men tạo màng BC là lên men tĩnh. Nguyễn Thị An 9 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 17 of 128. Header Page 18 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Vật liệu cấu tạo nên dụng cụ dùng để lên men có vai trò rất quan trọng quyết định chất lượng của sản phẩm lên men như: Thùng lên men rượu vang bằng gỗ sồi có tác dụng làm cho vị của rượu thêm mềm mại hơn và một số trường hợp trở nên thơm ngon hơn… Lên men màng BC thường tạo ra acid acetic. Vì vậy, bình lên men phải chịu được pH thấp, tránh bị ăn mòn. Trong đời sống sản xuất, lên men giấm rất phổ biến có thể thực hiện tại gia đình, lên men trong các bình thủy tinh hoặc nhựa. Sản xuất acetic trên quy mô lớn, nuôi cấy chìm, thường dùng bình lên men bằng inox. 1.5.1. Đặc điểm và tính chất của một số vật liệu dùng làm bình lên men Vật liệu inox Inox (hay còn được gọi là Thép không gỉ) là một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm. Nó ít bị biến màu hay bị ăn mòn như thép thông thường khác. Inox được phát minh bởi Harry Brearley một chuyên gia ngành thép người Anh. Năm 1913, Harry Brearley đã sáng chế ra một loại thép đặc biệt có khả năng chịu mài mòn cao, bằng việc giảm hàm lượng cacbon xuống và cho crôm vào trong thành phần thép (0.24% C và 12.8% Cr) [21]. Trong ngành luyện kim, inox được dùng để chỉ một dạng hợp kim sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm, không bị biến màu hay bị ăn mòn dễ dàng như là các loại thép thông thường khác. Inox có khả năng chống sự ôxy hoá và ăn mòn rất cao. Khả năng chống lại sự oxy hoá từ không khí xung quanh ở nhiệt độ thông thường của Inox có được nhờ vào tỷ lệ crôm có trong hợp kim (nhỏ nhất là 13% và có thể lên đến 26% trong môi trường khắc nghiệt). Bên cạnh crôm, niken, mô-lip-đen và ni tơ cũng có tính năng oxi hoá chống gỉ tương tự. Niken (Ni) là thành phần thông dụng để tăng cường độ dẻo, dễ uốn, tính tạo hình của thép không gỉ. Mô-lip-đen (Mo) làm cho thép không gỉ có khả năng chịu ăn mòn cao trong môi trường acid. Nitơ (N) tạo ra sự ổn định cho thép Nguyễn Thị An 10 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 18 of 128. Header Page 19 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 không gỉ ở nhiệt độ âm (môi trường lạnh). Sự tham gia khác nhau của các thành phần crôm, niken, mô-lip-đen, ni tơ dẫn đến các cấu trúc tinh thể khác nhau tạo ra tính chất cơ lý khác nhau của Inox [22], [23]. Đặc tính của thép không gỉ: Các đặc tính của nhóm thép không gỉ có thể được nhìn dưới góc độ so sánh với họ thép cacbon thấp, thép không gỉ có:  Độ dẻo cao hơn  Độ cứng và độ bền cao hơn  Độ bền nóng cao hơn  Chống chịu ăn mòn cao hơn  Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn  Phản ứng từ kém hơn (chỉ với thép austenit) Các cơ tính đó thực ra đúng cho họ thép austenit và có thể thay đổi khá nhiều đối với các mác thép và họ thép khác. Các cơ tính liên quan đến các lĩnh vực ứng dụng thép không gỉ, nhưng cũng chịu ảnh hưởng của thiết bị và phương pháp chế tạo. Nhờ khả năng chống ăn mòn, bảo trì thấp và màu sáng của thép không gỉ làm cho nó trở thành một vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng. Có hơn 150 loại thép không gỉ, trong đó 15 loại được sử dụng phổ biến nhất. Inox được sử dụng làm dụng cụ nhà bếp, dụng cụ phẫu thuật, thiết bị gia dụng, thiết bị công nghiệp, ô tô và hàng không vũ trụ, và vật liệu xây dựng [23]. Vật liệu thủy tinh Thủy tinh là một chất rắn vô định hình đồng nhất, có gốc silicát, thường được pha trộn thêm các tạp chất để có tính chất theo ý muốn. Trong dạng thuần khiết và ở điều kiện bình thường, thủy tinh là một chất trong suốt, tương đối cứng, khó mài mòn, rất trơ về mặt hóa học và không hoạt động xét về phương diện sinh học, có thể tạo thành với bề mặt rất nhẵn và trơn. Tuy nhiên, thủy tinh rất dễ gãy hay vỡ thành các mảnh nhọn và sắc dưới tác dụng của lực hay nhiệt một cách đột ngột. Tính chất này có thể giảm nhẹ hay thay Nguyễn Thị An 11 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 19 of 128. Header Page 20 of 128. Khóa luận tốt nghiệp Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đổi bằng cách thêm một số chất bổ sung vào thành phần khi nấu thủy tinh hay xử lý nhiệt [23]. Vì thủy tinh là một vật liệu cứng và không hoạt hóa nên nó là một vật liệu rất có ích. Trong phòng thí nghiệm để làm các thí nghiệm trong hóa học, sinh học, vật lý và nhiều lĩnh vực khác, người ta sử dụng bình tam giác, ống nghiệm, lăng kính và nhiều dụng cụ thiết bị khác được làm từ thủy tinh. Đối với các ứng dụng này, thủy tinh Pyrex ( thủy tinh có thêm Bo) thường được sử dụng vì sức bền và hệ số giãn nở nhiệt thấp, tạo cho thủy tinh chống lại tốt hơn đối với các sốc nhiệt và cho phép đo đạc chính xác hơn khi làm nóng và làm nguội các thiết bị. Đối với phần lớn các ứng dụng có yêu cầu cao, thủy tinh thạch anh được sử dụng, mặc dù rất khó làm việc với nó. Phần lớn thủy tinh như thế này được sản xuất hàng loạt bằng các công nghệ khác nhau, nhưng đa phần các phòng thí nghiệm lớn cần rất nhiều các loại đồ thủy tinh khác nhau vì thế họ vẫn giữ ống thổi thủy tinh trong văn phòng. Vật liệu nhựa Nhựa là các hợp chất cao phân tử, được dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng trong đời sống hằng ngày như: áo mưa, ống dẫn điện... cho đến những sản phẩm công nghiệp, gắn với đời sống hiện đại của con người. Chúng là những vật liệu có khả năng bị biến dạng khi chịu tác dụng của nhiệt, áp suất và vẫn giữ được sự biến dạng đó khi thôi tác dụng [23]. 1.5.2. Phân loại theo hiệu ứng của polyme với nhiệt độ Nhựa nhiệt dẻo : Là loại nhựa khi nung nóng đến nhiệt độ chảy mềm Tm thì nó chảy mềm ra và khi hạ nhiệt độ thì nó đóng rắn lại. Thường tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp. Các mạch đại phân tử của nhựa nhiệt dẻo liên kết bằng các liên kết yếu (liên kết hydro, vandecvan). Tính chất cơ học không cao khi so sánh với nhựa nhiệt rắn. Nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh được Nguyễn Thị An 12 K35C Khoa Sinh- KTNN luan van thac si - luan van kinh te - khoa luan - tai lieu -Footer Page 20 of 128.