Luận án Tuyển chọn và cải thiện các chủng acetobacter xylinum tạo cellulose vi khuẩn để sản xuất và ứng dụng ở quy mô pilot

TUYỂN CHỌN VÀ CẢI THIỆN CÁC CHỦNG ACETOBACTER XYLINUM TẠO CELLULOSE VI KHUẨN ĐỂ SẢN XUẤT VÀ ỨNG DỤNG Ở QUY MÔ PILOT Nguyễn Thúy Hương Trang nhan đề Mục lục Danh mục các ký hiệu viết tắt Chương_1: Mở đầu. Chương_2: Tổng quan tài liệu. Chương_3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Chương_4: Kết quả và thảo luận. Chương_5: Kết luận và đề nghị. Các bài báo khoa học được đăng Tài liệu tham khảo Phụ lục MỤC LỤC Danh mục các ký hiệu các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các đồ thị, biểu đồ Danh mục các hình Chương 1. MỞ ĐẦU----------------------------------------------------------------------------------1 . Mục tiêu của đề tài . Nội dung của đề tài . Những điểm mới của luận án Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU-------------------------------------------------------------4 2.1 Cellulose vi khuẩn --------------------------------------------------------------------------4 2.1.1 Cấu trúc cellulose vi khuẩn --------------------------------------------------------------4 2.1.2 Một số tính chất của cellulose vi khuẩn -----------------------------------------------9 2.2 Vi sinh vật sản sinh cellulose --------------------------------------------- ---------------10 2.2.1 Nhóm vi sinh vật có khả năng sản sinh cellulose -------------------------------------10 2.2.2 Đặc điểm chung Acetobacter – giống vi khuẩn sinh cellulose hiệu quả cao-------11 2.2.3 Đặc điểm sinh học của vi khuẩn Acetobacter xylinum -------------------------------13 2.2.4 Sinh tổng hợp cellulose ở vi khuẩn Acetobacter xylinum --------------------------14 2.3 Lên men thu nhận cellulose vi khuẩn --------------------------------------------------19 2.4 Ứng dụng của cellulose vi khuẩn và triển vọng---------------------------------------25 2.5 Mối quan hệ giữa tính đề kháng Sulfaguanidine và sinh tổng hợp cellulose gia tăng ở chủng đột biến Acetobacter xylinum---------------------------------------29 2.6 Cố định tế bào vi sinh vật----------------------------------------------------------------32 Chương 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU----------------------------36 3.1 Giống------------------------------------------------------------------------------------------36 3.2 Nguyên liệu và môi trường dinh dưỡng--------------------------------------------------36 3.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu------------------------- --------------------------39 3.3.1 Các bước thí nghiệm ---------------- -----------------------------------------------------39 3.3.2 Lập bộ sưu tập giống----------------------------------------------------------------------39 3.3.3 Sàng lọc giống phù hợp với nguồn nguyên liệu--------------------------------------42 3.3.4 Cải thiện giống: Đột biến bằng tia UV, chọn lọc dòng đột biến kháng Sulfaguanidine, có khả năng tổng hợp cellulose cao---------------------------------------42 3.3.5 Khảo sát quá trình nhân giống quy mô nhỏ và quy mô pilot------------------------44 3.3.6 Thành phần môi trường phù hợp phương thức lên men bề mặt và lên men chìm45 3.3.7 Một số điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến quá trình lên men bề mặt và lên men chìm BC -------------------------------------------------------------------------------------------46 3.3.8 Nghiên cứu biến động trong quá trình lên men BC ở quy mô phòng thí nghiệm46 3.3.9 Thử nghiệm lên men BC ở quy mô pilot-----------------------------------------------47 3.3.10 Phương pháp xử lý BC------------------------------------------------------------------47 3.3.11 Phương pháp cố định vi khuẩn A.xylinum trên BC----------------------------------49 3.3.12 Tạo 2 chế phẩm A.xylinum BC16 và A.xylinum BC16S1 . Ứng dụng chế phẩm Acetobacter xylinum để lên men BC-----------------------------------------------------------50 3.3.13 Cố định vi khuẩn Lactic và ứng dụng lên men sữa chua---------------------------51 3.3.14 Thăm dò sử dụng sinh khối Acetobacter xylinum làm tác nhân kết dính để tạo một số vật liệu có giá trị từ phế thải nông nghiệp----------------------------------52 3.3.15 Phương pháp xử lý số liệu--------------------------------------------------------------52 Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN-------------------------------------------------------53 4.1 Lập bộ sưu tập giống---------------------------------------------------------------------------53 4.2 Các kiểu lên men trên những nguồn nguyên liệu khác nhau----------------------59 4.2.1 Môi trường rỉ đường----------------------------------------------------------------------59 4.2.1.1 Sàng lọc giống cho nguồn nguyên liệu rỉ đường------------------------------------59 4.2.1.2 Đột biến bằng tia UV chọn lọc dòng có khả năng sản sinh BC cao trên môi trường rỉ đường------------------------------------------------------------------------------62 4.2.1.3 Nhân giống A.xylinum BC16 và A.xylinum BC16S1----------------------------------64 4.2.1.4 Thành phần môi trường rỉ đường phù hợp kiểu lên men bề mặt -----------------66 4.2.1.5 Thành phần môi trường rỉ đường phù hợp kiểu lên men chìm---------------------68 4.2.2 Môi trường nước mía------------------------------------------------------------------------70 4.2.2.1 Sàng lọc giống phù hợp với môi trường nước mía------------------------------------70 4.2.2.2 Nhân giống A.xylinumBC17-----------------------------------------------------------72 4.2.2.3 Thành phần môi trường nước mía phù hợp kiểu lên men bề mặt và lên men chìm sản xuất BC -----------------------------------------------------73 4.2.3 Một số môi trường khác--------------------------------------------------------------------75 4.3 Các điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến quá trình lên men----------------------------78 4.4 Thử nghiệm lên men sản xuất BC ở quy mô pilot--------------------------------------86 4.4.1 Lên men bề mặt quy mô pilot trên diện tích rộng 1,5 m2 ----------------------------86 4.4.2 Lên men bề mặt quy mô pilot trên khay nhỏ------------------------------------------87 4.4.3 Lên men chìm quy mô 75 lít/mẻ --------------------------------------------------------88 4.5 Xử lý BC và sản phẩm BC ---------------------------------------------------------------91 4.6 Ứng dụng mới của cellulose vi khuẩn (BC): Dùng BC làm chất nền ( matrix) và giá đỡ ( supporter) để cố định tế bào vi khuẩn ----------------------------------------94 4.6.1 BC phù hợp với các yêu cầu cơ bản của chất nền (matrix) trong kỹ thuật cố định vi sinh vật--------------------------------------------------------------------------------------94 4.6.2 Thăm dò một số phương pháp cố định vi khuẩn lên chất nền ( matrix)-----------95 4.6.3 Cố định tế bào vi khuẩn Acetobacter xylinum trên chất nền- giá đỡ BC tạo chế phẩm để ứng dụng trong lên men cellulose vi khuẩn-------------------------------97 4.6.4 Cố định vi khuẩn Lactic tạo chế phẩm vi khuẩn Lactic ----------------------------110 4.7 Ứng dụng sinh khối Acetobacter xylinum làm tác nhân kết dính--------------------113 Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ--------------------------------------------------------117 Các bài báo khoa học được đăng Tài liệu tham khảo Phụ lục

pdf64 trang | Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 1862 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Tuyển chọn và cải thiện các chủng acetobacter xylinum tạo cellulose vi khuẩn để sản xuất và ứng dụng ở quy mô pilot, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
án leân men nhaèm coù nhöõng ñeà xuaát taêng hieäu quaû leân men BC. 84 4.3.5.1 Leân men beà maët Vôùi caùc thoâng soá toái öu veà moâi tröôøng, gioáng Acetobacter xylinum BC16 vôùi maät ñoä gioáng ñaït: 48.106 –5.107 teá baøo/ ml, tyû leä gioáng: 10%, nhieät ñoä leân men: 30-32oC, thôøi gian leân men: 7 ngaøy, pH ban ñaàu: pH=4. Ñeå tìm hieåu dieãn bieán trong quaù trình leân men cellulose vi khuaån, chuùng toâi ñaõ xaây döïng caùc bieán ñoäng qua ñoà thò 4.10. Maät ñoä teá baøo 10 20 30 40 50 1 2 3 4 5 6 7 8 Thôøi gian( ngaøy) Tr ie äu te á b aøo /m l pH 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1 2 3 4 5 6 7 8 Thôøi gian(ngaøy) pH Ñöôøng toång 0 5 10 15 20 1 2 3 4 5 6 7 8 Thôøi gian( ngaøy) g/ l Saûn löôïng S-BC 0 200 400 600 800 1000 1200 1 2 3 4 5 6 7 8 Thôøi gian( ngaøy) g/ l Ñoà thò 4.10 Bieán ñoäng trong quaù trình leân men beà maët cellulose vi khuaån treân moâi tröôøng ræ ñöôøng ôû phoøng thí nghieäm Maät ñoä teá baøo coù xu höôùng taêng ñeán ngaøy thöù 4, ñaït cao nhaát ôû ngaøy thöù 4 laø 42,05.106 teá baøo/ml, sau ñoù giaûm daàn. Ñeán ngaøy thöù 7 coøn 14,1.106 teá baøo/ml. Theo dieãn bieán thôøi gian leân men, haøm löôïng ñöôøng toång giaûm daàn töø 15,5g/ l ôû ngaøy leân men thöù 2 coøn 0,69 g/ l ôû ngaøy leân men thöù 7. Löôïng acid sinh ra trong quaù trình leân men keùo theo pH moâi tröôøng giaûm daàn vaø pH = 2,1 ôû ngaøy leân men thöù 7. 85 Saûn löôïng S-BC taêng nhanh ñeán ngaøy thöù 5 vaø ñaït cao nhaát ôû ngaøy thöù 6, sau ñoù khoâng taêng vaø coøn coù xu höôùng giaûm. Ñieàu naøy coù theå do giaûm aåm ñoä S- BC khi ñaõ caïn kieät moâi tröôøng. 4.3.5.2 Leân men chìm Maät ñoä teá baøo 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 5 6 7 8 Thôøi gian( ngaøy) Tr ie äu te á b aøo /m l pH 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1 2 3 4 5 6 7 8 Thôøi gian(ngaøy) pH Ñöôøng toång 0 5 10 15 20 1 2 3 4 5 6 7 8 Thôøi gian( ngaøy) g/ l Saûn löôïng A-BC 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thôøi gian (ngaøy) g/ l Ñoà thò 4.11 Bieán ñoäng trong quaù trình leân men chìm cellulose vi khuaån treân moâi tröôøng ræ ñöôøng ôû phoøng thí nghieäm Trong leân men chìm, xu höôùng taêng hay giaûm theo thôøi gian leân men ôû caùc chæ tieâu maät ñoä teá baøo, ñöôøng toång, pH töông töï nhö trong leân men beà maët. Tuy maät ñoä teá baøo trong leân men chìm cao hôn so vôùi leân men beà maët, nhöng dieãn bieán saûn löôïng A-BC thì khaùc haún. So vôùi leân men beà maët, saûn löôïng A-BC taêng ñeàu töø ñaàu ñeán ngaøy thöù 7 vaø oån ñònh ôû ngaøy leân men thöù 8, ñaït trung bình laø 840g/ l moâi tröôøng (ñoà thò 4.11). Saûn löôïng A-BC luoân thaáp hôn S-BC do söï haïn cheá cung caáp oxy trong leân men chìm. Hieäu suaát leân men A-BC chæ ñaït baèng 86% so vôùi S-BC. Saûn löôïng A-BC ñaït 840 g/ l, ñaït 85-89% so vôùi caùc keát quaû nghieân cöùu ôû ngoaøi nöôùc (vôùi caùc thieát bò leân men coù phaân caét kích thöôùc cuûa boït khí khi suïc) [19,31,49]. 86 4.4 Thöû nghieäm leân men saûn xuaát BC ôû quy moâ pilot. 4.4.1 Leân men beà maët treân dieän tích roäng 1,5 m2 Vôùi quy moâ leân men beà maët treân dieän tích roäng 1,5 m2, caùc bieán ñoäng quaù trình leân men coù söï khaùc bieät so vôùi phoøng thí nghieäm nhö sau: Maät ñoä teá baøo 0 10 20 30 40 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ngaøy M aät ñ oä( tri eäu te á b aøo /m l) pH 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ngaøy pH Ñöôøng toång 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ngaøy g/ l Saûn löôïng S-BC 0 200 400 600 800 1000 1200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ngaøy g/ l m oâi tr öô øng Ñoà thò 4.12 So saùnh caùc bieán ñoäng quaù trình leân men beà maët cellulose vi khuaån treân moâi tröôøng ræ ñöôøng ôûâ phoøng thí nghieäm vaø quy moâ pilot. (a) Phoøng thí nghieäm. (b) Quy moâ pilot So vôùi quaù trình leân men ôû phoøng thí nghieäm: - Veà maät ñoä teá baøo: Xu höôùng maät ñoä teá baøo gia taêng ñeán ngaøy thöù 5, ñaït cao nhaát 40,97.106 teá baøo/ ml. So vôùi quy moâ nhoû thì maät ñoä gia taêng chaäm hôn vaø taïi ñænh cuõng thaáp hôn. Chính söï thay ñoåi naøy, hai chæ tieâu ñöôøng toång vaø pH cuõng coù xu höôùng giaûm chaäm hôn so vôùi leân men quy moâ nhoû. 87 - Xeùt chæ tieâu troïng löôïng S-BC: khoâng theå khaûo saùt ôû ngaøy 2, 3, 4 nhö ôû phoøng thí nghieäm vì leân men beà maët quaù roäng. Thu hoaïch BC ôû ngaøy thöù 5, 6, vaø 7 (ngaøy thöù 6 laø ngaøy thu hoaïch ôû quy moâ phoøng thí nghieäm), keát quaû cho thaáy : Cuøng thöïc hieän vôùi caùc thoâng soá toái öu nhö ôû quy moâ phoøng thí nghieäm, nhöng ôû leân men beà maët treân moät dieän tích roäng quy moâ 100 lít/ meû, ôû ngaøy leân men thöù 6 chæ ñaït saûn löôïng S-BC baèng 63% so vôùi quy moâ nhoû. Ñeå ñaït ñöôïc saûn löôïng S-BC baèng 950 g BC töôi/ l moâi tröôøng töông ñöông vôùi quy moâ phoøng thí nghieäm, thôøi gian leân men phaûi keùo daøi theâm 3 ngaøy (toång thôøi gian leân men/ meû laø 9 ngaøy). Ngoaøi ra, vaán ñeà nhieãm taïp treân beà maët deã xaûy ra do dieän tích tieáp xuùc vôùi khoâng khí lôùn. Do ñoù caàn caùc thieát bò chuyeân duøng ñeå laøm saïch khoâng khí. Keát quaû thöïc nghieäm chæ ra raèng: Sau laàn leân men thöù 3, ñoä nhieãm taïp gia taêng, beà maët lôùp maøng cellulose deã bò nhieãm naám moác, coù theå phaùt hieän baèng maét thöôøng. Sau laàn leân men thöù 3 phaûi coù cheá ñoä khöû truøng phoøng leân men vaø thay môùi hoaøn toaøn caùc vaät lieäu loùt taïo khuoân. Nhö vaäy, chæ vôùi moät soá öùng duïng ñaëc bieät caàn dieän tích BC lôùn (nhö vaûi, giaáy…) thì môùi caàn phöông phaùp leân men beà maët treân dieän tích lôùn. Neáu chæ thu S-BC vôùi caùc öùng duïng thoâng thöôøng (thöïc phaåm, maøng trò boûng, cheá phaåm BC…) thì phöông phaùp leân men beà maët treân dieän tích lôùn laø khoâng caàn thieát vaø keùm hieäu quaû vì phaûi kieåm soaùt nghieâm ngaët ñeå traùnh söï taïp nhieãm vaø thôøi gian leân men keùo daøi ñeán 9 ngaøy. Naêng suaát leân men beà maët cellulose vi khuaån quy moâ pilot treân dieän tích roäng ñaït khoaûng 4,4 g/ l/ h. 4.4.2 Leân men beà maët quy moâ pilot treân khay nhoû. Cuõng vôùi muïc ñích thu S-BC chuùng toâi tieán haønh leân men beà maët quy moâ 200 lít / meû nhöng treân caùc khay nhöïa coù dieän tích 30 cm x 25 cm ñöôïc xeáp xen keû choàng leân nhau. Caùc khay ñöôïc ñaäy baèng giaáy baùo voâ truøng vaø ñöôïc xeáp trong phoøng saïch, thoâng thoaùng. 88 Saûn löôïng BC thu ñöôïc qua 3 meû leân men , moãi meû 200 lít, thôøi gian leân men 7 ngaøy nhö sau: - Meû 1: 188kg S-BC/ 200 lít moâi tröôøng, ñaït trung bình 940 g/ l moâi tröôøng. - Meû 2: 185kg S-BC/ 200 lít moâi tröôøng, ñaït trung bình 925 g/ l moâi tröôøng. - Meû 3: 183,5kg S-BC/ 200 lít moâi tröôøng, ñaït trung bình 918 g/ l moâi tröôøng. - Trung bình 3 meû leân men: ñaït 928 g S -BC / l moâi tröôøng. Keát quaû leân men S-BC quy moâ pilot treân khay nhoû ñaït 96% so vôùi quy moâ phoøng thí nghieäm, töông ñöông 6,5g/ l/ h. Nhaèm muïc ñích thu nhaän S-BC ñeå öùng duïng ôû quy moâ pilot, ngoaïi tröø moät vaøi öùng duïng ñaëc bieät caàn dieän tích BC lôùn, phöông thöùc leân men pilot treân khay nhoû cho hieäu quaû cao vaø deã daøng thöïc hieän. Caùc khay deã daøng khöû truøng vaø neáu nhieãm khay naøo thì loaïi boû khay ñoù. Töø thöïc nghieäm cho thaáy, giöõa caùc meû leân men chæ caàn thanh truøng duïng cuï leân men vaø phoøng leân men thoaùng saïch.Trung bình khoaûng sau 4 -5 meû leân men caàn khöû truøng phoøng leân men vaø caùc thieát bò söû duïng. 4.4.3 Leân men chìm quy moâ 75 lít / meû vôùi phöông thöùc thoåi khí-hoài löu. Trong phaàn naøy, chuùng toâi cuõng tieán haønh khaûo saùt caùc bieán ñoäng trong quaù trình leân men chìm quy moâ pilot, nhaèm giaûi thích cho keát quaû saûn löôïng A-BC thu ñöôïc. So saùnh vôùi quy moâ 1 lít : - Möùc ñoä gia taêng maät ñoä teá baøo ôû quy moâ 75 lít giaûm hôn. Cuï theå nhö sau: maät ñoä teá baøo oån ñònh vaø ñaït cao nhaát vaøo ngaøy thöù 5 - 6 (khoaûng 5.107 teá baøo/ ml). Ñænh cuûa ñöôøng bieåu dieãn naøy vaãn thaáp hôn ñöôøng bieåu dieãn ôû quy moâ nhoû vaø thôøi gian chaäm hôn 1 ngaøy. - Do aûnh höôûng cuûa maät ñoä teá baøo, neân hai chæ tieâu ñöôøng toång vaø pH cuõng coù söï khaùc bieät so vôùi quy moâ nhoû. Tuy nhieân nhìn chung xu höôùng giaûm daàn trong caùc ngaøy leân men töông töï nhö ôû quy moâ nhoû. 89 - Saûn löôïng A-BC giaûm chæ coøn 800 g/ l moâi tröôøng sau 8 ngaøy leân men. Nhö vaäy saûn löôïng A-BC trong quy moâ 75 lít chæ ñaït 95% so vôùi quy moâ 1 lít maø thôøi gian leân men keùo daøi theâm 1 ngaøy. Maät ñoä teá baøo 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ngaøy Tr ie äu te á b aøo /m l pH 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ngaøy pH Ñöôøng toång 0 5 10 15 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ngaøy g/ l Saûn löôïng A-BC 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ngaøy g/ l m oâi tr öô øng Ñoà thò 4.13. So saùnh caùc bieán ñoäng trong quaù trình leân men chìm cellulose vi khuaån treân moâi tröôøng ræ ñöôøng ôû phoøng thí nghieäm vaø quy moâ pilot. (a) Phoøng thí nghieäm. (b) Quy moâ pilot. Xeùt dieãn bieán quaù trình leân men coù nhaän xeùt vaø ñeà xuaát nhö sau: Do maät ñoä teá baøo suït giaûm so vôùi quy moâ nhoû, daãn ñeán quaù trình sinh toång hôïp cellulose vi khuaån cuõng giaûm theo. Ñeà xuaát taêng tyû leä gioáng ban ñaàu vaø keùo daøi thôøi gian leân men, cuï theå vôùi caùc phöông aùn ñieàu chænh A, B, C, D ( baûng 4.17). Saûn löôïng A-BC thu ñöôïc töø nuoâi caáy chìm qua caùc phöông aùn ñieàu chænh theå hieän qua ñoà thò 4.14. 90 Baûng 4.17. Caùc phöông aùn ñieàu chænh ñeå caûi thieän saûn löôïng A-BC ôû quy moâ pilot. Tyû leä gioáng Thôøi gian leân men 12% 15% 8 ngaøy A B 9 ngaøy C D 700 750 800 850 900 A B C D ÑC1 ÑC2 Sa ûn lö ôïn g A -B C (g /l) A, B, C, D : Quy moâ pilot vôùi caùc phöông aùn ñieàu chænh. ÑC1: Quy moâ pilot khoâng ñieàu chænh. ÑC2: Phoøng thí nghieäm (1lít). Ñoà thò 4.14 Caùc phöông aùn caûi thieän saûn löôïng A-BC ôû quy moâ pilot. Keát quaû thöïc nghieäm cho thaáy, caû 4 phöông aùn ñieàu chænh ñeàu taêng saûn löôïng A-BC töø 800 g/ lít leân 838± 2g/ lít. Neáu taêng tyû leä gioáng leân 12% thì thôøi gian leân men phaûi keùo daøi 9 ngaøy hoaëc taêng tyû leä gioáng leân 15% thì thôøi gian leân men 8 ngaøy, cho keát quaû saûn löôïng A-BC töông ñöông ôû phoøng thí nghieäm (khoaûng 840g/ l moâi tröôøng). Do keùo daøi thôøi gian hôn quy moâ phoøng thí nghieäm, neân naêng suaát leân men chìm cellulose quy moâ pilot ñaït töø 3,9 g/ l/ h - 4,37g/ l/ h. So vôùi döõ lieäu trong caùc paten [112-120], saûn löôïng S-BC trong leân men beà maët quy moâ pilot treân khay nhoû laø hoaøn toaøn töông ñöông, saûn löôïng A-BC trong leân men chìm quy moâ pilot ñaït khoûang 80-85%. Kieåu leân men beà maët treân dieän tích roäng chöa tìm thaáy coâng boá. 91 4.5 Xöû lyù BC vaø saûn phaåm BC Caùc teá baøo vi khuaån Acetobacter xylium phaân boá khaép heä thoáng daûi cellulose. BC taïo thaønh bao quanh vaø baùm chaët teá baøo vi khuaån neân phaûi tinh saïch nhaèm loaïi boû caùc teá baøo vi khuaån naøy. Ngoaøi ra, thaønh phaàn moâi tröôøng dinh döôõng vaø caùc chaát trao ñoåi trong quaù trình leân men ñöôïc löu giöõ trong heä thoáng maïng löôùi cellulose. Caùc phöông phaùp xöû lyù BC nhaèm loaïi boû caùc taïp chaát vaø vi khuaån ñeå BC trôû thaønh giaù theå saïch vaø trô. Vôùi 4 phöông phaùp xöû lyù, moãi phöông phaùp ñeàu coù nhöõng öu vaø nhöôïc ñieåm rieâng. Taát caû caùc phöông phaùp ñeàu cho caùc thoâng soá veà ñoä huùt nöôùc, ñoä chòu löïc, ñoä chòu keùo khaù cao vaø khoâng coù khaùc bieät so vôùi moät soá coâng boá [89,102].Thoâng qua tính chaát caûm quan vaø ñaëc tính caáu truùc maøng BC sau xöû lyù, phöông phaùp thöù 4 coù öu theá hôn, caû veà thôøi gian vaø hieäu quaû. Phöông phaùp thöù 4 ñöôïc chuùng toâi choïn ñeå xöû lyù BC (baûng 4.18). Baûng 4.18 Moät soá phöông phaùp tinh saïch maøng BC. Moät soá ñaëc tính caáu truùc BC STT Phöông phaùp xöû lyù BC Tính chaát caûm quan Ñoä huùt nöôùc (g nöôùc /g cellulose) Ñoä chòu löïc (kg/cm2) Ñoä keùo ñöùt (kg/cm2) 1 Ñun vôùi NaOH 3% (30 phuùt)- Trung hoøa baèng HCl 5% Maøu vaøng saäm, chuyeån qua maøu vaøng ngaø, khoâng muøi. 40 780 4,5 2 Ngaâm vôùi NaOH 3% (12 giôø)- Trung hoøa baèng HCl 5% Maøu vaøng nhaït, chuyeån qua maøu traéng ngaø, khoâng muøi. 45 820 4,8 3 Ngaâm nöôùc (24 giôø)- Vaét (200 voøng/phuùt)- Laëp laïi 2 laàn Maøu traéng trong, khoâng muøi, maøng coù traïng thaùi nhuõn nheï. 48 800 4,2 4 Ngaâm vôùi NaOH 3% ( 2giôø)- Trung hoøa baèng HCl 5%- Vaét- Ngaâm nöôùc ( 2giôø)- Vaét. Maøu traéng trong, khoâng muøi, maøng coù traïng thaùi cöùng nhö ban ñaàu. 45 810 4,6 92 Nhaèm ña daïng caùc saûn phaåm BC phuø hôïp höôùng öùng duïng, chuùng toâi taïo 4 daïng saûn phaåm BC nhö sau( baûng 4.19, hình 4.6): Baûng 4.19 Ñaëc tính saûn phaåm BC. S T T Saûn phaåm BC (Kích thöôùc) Ñoä huùt nöôùc Cellulose (%) Tro (%) Hình 4.6 Hình aûnh saûn phaåm BC 1 Maøng S-BC (20cmx25cm) 45 68 0,05 2 Mieáng nhoû S-BC (5mm x3-5mm) 36 68 0,05 3 Haït nhoû A-BC (1-1,5 mm) 120 61 0,04 4 Boät, Sôïi A-BC (4-5mm) 115 61 0,04 93 - BC daïng maøng: Maøng S-BC sau xöû lyù, saáy (aåm ñoä töø 10-15%), khöû truøng 1210C - 20 phuùt. - BC daïng mieáng nhoû: Maøng S-BC caét thaønh mieáng nhoû kích thöôùc 2x2cm, sau xöû lyù, saáy (aåm ñoä töø 10-15%), khöû truøng 1210C - 20 phuùt. - BC daïng haït nhoû: Haït A-BC sau xöû lyù, saáy (aåm ñoä töø 10-15%), khöû truøng 1210C - 20 phuùt. - BC daïng sôïi, boät: Sôïi A-BC sau xöû lyù, saáy phun. Quaù trình saáy phun thöïc hieän treân maùy Mini Spray Dryer – Yamoto vôùi caùc thoâng soá phuø hôïp qua thaêm doø ( Löu löôïng dòch phun: 2 cm3/s, aùp suaát phun: 2 kg/cm2, nhieät ñoä vaøo: 1500C, nhieät ñoä ra: 800C ). 94 4.6 ÖÙÙng duïng môùi cuûa BC: Duøng BC laøm chaát neàn ( matrix) vaø giaù ñôõ ( supporter) ñeå coá ñònh teá baøo vi khuaån. 4.6.1 BC phuø hôïp vôùi caùc yeâu caàu cô baûn cuûa chaát neàn ( matrix) trong kyõ thuaät coá ñònh teá baøo vi sinh vaät - Phuø hôïp hình daïng thieát bò phaûn öùng sinh hoïc: Hình daïng, kích thöôùc cuûa saûn phaåm BC raát ña daïng (hình 4.6) vaø coù theå chuû ñoäng taïo ra kích thöôùc mong muoán (ñoái vôùi S-BC). Ñaây laø öu ñieåm cuûa BC so vôùi caùc chaát neàn khaùc. - BC coù tính chaát cô lyù beàn vaø oån ñònh : Ñoä chòu löïc cuûa BC khaù cao, gaàn baèng vôùi ñoä chòu löïc cuûa nhoâm [14,15,35]. Tính chaát cô lyù beàn vaø oån ñònh cuûa BC giuùp cho chaát neàn chòu ñöôïc söï taùc ñoäng cuûa moâi tröôøng nhö khuaáy troän hoaëc caùc aùp löïc ( baûng 4.18). - BC khoâng tan trong moâi tröôøng phaûn öùng . - Chaát neàn BC coù ñoä tröông nôû toát: Ñoä tröông nôû cao giuùp cho söï khueách taùn cuûa cô chaát, saûn phaåm . Moâi tröôøng trong vaø ngoaøi chaát neàn khoâng coù söï khaùc bieät giuùp cho vi sinh vaät coá ñònh giöõ nguyeân caùc ñaëc ñieåm sinh hoïc cuûa teá baøo töï do (baûng 4.18). - BC ñaõ qua xöû lyù khoâng gaây taùc ñoäng kìm haõm ñeán hoaït ñoäng soáng cuûa vi sinh vaät coá ñònh. Sau giai ñoaïn xöû lyù, BC chæ laø giaù theå trô veà maët hoùa hoïc, coù ñoä tröông nôû toát (baûng 4.18) do ñoù khoâng gaây taùc ñoäng kìm haõm ñeán hoaït ñoäng soáng cuûa vi sinh vaät coá ñònh. Ñieàu naøy cuõng ñöôïc khaúng ñònh theâm bôûi nhoùm taùc giaû Löông Thò Myõ Ngaân vaø coäng söï veà söû duïng BC laøm giaù theå nuoâi caáy moâ thöïc vaät [6]. - Giaù thaønh BC thaáp: So vôùi caùc vaät lieäu khaùc, giaù thaønh BC höùa heïn thaáp hôn raát nhieàu. - Chaát neàn BC coù khaû naêng taùi söû duïng. - Chaát neàn BC an toøan cho moâi tröôøng soáng. 95 Nhöôïc ñieåm cuûa BC : Khoâng theå coá ñònh nhöõng vi sinh vaät saûn sinh ra cellulase vì baûn chaát chaát neàn laø cellulose. 4.6.2 Thaêm doø phöông phaùp coá ñònh vi khuaån leân chaát neàn (matrix) BC Nhôø vaøo tính deûo dai vaø tính huùt nöôùc, caùc lôùp BC giuùp teá baøo vi khuaån khaùng laïi ñöôïc nhöõng thay ñoåi khoâng thuaän lôïi trong moâi tröôøng soáng. Caáu truùc ñaëc bieät cuûa BC [15,98,102] ñaõ taïo tieàn ñeà cho nhöõng böôùc thaêm doø tìm hieåu khaû naêng söû duïng BC laøm chaát neàn ñeå coá ñònh teá baøo vi sinh vaät. 4.6.2.1 Phöông phaùp haáp thuï : Baèng phöông phaùp haáp thuï vi khuaån ( 100 gam BC ñaõ xöû lyù haáp thuï tröông nôû hoøan toaøn 0,5 lít dòch gioáng coù maät ñoä gioáng 3.108 teá baøo/ ml) chuùng toâi thu ñöôïc caùc keát quaû nhö sau: - Maät ñoä vi khuaån haáp thuï vaøo 100 gam BC ñaõ xöû lyù laø 1,09.1011 teá baøo, töùc laø 1,09.109 teá baøo/ g chaát neàn. Tyû leä vi khuaån haáp thuï coá ñònh ñaït 73%. - Maät ñoä vi khuaån haáp thuï maët ngoaøi chaát neàn laø 8,5.102 teá baøo/ cm2. - Maät ñoä vi khuaån haáp thuï beân trong chaát neàn laø 15 teá baøo/ cm2. Nhö vaäy, maät ñoä vi khuaån haáp thuï treân beà maët chaát neàn BC cao hôn raát nhieàu ( 57 laàn) so vôùi haáp thuï trong loøng chaát neàn. Nhöõng lieân keát yeáu giuùp vi khuaån haáp thuï treân beà maët chaát neàn khoâng beàn vöõng [121-126], do ñoù deã daãn ñeán hieän töôïng röûa troâi teá baøo coá ñònh trong quaù trình leân men taùi söû duïng. 4.6.2.2 Phöông phaùp baãy - haáp thuï: Hai giai ñoaïn: - Aùp duïng phöông phaùp haáp thuï, duøng BC laø chaát neàn ñeå coá ñònh teá baøo vi khuaån (muïc 4.6.2.1). - Sau quaù trình haáp thuï, chaát neàn BC ñöôïc tröông nôû bôûi dòch moâi tröôøng töôi vaø gioáng vi khuaån. Chaát neàn BC luùc naøy ñoùng vai troø laø giaù ñôõ (supporter) nuoâi caáy vi khuaån. Chuùng toâi taïo ñieàu kieän thích hôïp ñeå vi khuaån phaùt trieån treân giaù ñôõ naøy. Nhö vaäy sau thôøi gian uû, maät ñoä vi khuaån gia taêng trong maïng löôùi cellulose vaø vi khuaån coá ñònh trong BC 96 luùc naøy bao goàm : soá vi khuaån haáp thuï ban ñaàu treân chaát neàn BC vaø sinh khoái vi khuaån hình thaønh sau giai ñoïan uû. Sau thôøi gian uû 3 ngaøy, tieán haønh queùt vi khuaån maët ngoaøi vaø beân trong chaát neàn, keát quaû thu ñöôïc nhö sau: - Maät ñoä vi khuaån maët ngoaøi chaát neàn laø: 5,25.103 teá baøo/ cm2. - Maät ñoä vi khuaån beân trong chaát neàn laø: 1,84.103 teá baøo/ cm2. Maät ñoä vi khuaån maët ngoaøi chæ cao hôn beân trong chaát neàn khoûang 2,9 laàn ( so vôùi phöông phaùp haáp thuï tyû leä naøy laø 57 laàn). Nhö vaäy phöông phaùp naøy khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp haáp thuï, nhoát ñöôïc moät löôïng lôùn vi khuaån trong loøng chaát neàn BC. - Maät ñoä vi khuaån trung bình trong 1 gam chaát neàn ñöôïc xaùc ñònh laø 2,865.109 teá baøo/ g ( cao hôn phöông phaùp haáp thuï 2,6 laàn). Caùc keát quaû treân ñaõ giaûi thích quaù trình baãy- haáp thuï teá baøo vi khuaån vaøo chaát neàn BC nhö sau: * Giai ñoaïn 1: BC ñoùng vai troø laø chaát neàn ( matrix) ñeå haáp thuï vi khuaån caàn coá ñònh. Sau khi ngaâm BC (ñaõ xöû lyù thích hôïp ñeå coá ñònh) trong dòch gioáng vi khuaån, BC seõ tröông nôû. Vi khuaån theo dòch trong quaù trình tröông nôû seõ baùm vaøo xung quanh maët ngoaøi vaø caû len loûi vaøo beân trong maïng cellulose. * Giai ñoaïn 2: BC ñoùng vai troø laø giaù ñôõ ( supporter) ñeå nhaân gioáng thu sinh khoái vi khuaån. Trong thôøi gian tieáp tuïc nuoâi caáy vôùi caùc ñieàu kieän thích hôïp ñaëc ñieåm sinh lyù cuûa A.xylinum (nhieät ñoä töø 28-320C, ñieàu kieän hieáu khí), maät ñoä vi khuaån treân chaát neàn- giaù ñôõ BC gia taêng. Caùc nghieân cöùu veà caáu truùc BC töø A.xylinum qua hình 4.7 goùp phaàn cuûng coá theâm cho caùc bieän luaän treân ñaây [58,98,102]. 97 Hình 4.7 Teá baøo vi khuaån A.xylinum trong maïng löôùi cellulose [98]. Trong phaïm vi cuûa ñeà taøi, chuùng toâi tieán haønh khaûo saùt treân 2 ñoái töôïng nhaèm chöùng minh khaû naêng duøng BC laø chaát neàn trong coá ñònh teá baøo vi khuaån: • Coá ñònh teá baøo vi khuaån Acetobacter xylinum treân chaát neàn BC taïo cheá phaåm ñeå öùng duïng trong leân men cellulose vi khuaån. • Coá ñònh vi khuaån Lactic trong leân men söõa chua. 4.6.3 Coá ñònh vi khuaån Acetobacter xylinum treân chaát neàn – giaù ñôõ BC taïo cheá phaåm ñeå öùng duïng trong leân men cellulose vi khuaån. 4.6.3.1 Maät ñoä vi khuaån phaùt trieån treân BC trong thôøi gian uû. Sau khi tieán haønh uû vi khuaån treân BC, tieán haønh laáy maãu ôû moãi thôøi gian uû, theo doõi toác ñoä phaùt trieån. Do caáu truùc maïng löôùi S-BC vaø A-BC khaùc nhau [ 58, 95, 99], daãn ñeán ñoä ngaäm nöôùc vaø ñoä tröông nôû khaùc nhau [58], do ñoù chuùng toâi theo doõi maät ñoä vi khuaån phaùt trieån treân hai chaát neàn S-BC vaø A-BC. Töø ñoà thò 4.15 vaø baûng 4.20, ñoái vôùi S-BC: ngaøy thöù nhaát, soá löôïng teá baøo ñaït ñöôïc laø 1,444x109 teá baøo/ g, trong 4 ngaøy ñaàu soá löôïng teá baøo taêng leân vôùi 98 toác ñoä nhanh, vaø ñaït traïng thaùi oån ñònh ≈ 3,2x109 teá baøo/ g sau ngaøy thöù 4. Ngaøy thöù 5 ñaït maät ñoä toái ña 3,28x109 teá baøo/ g chaát neàn. Baûng 4.20 Maät ñoä vi khuaån Acetobacter xylinum BC16 theo thôøi gian uû treân chaát neàn S-BC vaø A-BC (109 teá baøo/ gam cheá phaåm). Chaát neàn daïng S-BC Chaát neàn daïng A-BC Thôøi gian (ngaøy) Laàn 1 Laàn 2 Laàn 3 Trung bình Laàn 1 Laàn 2 Laàn 3 Trung bình 1 1,462 1,455 1,415 1,444 2,068 2,115 2,110 2,098 2 1,896 1,910 1,887 1,898 2,925 2,906 2,937 2,923 3 2,527 2,522 2,514 2,521 3,512 3,521 3,525 3,519 4 3,204 3,200 3,211 3,205 4,044 4,061 4,040 4,048 5 3,285 3,280 3,275 3,280 4,059 4,058 4,050 4,056 6 3,250 3,255 3,247 3,251 4,050 4,045 4,045 4,047 Baûng soá lieäu 4.20 ñaõ ñöôïc xöû lyù thoáng keâ, cho thaáy thôøi gian uû aûnh höôûng ñeán maät ñoä teá baøo treân chaát neàn (phuï luïc ). 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 0 1 2 3 4 5 6 7 Ngaøy M aät ñ oä ( 1 09 te á b aøo /m l) S-BC A-BC Ñoà thò 4.15 So saùnh maät ñoä teá baøo theo thôøi gian uû treân chaát neàn daïng S-BC vaø A-BC Ñoái vôùi chaát neàn A-BC, chuùng toâi cuõng thu ñöôïc keát quaû töông töï: ngaøy thöù nhaát soá löôïng teá baøo laø 2,098x109teá baøo/ g. Trong 4 ngaøy ñaàu soá löôïng teá baøo coù xu höôùng taêng vaø ñaït traïng thaùi oån ñònh ≈ 4,0x109 teá baøo/ g trong ngaøy thöù 4 vaø 99 thöù 5. Ngaøy thöù 5 ñaït maät ñoä toái ña 4,056x109/ g. Nhö vaäy, thôøi gian uû toát nhaát ñoái vôùi 2 loaïi chaát neàn S-BC vaø A-BC laø nhö nhau ( 4-5 ngaøy). So saùnh giöõa 2 loaïi chaát neàn thì chaát neàn A-BC coù maät ñoä teá baøo cao hôn gaáp khoaûng 1,23 laàn so vôùi chaát neàn S-BC. Ñieàu naøy laø do caáu truùc maïng löôùi cellulose cuûa S-BC vaø A-BC (hình 4.9), daãn ñeán khaû naêng giöõ nöôùc cuûa cellulose vi khuaån daïng A-BC lôùn hôn cellulose vi khuaåån daïng S-BC [37, 58, 95, 99]. Khaû naêng ngaäm nöôùc cao daãn ñeán trong quaù trình tröông nôû seõ haáp thuï ñöôïc nhieàu hôn löôïng teá baøo vaø moâi tröôøng dinh döôõng caàn thieát cho giai ñoaïn uû ñeå gia taêng maät ñoä teá baøo trong loøng chaát neàn. Vaäy thôøi gian uû toát nhaát cho caû 2 daïng chaát neàn ñeå coá ñònh vi khuaån A.xylinum BC16 laø 4-5 ngaøy. Maät ñoä teá baøo treân chaát neàn daïng A-BC cao hôn so vôùi daïng S-BC vaø gaáp khoaûng 1,23 laàn. (A) Agitated Bacterial Cellulose (B) Static Bacterial Cellulose Hình 4.8 Maïng cellulose cuûa hai daïng BC [58] 4.6.3.2 Gia taêng maät ñoä vi khuaån phaùt trieån treân chaát neàn Keát quaû caûi thieän maät ñoä teá baøo treân chaát neàn qua 3 phöông phaùp A, B, C bieåu thò qua ñoà thò 4.16. 100 0 1 2 3 4 5 A B C Phöông phaùp M aät ñ oä (1 09 te á b aøo /m l) S-BC A-BC A: Phöông phaùp coå ñieån B: Söû duïng caùnh khuaáy C: Söû duïng maùy laéc Ñoà thò 4.16 Maät ñoä vi khuaån phaùt trieån treân chaát neàn qua caûi tieán phöông phaùp haáp thuï. Nhö vaäy caû hai phöông phaùp caûi tieán nhaèm gia taêng khaû naêng haáp thuï teá baøo vi khuaån vaøo chaát neàn ñeàu ñaït ñöôïc keát quaû . - Ñoái vôùi chaát neàn S-BC: Maät ñoä gia taêng töø 3,28.109 teá baøo/ g leân ñeán 3,85.109 (phöông phaùp B) vaø 3,865.109 teá baøo/ g (phöông phaùp C). - Ñoái vôùi chaát neàn A-BC : Maät ñoä cuõng gia taêng töø 4,056.109 teá baøo/ g leân ñeán 4,5.109 (phöông phaùp B) vaø 4,54.109 teá baøo/ g (phöông phaùp C). Trong caùc phöông aùn caûi tieán, chuùng toâi löïa choïn söû duïng maùy laéc 250 voøng/ phuùt ñeå gia taêng maät ñoä teá baøo haáp thuï leân chaát neàn trong thôøi gian chaát neàn BC tröông nôû do tính thuaän tieän, deã söû duïng vaø haïn cheá ñöôïc khaû naêng nhieãm taïp. 4.6.3.3 Maät ñoä vi khuaån coá ñònh trong thôøi gian baûo quaûn. Sau khi coá ñònh, chuùng toâi tieán haønh baûo quaûn cheá phaåm ñaõ coá ñònh vi khuaån ôû 2 cheá ñoä nhieät ñoä khaùc nhau nhieät ñoä phoøng (30-34oC) vaø nhieät ñoä maùt (0-5oC). Theo doõi maät ñoä vi sinh vaät vi sinh vaät, keát quaû theå hieän ôû baûng 4.21 vaø ñoà thò 4.17. 101 Baûng 4.21 Maät ñoä vi khuaån treân S-BC theo thôøi gian baûo quaûn (109 teá baøo/ g cheá phaåm). Nhieät ñoä phoøng Nhieät ñoä maùt Thôøi gian baûo quaûn Laàn 1 laàn 2 laàn 3 trung bình laàn 1 laàn 2 laàn 3 trung bình 1 tuaàn 3,250 3,300 3,285 3,278 3,256 3,286 3,260 3,267 2 tuaàn 3,235 3,226 3,247 3,236 3,248 3,240 3,351 3,280 1 thaùng 3,105 3,100 3,141 3,115 3,195 3,220 3,180 3,198 2 thaùng 1,696 1,866 1,705 1,756 3,008 3,000 3,007 3,005 3 thaùng 0,000 0,000 0,000 0,000 1,972 1,851 1,885 1,903 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 2 4 6 8 10 12 14 Thôøi gian (tuaàn) M aät ñ oä( 10 9 t eá ba øo/ g ch aát m an g) Phoøng Maùt Ñoà thò 4.17 Maät ñoä vi khuaån treân S-BC theo thôøi gian baûo quaûn ôû nhieät ñoä phoøng vaø nhieät ñoä maùt Töø baûng 4.21 vaø ñoà thò 4.17 coù theå nhaän thaáy söï khaùc bieät khi baûo quaûn cheá phaåm daïng S-BC ôû 2 cheá ñoä. Trong 1 thaùng , maät ñoä A.xylinum treân cheá phaåm ôû nhieät ñoä phoøng vaø nhieät ñoä maùt ñeàu töông ñöông nhau (≈3,1-3,3x109 teá baøo/ g cheá phaåm). Baûo quaûn ôû nhieät ñoä maùt maät ñoä teá baøo soáng soùt coù troäi hôn khoâng ñaùng keå. Nhöng sau 2 thaùng nhaän thaáy roõ söï khaùc bieät, ôû nhieät ñoä phoøng maät ñoä trung bình laø 1,756x109 teá baøo/ g cheá phaåm, trong khi ñoù maät ñoä trung bình khi baûo quaûn ôû nhieät ñoä maùt laø 3,005 x109 teá baøo/ g cheá phaåm. Sau 3 thaùng baûo quaûn khoâng tìm ñöôïc teá baøo vi khuaån naøo soáng soùt treân cheá phaåm baûo quaûn ôû nhieät ñoä phoøng, coøn soá teá baøo vi khuaån ñöôïc baûo quaûn ôû cheá ñoä maùt giaûm maïnh nhöng vaãn coøn trung bình khoaûng 1,903x109 teá baøo/ g cheá phaåm. Sau 14 tuaàn baûo quaûn ôû nhieät ñoä maùt, maät ñoä vi khuaån coá ñònh giaûm maïnh chæ coøn 102 khoaûng 4,8.103 teá baøo/ g cheá phaåm. Baûng soá lieäu ñaõ ñöôïc xöû lyù thoáng keâ cho thaáy thôøi gian baûo quaûn aûnh höôûng ñeán maät ñoä teá baøo treân giaù theå (phuï luïc). Baûng 4.22 Maät ñoä vi khuaån treân A-BC theo thôøi gian baûo quaûn (109 teá baøo/ g cheá phaåm). Nhieät ñoä phoøng Nhieät ñoä maùt Thôøi gian baûo quaûn laàn 1 laàn 2 laàn 3 trung bình laàn 1 laàn 2 laàn 3 trung bình 1 tuaàn 4,051 4,020 4,035 4,035 4,050 4,055 4,042 4,049 2 tuaàn 4,018 4,011 4,022 4,017 4,032 4,032 4,040 4,035 1 thaùng 3,955 3,924 3,900 3,926 4,025 4,021 4,035 4,027 2 thaùng 1,866 1,860 1,877 1,868 3,867 3,840 3,791 3,833 3 thaùng 0,000 0,000 0,000 0,000 3,156 3,208 3,164 3,176 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 0 2 4 6 8 10 12 14 Thôøi gian (tuaàn) M aät ñ oä ( 1 09 te á b aøo /g c ha át m an g) Phoøng Maùt Ñoà thò 4.18 Maät ñoä vi khuaån treân A-BC theo thôøi gian baûo quaûn ôû nhieät ñoä phoøng vaø nhieät ñoä maùt Söï thay ñoåi maät ñoä vi khuaån treân A-BC theo thôøi gian baûo quaûn cuõng töông töï nhö treân S-BC ( baûng 4.22, ñoà thò 4.18) . ÔÛ 1 thaùng ñaàu baûo quaûn, soá löôïng teá baøo A.xylinum ít thay ñoåi, coù giaù trò khoaûng 4,0 x109 teá baøo/ g. Sau 2 thaùng coù söï khaùc bieät, soá löôïng vi sinh vaät coøn soáng ôû nhieät ñoä maùt khoâng giaûm nhieàu (töø 4,027x109 teá baøo/g xuoáng coøn 3,833x109 teá baøo/ g cheá phaåm), nhöng ñoái vôùi baûo quaûn ôû nhieät ñoä phoøng thì soá löôïng naøy giaûm ñi moät nöûa (töø 3,926x109 teá baøo/ g xuoáng coøn 1,868x109 teá baøo/ g cheá phaåm). Sau 3 thaùng, khi baûo quaûn ôû nhieät ñoä phoøng hoaøn toaøn khoâng tìm thaáy vi khuaån A.xylinum soáng. Ñoái vôùi baûo quaûn ôû 103 nhieät ñoä maùt thì vaãn coù söï suït giaûm nhöng maät ñoä teá baøo vaãn töông ñoái cao so vôùi caùc daïng khaùc (3,176x109 teá baøo/ g cheá phaåm ) sau 3 thaùng theo doõi. Vaäy xeùt maät ñoä vi khuaån, caû 2 cheá phaåm coá ñònh vi khuaån daïng S-BC vaø A-BC ñeàu coù khaû naêng baûo quaûn 1 thaùng ôû nhieät ñoä phoøng vaø 3 thaùng ôû nhieät ñoä maùt. 4.6.3.4 Taïo 2 cheá phaåm: cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16 vaø Acetobacter xylinum BC16S1 Thoâng qua baûn chaát cuûa quaù trình coá ñònh vi khuaån A.xylinum leân chaát neàn – giaù ñôõ BC, keát hôïp vôùi caùc keát quaû treân, chuùng toâi tieán haønh taïo 2 cheá phaåm treân nhaèm söû duïng trong leân men beà maët vaø leân men chìm cellulose vi khuaån, ñaùp öùng yeâu caàu thuaän tieän veà cheá phaåm gioáng ôû quy moâ pilot. a) Cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16 - Vi khuaån coá ñònh: Acetobacter xylinum BC16 - Chaát neàn: Daïng haït A-BC ñaõ xöû lyù trô vaø voâ truøng - Phöông phaùp coá ñònh: Haáp thuï- Baãy - Phöông phaùp haáp thuï: Haáp thuï dòch gioáng A.xylinum BC16 treân chaát neàn (matrix) A-BC baèng phöông phaùp laéc 250 voøng/ phuùt trong 30 phuùt ñeå tröông nôû hoaøn toaøn. - Phöông phaùp baãy: Sau haáp thuï, uû 4-5 ngaøy ôû nhieät ñoä 300C, ñieàu kieän hieáu khí. Vai troø caùc haït A-BC giai ñoaïn naøy laø giaù ñôõ ( supporter ) thu sinh khoái vi khuaån. - Caùc dieãn bieán maät ñoä vi khuaån trong cheá phaåm: . Ban ñaàu : 4,5.109 teá baøo/ g. . Sau 1 thaùng baûo quaûn cheá phaåm ôû nhieät ñoä phoøng: 4,015.109 teá baøo/ g. . Sau 3 thaùng baûo quaûn cheá phaåm ôû nhieät ñoä maùt :3,35.109 teá baøo/ g. - Khaûo saùt caùc ñaëc ñieåm sinh hoïc cuûa vi khuaån coá ñònh so vôùi teá baøo vi khuaån töï do trong boä söu taäp gioáng: Hoaøn toaøn khoâng thay ñoåi. b) Cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16S1 104 Vieäc taïo cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16S1 cho hieäu suaát sinh cellulose cao trong nuoâi caáy chìm hoaøn toaøn töông töï cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16 treân ñaây. - Vi khuaån coá ñònh: Acetobacter xylinum BC16 S1. - Chaát neàn: Daïng haït A-BC ñaõ xöû lyù trô vaø voâ truøng. - Phöông phaùp coá ñònh: Haáp thuï- Baãy ( Töông töï nhö taïo cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16 ) - Caùc dieãn bieán maät ñoä vi khuaån trong cheá phaåm: . Ban ñaàu: 4,28.109 teá baøo/ g. . Sau 1 thaùng baûo quaûn cheá phaåm ôû nhieät ñoä phoøng: 3,89.109 teá baøo/ g. . Sau 3 thaùng baûo quaûn cheá phaåm ôû nhieät ñoä maùt: 3,256.109 teá baøo/ g. - Khaûo saùt caùc ñaëc ñieåm sinh hoïc cuûa vi khuaån coá ñònh so vôùi teá baøo vi khuaån töï do trong boä söu taäp gioáng: Hoaøn toaøn khoâng thay ñoåi. 4.6.3.5 Söû duïng cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16 trong leân men beà maët cellulose vi khuaån Quy moâ leân men 100 lít/ meû treân caùc khay coù dieän tích 30 cm x 25 cm, ñöôïc xeáp xen keõ choàng leân nhau. Caùc khay ñöôïc xeáp trong phoøng leân men saïch, thoâng thoaùng. a) Xaùc ñònh noàng ñoä cheá phaåm söû duïng trong leân men Xeùt ôû khía caïnh maät ñoä teá baøo, 1 gam cheá phaåm töông öùng khoaûng 50 ml dòch gioáng caáp 2. Troïng löôïng BC töôi thu ñöôïc töø vieäc leân men baèng cheá phaåm A. xylinum BC16 ôû caùc noàng ñoä khaùc nhau1g/l, 2g/l vaø 3g/l (töông öùng tyû leä gioáng caáp 2 laø 5%, 10% vaø 15% ) theå hieän nhö sau: Baûng 4.23 chæ ra khi leân men vôùi noàng ñoä cheá phaåm 1 g/ l moâi tröôøng (töùc töông ñöông vôùi tyû leä dòch gioáng theo kieåu truyeàn thoáng laø 5%), khoâng theå aùp duïng trong leân men beà maët quy moâ lôùn. ÔÛ quy moâ phoøng thí nghieäm, tyûleä gioáng laø 4-6% vaãn thu ñöôïc BC nhöng thôøi gian leân men khaù daøi ( 9-10 ngaøy) - (baûng 105 4.15). ÔÛ quy moâ pilot, tyû leä gioáng thaáp vaø thôøi gian keùo daøi caøng gia taêng söï nhieãm taïp, do ñoù vôùi noàng ñoä cheá phaåm 1g/l moâi tröôøng khoâng thu ñöôïc keát quaû. Trong khi ñoù vôùi dòch leân men coù noàng ñoä cheá phaåm 2-3 g/ l moâi tröôøng thì khaû naêng leân men BC cho keát quaû khaù toát vaø naêng suaát töông ñöông nhau, ñaït khoaûng 940 g/ l moâi tröôøng. Soá lieäu ñaõ ñöôïc xöû lyù thoáng keâ cho thaáy noàng ñoä cheá phaåm ôû 2-3g/ l moâi tröôøng khoâng aûnh höôûng ñeán naêng suaát leân men. Ñeå tieát kieäm cheá phaåm, noàng ñoä cheá phaåm 2 g/ l moâi tröôøng laø phuø hôïp. Baûng 4.23 Noàng ñoä cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16 trong leân men beà maët treân moâi tröôøng ræ ñöôøng Troïng löôïng BC töôi (g/ l) Troïng löôïng BC khoâ (g/ l) Noàng ñoä cheá phaåm (g/ l moâi tröôøng) laàn 1 laàn 2 Laàn 3 trung bình laàn 1 laàn 2 laàn 3 trung bình 1 0 0 0 0 0 0 0 0 2 937 935 938 937 7,608 7,616 7,618 7,614 3 937 941 939 939 7,608 7,610 7,609 7,609 Noàng ñoä 2 g cheá phaåm A.xylinum BC16 trong 1 lít moâi tröôøng ræ ñöôøng leân men beà maët cho saûn löôïng S-BC khoaûng 937 g/ l. Saûn löôïng naøy ñaït 96% so vôùi ñieàu kieän chuaån trong phoøng thí nghieäm. b) Xaùc ñònh soá laàn taùi söû duïng vaø so vôùi ñoái chöùng Ñeå xaùc ñònh soá laàn taùi söû duïng cheá phaåm, tieán haønh leân men thu BC vôùi caû 2 noàng ñoä cheá phaåm : 2 g/ l moâi tröôøng vaø 3 g/ l moâi tröôøng. Keát quaû noàng ñoä cheá phaåm 2 g/ l moâi tröôøng ñaõ ñöôïc xaùc ñònh treân ñaây. Tuy nhieân söï haáp thuï vi khuaån leân chaát neàn BC coù theå daãn ñeán quaù trình röûa troâi teá baøo trong nhöõng laàn taùi söû duïng. Khaûo saùt caû 2 noàng ñoä cheá phaåm 2 g/ l vaø 3 g/ l moâi tröôøng cho keát quaû sau ñaây ( baûng 4.24, ñoà thò 4.19): Troïng löôïng BC thu ñöôïc trong 8 chu kyø leân men khaù cao vaø oån ñònh. Nhöng trong 7 chu kyø ñaàu thì chaát löôïng BC toát, coù maøu traéng trong, deûo dai, khoâng bò 106 nhieãm. Khi qua chu kyø leân men thöù 8, maëc duø troïng löôïng BC ít thay ñoåi nhöng laïi coù daáu hieäu nhieãm naám men vaø mieáng BC thu ñöôïc bò nhuõn (trong caû 3 laàn laëp laïi). Maët khaùc khoâng coù söï khaùc nhau qua caùc chu kyø leân men taùi söû duïng giöõa 2 noàng ñoä cheá phaåm 2g/ l vaø 3g/ l (phuï luïc). Baûng 4.24 Saûn löôïng S-BC theo chu kyø leân men taùi söû duïng 2g cheá phaåm / lít moâi tröôøng (g) 3g cheá phaåm / lít moâi tröôøng (g) Chu kyø taùi söû duïng Laàn 1 Laàn 2 Laàn 3 trung bình Laàn 1 Laàn 2 Laàn 3 trung bình 1 937 938 935 937 938 942 920 934 2 935 930 939 935 940 932 932 935 3 930 938 925 931 936 930 933 933 4 935 939 922 932 938 939 930 935 5 924 930 925 926 927 932 920 927 6 933 930 919 926 930 930 914 924 7 930 924 922 925 925 918 910 917 8 895 900 905 900 920 910 900 913 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 ÑC1 ÑC2 Chu kyø taùi söû duïng Sa ûn lö ôïn g S- B C (g /l) 2g/l 3g/l Ñoà thò 4.19 Saûn löôïng S-BC theo chu kyø taùi söû duïng vaø so vôùi ñoái chöùng. ÑC 1: Saûn löôïng S-BC treân moâi tröôøng ræ ñöôøng quy moâ phoøng thí nghieäm (söû duïng dòch nhaân gioáng). ÑC 2: Saûn löôïng S-BC treân moâi tröôøng truyeàn thoáng nöôùc döøa giaø (söû duïng dòch nhaân gioáng). Veà maët chaát löôïng S-BC trong 8 laàn taùi söû duïng: - Ñoä huùt nöôùc: Khoâng coù söï khaùc bieät trong 7 laàn ñaàu taùi söû duïng( 42-45 g nöôùc/ g S-BC) vaø coù söï khaùc bieät vôùi laàn thöù 8( 8 g nöôùc/ g S-BC). 107 - Ñoä chòu löïc: Khoâng coù söï khaùc bieät trong 7 laàn ñaàu taùi söû duïng( 810 -815 kg/ cm2) vaø coù söï khaùc bieät vôùi laàn thöù 8(520 kg/ cm2). - Ñoä keùo ñöùt: Khoâng coù söï khaùc bieät trong 7 laàn ñaàu taùi söû duïng( 4,5 -4,6 kg/ cm2) vaø coù söï khaùc bieät vôùi laàn thöù 8( 2,2 kg/ cm2 ). Nhö vaäy , moät laàn nöõa keát quaû cho thaáy chæ caàn söû duïng cheá phaåm vôùi noàng ñoä 2g/ l moâi tröôøng leân men, coù theå taùi söû duïng cheá phaåm vôùi 7 laàn leân men. So vôùi ñoái chöùng laø moâi tröôøng ræ ñöôøng quy moâ phoøng thí nghieäm hoaëc moâi tröôøng truyeàn thoáng nöôùc döøa giaø söû duïng 10% dòch gioáng, saûn löôïng S-BC khoâng coù söï khaùc bieät. c)Tyû leä röûa troâi teá baøo - Maät ñoä teá baøo ban ñaàu cuûa cheá phaåm: 4,5.109 teá baøo/ g. - Maät ñoä teá baøo cuûa cheá phaåm sau 7 laàn leân men taùi söû duïng: 3,6.109 teá baøo/ g. Tyû leä röûa troâi teá baøo sau 7 laàn taùi söû duïng: (4,5.109 - 3,6.109) / 4,5.109 = 20% 4.6.3.6 Söû duïng cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16S1 trong leân men chìm Vôùi quy moâ 75 lít/ meû, leân men chìm theo phöông thöùc thoåi khí-hoài löu. Thôøi gian leân men 8 ngaøy. a)Xaùc ñònh noàng ñoä cheá phaåm söû duïng trong dòch leân men Caùc soá lieäu tính toaùn cho thaáy maät ñoä teá baøo treân 1 gam cheá phaåm laø töông öùng khoaûng 50 ml dòch gioáng caáp 2. Cuøng thôøi gian leân men, saûn löôïng A-BC coù xu höôùng taêng daàn khi taêng noàng ñoä cheá phaåm töø 1g/ l – 3g/ l. Saûn löôïng A-BC giöõa thí nghieäm hai noàng ñoä cheá phaåm 3g/ l vaø 4g/ l khoâng coù söï khaùc bieät. Ñoái vôùi cheá phaåm Acetobacter xylinum BC16 S1, söû duïng 3g cheá phaåm/ lít moâi tröôøng cho saûn löôïng A-BC ñaït khoaûng 836 g A-BC töôi/ lít ( baûng 4.25). Saûn löôïng naøy khoâng coù söï khaùc bieät so vôùi söû duïng dòch gioáng 10% quy moâ pilot. 108 Baûng 4.25 Noàng ñoä cheá phaåm A.xylinum BC16S1 trong leân men chìm Saûn löôïng A-BC töôi(g/ l) Saûn löôïng A-BC khoâ(g/ l) Noàng ñoä cheá phaåm(g/l) Laàn 1 Laàn 2 Laàn 3 Trung bình Laàn 1 Laàn 2 Laàn 3 Trung bình 1g/ l 425 400 405 410 3,525 3,412 3,415 3,45 2 800 786 790 792 6,740 6,58 6,70 6,67 3 840 830 838 836 7,08 6,92 7,05 7,01 4 840 835 840 838 7,06 7,04 7,05 7,05 b) Xaùc ñònh soá laàn taùi söû duïng Qua khaûo saùt soá laàn taùi söû duïng cheá phaåm A.xylinum BC16S1, keát quaû thöïc nghieäm ( baûng 4.26, ñoà thò 4.20) cho thaáy: Söû duïng noàng ñoä cheá phaåm 3 g/ l moâi tröôøng, cheá phaåm coù khaû naêng taùi söû duïng 6 laàn. Töø laàn thöù 7 leân men taùi söû duïng, saûn löôïng A-BC coù xu höôùng giaûm maïnh. Laàn taùi söû duïng thöù 8, saûn löôïng A-BC chæ coøn khoaûng 75 % so vôùi ñoái chöùng. Söû duïng noàng ñoä cheá phaåm 4 g/l moâi tröôøng, cheá phaåm coù khaû naêng taùi söû duïng 6-7 laàn. Töø laàn thöù 7 leân men taùi söû duïng, saûn löôïng A-BC coù xu höôùng giaûm nheï. Laàn taùi söû duïng thöù 8, saûn löôïng A-BC chæ coøn khoaûng 84% so vôùi ñoái chöùng. So vôùi ñoái chöùng, trong 6 laàn taùi söû duïng cheá phaåm vôùi noàng ñoä 3g/ l vaø 4g/l, saûn löôïng A-BC hoaøn toaøn khoâng coù söï khaùc bieät so vôùi ñoái chöùng. Chaát löôïng A-BC trong 8 laàn leân men taùi söû duïng cheá phaåm cho thaáy: - Ñoä huùt nöôùc: Khoâng coù söï khaùc bieät trong 8 laàn taùi söû duïng( 115-120 g nöôùc/ gam A-BC). - Ñoä beàn söùc caêng: Khoâng coù söï khaùc bieät trong 8 laàn taùi söû duïng(1,90 – 1,95 kg/ cm2) 109 Baûng 4.26 Saûn löôïng A-BC theo caùc chu kyø leân men taùi söû duïng 3g cheá phaåm /l moâi tröôøng (g) 4g cheá phaåm /l moâi tröôøng (g) Chu kyø taùi söû duïng Laàn 1 Laàn 2 Laàn 3 trung bình Laàn 1 Laàn 2 Laàn 3 trung bình 1 840 830 838 836 840 835 840 838 2 833 835 840 836 840 838 830 836 3 835 830 840 835 830 834 831 832 4 840 835 838 837 835 830 830 832 5 841 838 838 839 830 830 830 830 6 836 830 835 834 835 835 830 833 7 790 750 758 766 810 797 780 796 8 645 628 630 634 715 710 698 707 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 ÑC1 ÑC2 Chu kyø taùi söû duïng Sa ûn lö ôïn g A -B C (g /l) 3 g/l 4 g/l ÑC 1: Saûn löôïng A-BC treân moâi tröôøng ræ ñöôøng quy moâ phoøng thí nghieäm (söû duïng dòch nhaân gioáng). ÑC 2: Saûn löôïng A-BC treân moâi tröôøng ræ ñöôøng quy moâ pilot (söû duïng dòch nhaân gioáng). Ñoà thò 4.20 Saûn löôïng A-BC theo chu kyø taùi söû duïng vaø so vôùi ñoái chöùng. Keát hôïp xeùt hieäu quaû kinh teá, chuùng toâi choïn söû duïng noàng ñoä cheá phaåm laø 3g/l moâi tröôøng vaø cheá phaåm coù khaû naêng taùi söû duïng 6 laàn leân men. c)Tyû leä röûa troâi teá baøo - Maät ñoä teá baøo ban ñaàu cuûa cheá phaåm: 4,28.109 teá baøo/ g. - Maät ñoä teá baøo cuûa cheá phaåm sau 7 laàn leân men taùi söû duïng: 3,15.109 teá baøo/ g. Tyû leä röûa troâi teá baøo sau 7 laàn taùi söû duïng: (4,28.109 - 3,15.109) / 4,28.109 = 26% 110 4.6.4 Coá ñònh vi khuaån Lactic taïo cheá phaåm vi khuaån Lactic Vôùi phöông phaùp coá ñònh baãy- haáp thuï vi khuaån treân chaát neàn BC, tieán haønh theo doõi dieãn bieán maät ñoä vi khuaån trong cheá phaåm vi khuaån Lactic coá ñònh vaø öÙng duïng cheá phaåm vi khuaån Lactic coá ñònh trong leân men söõa chua nhaèm chöùng minh cho khaû naêng söû duïng BC laøm chaát neàn coá ñònh vi khuaån. - Caùc dieãn bieán maät ñoä vi khuaån trong cheá phaåm vi khuaån Lactic coá ñònh: • Maät ñoä vi khuaån Lactic haáp thuï vaø baãy vaøo 100 gam BC ñaõ xöû lyù laø 4,6.1011 teá baøo, töùc laø 4,6.109 teá baøo/ g chaát neàn. Tyû leä haáp thuï coá ñònh vi khuaån Lactic ñaït 72%. • Ban ñaàu: 4,6.109 teá baøo/ g. • Sau moät thaùng baûo quaûn ôû nhieät ñoä phoøng: 4,011.109 teá baøo/ g. • Sau 3 thaùng baûo quaûn ôû nhieät ñoä maùt: 3,95.109 teá baøo/ g. • Vì chæ nhaèm muïc ñích tìm hieåu vaø khai thaùc khaû naêng söû duïng BC laøm chaát neàn neân chuùng toâi chæ khaûo saùt maät ñoä vi khuaån Lactic chung, khoâng khaûo saùt möùc ñoä coá ñònh cuûa töøng gioáng trong toå hôïp vi khuaån Lactic ban ñaàu. - ÖÙng duïng cheá phaåm vi khuaån Lactic coá ñònh trong leân men söõa chua : Qua 10 laàn taùi söû duïng, soá lieäu veà ñoä pH vaø acid toång (g/ l) trong caùc maãu söõa leân men taùi söû duïng khoâng coù söï khaùc bieät vôùi ñoái chöùng ( baûng 4.30). Baûng 4.27 Trò soá pH vaø acid toång cuûa söõa chua trong 10 laàn leân men taùi söû duïng cheá phaåm Laàn taùi söû duïng cheá phaåm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ÑC pH 4,53 4,57 4,50 4,55 4,56 4,57 4,50 4,50 4,55 4,50 4,50 Acidtoång (g/l) 5,98 5,90 5,88 5,88 5,91 5,90 6,05 6,05 6,05 6,10 6,05 Traïng thaùi caûm quan cuûa saûn phaåm söõa chua trong 9 laàn taùi söû duïng men, khoâng coù söï khaùc bieät so vôùi ñoái chöùng. 111 • Traïng thaùi: saûn phaåm ñoâng ñaëc, beà maët mòn vaø khoâng bò taùch nöôùc khi baûo quaûn laïnh. • Maøu saéc: traéng ñuïc. • Muøi vò: ñaëc tröng cuûa yaourt. Tieán haønh ñaùnh giaù caûm quan baèng phöông phaùp so saùnh caëp ñoâi giöõa moãi laàn taùi söû duïng cheá phaåm coá ñònh vaø ñoái chöùng: keát quaû cho ra 100% khoâng coù söï khaùc bieät ôû chaát löôïng caûm quan giöõa maãu coá ñònh vaø maãu ñoái chöùng. ÔÛ laàn leân men thöù 10, chæ tieâu duy nhaát coù söï khaùc bieät laø traïng thaùi: ñoä ñoâng ñaëc keùm vaø bò taùch nöôùc khi baûo quaûn. Traïng thaùi cuûa saûn phaåm söõa chua ñöôïc quyeát ñònh bôûi nhieàu yeáu toá, trong ñoù quan troïng nhaát laø hoaït löïc leân men cuûa vi khuaån Lactic. Daáu hieäu veà traïng thaùi keùm ñoâng ñaëc ñöôïc chuùng toâi phaùt hieän qua nhieàu laàn laäp laïi thí nghieäm. Do ñoù chuùng toâi choïn soá laàn taùi söû duïng cheá phaåm laø 9 laàn leân men. Tyû leä röûa troâi teá baøo sau 9 laàn taùi söû duïng laø: - Maät ñoä teá baøo ban ñaàu cuûa cheá phaåm: 4,60.109 teá baøo/ g. - Maät ñoä teá baøo cuûa cheá phaåm sau 9 laàn leân men taùi söû duïng: 3,05.109 teá baøo/ g. (4,60.109 – 3,05.109) / 4,60.109 = 33% Ngoaøi caùc chæ tieâu chính treân ñaây, trong caùc maãu söõa chua cuûa 9 laàn leân men taùi söû duïng coù toång soá vi khuaån Lactic dao ñoäng töø 8,2.102 – 9.102 teá baøo/ ml. Keát quaû naøy hoã trôï giaûi thích nguyeân taéc haáp thuï- baãy teá baøo trong khi coá ñònh treân chaát neàn BC: vi khuaån Lactic trong quaù trình coá ñònh len loûi caû beân trong vaø beân ngoaøi chaát neàn BC vì vaäy bò röûa troâi vaøo moâi tröôøng leân men. Ñaây laø nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp haáp thuï. Tuy nhieân, rieâng ñoái vôùi öùng duïng naøy laïi laø öu ñieåm vì soá löôïng vi khuaån Lactic trong saûn phaåm söõa chua cuõng laø moät chæ tieâu quan troïng cho chaát löôïng saûn phaåm. 112 *Một số hình ảnh minh hoạ S-BC A-BC (huyền phù, sợi) A-BC (hạt) Hình 4.9 BC thô sau lên men Cố định S-BC Cố định A-BC Hình 4.10 Cố định vi khuẩn trên máy lắc. Chế phẩm dạng màng (S-BC) Chế phẩm dạng hạt ( A-BC) Hình 4.11 Chế phẩm 113 4.7 ÖÙng duïng sinh khoái Acetobacter xylinum laøm taùc nhaân keát dính Do quan saùt thaáy sinh khoái teá baøo vi khuaån A.xylinum gaén keát nhau taïo thaønh maøng, chuùng toâi söû duïng tính keát dính cuûa teá baøo A.xylinum ñeå laøm caùc phaàn töû rôøi raïc cuûa pheá lieäu gaén vôùi nhau maø khoâng caàn keo hoùa hoïc. Caùc khaûo saùt ban ñaàu vôùi buïi xô döøa, baõ mía baèng caùch leân men, taïo ñieàu kieän cho caùc teá baøo vi khuaån moïc saâu trong nguyeân lieäu cho thaáy khaû naêng keát dính cuûa caùc phaàn töû rôøi raïc cuûa nguyeân lieäu treân vôùi nhau khi eùp chaët vaø saáy khoâ. Nghieân cöùu naøy nhaèm laøm tieàn ñeà cho höôùng phaùt trieån söû duïng sinh khoái A.xylinum laøm taùc nhaân keát dính, ñeå taïo moät soá vaät lieäu coù giaù trò töø pheá thaûi noâng nghieäp. 4.7.1 Khaû naêng keát dính moät soá pheá thaûi noâng nghieäp baèng phöông phaùp leân men Vôùi hai phöông phaùp leân men (phöông phaùp ngaâm vaø phöông phaùp nhuùng), sau 7 ngaøy leân men thu saûn phaåm keát dính, ñeå khoâ töï nhieân, eùp saûn phaåm baèng maùy eùp thuûy löïc vôùi löïc eùp coá ñònh laø 167 kg/cm2 vaø saáy khoâ ñeán troïng löôïng khoâng ñoåi. Keát quaû ñaùnh giaù ñoä chòu löïc cuûa saûn phaåm coù theå xem qua baûng 4.28 Baûng 4.28 Ñoä chòu löïc cuûa saûn phaåm keát dính baèng phöông phaùp leân men stt Phöông phaùp Caûm quan Ñoä beàn neùn, kg/cm2 Ñoä beàn keùo, kg/cm2 Vò trí ñöùt caùch taâm, cm Goùc chòu uoán cong (ñoä) 1 Phöông phaùp nhuùng Nhaùm, khoâng taùch lôùp, khoâng gaõy vôõ 350 0,8 1,5 90o 2 Phöông phaùp ngaâm Laùng mòn, taùch lôùp, coù gaõy vôõ 260 0,8 2,5 90o Vi khuaån A.xylinum laø vi khuaån hieáu khí. ÔÛ phöông phaùp ngaâm, caùc pheá lieäu ngaâm trong dòch leân men coù ñoä thoâng khí keùm neân vi khuaån naøy chæ taïo lôùp maøng cellulose treân beà maët pheá lieäu, daãn ñeán saûn phaåm keát dính khoâng ñeàu, taùch lôùp. Khi eùp roài saáy khoâ thì saûn phaåm xoáp, deã gaõy vôõ. Caùc chæ tieâu veà ñoä 114 chòu löïc cuûa saûn phaåm keát dính baèng phöông phaùp ngaâm nhoû hôn so vôùi saûn phaåm keát dính baèng phöông phaùp nhuùng. Ñoái vôùi phöông phaùp nhuùng, caùc pheá lieäu coù ñoä thoùang khí toát hôn neân A.xylinum toång hôïp BC ñeàu töø ngoøai vaøo trong pheá lieäu. Saûn phaåm coù ñoä keát dính cao hôn phöông phaùp ngaâm vaø sau khi eùp, saáy khoâ thì saûn phaåm neùn chaët, cöùng vaø khoâng gaõy vôõ ( hình 4.12 vaø 4.13). Hình 4.12 Leân men keát dính baèng phöông phaùp nhuùng Hình 4.13 Saûn phaåm keát dính xô döøa baèng phöông phaùp nhuùng (Kích thöôùc 12030 ××=×× hrd cm) 4.7.2 Khaû naêng keát dính moät soá pheá lieäu noâng nghieäp baèng cheá phaåm boät BC Caùc pheá lieäu noâng nghieäp sau khi ñöôïc phoái troän vôùi boät BC tröông nôû hoøan toøan, ñöôïc cho vaøo roå nhöïa ñeå ñònh hình. Ñeå saûn phaåm raùo bôùt nöôùc, tieán haønh eùp baèng maùy eùp thuûy löïc vôùi löïc eùp coá ñònh laø 167 kg/cm2, saáy khoâ saûn phaåm 115 ñeán troïng löôïng khoâng ñoåi. Saûn phaåm sau khi eùp vaø saáy khoâ ñöôïc baûo quaûn trong ñieàu kieän ôû nhieät ñoä phoøng, nôi khoâ raùo. Sau 03 thaùng tieán haønh ñaùnh giaù ñoä chòu löïc cuûa caùc saûn phaåm keát dính. Baûng 4.29 Ñoä chòu löïc cuûa moät soá saûn phaåm keát dính baèng boät BC stt Tyû leä boät BC/pheá lieäu Ñoä beàn neùn (kg/cm2) Ñoä beàn keùo (kg/cm2) Vò trí ñöùt caùch taâm (cm) Goùc uoán cong (ñoä) Tyû leä ngaäm nöôùc (%) Ñoä beàn neùn khi ngaäm nöôùc (kg/cm2) Ñoä beàn keùo khi ngaäm nöôùc (kg/cm2) BC:buïi xô döøa 1 20% 540 2,3 1,5 90o 8 320 0,8 2 25% 675 2,8 1,2 90o 5 358 1,3 3 30% 715 2,9 1,2 90o 4 410 1,4 BC: baõ mía 4 20% 520 2,2 1,6 90o 9 285 0,7 5 25% 670 2,8 1,2 90o 5 360 1,2 6 30% 715 2,8 1,2 90o 5 392 1,3 7 Vaùn eùp FRAMA 700 2,5 1,0 90o 6 350 1,1 Tyû leä boät BC caøng cao thì caùc tính chaát cô lyù cuûa vaät lieäu caøng cao. Tuøy töøng muïc ñích öùng duïng cuûa caùc saûn phaåm keát dính maø choïn tyû leä phoái troän thích hôïp. Tyû leä phoái troän toái thieåu giöõa boät BC so vôùi pheá lieäu laø 25% cho saûn phaåm keát dính coù caùc chæ tieâu ñoä chòu löïc töông ñoái cao vaø coù theå so saùnh vôùi moät soá saûn phaåm töông töï nhö vaùn eùp. Trong thí nghieäm naøy chuùng toâi söû duïng vaùn eùp hieäu FRAMA coù kích thöôùc mmmm 522,1 ×× ñeå laøm ñoái chöùng so saùnh nhaèm tham khaûo ñoä chòu löïc cuûa caùc saûn phaåm keát dính (baûng 4.29). Saûn phaåm keát dính thu ñöôïc baèng phöông phaùp phoái troän pheá lieäu vôùi boät BC coù nhieàu öu ñieåm: haïn cheá söï taïp nhieãm, chuû ñoäng veà thôøi gian vaø kinh teá saûn phaåm veà maët cô hoïc, saûn phaåm coù caùc thoâng soá ñoä chòu löïc lôùn. Vôùi hai thaêm doø khaû naêng keát dính buïi xô döøa vaø buïi baõ mía baèng phöông phaùp leân men vaø phöông phaùp troän boät BC ñeàu khaúng ñònh: coù theå söû duïng teá baøo vi khuaån A.xylinum laøm taùc nhaân keát dính. 116 Sau ñaây laø moät soá hình aûnh baõ mía vaø buïi xô döøa keát dính baèng boät BC: Hình 4.14 Baõ mía Hình 4.15 Baõ mía keát dính baèng boät BC Hình 4.16 Buïi xô döøa Hình 4.17 Buïi xô döøa keát dính baèng boät BC

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdf6.pdf
  • pdf0.pdf
  • pdf1.pdf
  • pdf10.pdf
  • pdf2.pdf
  • pdf3.pdf
  • pdf4.pdf
  • pdf5.pdf
  • pdf7.pdf
  • pdf8.pdf
  • pdf9.pdf
Tài liệu liên quan