TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN ĐỖ HỒNG DUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẠO MÀNG BC TỪ CHỦNG GLUCONACETOBACTER BẰNG PHƢƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN TIA UV KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Vi sinh vật học HÀ NỘI - 2014 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA SINH - KTNN ĐỖ HỒNG DUNG NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẠO MÀNG BC TỪ CHỦNG GLUCONACETOBACTER BẰNG PHƢƠNG PHÁP GÂY ĐỘT BIẾN TIA UV KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Vi sinh vật học Ngƣời hƣớng dẫn khoa học PGS. TS ĐINH THỊ KIM NHUNG HÀ NỘI - 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Đinh Thị Kim Nhung và các thầy cô trong phòng Vi sinh, khoa Sinh - KTNN đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa Sinh - KTNN đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài này.Cảm ơn tất cả các bạn sinh viên đã giúp đỡ tôi để hoàn thành khóa luận một cách tốt đẹp. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè và người thân đã giúp đỡ, động viên để em vững tin hoàn thành khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2014 Sinh viên Đỗ Hồng Dung LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: Nghiên cứu khả năng tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter dưới tác dụng của tác nhân gây đột biến tia UV là do tôi thực hiện, không có sự trùng lặp với các tác giả khác. Tôi xin cam đoan những gì tôi viết trong luận văn này đều là sự thật.Đây là kết quả nghiên cứu của riêng tôi. Tất cả các số liệu đều được thu thập từ thực nghiệm, qua xử lý thống kê, không có số liệu sao chép hay bịa đặt, không trùng với kết quả đã công bố. Trong tài liệu này tôi có sử dụng tài liệu của một số tác giả, tôi xin phép tác giả để bổ sung cho luận văn của mình. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2014 Sinh viên Đỗ Hồng Dung DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 1PFK : Fructose - 1phosphate kinase BC : Bacterial cellulose CFU : Clony Forming Unit CS : Cellulose synthate cs : Cộng sự ĐB : Đột biến Nxb : Nhà xuất bản PMG : Phosphoglucomutase Pru-6-P : Fructose - 6 - phosphate PTS : Hệ thống Phosphotransferase UDPGlc : Uridine diphospho glucose UGP : Glucose - 1 - phosphate uridylytransferase UV : Ultra Violet VSV : Vi sinh vật DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Đặc điểm sinh hóa của chủng vi khuẩn Gluconacetobacter theo Frateur (1950) ............................................................................................ 5 Bảng 3.1. Khuẩn lạc vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 xử lý đột biến 3 phút sau 3 ngày ........................................................................................... 28 Bảng 3.2. Điểm sai khác giữa chủng Gluconacetobacter BHN2 vàGluconacetobacter BHN2 ĐB .................................................................... 32 Bảng 3.3. Khả năng tạo màng BC của các chủng Gluconacetobacter BHN2ĐB lần thứ nhất ................................................................................... 37 Bảng 3.4. Khả năng tạo màng BC của các mẫu ĐB3, ĐB5, ĐB7 lần thứ 2 .. 37 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1.Vi khuẩn Gluconacetobacter ............................................................ 4 Hình 1.2. Cấu trúc cellulose ........................................................................... 11 Hình 1.3. Con đường sinh tổng hợp celluose ở chủng Gluconacetobacter ... 12 Hình 3.1.Vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 trên kính hiển vi quang học ... 20 Hình 3.2.Vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 trên thạch nghiêng ............... 21 Hình 3.3.Vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 trong môi trường hoạt hóa .... 22 Hình 3.4. Màng BC từ chủng Gulconacetobacter BHN2 .............................. 23 Hình 3.5. Xử lý đột biến 7 phút vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2............ 24 Hình 3.6. Khuẩn lạc vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 xứ lỷ đột biến 5 phút sau 3 ngày. .............................................................................................. 25 Hình 3.7. Khuẩn lạc vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 xử lý đột biến ở 7 phút sau 3 ngày ......................................................................................... 26 Hình 3.8. Xử lý đột biến 3 phút vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2............ 27 Hình 3.9. Khuẩn lạc vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 xử lý đột biến 3 phút sau 3 ngày. ........................................................................................... 28 Hình 3.10. Hình thái khuẩn lạc vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 (A) vàGluconacetobacter BHN2 ĐĐ (B) ............................................................. 30 Hình 3.11. Hình thái vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 (A) vàGluconacetobac BHN2 ĐB (B) ....................................................................... Hình 3.12.Vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 trên thạch nghiêng ............. 33 Hình 3.13.Vi khuẩn Gluconacetobacter BHN2 ĐB trong môi trường hoạt hóa 34 Hình 3.14. Lên men tạo màng BC từ các mẫu ĐB2, ĐB5, ĐB7 ................... 35 Hình 3.15. Màng BC từ mẫu ĐB3, ĐB5 ........................................................ 36 Hình 3.16. Mẫu ĐB7 không tạo màng .......................................................... 36 MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................... 1 2. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................... 1 3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 1 4. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ........................................................ 2 5. Điểm mới của đề tài .................................................................................... 2 Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................... 3 1.1. Vị trí và đặc điểm phân loại của Gluconacetobacter trong sinh giới ....... 3 1.1.1. Vị trí phân loại của Gluconacetobacter trong sinh giới ............... 3 1.1.2. Đặc điểm phân loại ........................................................................ 3 1.1.3. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn Gluconacetobacter ................. 6 1.2. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn Gluconacetobacter trên thế giới và ở Việt Nam ........................................................................................................ 7 1.2.1. Trên thế giới .................................................................................. 8 1.2.2. Ở Việt Nam ................................................................................... 9 1.3. Đặc điểm và cơ chế hình thành màng BC .............................................. 11 1.3.1. Đặc điểm cấu trúc của màng BC.................................................. 11 1.3.2. Cơ chế tổng hợp màng BC .......................................................... 12 1.4. Gây đột biến ở vi sinh vật ...................................................................... 13 Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................ 15 2.1. Đối tượng nghiên cứu và hóa chất ......................................................... 15 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................. 15 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị .......................................................................... 15 2.1.3. Hóa chất ...................................................................................... 15 2.1.4. Môi trường .................................................................................. 16 2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 16 2.2.1. Phương pháp vi sinh .................................................................. 16 2.2.2. Phương pháp gây đột biến vi sinh vật ....................................... 18 2.2.3. Phương pháp tuyển chọn sơ bộ các chủng sau đột biến ........... 19 2.2.4. Phương pháp toán học ............................................................... 19 Chƣơng 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ....................... 20 3.1. Lên men tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2. ................. 20 3.1.1. Quan sát hình thái khuẩn lạc, hình thái tế bào. ......................... 20 3.1.2. Lên men tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2 ...... 21 3.2. Xử lý đột biến chủng Gluconacetobacter BHN2 dưới tác dụng của tia UV….23 3.2.1. Thí nghiệm lần 1 ....................................................................... 24 3.2.2. Thí nghiệm lần 2 ....................................................................... 25 3.2.3. Thí nghiệm lần 3 ....................................................................... 27 3.3. Lựa chọn khoảng thời gian xử lý đột biến tia UV phù hợp ................... 29 3.4. So sánh hình thái khuẩn lạc, hình thái tế bào của chủng Gluconacetobacter BHN2 và Gluconacetobacter BHN2 ĐB ....................... 29 3.4.1. Hình thái khuẩn lạc ................................................................... 29 3.4.2. Hình thái tế bào ......................................................................... 30 3.5.3. Điểm sai khác giữa chủng Gluconacetobacter BHN2 vàGluconacetobacter BHN2 ĐB ......................................................... 31 3.5. Lên men tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2 sau đột biến.... 33 3.5.1. Nhân giống Gluconacetobacter BHN2 ĐB trên môi trường thạch nghiêng ...................................................................................... 33 3.5.1. Nuôi chủng Gluconacetobacter BHN2 ĐB trong môi trường hoạt hóa thu sinh khối ......................................................................... 34 3.5.3. Tạo màng BC từ 3 mẫu ĐB3, ĐB5, ĐB7 .................................. 35 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 40 MỞ ĐẦU 1.Lý do chọn đề tài Như chúng ta đã biết thế kỉ XX là thế kỉ của ngành công nghệ thông tin thì thế kỉ XXI là thế kỉ của ngành công nghệ sinh học. Ngày nay công nghệ sinh học đang dần trở thành một ngành kĩ thuật chủ đạo của nhiều quốc gia trên thế giới. Gắn liền với nó là công nghệ vi sinh đã có những thành tựu to lớn và ý nghĩa trong đời sống, trong các ngành công nghiệp, y học… Nó đã và đang tập trung sự chú ý của các nhà khoa học trên toàn thế giới. Màng BC do vi khuẩn Gluconacetobacter tạo ra có cấu trúc hóa học và đặc tính cơ học giống với cellulose của thực vật nhưng có thêm một số tính chất hóa lí đặc biệt như: độ bền cơ học, đường kính sợi nhỏ, độ tinh khiết cao, tính đàn hồi lớn, khả năng thấm hút nước nhanh, khả năng polymer hóa rất lớn. Vì vậy màng BC được ứng dụng đã và đang được quan tâm hiện nay là sản xuất màng BC điều trị bỏng và tổn thương da. Xuất phát từ thực tiễn về nhu cầu sử dụng màng BC dùng trị bỏng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năngtạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter bằng phương pháp gây đột biếntia UV”. 2.Mục tiêu của đề tài Xử lý đột biến tia UV với chủng Gluconacetobacter BHN2, nghiên cứu khả năng tạo màng BC của chủng Gluconacetobacter BHN2 ĐB dưới tác dụng của tia UV, từ đó làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.Nội dung nghiên cứu 3. 1. Lên men tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2. 3. 2. Gây đột biến chủng Gluconacetobacter BHN2 dưới tác dụng của tia UV. 3.3. Lựa chọn khoảng thời gianxử lý đột biến phù hợp. 1 3.4. So sánh hình thái khuẩn lạc, hình thái tế bào của chủng Gluconacetobacter BHN2 và Gluconacetobacter BHN2 ĐB. 3. 5. Lên men tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2 sau khi gây đột biến. 4.Ý nghĩa khoa họcvà ý nghĩa thực tiễn 4.1. Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu khả năng lên men tạo màng BC từ chủng GluconacetobacterBHN2 ĐB, từ đó chọn chủng sau đột biến để có thể nâng cao chất lượng màng, từ đó làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu khả năng tạo màng BC từ chủng Gluconacetobacter BHN2 ĐB để có thể rút ngắn thời gian tạo màng. 5.Điểm mới của đề tài Đã xử lý đột biến chủng Gluconacetobacter BHN2 dưới tác dụng của tia UV trong khoảng thời gian 3, 5, 7 phút; tiếp tục nghiên cứu khả năng tạo màng BC từ chủng ĐB, từ đó làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo. 2 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Vị trí và đặc điểm phân loại của Gluconacetobacter trong sinh giới 1.1.1. Vị trí phân loại của Gluconacetobacter trong sinh giới Theo hệ thống phân loại của nhà khoa học Bergey thì Gluconacetobacter thuộc giống Acetobacter, họ Pseudomonadeceae, 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. 1.1.2. Đặc điểm phân loại 1.12.1. Đặc điểm hình thái, tế bào học. Gluconacetobacter có dạng hình que, thẳng hay hơi cong, kích thước khoảng 2µm, tế bào đứng riêng rẽ hoặc xếp thành từng chuỗi, không có khả năng di động, không sinh bào tử.Các tế bào được bao bọc bởi chất nhày tạo váng nhăn và dày. Váng có chứa hemicelluloses nên khi gặp H2SO4và thuốc nhuộm iot sẽ bắt màu xanh (do phản ứng hemicelluloses), chúng có thể vượt quá giới hạn cho phép, nó sẽ ức chế hoạt động của vi khuẩn [8]. Vi khuẩn Gluconacetobacter thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm, hiếu khí bắt buộc, hóa dị dưỡng. Tế bào của chúng thường tìm thấy trong giấm, dịch rượu, nước ép hoa quả, trong đất. 3 Hình 1.1. Vi khuẩn Gluconacetobacter 1.2.22. Đặc điểm nuôi cấy Trên môi trường thạch đĩa, vi khuẩn Gluconacetobacter hình thành khuẩn lạc nhẵn hoặc xù xì, rìa mép khuẩn lạc bằng phẳng hay gợn sóng, màu trắng hoặc trong suốt, khuẩn lạc bằng phẳng hoặc lồi lên dễ tách khỏi môi trường. Vi khuẩn Gluconacetobacter khi nuôi cấy trong môi trường lỏng ở điều kiện tĩnh, chúng sẽ hình thành trên bề mặt môi trường một lớp màng BC. Ngược lại, trong điều kiện nuôi lắc, cellulose hình thành hạt nhỏ với kích thước không đều nhau và phân tán trong môi trường dinh dưỡng tạo ra những đặc tính hình thái khác hẳn cellulose trong điều kiện nuôi cấy tĩnh. 1.2.2.3. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa Đặc điểm sinh lý:Vi khuẩn Gluconacetobacter phát triển ở nhiệt độ25 - 300C, 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. Tuy nhiên vẫn còn những ý kiến khác nhau và nhiều tranh cãi về điều kiện nhiệt độ, pH tối thích cho chủng vi khuẩn Gluconacetobacter sinh trưởng và tạo màng. 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. 4 Đặc điểm sinh hóa:Năm 1950, Frateur đã chính thức đưa ra một khóa phân loại mới căn cứ vào các tiêu chuẩn: Khả năng oxy hóa acid acetic thành CO2 và H2O; hoạt tính catalase; khả năng sinh trưởng trên môi trường Hoyer… Theo quan điểm này Gluconacetobacter là chủng thuộc chi Acetobacter, họPseudomonadaceae, bộ Pseudomonadales, lớp Schizomycetes. Đặc điểm phân biệt với các chủng khác trong cùng một chi được trình bày ở bảng 1.1 dưới đây: Bảng 1.1. Đặc điểm sinh hóa của chủng vi khuẩn Gluconacetobacter theo Frateur (1950) STT Đặc điểm Hiện tƣợng Kết quả 1 Oxy hóa ethanol thành Chuyển hóa môi trường chứa + acid acetic Bromphenol Blue 0,04% từ màu xanh sang màu vàng 2 Hoạt tính catalase Hiện tượng sủi bọt khí + 3 Sinh trưởng trên môi Sinh khối không phát triển _ trường Hoyer 4 Chuyển hóa glycerol Tạo kết tủa đỏ gạch trong dịch + thành dihydroxyaceton sau lên men 5 Chuyển hóa glucose Vòng sáng xuất hiện xung + thành acid quanh khuẩn lạc trên môi trường chứa CaCO3 6 Kiểm tra khả năng sinh Không hình thành sắc tố nâu _ sắc tố màu 7 Kiểm tra khả năng tổng Váng vi khuẩn xuất hiện màu + hợp cellulose lam 5 1.1.3. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn Gluconacetobacter 1.1.3.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon Để vi khuẩn sinh trưởng và phát triển tốt hơn cần cung cấp nguồn cacbon phù hợp. Tùy nhóm vi sinh vật mà nguồn cacbon được cung cấp là vô cơ hay hữu cơ. Giá trị dinh dưỡng và khả năng hấp thụ cacbon phụ thuộc vào hai yếu tố: Thành phần hóa học và tính chất sinh lý của nguồn thức ăn, đặc điểm sinh lý của từng loại vi sinh vật. Người ta sử dụng đường làm thức ăn nuôi cấy phần lớn các vi sinh vật dị dưỡng. Đường đơn ở nhiệt độ cao có thể bị chuyển hóa thành lọai hợp chất có màu tối khó hấp thụ. Trong môi trường kiềm sau khử trùng, đường còn dễ bị chuyển hóa làm biến đổi pH môi trường. Để tránh hiện tượng này khi khử trùng môi trường có chứa đường người ta thường chỉ hấp ở áp lực 0,5atm ở 1100C trong 30 phút. Từ các loại đường đơn tốt nhất nên sử dụng phương pháp hấp gián đoạn (phương pháp Tyndal). Để nuôi cấy các loại vi sinh vật khác người ta sử dụng các nồng độ đường không giống nhau, với vi khuẩn thường dùng 0,5 - 0,2% đường. Hầu hết các vi sinh vật chỉ đồng hóa được các loại đường dạng đồng phân D [1]. Các hợp chất hữu cơ chứa cả cacbon cả nitơ (pepton, nước thịt, nước chiết ngô, nước chiết nấm men, nước chiết đại mạch…) có thể vừa sử dụng làm nguồn cacbon, vừa sử dụng làm nguồn nitơ đối với vi sinh vật [1]. 1.1.3.2. Nhu cầu nitơ của vi sinh vật Nguồn nitơ vô cơ dễ hấp thu nhất đối với vi sinh vật là NH3 và NH4+. Tuy nhiên, khi nuôi cấy vi khuẩn trong môi trường có sử dụng NH4+ thì sau khi chúng đồng hóa NH4+ trong môi trường sẽ tích lũy anion vô cơ (SO42-, Cl- …) làm hạ thấp rất nhiều trị số pH của môi trường. Muối anion của các axit hữu cơ ít làm chua môi trường hơn do đó có lúc được sử dụng nhiều hơn (mặc dù đắt hơn). 6 Muối nitrat là nguồn thức ăn nitơ thích hợp với nhiều loại tảo, nấm sợi, xạ khuẩn nhưng lại ít thích hợp với vi khuẩn, vì sau khi vi khuẩn sử dụng hết NO3- các ion kim loại sẽ kiềm hóa môi trường [1]. Vi sinh vật có khả năng đồng hóa tốt nitơ chứa trong các thức ăn hữu cơ. Các thức ăn này vừa là nguồn cacbon vừa là nguồn cung cấp nitơ cho vi sinh vật. Vi sinh vật không có khả năng hấp thụ trực tiếp các protein cao phân tử, chỉ có các polypeptide không chứa quá 5 gốc axit amin mới có thể di chuyển được qua màng tế bào chất của vi sinh vật [1]. 1.1.3.3. Hàm lượng ethanol trong dung dịch lên men Ethanol được sử dụng như một cơ chất.Hàm lượng ethanol có thể thay đổi từ 2-10%V. Hàm lượng cao hơn sẽ làm giảm năng suất lên men. Theo Hong Joo Son lại công bố hàm lượng ethanol có thể thay đổi từ 0,2-1% tốt nhất ở 0,6%. Theo Nodes, lượng ethanol duy trì trong môi trường luôn giữ ở 3-3,5%. Các tác giả Ebner và Heirich, cho lượng ethanol dùng từ 7-10%V. Để tránh hiện tượng oxy hóa hoàn toàn acid acetic cần có một lượng ethanol sót trong sản phẩm từ 0,2-0,5% để ức chế sự tổng hợp enzyme oxy hóa acid acetic và muối acetate [1]. Ngoài việc oxy hóa ethanol, vi khuẩn acetic còn có khả năng oxy hóa các rượu khác thành các acid tương ứng. 1.2. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn Gluconacetobacter trên thế giới và ở Việt Nam Giấm là sản phẩm rất quen thuộc đối với mỗi chúng ta, nó xuất hiện khoảng từ những năm 1000 trước công nguyên, người xưa dùng nó làm nước uống jessus, và được biết đến nhờ hiện tượng lên men hỏng của rượu vang. Chính vì vậy giấm có tên là “Vinegar”, bắt nguồn từ tiếng Pháp: “Vine” là rượu vang và “aigre” là chua. Khi đó, người ta chưa biết vi khuẩn Gluconacetobacter chính là tác nhân của quá trình lên men này. 7 Giấm mới chỉ bắt đầu được nghiên cứu từ những năm đầu của thế kỉ XIX. Person là người đầu tiên nghiên cứu về giấm và vi khuẩn Gluconacetobacter. 1822, ông đã quan sát lớp màng mỏng phát triển trên bề mặt giấm và chứng minh sự có mặt của một loại vi sinh vật, ông gọi chúng là Mycoderma aceti. Năm 1837, Kiittzing từ những thí nghiệm của mình đã đưa ra kết luận: quá trình lên men giấm được thực hiện khi có sự tham gia của vi khuẩn. Cùng năm đó, nhà bác học nổi tiếng người Đan Mạch là Hansen đã tách được từ màng giấm 2 loại vi khuẩn thuần khiết, ông gọi đó là: Mycoderma aceti và Mycoderma pasteurianum. Nhờ có sự xuất hiện của kính hiển vi, 1862 đến 1868, Pasteur nhờ sự trợ giúp của kính hiển vi đã chứng minh nhận định của Kiittzing và Pasteur là hoàn toàn đúng đắn. Ông nghiên cứu lớp màng xuất hiện trên bia và rượu vang, ông kết luận: Màng đó được tạo thành do một loại trực khuẩn và ông cũng gọi nó là Mycoderma aceti. Từ đó đến nay, nhiều nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu về Gluconacetobacter. Các nghiên cứu chủ yếu nhằm mục đích cải tiến và hoàn thiện hơn quá trình lên men giấm, phân loại Gluconacetobacter thành các nhóm, các loài dựa trên những đặc tính sinh lý, sinh hóa và các ứng dụng của chúng. 1.2.1.Trên thế giới Vi khuẩn Gluconacetobacter và màng BC của chúng đã thu hút được sự chú ý của nhiều nhà khoa học trên thế giới và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: trong công nghệ môi trường, các nhà khoa học đã dùng màng BC làm màng phân tách để xử lý nước, làm chất mang đặc biệt cho pin và tế bào năng lượng (Brown 1989), Jonas và Farad (1998) đã dùng màng như một chất đặc biệt để biến đổi độ nhớt,làm các sợi truyền quang, làm môi trường cơ 8 chất trong sinh học. Đặc biệt trong công nghiệp dệt, Brown (1989) đã sử dụng chúng để sản xuất vải đặc biệt có giá trị kinh tế cao.Trong công nghệp giấy, màng BC được sử dụng để sản xuất giấy điện tử có chất lượng cao. Trong công nghiệp thực phẩm, nó được ứng dụng để sản xuất thạch dừa, một món ăn được ưa chuộng ở Đông Nam Á. Ứng dụng nổi bật nhất của màng BC là trong lĩnh vực y học. Nó được sử dụng để chế tạo vật liệu composite đắp lên vết thương hở, điều trị bỏng, thay thế da tạm thời, làm mặt nạ dưỡng da, làm mạch máu điều trị các bệnh tim mạch. Các sản phẩm chế tạo từ microbial cellulose cũng được ứng dụng trong phẫu thuật và nha khoa implants. Năm 2005, Henrik Backdahl và cs đã ghép thành công sợi cellulose trên động mạch cảnh của lợn thấy chúng sinh sản và kéo dài khoảng 40µm chỉ sau 2 tuần cấy ghép.Họ đã đi đến kết luận có sự tương đồng về cấu trúc giữa màng BC với collagen. 1.2.2.Ở Việt Nam Trong điều trị bỏng, để giảm đau cho bệnh nhân, hạn chế mất dịch, máu qua vết thương, hạn chế nhiễm khuẩn vết bỏng, kích thích biểu mô hóa ở bỏng nông hay kích thích tạo mô hạt ở bỏng sâu người ta thường sử dụng các loại vật liệu che phủ vết thương phần mềm, thay thế da vết bỏng đã được sử dụng từ rất lâu. Tuy nhiên, việc sử dụng những loại da này cũng mới chỉ dừng lại ở cách sử dụng đơn giản, đó là da tươi.Mặc dù da dị loại tươi có những ưu điểm, đặc biệt là khả năng bám dính tốt, nhưng nó cũng có những nhược điểm nhất định. Hơn nữa, việc sử dụng lại ở thế bị động, bảo quản và xử lý phức tạp, khó có thể sử dụng rộng rãi trên lâm sàng. Vật liệu từ da đồng loại là lý tưởng nhất cho việc che phủ vết thương, vết bỏng nhưng trong nhiều trường hợp rất khan hiếm, không đủ đáp ứng được.Chính vì vậy vật liệu che phủ tạm thời từ các loại màng sinh học là lựa chọn số một, có vai trò rất quan trọng 9 trong điều trị bỏng. Một trong các loại màng sinh học đã và đang được quan tâm ngày nay là màng cellulose vi khuẩn. Tại Việt Nam việc nghiên cứu và sử dụng màng BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter ngày càng được quan tâm. Có một số các nghiên cứu, công bố liên quan đến Gluconacetobacter sự hình thành màng BC và ứng dụng màng BC.Các công trình mới chỉ bước đầu nghiên cứu quá trình tạo màng, đặc tính cấu trúc màng làm cơ sở chế tạo màng trị bỏng, sản xuất thạch dừa. Gần đây nhất là nghiên cứu ứng dụng màng BC làm chất nền và giá đỡ để cố định tế bào vi khuẩn của Nguyễn Thúy Hương và Phạm Thạch Hổ. Theo tác giả Nguyễn Văn Thanh, Trưởng bộ Vi sinh - Ký sinh, Đại học Y Dược, Thành phố Hồ Chí Minh cho biết nhóm nghiên cứu của ông chế tạo thành công màng trị bỏng sinh học có tẩm dầu mù u bằng phương pháp lên men. Nó có khả năng thấm nước cao, kết dính chặt và trơ về mặt hóa học nên nó có vai trò như màng sinh học có thể thay thế da tạm thời. Nghiên cứu về màng trị bỏng của tác giả như Huỳnh Thị Ngọc Lan, nghiên cứu chế tạo màng trị bỏng từ Bacterial cellulose của Gluconacetobacter và hoạt chất tái sinh mô của dầu mù u. Ngoài ra, có nghiên cứu về hiệu ứng làm lành vết thương của hỗn hợp Chistosan tan trong nước - Bacterial cellulose - Nano bạc của nhóm tác giả Nguyễn Thị Mỹ Lan, Huỳnh Thị Phương Linh, Lê Thị Mỹ Phước và Nguyễn Quốc Hiển. Tại phòng Vi sinh, khoa Sinh - KTNN, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, nhóm nghiên cứu của tác giả Đinh Thị Kim Nhung và cs đang tiến hành nghiên cứu quy trình sản xuất màng BC với chất lượng tốt và ứng dụng vào trị bỏng bước đầu đã đạt được thành công [5]. 10 1.3.Đặc điểm và cơ chế hình thành màng BC 1.3.1. Đặc điểm cấu trúc của màng BC Bacterial cellulose được cấu tạo bởi chuỗi polymer 1,4 glucopyranose mạch thẳng. Nó có thành phần hóa học đồng nhất với cellulose thực vật, nhưng cấu trúc và đặc tính của nó lại khác xa nhau. Hình 1.2. Cấu trúc cellulose BC được cấu tạo bởi những chuỗi polymer 1,4 glucopyranose mạch thẳng được tổng hợp từ một số loài vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn Gluconacetobacter (Acetobacter xylimum). Khi nuôi cấy Gluconacetobacter trên môi trường dịch lỏng, trong điều kiện nuôi cấy tĩnh sẽ hình thành nên một lớp màng, màng đó có bản chất là cellulose được liên kết với các tế bào vi khuẩn. Màng BC doGluconacetobacter tạo ra có cấu trúc hóa học đồng nhất với cellulose thực vật nhưng lại có một số tính chất hóa lý đặc biệt như: độ bền cơ học và khả năng thấm hút nước cao; đường kính sợi nhỏ, độ tinh khiết cao, khả năng polymer lớn...Hiện nay màng BC được xem là nguồn nguyên liệu mới có tiềm năng được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp thực phẩm, công nghệ giấy, công nghệ sản xuất pin... đặc biệt 11