Nghiên cứu quy trình xử lý và bảo quản màng BC tạo ra từ vi khuẩn gluconacetobacter

Trên thế giới màng BC 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 lượn

L I CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới P S TS inh

Thị Kim Nhung người đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ em trong thời gian học tập

và nghiên cứu đề tài khóa luận tốt nghiệp này Em cũng bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ môn Vi sinh, khoa Sinh – KTNN, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp Đồng thời em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, các anh chị trong phòng Vi sinh, khoa Sinh – KTNN, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện tốt nhất, không chỉ về cơ sở vật chất

mà còn cả sự động viên, khuyến khích em hoàn thành khóa luận

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 12 tháng 04 năm 2014 Sinh viên

ỗ Thùy Dung

L CAM OAN

Em xin khẳng định đây là kết quả nghiên cứu của riêng cá nhân em, tất

cả những số liệu đều đƣợc thu thập từ thực nghiệm và qua xử lý thống kê, hoàn toàn không có số liệu sao chép Đề tài nghiên cứu này không trùng với công trình nghiên cứu của các tác giả khác Những kết quả nghiên cứu của các tác giả khác đƣợc đƣa vào trong đề tài đều có trích dẫn đầy đủ chính xác Em xin phép tác giả đƣợc trích dẫn để bổ sung cho khóa luận của mình

Em xin phép và trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 12 tháng 04 năm 2014

Sinh viên

ỗ Thùy Dung

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 của đề tài 2

5 Điểm mới của đề tài 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Đại cương về vi khuẩn sinh cellulose 3

1.1.1 Phân loại vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus 3

1.1.2 Đặc điểm hình thái, tế bào học 5

1.1.3 Đặc điểm nuôi cấy 5

1.1.4 Nhu cầu dinh dưỡng 6

1.1.5 Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy 6

1.2 Tổng quan về cellulose 7

1.2.1 Cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose, BC) 7

1.2.2 Cấu trúc cellulose vi khuẩn 7

1.3 Ứng dụng của màng BC 8

1.3.1 Ứng dụng của BC trong một số lĩnh vực 8

1.3.1.1 Thực phẩm 8

1.3.1.2 Y học 9

1.3.1.3 Mỹ phẩm 9

1.3.1.4 Bảo vệ môi trường 9

1.3.1.5 Công nghiệp 10

1.3.2 Ứng dụng của màng BC trong điều trị bỏng 10

1.4 Tình hình nghiên cứu về màng BC ở Việt Nam và trên thế giới 11

1.4.1 Trên thế giới 11

1.4.2 Ở Việt Nam 12

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Đối tượng 15

2.1.1 Nguồn giống 15

2.1.2 Thiết bị và hoá chất 15

2.1.2.1 Thiết bị 15

2.1.2.2 Hoá chất 15

2.1.3 Môi trường 16

2.1.3.1 Môi trường giữ giống (MT1) 16

2.1.3.2 Môi trường nhân giống (MT2) 16

2.1.3.3 Môi trường lên men (MT3) 16

2.2 Phương pháp nghiên cứu 16

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái và cách sắp xếp tế bào trên tiêu bản nhuộm kép 16

2.2.2 Phương pháp bảo quản chủng giống trên môi trường thạch nghiêng 17

2.2.3 Phương pháp xử lí màng 17

2.2.3.1 Phương pháp làm trắng và loại bỏ các chất dư thừa của môi trường nuôi cấy 17

2.2.3.2 Phương pháp trung h a PH của màng BC 17

2.2.3.3 Phương pháp làm sạch tế bào trên màng BC 17

2.2.4 Đánh giá màng sau xử lý 18

2.2.5 Phương pháp bảo quản màng 18

2.2.5.1 Phương pháp sấy khô 18

2.2.5.2 Bảo quản với dịch chiết thực vật 18

2.2.5.3 Phương pháp đóng gói màng BC 18

2.2.6 Phương pháp thống kê và xử lý kết quả 18

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 20

3.1 Lên men tạo màng BC 20

3.1 Hình thái chủng vi khuẩn Gluconacetobacter BHN 2 20

3.1.1.1 Hình thái vi khuẩn Gluconacetobacter BHN 2 trên môi trường thạch đĩa 20

3.1.1.2 Hình thái chủng Gluconacetobacter BHN 2 trên ống thạch nghiêng 21

3.1.1.3 Kết quả nhuộm Gram vi khuẩn Gluconacetobacter BHN 2 21

3.1.2 Khả năng lên men tạo màng BC của vi khuẩn Gluconacetobacter BHN 2 21

3.2 Quy trình xử lí và bảo quản màng BC ở quy mô phòng thí nghiệm 24

3.2.1 Xử lí màng sau lên men 24

3.2.1.1 Giai đoạn làm trắng và loại bỏ các chất dư thừa của môi trường nuôi cấy 24

3.2.1.2 Giai đoạn trung h a pH màng BC 26

3.2.1.3 Giai đoạn làm sạch tế bào trên màng BC 26

3.2.1.4 Đánh giá màng sau xử lí 27

3.2.2 Bảo quản màng BC 27

3.2.2.1 Sấy khô 27

3.2.2.2 Bảo quản với dịch chiết lá chè xanh 29

3.2.2.3 Đóng gói màng BC 30

3.2.3 Khả năng ngăn cản vi vi sinh vật của màng BC 31

3.2.4 Hoàn thiện quy trình xử lí và bảo quản màng BC ở quy mô phòng thí nghiệm 32

3.3 Cải tiến xử lý, bảo quản màng BC 34

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36

4.1 Kết luận 36

4.2 Kiến nghị 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

DAN MỤC ÌN

Hình 1.1 Sợi cellulose của cellulose thực vật và màng BC (SEM) 7

Hình 3.1 Gluconacetobacter BHN 2 trên môi trường thạch đĩa 20

Hình 3.2 Vi khuẩn Gluconacetobacter BHN 2 trên môi trường thạch nghiêng 21

Hình 3.3 Kết quả nhuộm Gram của Gluconacetobacter BHN 2 21

Hình 3.4 Nhân giống Gluconacetobacter BHN 2 cấp 1 22

Hình 3.5 Màng BC sau 5 ngày lên men 23

Hình 3.6 Màng BC chưa xử lí 25

Hình 3.7 Màng BC qua xử lí NaOH 25

Hình 3.8 Màng BC sấy ở 30oC 28

Hình 3.9 Màng BC sấy ở 50oC 29

Hình 3.10 Màng BC sấy ở 70oC 29

Hình 3.11 Màng BC ngâm với dịch chiết lá chè xanh 30

Hình 3.12 Màng BC đóng gói thủ công và nấm mốc xuất hiện trên màng 30

Hình 3.13 Màng BC đóng gói bằng máy hút chân không 31

Hình 3.14 Màng BC xử lí theo quy trình mới và đối chứng 34

Hình 3.15 Màng BC trung h a pH bằng acid acetic 5% 34

Hình 3.16 Màng BC ngâm với dịch chiết lá chè xanh 35

Hình 3.17 Màng BC ngâm dịch chiết sau 2 tháng 35

DAN MỤC BẢN

Bảng 1.1 Đặc điểm phân biệt các chi thuộc họ Acetobacteraceae 3

Bảng 3.1 Kết quả thu nhận màng BC 23

Bảng 3.2 Kết quả xử lí màng BC với NaOH 24

Bảng 3.3 Kết quả trung h a pH màng BC 26

Bảng 3.4 Đánh giá màng BC sau xử lí 27

Bảng 3.5 Kết quả màng BC đã sấy 28

Bảng 3.6 Khả năng ngăn cản vi sinh vật của màng BC 32

MỞ ẦU

Lý do chọn đề tài

Hiện nay, công nghệ vi sinh học đang có những bước những phát triển vượt bậc mang lại nhiều thành tựu to lớn cho nhân loại Màng BC là một sản phẩm có nhiều ứng dụng thiết thực trong thực tế nên cần có sự quan tâm phát triển để sản phẩm này thực sự trở thành một mặt hàng thương mại đem lại giá trị kinh tế cao cho con người

Màng BC (Bacterial cellulose) được tạo ra từ vi khuẩn

Gluconacetobacter có cấu trúc và đặc tính rất giống với cellulose thực vật

Tuy nhiên, cellulose tạo ra từ 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 đó chúng có đặc tính vượt trội với độ dẻo dai, bền chắc, khả năng polymer hóa cao

Trên thế giới màng BC 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, làm màng bảo quản 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 điều trị các bệnh tim mạch; làm mặt

nạ dưỡng da cho con người… Ngoài ra, màng BC c n được ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm như sản xuất thạch dừa, đồ ăn kiêng, đồ tráng miệng, làm màng bọc thực phẩm… và trong công nghiệp như công nghiệp sản xuất giấy chất lượng cao

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, tại phòng thí nghiệm Thực vật - Vi sinh trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã phân lập, tuyển chọn được chủng vi khuẩn có khả năng tạo màng BC và bước đầu xây dựng quy trình xử lí và bảo quản màng nhằm ứng dụng rộng rãi trong thực tế Các nghiên cứu cho thấy

màng BC tạo ra từ vi khuẩn Gluconacetobacter có rất nhiều ứng dụng trong

các lĩnh vực khác nhau, vì vậy cần xây dựng một quy trình xử lí và bảo quản màng nghiêm ngặt nhằm tạo điều kiện cho các hướng nghiên cứu sâu hơn về

màng sau này Với mục đích thiết thực trên, tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu quy

trình xử lí và bảo quản màng BC tạo ra từ vi khuẩn Gluconacetobacter”

Mục tiêu của đề tài

Hoàn thiện trong việc xử lí và bảo quản màng BC tạo ra từ vi khuẩn

Gluconacetobacter

3 Nội dung của đề tài

3.2 Quy trình xử lí và bảo quản màng BC ở quy mô phòng thí nghiệm

3.3 Cải tiến xử lí, bảo quản màng BC

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Xây dựng và hoàn thiện quy trình xử lí màng BC ở quy mô phòng thí nghiệm tạo điều kiện cho các hướng ứng dụng của màng về sau

5 iểm mới của đề tài

Cải tiến giai đoạn trung h a pH màng BC bằng acid acetic 5% và bảo quản màng bằng dịch chiết lá chè xanh

C ƯƠN TỔN QUAN T L ỆU ại cương về vi khuẩn sinh cellulose

1.1.1 Phân loại vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus

Theo Bergey (2005) [16], [17], Acetobacter xylinum được đổi tên thành

Gluconacetobacter xylinus và xếp vào chi Gluconacetobacter thuộc họ vi

khuẩn Acetobacteraceae Họ này gồm 6 chi: Acetobacter, Acidomonas, Asaia,

Gluconobacter, Gluconacetobacter và Kozakia Đặc điểm phân loại giữa các

chi được trình bày ở bảng 1.1

Bảng 1.1 Đặc điểm phân biệt các chi thuộc họ Acetobacteraceae

ặc điểm (1) (2) (3) (4) (5) (6)

Sinh trưởng trong môi trường chứa 0,35%

-

+/- +

-

+ +

-

- + +

Chú thích:

(1): Acetobacter +: Kết quả dương tính

(2): Acidomonas -: Kết quả âm tính

(4): Gluconacetobacter nd: Chưa xác định

(5): Gluconobacter

(6): Kozakia

Chi Gluconacetobacter gồm 10 loài khác nhau, đặc điểm phân biệt của

Gluconacetobacter xylinus (A xylinum) với các loài khác trong chi bao gồm

[16]:

- Không có khả năng sinh trưởng trong môi trường có chứa 3% (l/l) ethanol và 5-8% acid acetic…

- Quá trình sinh trưởng không đ i hỏi sự có mặt của acid acetic

- Không có khả năng đồng hóa methanol

- Có khả năng hình thành acid 5-ketogluconic, không có khả năng hình thành 2,5-diketogluconic từ D-glucose

- Hầu hết các chủng có khả năng sinh trưởng trong môi trường có nguồn cacbon là ethanol

- Có khả năng tổng hợp cellulose

- Ubiquinon loại Q-10

- % mol G + C = 55-63

Theo Boesch và cs (1998) [22], Yamada và cs (2000), và hiện nay vẫn

có những quan điểm khác nhau về phân loại họ Acetobacteraceae trong đó

Gluconacetobacter xylinus (A xylinum) và xếp vào chi Gluconacetobacter

với cơ sở của sự phân chia này là việc phân tích trình tự chuỗi 16S rDNA Quan điểm này hiện nay có tính chính xác cao do cơ sở là dựa vào cấu trúc phân tử nên được nhiều người công nhận Mặc dù xếp chủng vi khuẩn

Gluconacetobacter vào những chi, những họ, những lớp phân loại khác nhau

nhưng tất cả các quan điểm trên đều thống nhất với nhau về một số đặc điểm

sinh lý, sinh hóa của Gluconacetobacter như: khả năng oxy hóa rượu etylic

thành acid acetic, khả năng oxy hóa tiếp tục acid acetic thành CO2 và H2O; khả năng hình thành acid 5-ketogluconic từ D-glucose… Đặc biệt là khả năng tổng hợp cellulose khả năng này hầu như chỉ có ở các chủng

Gluconacetobacter

1.1.2 Đặc điểm hình thái, tế bào học

Gluconacetobacter 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 [25] Gluconacetobacter có dạng trực khuẩn, kích thước

khoảng 2μm, đứng riêng lẻ hoặc xếp thành từng chuỗi, không có khả năng di động Các tế bào được bao bởi màng nhầy có bản chất là cellulose Màng này bắt màu xanh khi nhuộm với thuốc nhuộm iod và dung dịch acid sulfuric 60% Chúng tích luỹ acid acetic, khi nồng độ acid acetic quá cao vượt quá giới hạn cho phép, nó sẽ ức chế hoạt động của vi khuẩn [26]

1.1.3.Đặc điểm nuôi cấy

Ở điều kiện nuôi cấy tĩnh trong môi trường dịch thể, chúng sẽ hình thành trên bề mặt môi trường một lớp màng cellulose Màng này có bản chất là tập hợp các tế bào vi khuẩn liên kết với các phân tử cellulose, trong tế bào sẽ xảy

ra quá trình trao đổi chất nói chung còn ở màng cellulose xảy ra quá trình trao đổi oxy và các chất dinh dưỡng [29] Trong môi trường sống thì phần lớn các

vi khuẩn có khả năng tổng hợp polysaccharid ngoại bào tạo thành hàng rào bảo

vệ cho tế bào Màng BC do vi khuẩn Gluconacetobacter cũng giữ vai tr như vậy Một số tác giả cho rằng, cellulose tổng hợp từ vi khuẩn Gluconacetobacter

có vai trò dự trữ và có thể sử dụng khi môi trường nghèo kiệt chất dinh dưỡng,

nó sẽ phân huỷ nhờ enzyme của vi khuẩn là endoglucanase và exoglucanase Nhờ đặc tính nhớt và ưa nước của màng BC giúp cho vi khuẩn

Gluconacetobacter chống lại được những thay đổi bất lợi

Khi nghiên cứu chức năng bảo vệ của màng BC đối với vi khuẩn

Gluconacetobacter đã nhận thấy rằng những tế bào vi khuẩn Gluconacetobacter có màng BC bao bọc sẽ tồn tại khoảng 20% trong 1 giờ

khi xử lý bằng tia UV Trong khi đó những tế bào bị loại bỏ màng bao bọc

BC chỉ có khả năng sống sót là 3% [17] Ngược lại trong điều kiện nuôi lắc, cellulose hình thành dạng 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 [10]

1.1.4 Nhu cầu dinh dưỡng

Tuỳ vào nguồn nguyên liệu (nước dừa, dịch khoai tây, dịch trái cây, môi trường hóa chất tổng hợp…) trong môi trường nuôi mà ảnh hưởng đến sự

phát triển của Gluconacetobacter và khả năng tổng hợp cellulose khác nhau

1.1.5 Ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy

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 [27], [28]

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 thông khí quyết định năng suất BC Vì vậy hình thức sục khí cung cấp oxy và sử dụng cách 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 [22]

Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp với vi khuẩn Gluconacetobacter từ

25 - 30oC Ở nhiệt độ thấp quá trình lên men xảy ra chậm 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 sẽ giảm[24]

Tổng quan về cellulose

1.2.1 Cellulose vi khuẩn (Bacterial cellulose, BC)

Năm 1886, A.J Brown lần đầu tiên trình bày về sự tổng hợp cellulose

của vi khuẩn Gluconacetobacter Tuy nhiên mãi đến nửa sau thế kỷ XX,

cellulose vi khuẩn mới thực sự được quan tâm và nghiên cứu

1.2.2 Cấu trúc cellulose vi khuẩn

Cellulose vi khuẩn được cấu tạo bởi chuỗi β-1,4 glucopyranose mạch thẳng được tổng hợp từ một số loài vi khuẩn, đặc biệt trong tự nhiên phải kể

đến là Gluconacetobacter Khi nuôi cấy Gluconacetobacter trên môi trường

lỏng, trong điều kiện tĩnh sẽ hình thành nên một lớp màng, màng đó có bản chất là cellulose được liên kết với các tế bào vi khuẩn Cellulose cấu trúc trong màng BC có thành phần hóa học tương tự cellulose thực vật nhưng cấu trúc và đặc tính lại khác xa nhau, đồng thời khả năng kết tinh cao (khoảng 60%), độ polymer hóa lớn nên màng BC có độ bền cơ học cao, khả năng thấm hút nước lớn Những đặc tính ưu việt hơn hẳn so với cellulose thực vật của cellulose này là: độ chịu lực, tính đàn hồi, độ bền cơ học được so sánh tương đương với của nhôm Quan sát dưới kính hiển vi điện tử thấy đường kính của sợi cellulose vi khuẩn chỉ bằng 1/100 so với sợi cellulose của tế bào thực vật [18] [30]

Hình 1.1 Sợi cellulose của cellulose thực vật và màng BC (SEM)

Sản phẩm của cellulose vi khuẩn có một số tính chất như sau [27]:

Độ bền hóa học, độ bền cơ học và sức căng cao

Khả năng giữ nước và độ ẩm cao, do đó có thể điều chỉnh độ xốp

Có thể theo dõi, kiểm soát lý tính của cellulose do cấu trúc của cellulose vi khuẩn có khả năng biến đổi trong quá trình nuôi cấy

Kiểm soát được kích thước, cấu trúc và chất lượng của cellulose trong quá trình nuôi cấy tạo cellulose

Cellulose vi khuẩn là cellulose sinh học duy nhất được tổng hợp mà không gắn lignin, có thể dễ dàng bị phân hủy bởi một số nhóm vi sinh vật Vì vậy, cellulose vi khuẩn được xem là nguồn vật liệu mới có nhiều ưu thế trong tương lai [9]

1.3 Ứng dụng của màng BC

1.3.1 Ứng dụng của BC trong một số lĩnh vực

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 ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực [2],[3]

1.3.1.1 Thực phẩm

Sản phẩm cellulose được sử dụng trong nước ép trái cây và những thức uống khác, trong mứt kẹo, trong kem, yaourt, salad, thức ăn tráng miệng có tác dụng như chất làm đặc, vật liệu ổn định dịch huyền phù, vật liệu làm vỏ bọc thực phẩm Các sản phẩm ứng dụng cellulose vi khuẩn trong lĩnh vực thực phẩm: Món tráng miệng (thạch dừa, kem ít calori, thức ăn nhanh, kẹo), chất nhũ hóa trong nước ép trái cây và những thức uống khác, màng bao thực phẩm [12]

Da nhân tạo: Ở Brazil, màng BC ướt tinh sạch được sản xuất và bán ra thị trường như một loại da nhân tạo dùng để đắp vết thương

1.3.1.3 Mỹ phẩm

Màng BC vừa có khả năng giữ ẩm cao mà không bám lại lên làn da sau khi rửa và cũng không gây các tác dụng phụ như các chất giữ ẩm khác, do đó được ứng dụng: Kem dưỡng da, chất làm nền cho móng nhân tạo, chất tăng

độ dày và bền cho nước làm bóng móng tay [6], [8]

1.3.1.4 Bảo vệ môi trường

Màng BC ứng dụng làm miếng xốp làm sạch những vết dầu tràn, làm chất hấp thu trong các vật liệu loại bỏ chất độc hại (làm sạch nước cống ở thành thị)

Thu hồi dầu và khoáng sản: Các nhà khoa học đã nhận thấy cấu trúc mạng và sự cản trở cơ học của các sợi BC nhỏ đã ngăn không cho các giọt dầu nhỏ dính lại với nhau khi để yên huyền phù dầu Tính ổn định của dịch huyền phù BC không bị ảnh hưởng khi thêm muối, thay đổi nhiệt đô hay pH

Sự ổn định này là do sự ổn định trong cấu trúc tinh thể của các sợi cellulose [21]

Công nghiệp giấy: các loại giấy đặc biệt như giấy dùng để lưu trữ tài liệu, giấy có thời gian sử dụng lâu dài, trong vẽ, in, chất dính và chất xơ trên trang vẽ như giấy phủ làm bề mặt láng trong công nghệ in

Công nghiệp máy: là thành phần thân tàu, máy bay, xe, vỏ bọc tên lửa [11],[19]

1.3.2 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 (Hà Nội) 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 là xăng, dầu, nước canh nóng, acid, vôi tôi nóng…[9]

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 [10]

1.4 Tình hình nghiên cứu về màng BC ở Việt Nam và trên thế giới

1.4.1 Trên thế giới

Nghiên cứu về màng BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter và những ứng

dụng của nó đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới Tác giả Brown,

1999, [23], [24], dùng màng BC làm môi trường phân tách cho quá trình xử lý nước, dùng làm chất mang đặc biệt cho các pin và năng lượng cho tế bào Brown, Jonas và Farad, dùng màng như là một chất để biến đổi độ nhớt, để làm ra các sợi truyền quang, làm môi trường cơ chất trong sinh học, thực phẩm hoặc thay thế thực phẩm Đặc biệt Brown đã dùng BC làm vải đặc biệt, Nogiet và cs (2005), Jonas và Farad, 1998, Soloknicki và cộng sự (2006) Sirlene M.Costa, dùng màng BC để sản xuất giấy chất lượng cao, làm cơ chất

để cố định protein hay cho sắc kí [11], [23] Trong y học, người ta đã chế tạo các phức chất (vật liệu composite) từ sự kết hợp giữa cellulose và chitosan, hoặc cellulose và polyvinyl, các phức chất này được sử dụng làm da tạm thời thay thế da trong quá trình điều trị bỏng, loét 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 Ngoài ra, màng BC c n được sử dụng làm mặt nạ dưỡng da cho phụ nữ, làm giấy chất lượng cao, microbial cellulose được dùng chế tạo màn hình điện tử, vải nonwoven (vải không qua dệt), thực phẩm phụ gia, làm cơ chất để cố định protein hay cho sắc kí,…

Hầu hết các tác giả ngoài nước nghiên cứu theo hướng sinh tổng hợp cellulose từ vi khuẩn, ứng dụng của màng BC trong y học, công nghiệp giấy, trong chế biến thực phẩm

Tuy nhiên, những ứng dụng thường thấy trên thế giới của màng BC là dùng trong ngành dược phẩm và mỹ phẩm Các tác giả: Hamlyn và cs (1997),

Cienchanska (2004), Legeza và cs (2004) Wan và Millon (2005), Czaja và cs, (2006) sử dụng màng BC đắp lên các vết thương hở, vết bỏng đã thu được kết quả tốt Đặc biệt tác giả Wan (Canada) đã đượng đăng kí bản quyền về làm

màng BC từ Gluconacetobacter dùng trị bỏng Các tác giả Jonas và Farad

(1998), Czaja và cs (2006) đã dùng màng BC làm da nhân tạo, làm mặt nạ dưỡng da cho phụ nữ [15]

1.4.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam những nghiên cứu về Gluconacetobacter và màng BC là

khá mới mẻ Hầu như có rất ít các nghiên cứu, công bố liên quan đến

Gluconacetobacter ứng dụng vào làm thạch dừa Năm 2003 có nghiên cứu

của nhóm tác giả Nguyễn Thuý Hường và Phạm Thành Hổ về chọn lọc dòng

Gluconacetobacter thích hợp cho các loại môi trường dùng trong sản xuất

cellulose vi khuẩn Năm 2006 nghiên cứu của nhóm tác giả Nguyễn Văn

Thanh, Huỳnh Thị Ngọc Lan và cộng sự về màng BC từ Gluconacetobacter

tẩm dầu mù u dùng trong điều trị bỏng Năm 2008, có nghiên cứu của tác giả

Đinh Thị Kim Nhung đã chọn được 1 chủng vi khuẩn Gluconacetobacter,

khảo sát khả năng tạo tạo màng của chủng này Ngoài nguồn nguyên liệu nước hoa quả dùng cho lên men giấm, còn có thể sử dụng nhiều nguồn nguyên liệu khác như các loại bia, rượu nhạt, các nguyên liệu có chứa đường, tinh bột, acid hữu cơ, giàu vitamin , từ các vùng miền khác nhau ở Việt

Nam Nhiệm vụ tiếp theo là nghiên cứu định loại chủng Gluconacetobacter

có khả năng cho màng BC có đặc tính mỏng, dai, đàn hồi, không gây kích ứng cho da, khả năng kháng khuẩn tốt, kích thích mọc da non nhanh, giá thành rẻ, dùng làm màng trị bỏng [7], [8], [9]

Việc nghiên cứu và sử dụng màng BC từ chủng Gluconacetobacter

được nhiều tác giả quan tâm Ngày càng có nhiều các nghiên cứu, công bố

liên quan đến chủng Gluconacetobacter sự hình thành màng BC và các hướng

ứng dụng màng BC Năm 2006, tác giả Nguyễn Văn Thanh, Trưởng bộ môn

Vi Sinh - Ký Sinh, Trường đại học Y Dược học Tp.HCM đã chế tạo thành công màng trị bỏng sinh học dầu mù u bằng phương pháp lên men Màng BC

có khả năng thấm nước cao, kết dính chặt và trơ về mặt hóa học nên nó có vai

tr như màng sinh học, có thể thay thế da tạm thời Với các hoạt chất tái sinh

mô và các chất sát khuẩn đều có nguồn gốc thiên nhiên không gây đau rát và không chứa các yếu tố gây kích ứng da [4], chính vì vậy dùng màng sinh học

để ngăn ngừa biến chứng nhiễm trùng vết thương bỏng, tạo điều kiện che phủ sớm vết thương, qua đó, rút ngắn thời gian điều trị và giảm thiểu sẹo xấu trên vùng bỏng sâu [9], [19]

Gần đây, nhóm nghiên cứu của tác giả Đinh Thị Kim Nhung đã thu

nhận màng BC từ vi khuẩn Gluconacetobacter, ứng dụng màng BC trong điều

trị bỏng Công tác điều trị bỏng hiện đang sử dụng phương pháp cấy ghép, phẫu thuật, hoặc dùng một số màng trị bỏng như màng ối, trung bì da lợn, da ếch, màng chitossan, sử dụng các chất có nguồn gốc từ tự nhiên có tác dụng điều trị bỏng [14] Theo tác giả Huỳnh Thị Ngọc Lan, màng trị bỏng sinh học

BC với các hoạt chất tái sinh mô và các chất sát khuẩn đều có nguồn gốc thiên

nhiên Vì thế, nó không chứa các yếu tố nguy cơ như không có độc tố trực tiếp, không gây dị ứng, không có yếu tố lây lan mầm bệnh, không giải phóng chất lạ vào vết thương Màng có khả năng diệt 100% vi khuẩn thường gây ra các nhiễm trùng vết thương hở da như vết bỏng Chỉ cần áp sát màng vào vết thương và không cần sử dụng bất cứ thứ gì khác, màng đã có khả năng cản khuẩn, đồng thời, làm vết thương mau lành do thúc đẩy quá trình tái tạo mô hạt [4]

Box vô trùng (Haraeus)

Máy lắc Orbital Shakergallenkump (Anh)

Máy li tâm Sorvall (Mỹ)

Micropipet Jinson (Pháp) các loại từ 0.5μl – 10ml

Máy so màu UV – vis (Nhật)

Máy đo pH (MP 200R - Thuỵ Sĩ)

Cân (Precisa XT 320M - Thuỵ Sĩ)

Máy cất nước 2 lần (Hamilton – Anh)

Kính hiển vi quang học Carl Zeiss (Đức)

Kính lúp soi nổi STEMI 2000-C

Máy điện di

Tủ lạnh Daewoo, hộp lồng, ống nghiệm, bình tam giác, que trang, lamen, đèn cồn và nhiều dụng cụ hoá sinh thông dụng khác

2.1.2.2 Hoá chất

Ethanol, glucose, fructose, sacrose, mannose, lactose, manitol, sorbitol, dihyroxyaceton, acid acetic