ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------

VÕ CÔNG DANH

MÀNG BACTERIAL CELLULOSE CỐ ĐỊNH BẠC NANO
VÀ ỨNG DỤNG
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 60. 42. 80

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2012


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. NGUYỄN THUÝ HƯƠNG

Cán bộ chấm nhận xét 1: ...............................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2: ...............................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 16 tháng 11 năm 2012.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

---oOo--Tp. HCM, ngày 20 tháng 08 năm 2012
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: VÕ CƠNG DANH

Giới tính : Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1985

Nơi sinh : Đăk Nông

Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
MSHV: 10310607
1- TÊN ĐỀ TÀI: Màng BC cố định bạc nano và ứng dụng
2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
 Tạo màng BC bằng phương pháp lên men truyền thống.
 Khảo sát khả năng kháng khuẩn của bạc nano tự do và bạc nano hấp phụ lên
màng BC.
 Tối ưu hố q trình hấp phụ dịch bạc nano vào màng BC theo phương pháp đáp
ứng bề mặt – phương án cấu trúc có tâm.
 Ứng dụng màng BC hấp phụ bạc nano ở điều kiện tối ưu làm màng lọc xử lý
nước uống nhiễm khuẩn và màng băng vết thương.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: Tháng 8 năm 2011

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Tháng 08 năm 2012
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS. TS. NGUYỄN THUÝ HƯƠNG
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông
qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH

PGS. TS. NGUYỄN THUÝ HƯƠNG

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH


i

LỜI CẢM ƠN
Con nguyện khắc ghi trong tim công ơn sinh thành và dưỡng dục của cha
mẹ. Cha mẹ là nguồn động lực thôi thúc con phấn đấu trong quá trình học. Con xin
cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình đã hết lịng quan tâm, chăm sóc, luôn
bên cạnh ủng hộ và động viên con vững vàng hơn trên con đường học vấn.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ
Chí Minh đã tạo mọi điều kiện cho tôi trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin được gởi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS. Nguyễn Thuý Hương đã
tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong những lúc khó khăn. Cơ đã truyền đạt những
kiến thức và kinh nghiệm quý báu giúp em hoàn thành tốt luận văn này.
Em xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong Bộ mơn Cơng nghệ Sinh học
đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong quá trình học tập tại
Trường.
Em xin cảm ơn TS. Trần Thị Dung đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em

trong khoảng thời gian thực hiện luận văn tại trường Cao đẳng Kinh tế Cơng nghệ
Tp. Hồ Chí Minh.
Em xin cảm ơn anh Khang, anh Quân đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ em trong
những lúc khó khăn.
Xin cảm ơn hai người bạn của tôi: Khoa và Phát, những người luôn bên tơi
trong những lúc gian nan, khó khăn nhất.
Xin cảm ơn các bạn lớp Cao học khóa 2010 đã ln giúp đỡ, quan tâm và
chia sẻ những khó khăn trong suốt thời gian học tập và làm luận văn tốt nghiệp.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 08 năm 2012
VÕ CÔNG DANH


ii

TĨM TẮT
Nhiễm khuẩn mơi trường nước là một vấn đề cấp bách khơng phải chỉ ở Việt Nam
mà trên tồn thế giới, đặc biệt tại các nước kém phát triển. Tổ chức Y tế Thế giới đã cảnh
báo rằng 80% trường hợp bệnh tật tại các nước nghèo là do nguồn nước bị nhiễm khuẩn.
Trong đề tài này, chúng tôi chế tạo màng Bacterial Cellulose cố định bạc nano làm màng
lọc nước. Kết quả thí nghiệm cho thấy sau thời gian nuôi cấy 48 giờ, tạo được màng BC
với độ dày 1 mm với độ bền kéo là 2.6 (kg/cm2) và tốc độ thẩm thấu 33.1 lít.m-2.h-1. Để tối
ưu hố quá trình hấp phụ dịch bạc nano vào màng BC có bề dày 1 mm, chúng tơi sử dụng
phương pháp đáp ứng bề mặt – phương án cấu trúc có tâm. Kết quả chỉ ra nồng độ bạc
nano trong nghiên cứu khơng ảnh hưởng đến q trình hấp phụ, nhiệt độ, thời gian, chế độ
lắc tối ưu của quá trình hấp phụ lần lượt là 24 0C, 60 phút, 200 rpm. Sử dụng màng BC hấp
phụ bạc nano ở điều kiện tối ưu ứng dụng trong lọc nước uống nhiễm khuẩn. Màng cho
hiệu quả diệt khuẩn 100%, đáp ứng các chỉ tiêu vi sinh và hoá lý theo tiêu chuẩn nước
uống của Bộ Y tế. Màng BC cố định bạc nano đáp ứng được yêu cầu làm màng lọc nước.
Bỏng là một trong những tai nạn thương tâm nhất thường gặp trong đời sống hằng

ngày và thường để lại những di chứng nặng nề về thẩm mỹ cũng như sức khỏe cho con
người. Các vết thương do bỏng nặng có nguy cơ nhiễm trùng cao. Các vi khuẩn thường
gặp là tụ cầu vàng, trực khuẩn mủ xanh, có thể cả uốn ván. Nhiễm trùng tại chỗ bỏng có
thể gây nhiễm trùng máu. Sử dụng màng BC hấp phụ bạc nano ở điều kiện tối ưu ứng dụng
làm màng trị bỏng. Kết quả cho thấy, màng chữa lành vết bỏng sâu sau 21 ngày điều trị.
Vết bỏng sau khi lành giống như da bình thường, hầu như khơng để lại sẹo và lơng phát
triển bình thường trên bề mặt vết bỏng. Màng chữa lành hồn tồn vết thương rách da
đường kính 2 cm sau 10 ngày điều trị. Màng BC cố định bạc nano hoàn toàn đáp ứng được
yêu cầu làm màng băng vết thương nói chung và vết bỏng nói riêng, đặc biệt là tổn thương
nhiễm khuẩn trong nghiên cứu thử nghiệm cận lâm sàng.
Một phần các kết quả của luận văn thể hiện qua hai bài báo:
1.

Võ Công Danh, Nguyễn Thuý Hương (2012). Lọc nước uống nhiễm khuẩn
bằng màng Bacterial Cellulose cố định bạc nano.

2.

Võ Công Danh, Nguyễn Thuý Hương (2012). Ứng dụng màng Bacterial
Cellulose cố định bạc nano làm màng trị bỏng.


iii

ABSTRACT
Water infection is an urgent issue not only in Vietnam but also all over the world,
especially in developing countries. World Health Organization (WHO) warns that
approximately 80% of diseases in poor nations are caused by infected water. In this paper,
a silver nanoparticles-coated Bacterial Cellulose (BC) film was fabricated and used as a
bacterial filter for contaminated drinking. The results showed that after 48 hours of

bacterial culture, BC membranes with 1 mm thickness, 2.6 kg/cm2 in ultimate tensile
strength, 33.1 litre/m2/h in speed of osmosis were produced. The central composite design
combined with response surface methodology was used to optimize the absorption process
of silver nanoparticles solutions into BC membranes with 1 mm thickness. The results
showed that the concentration of silver nanoparticles does not influence in this process.
Optimal temperature, time and rotation speed were 24 0C, 60 minutes and 200 rpm,
respectively. BC silver nanoparticles composite membranes were used as bacterial filters
for contaminated drinking water. The bactericidal effects of these membranes were 100%,
satisfying the microorganism and physics-chemistry specification which conforms to the
standards of Ministry of Health.
Burn is one of the most pitiful accidents in daily life and it usually have aesthetic
and healthful sequalae. Severely burned wounds increase risks of bacterial infection.
Bacteria commonly found are Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, even
Clostridium tatani. Infected burn wounds may lead to sepsis. A silver nanoparticels-coated
BC was applicated in the treatment of burned wounds. The results showed that the deep
burned wounds could be healed after 21-day treatment. The healed wounds are similar to
normal skin without causing scar, and hair was likely to grow normally on the surface of
burned wound. Small wounds at diameter of 2 cm were completely healed after 10 days of
treatment. Silver nanoparticels-coated BC films meet the demands of wound dressing in
general and wound treatment in particular, especially for bacterial infection in nonclinical
studies.
A part of these results of the research is shown in two papers:
1.

Vo Cong Danh, Nguyen Thuy Huong (2012). The use of silver nanoparticlescoated Bacterial Cellulose film for bacterial drinking water filtration.

2.

Vo Cong Danh, Nguyen Thuy Huong (2012). Application of silver
nanoparticles-coated Bacterial Cellulose in the treatment of burned wounds.



iv

MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................. iv
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. viii
DANH MỤC SƠ ĐỒ.............................................................................................. ix
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................... x
Chương 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 4
2.1. Bacterial Cellulose ........................................................................................ 4
2.1.1. Các vi sinh vật sản sinh cellulose ............................................................ 4
2.1.2. Cấu trúc của Bacterial Cellulose ............................................................ 5
2.1.3. Tính chất của BC .................................................................................... 8
2.1.4. Quá trình sinh tổng hợp BC .................................................................... 9
2.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo BC .......................................... 11
2.1.6. Một số ứng dụng của BC ...................................................................... 13
2.2. Bạc nano ..................................................................................................... 14
2.2.1. Giới thiệu hoá học nano ........................................................................ 14
2.2.2. Đặc tính của bạc nano ........................................................................... 15
2.2.3. Cơ chế diệt khuẩn ................................................................................. 17
2.2.4. Phương pháp tạo bạc nano .................................................................... 24
2.2.5. Ứng dụng của bạc nano ........................................................................ 26
2.3. Màng lọc nước ............................................................................................ 28
2.3.1. Phân loại............................................................................................... 28
2.3.2. Tính chất các màng lọc nước ................................................................ 29
2.3.3. Chất lượng màng lọc nước .................................................................... 31
2.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nguồn nước .............................................. 31

2.5. Vết thương .................................................................................................. 35
2.5.1. Khái niệm ............................................................................................. 35
2.5.2. Phân loại............................................................................................... 36


v

2.5.3. Sinh lý của sự lành vết thương .............................................................. 37
2.5.4. Nhiễm khuẩn vết thương....................................................................... 38
2.5.5. Chăm sóc vết thương ............................................................................ 38
2.6. Tổng quan về bỏng ...................................................................................... 39
2.6.1. Khái quát về tình hình bỏng .................................................................. 39
2.6.2. Phân loại bỏng ...................................................................................... 41
2.6.3. Tác nhân gây bỏng................................................................................ 42
2.6.4. Nhiễm khuẩn vết bỏng .......................................................................... 42
2.6.5. Chăm sóc vết bỏng ............................................................................... 43
2.6.6. Băng vết bỏng....................................................................................... 44
2.7. Các nghiên cứu trong và ngoài nước ........................................................... 44
Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ........................................................ 51
3.1. Vật liệu ....................................................................................................... 51
3.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 57
3.2.1. Sơ đồ nghiên cứu .................................................................................. 57
3.2.2. Tạo màng BC bằng phương pháp lên men tĩnh truyền thống ................. 58
3.2.3. Kiểm tra tính chất cơ lý của màng BC .................................................. 62
3.2.4. Đánh giá chất lượng dịch bạc nano ....................................................... 63
3.2.5. Tối ưu hoá quá trình hấp phụ bạc nano vào màng BC ........................... 65
3.2.6. Kiểm tra các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước..................................... 69
3.2.7. Ứng dụng màng BC cố định bạc nano lọc nước uống nhiễm khuẩn ...... 70
3.2.8. Thử nghiệm màng BC cố định bạc nano làm màng băng vết thương ..... 71
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ............................................................... 72

4.1. Tạo màng BC bằng phương pháp lên men tĩnh truyền thống ....................... 72
4.1.1. Khảo sát một số đặc điểm của giống A. xylinum ................................... 72
4.1.2. Tạo màng BC bằng phương pháp lên men tĩnh truyền thống ................. 74
4.2. Đánh giá chất lượng dịch bạc nano.............................................................. 79
4.2.1. Nghiên cứu hình thái của bạc nano bằng kính hiển vi điện tử truyền qua
....................................................................................................................... 79
4.2.2. Khảo sát khả năng kháng khuẩn của dịch bạc nano ............................... 79


vi

4.3. Tối ưu hố q trình hấp phụ dịch bạc nano vào màng BC theo phương pháp
đáp ứng bề mặt – phương án cấu trúc có tâm ..................................................... 82
4.3.1. Xác định hoạt tính kháng khuẩn của màng BC sau khi hấp phụ dịch bạc
nano vào màng BC ......................................................................................... 87
4.3.2. Ứng dụng màng BC cố định bạc nano lọc nước uống nhiễm khuẩn ...... 90
4.3.3. Thử nghiệm màng BC cố định bạc nano làm màng băng vết thương ..... 93
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 99
5.1. Kết luận ...................................................................................................... 99
5.2. Kiến nghị .................................................................................................. 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 101
PHỤ LỤC


vii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Cấu trúc của màng phụ thuộc vào loại vi khuẩn tạo màng cellulose ........ 7
Bảng 2.2: Tính chất của một số loại màng lọc ....................................................... 31
Bảng 2.3: Chỉ tiêu vi sinh cho nước uống đóng chai. ............................................ 35

Bảng 3.1: Thí nghiệm đo độ dày màng BC. .......................................................... 62
Bảng 3.2: Giá trị các điểm sao cho  trong thiết kế CCD. ..................................... 66
Bảng 3.3: Các mức của các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình hấp phụ dịch bạc nano
vào màng BC. ........................................................................................................ 67
Bảng 3.4: Mã hoá thiết kế thí nghiệm theo RSM-CCD.......................................... 68
Bảng 4.1: Kiểm tra một số đặc điểm sinh hoá của A. xylinum. .............................. 74
Bảng 4.2: Bề dày của màng BC. ........................................................................... 75
Bảng 4.3: Độ bền kéo của màng BC. .................................................................... 75
Bảng 4.4: Tốc độ thẩm thấu của màng BC. ........................................................... 76
Bảng 4.5: Kết quả kiểm tra khả năng lọc vi sinh của màng BC. ............................ 78
Bảng 4.6: Khả năng kháng khuẩn của dịch bạc nano nồng độ 30 ppm................... 80
Bảng 4.7: Kết quả thực nghiệm theo RSM-CCD để tối ưu hoá hấp phụ lượng bạc
nano vào màng BC. ............................................................................................... 83
Bảng 4.8: Ảnh hưởng của các yếu tố lên quá trình hấp phụ bạc nano vào màng BC.
.............................................................................................................................. 84
Bảng 4.9: Kết quả kháng khuẩn của màng BC hấp phụ bạc nano. ......................... 88
Bảng 4.10: Kết quả kiểm tra vi sinh nước sơng Sài Gịn trước và sau90 lọc bằng
màng BC-Ag. ........................................................................................................ 90
Bảng 4.11: Kết quả kiểm tra hố lý nước sơng Sài Gịn trước và sau lọc bằng màng
BC-Ag. .................................................................................................................. 92
Bảng 4.12: Tỷ lệ % vết thương còn lại so với ban đầu theo thời gian khảo sát. ..... 93
Bảng 4.13: Tỷ lệ % vết bỏng còn lại so với ban đầu theo thời gian khảo sát. ......... 95


viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Vi khuẩn A. xylinum có bao nhầy cấu tạo bởi cellulose............................ 5
Hình 2.2: Ảnh SEM màng BC từ A. xylinum trong nuôi cấy tĩnh (A) và ni cấy
lắc (B) ..................................................................................................................... 6

Hình 2.3: BC của A. xylinum trong nuôi cấy tĩnh (A) và nuôi cấy lắc (B)................ 7
Hình 2.4: Cấu trúc khơng gian của cellulose I (hình A) và cellulose II (hình B) ...... 8
Hình 2.5: Top-down và bottom-up trong cơng nghệ nano ..................................... 15
Hình 2.6: Các cơ chế diệt khuẩn của bạc nano ...................................................... 18
Hình 2.7: Lớp peptidoglycan ở vi khuẩn Gram dương và Gram âm. ..................... 18
Hình 2.8: Ảnh TEM của vi khuẩn E. coli. (A) Tế bào vi khuẩn E. coli. (B) Phóng to
ảnh A. (C) Thành tế bào E. coli sau khi tác dụng với bạc nano 900 ppm. (D) Tế bào
E. coli sau khi tác dụng với bạc nano 900 ppm. OM, màng ngoài; PG, lớp
peptidoglycan; CM, màng tế bào chất .................................................................... 19
Hình 2.9: Cơ chế tác động của bạc nano làm co nguyên sinh. ............................... 20
Hình 2.10: Ảnh TEM của E. coli (A) và Staphylococcus aureus (B) trước (a) và sau
khi bị tiêu diệt (b, c, d) bởi bạc nano...................................................................... 21
Hình 2.11: Bạc nano đóng vai trị là chất mang của amoxicillin. ........................... 23
Hình 2.12: Cấu tạo lõi lọc RO............................................................................... 30
Hình 2.13: Cấu tạo màng UF ................................................................................ 31
Hình 3.1: Giống thỏ Newzealand. ......................................................................... 52
Hình 3.2: Sơ đồ tiến trình nghiên cứu. .................................................................. 57
Hình 3.3: Quy trình lên men tạo màng BC. ........................................................... 60
Hình 3.4: Quy trình xử lý màng BC sau khi lên men............................................. 61
Hình 4.1: Khuẩn lạc A. xylinum trên thạch đĩa (A) và A. xylinum trên môi trường
thạch nghiêng ........................................................................................................ 72
Hình 4.2: A. xylinum tạo lớp màng dày trên mơi trường lỏng. ............................... 73
Hình 4.3: A. xylinum dưới kính hiển vi (vật kính 100X). ....................................... 73
Hình 4.4: Biểu đồ sự tương quan giữa độ bền kéo và bề dày của màng BC. .......... 76
Hình 4.5: Biểu đồ sự tương quan giữa tốc độ thẩm thấu và bề dày của màng BC. . 77


ix

Hình 4.6: Ảnh TEM của dịch bạc nano ở mức phóng đại khác nhau. .................... 79

Hình 4.7: Khả năng kháng khuẩn của bạc nano đối với Staphylococcus aureus (A)
và E. coli (B). ........................................................................................................ 82
Hình 4.8: Mặt đáp ứng khối lượng bạc nano theo thời gian và chế độ lắc. ............ 86
Hình 4.9: Đồ thị đáp ứng bề mặt biểu diễn mối quan hệ của x3 (thời gian), x4 (chế
độ lắc) và y (khối lượng bạc nano)......................................................................... 87
Hình 4.10: Kết quả phân tích đường kính vịng kháng khuẩn theo nồng độ bằng
phần mềm Statgraphics (dấu X xếp cùng cột chỉ sự giống nhau của các nghiệm
thức). ..................................................................................................................... 88
Hình 4.11: Hoạt tính kháng vi khuẩn E. coli (A) và Staphylococcus aureus (B) của
màng BC hấp phụ bạc nano với các nồng độ khác nhau. ........................................ 89
Hình 4.12: Ảnh SEM màng BC (A) và bạc nano cố định vào màng BC (B, C). .... 89
Hình 4.13: Hình ảnh minh hoạ sự gắn kết bạc nano trên màng BC........................ 91
Hình 4.14: Thời gian lành vết thương (A) và diện tích tổn thương theo thời gian (B)
.............................................................................................................................. 94
Hình 4.15: Diện tích vết thương của thỏ điều trị với màng BC-Ag và băng gạc bán
thấm sau thời gian 0; 7 và 10 ngày. ........................................................................ 94
Hình 4.16: Thời gian lành vết bỏng (A) và diện tích bỏng theo thời gian (B). ....... 97
Hình 4.17: Diện tích vết bỏng của thỏ điều trị với màng BC-Ag và băng gạc bán
thấm sau 9; 13 và 18 ngày. .................................................................................... 98
Hình 4.18: Màng BC (A) và màng BC-Ag (B). ..................................................... 98

DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1: Con đường chuyển hoá fructose và glucose ở A. xylinum ..................... 11


x

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BC: Bacterial cellulose
BYT: Bộ Y Tế

CCD: Central composite designs
CFU: Colony Forming Unit
EPA: Environmental Protection Agency
EDS: Energy Dispersive Spectrometry
FDA: Food and Drug Administration
FE: Field Emission
ICP - AAS: Inductivity Coupled Plasma Atomic Absorption Spectrometry
ICP - MS: Inductivity Coupled Plasma Mas Spectrometry
IL-1, IL-6, IL-10: Interleukin-1, Interleukin-6, Interleukin-10
MPN: Most Probable Number
NXB: Nhà xuất bản
ppb: part per billion
ppm: part per million
PP: Polypropylene
PVDF: Polyvinylidene fluoride
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
SEM: Scanning Electron Microscopy
RSM: Response Surface Methodology
TCVN: Tiêu Chuẩn Việt Nam
TEM: Transmisson Electron Microscope
TGF-β Transforming Growth Factor β

TNF: Tumour Necrosis Factor
STT: Số thứ tự
Tp. HCM: Thành phố Hồ Chí Minh
WHO: World Health Organization


1


Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
1.1.1. Màng Bacterial Cellulose (BC) cố định bạc nano ứng dụng làm màng lọc
nước uống nhiễm khuẩn
Nhiễm khuẩn môi trường nước là một vấn đề cấp bách không phải chỉ ở Việt
Nam mà trên toàn thế giới, đặc biệt tại các nước kém phát triển. Tổ chức Y tế Thế
giới đã cảnh báo rằng 80% trường hợp bệnh tật tại các nước nghèo là do nguồn
nước bị nhiễm khuẩn, trong đó nhiễm khuẩn Escherichia coli được xem như là tác
nhân chính gây ra các bệnh dịch tả, tiêu chảy… [6, 14, 21, 24].
Theo chương trình Mơi Trường của Liên Hiệp Quốc, mỗi năm có 5 đến 10
triệu người chết vì những bệnh do nhiễm khuẩn mơi trường nước. Điển hình là bệnh
tiêu chảy với khoảng 4 tỷ trường hợp, làm 1.9 triệu người chết mỗi năm, hầu hết là
những trẻ em dưới năm tuổi [40, 65, 85]. Tại Việt Nam, bệnh tiêu chảy là nguyên nhân
thứ ba (sau nguyên nhân sơ sinh và viêm phổi) gây tử vong nhiều trẻ em dưới năm
tuổi, là một trong mười bệnh gây chết người hàng đầu tại Việt Nam, với ước tính
9400 người chết mỗi năm [86].
Việt Nam có nguồn tài nguyên nước mặt và nước ngầm dồi dào. Nhưng hiện
nay, lượng nước bị ô nhiễm là rất lớn và có xu hướng tăng nhanh. Gần đây, trong
một đánh giá chất lượng nước ở quy mô lớn của Bộ Y tế Việt Nam, chỉ có 29.9%
của tất cả các mẫu lấy từ nguồn cung cấp nước sạch đáp ứng các tiêu chuẩn của
WHO [1, 51]. Do đó, giải quyết vấn đề nước sạch là một trong những vấn đề cần thiết
và cấp bách nhất hiện nay [19].
Hiện nay, Việt Nam đang sử dụng nhiều công nghệ lọc nước có sử dụng màng
lọc như lọc thẩm thấu ngược, vi lọc, siêu lọc, màng lọc nano… Tuy nhiên, các loại
màng lọc này đều phải nhập từ nước ngoài nên giá thành còn khá cao và chưa đáp
ứng được nhu cầu sử dụng của người dân. Vì vậy, cần phải tìm kiếm các phương
pháp chế tạo màng lọc đơn giản, rẻ tiền và hơn hết màng phải cho hiệu quả lọc nước
đáng tin cậy. Phương pháp sản xuất màng cellulose từ Acetobacter xylinum (A.



2

xylinum) được xem là một giải pháp vì quá trình lên men đơn giản và nguyên liệu rẻ
tiền [1, 10, 29].
Nhiều kết quả nghiên cứu tạo màng cellulose từ A. xylinum cho thấy có thể tạo
màng cellulose với bề dày tùy ý và có thể dùng trong xử lý nước. Tuy nhiên, bản
thân màng cellulose khơng có khả năng diệt khuẩn. Vì vậy, cần kết hợp màng
cellulose vi khuẩn với một chất có khả năng diệt khuẩn để làm màng lọc trong xử lý
nước [10, 33, 84].
Bạc nano hiện được xem là tác nhân kháng khuẩn hiệu quả với phổ kháng
khuẩn rất rộng. Theo nhiều nghiên cứu, bạc nano có thể tiêu diệt khoảng 650 chủng
vi sinh vật gây bệnh ở người, kể cả các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh

[23, 70]

. Có

thể nói sự kết hợp giữa màng cellulose vi khuẩn với bạc nano sẽ tạo nên vật liệu tiềm
năng trong xử lý nước. Hiện nay, ở Việt Nam chưa có cơng bố nào về sử dụng màng
cellulose vi khuẩn cố định bạc nano làm màng lọc nước. Vì vậy, nghiên cứu màng
cellulose vi khuẩn cố định bạc nano và ứng dụng trong xử lý nước là cần thiết và có
ý nghĩa quan trọng nhằm đem lại nguồn nước sạch, cải thiện đời sống người dân.
1.1.2. Màng BC cố định bạc nano ứng dụng làm màng băng vết thương
Nhiễm trùng là biến chứng thường xảy ra sau chấn thương kín, vết thương
hoặc sau khi phẫu thuật. Khi có vết thương, da sẽ bị khuyết mất mơ, các thương tích
của các loại mô sẽ ảnh hưởng đến da, mô liên kết, cân cơ. Tại da, nơi đây là cửa ngõ
cho vi khuẩn xâm nhập vào cơ thể gây nguy cơ nhiễm trùng [5, 8].
Bỏng là một trong những tai nạn thương tâm nhất thường gặp trong đời sống
hằng ngày và thường để lại những di chứng nặng nề về thẩm mỹ cũng như sức khỏe
cho con người. Theo thống kê, trung bình mỗi năm Viện bỏng quốc gia tiếp nhận

trên 2000 trường hợp bỏng, trong đó chiếm hơn một nửa là trẻ em

[16, 77]

. Các vết

thương do bỏng nặng có nguy cơ nhiễm trùng cao. Các vi khuẩn thường gặp là tụ
cầu vàng, trực khuẩn mủ xanh, có thể cả uốn ván. Nhiễm trùng tại chỗ bỏng có thể
gây nhiễm trùng máu [5, 16].
Băng kín vết thương là tạo ra mơi trường thích hợp cho sự lành vết thương,
giúp bảo vệ vết thương không bị va chạm, tổn thương và hạn chế nhiễm khuẩn.


3

Hiện nay, hầu hết các băng gạc được sử dụng khơng có tính diệt khuẩn mà thường
kèm theo dung dịch sát khuẩn hoặc các loại màng đắp vết thương hở đều phải nhập
ngoại với giá thành rất cao [5, 8, 17].
Cellulose từ A. xylinum có dạng sợi rất mảnh và được kết hợp với nhau để tạo
thành màng mỏng đã được chứng minh là có độ bền kéo cao, độ đàn hồi và khả
năng giữ nước cao. Mặt khác, màng cellulose rất mềm mại, tinh khiết, không độc
hại, không gây dị ứng [35, 59, 80, 90]. Với khả năng diệt hơn 650 loại vi khuẩn gây bệnh
ở người [23, 72], dung dịch bạc nano kết hợp màng BC hứa hẹn sẽ tạo ra băng gạc vô
trùng trong điều trị vết thương nhiễm khuẩn.
Với những yêu cầu thực tiễn trên, đề tài “Màng Bacterial Cellulose cố định
bạc nano và ứng dụng” là cần thiết và có ý nghĩa vơ cùng quan trọng trong việc xử
lý nguồn nước, điều trị vết thương nhiễm khuẩn, bảo vệ sức khỏe cuộc sống người
dân.
1.2. Mục tiêu
Đánh giá khả năng sử dụng màng BC hấp phụ bạc nano trong hai hướng ứng

dụng: Xử lý nước uống nhiễm khuẩn và Điều trị vết thương nhiễm khuẩn.
1.3. Nội dung
 Tạo màng BC bằng phương pháp lên men truyền thống.
 Khảo sát khả năng kháng khuẩn của dịch bạc nano tự do và bạc nano hấp phụ
lên màng BC.
 Tối ưu hố q trình hấp phụ dịch bạc nano vào màng BC theo phương pháp
đáp ứng bề mặt – phương án cấu trúc có tâm.
 Ứng dụng màng BC hấp phụ bạc nano ở điều kiện tối ưu làm:
 Màng lọc xử lý nước uống nhiễm khuẩn.
 Màng băng vết thương nhiễm khuẩn.


4

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Bacterial Cellulose
2.1.1. Các vi sinh vật sản sinh cellulose
Cellulose có thể được tạo ra từ một số loài vi khuẩn như Acetobacter,
Aerobacter,

Achromobacter,

Agrobacterium,

Alacaligenes,

Azotobacter,

Pseudomonas, Rhizobium và Sarcina. Tuy nhiên, những vi khuẩn thuộc loài
Acetobacter tạo ra lượng cellulose nhiều hơn và có giá trị thương mại cao hơn

những loài khác [29].
Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng rãi
trong tự nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ khơng khí, đất, nước,
lương thực thực phẩm, giấm, rượu, bia, hoa quả,... Có khoảng 20 lồi thuộc giống
Acetobacter đã được phân lập và mô tả như: A. xylinum, Acetobacter aceti,
Acetobacter orleansen… Trong đó, giống A. xylinum được xem như là một vi sinh
vật tạo cellulose hữu hiệu nhất [11, 29, 56] .
 Sơ lược về vi khuẩn A. xylinum
Chủng A. xylinum thuộc nhóm vi khuẩn acetic và có nguồn từ Philippin.
 Phân loại
Theo khóa phân loại Bergey, A. xylinum thuộc:
Lớp Schizomycetes
Bộ Pseudomonadales
Bộ phụ Pseudomonadieae
Họ Pseudomonadaceae [45]
 Đặc điểm hình thái
A. xylinum có dạng hình que, dài khoảng 2 µm, Gram (-), có thể di động hoặc
không di động, không sinh bào tử. Tế bào đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi dài.
Khuẩn lạc của A. xylinum có kích thước trịn, nhỏ (đường kính 2 – 5 mm), bề mặt
nhầy và trơn bóng, phần giữa khuẩn lạc lồi, dày và sẫm màu hơn các phần xung
quanh, rìa mép nhẵn [29].


5

Hình 2.1: Vi khuẩn A. xylinum có bao nhầy cấu tạo bởi cellulose [95].
 Đặc điểm sinh lý và sinh hóa
A. xylinum thuộc loại vi khuẩn hiếu khí bắt buộc nên chúng tăng trưởng ở bề
mặt tiếp xúc giữa môi trường lỏng và mơi trường khơng khí, có khả năng tạo váng
cellulose khá dày và chắc trên môi trường nuôi cấy. Nhiệt độ tối ưu để A. xylinum

phát triển từ 28 – 32 0C, khoảng pH từ 5.4 – 6.3. Theo Hestrin (1947), pH tối ưu của
chúng là 5.5 và vi khuẩn không phát triển được ở nhiệt độ 37 0C (ngay cả trong môi
trường dinh dưỡng tối ưu). Vi khuẩn có khả năng chịu được pH thấp nên khi nuôi
cấy để thu nhận BC người ta thường bổ sung acid acetic vào môi trường để tránh
những vi sinh vật tạp nhiễm [44].
Một số đặc điểm sinh hóa đặc trưng của A. xylinum: (1) oxy hóa ethanol thành
acid acetic, (2) catalase dương tính, (3) khơng sinh trưởng trên mơi trường Hoyer,
(4)

chuyển

hóa

glucose

thành

acid,

(5)

chuyển

hóa

glycerol

thành

dihydroxyacetone, (6) khơng sinh sắc tố nâu, (7) có khả năng sinh tổng hợp

cellulose [29].
Về nguồn dinh dưỡng, A. xylinum có thể lên men nhiều loại đường khác nhau:
glucose, galactose, sucrose, maltose, lactose, manitol. Chúng có thể chuyển hóa
glucose thành acid gluconic, làm pH môi trường giảm từ 1 – 2 đơn vị [44, 45].
2.1.2. Cấu trúc của Bacterial Cellulose
Bacterial Cellulose (BC) là một chuỗi polymer do các glucopyranose nối với
nhau bằng liên kết -1,4 glucan. BC gồm các sợi có cấu trúc dạng dải ruy băng
(ribbon). Khi quan sát dưới kính hiển vi điện tử, người ta thấy được cấu trúc dạng
xoắn của dải sợi. Trong quá trình hình thành BC, từ các sợi sơ cấp (subfibril) có


6

chiều rộng 1.5 nm kết hợp với nhau tạo các vi sợi (microfibril), các vi sợi nằm trong
các bó sợi (bundle), cuối cùng các bó sợi liên kết với nhau tạo thành các dải có
chiều rộng 70 - 80 nm, chiều dày 3 - 5 nm. Những tập hợp dải sợi cellulose có chiều
dài 1 - 9 m hình thành nên mạng lưới dày đặc, được ổn định bởi các liên kết hydro.
Thơng thường, BC có mức độ polymer hố từ 2000 - 6000, một vài trường
hợp đạt đến 16000 - 20000, trong khi đó cellulose thực vật có mức độ polymer hoá
khoảng 13000 - 14000. So với cellulose thực vật, BC có độ kết tinh cao hơn, thấm
nước tốt hơn, sức bền cơ học ở trạng thái ẩm cao hơn và dễ uốn nắn hơn [15, 54].
Kích thước của sợi và cấu trúc của màng phụ thuộc vào loại vi khuẩn tạo
màng cellulose, điều kiện nuôi cấy. Ở điều kiện nuôi cấy tĩnh, vi khuẩn tổng hợp
những màng cellulose trên bề mặt của dịch nuôi cấy, tại ranh giới giữa bề mặt dịch
lỏng và lớp khơng khí giàu oxy. Các màng BC này gọi là các màng BC trên môi
trường tĩnh (Static BC, S-BC). Các sợi cellulose sơ cấp liên tục được tạo ra từ
những lỗ xếp dọc trên bề mặt tế bào của vi khuẩn, liên kết lại thành các vi sợi và
đẩy xuống sâu hơn trong môi trường dinh dưỡng. Trong môi trường nuôi cấy lắc,
các sợi BC được tạo ra nối với nhau và bẻ nhánh nhiều hơn trong môi trường tĩnh
gọi là Agitated BC (A-BC). A-BC tạo ra dưới dạng các hạt nhỏ, hạt hình sao hay

các sợi dài, chúng phân tán tốt trong môi trường.

Hình 2.2: Ảnh SEM màng BC từ A. xylinum trong nuôi cấy tĩnh (A)
và nuôi cấy lắc (B) [98, 99].
Sự khác biệt về cấu trúc không gian ba chiều của S-BC và A-BC được quan
sát rõ hơn bằng kính hiển vi điện tử. Những sợi S-BC kéo dài và nằm chồng lên các
sợi khác nhau theo chiều đan chéo nhau trong khi các sợi A-BC thì rối và cong.


7

Ngoài ra, bề mặt cắt ngang của sợi A-BC (0.1 - 0.2 m) cũng lớn hơn các sợi S-BC
(0.05 - 0.1 µm). Sự khác biệt hình thái này làm cho mức độ kết tinh và kích cỡ kết
tinh của chúng cũng khác nhau.

Hình 2.3: BC của A. xylinum trong ni cấy tĩnh (A) và ni cấy lắc (B) [32].
Kích thước của sợi và cấu trúc của màng phụ thuộc vào loại vi khuẩn tạo
màng cellulose, môi trường nuôi cấy và điều kiện nuôi cấy.
Bảng 2.1: Cấu trúc của màng phụ thuộc vào loại vi khuẩn tạo màng cellulose [29, 39].
Giống

Cấu trúc cellulose

Acetobacter

Lớp sợi ngoại bào tạo thành các dải

Achromobacter

Dạng sợi


Aerobacter

Dạng sợi

Agrobacterium

Dạng sợi ngắn

Alcaligenes

Dạng sợi ngắn

Pseudomonas

Các sợi không tách biệt nhau

Rhizobium

Dạng sợi ngắn

Sarcina

Cellulose dị hình

Zoogloea

Chưa xác định rõ cấu trúc

Trong tự nhiên tồn tại phổ biến hai dạng kết tinh là cellulose I và cellulose II,

được phân biệt bởi kỹ thuật phân tích bằng tia X, quang phổ hoặc tia hồng ngoại.
Tuỳ vào điều kiện môi trường nuôi cấy và giống vi khuẩn mà cellulose dạng nào
chiếm ưu thế:


8

- Cellulose I: được tổng hợp bởi đa số thực vật và A. xylinum ở môi trường
tĩnh. Các chuỗi - 1,4 glucan được xếp song song với nhau theo một trục. BC tạo ra
từ môi trường nuôi cấy tĩnh thường có dạng màng dày trên bề mặt mơi trường, có
ưu thế trong việc tạo màng, phù hợp với thiết bị lên men và độ chịu lực cao.
- Cellulose II: các chuỗi - 1,4 glucan sắp xếp ngẫu nhiên, hầu như không
song song, liên kết với nhau bởi một lượng lớn nối hydrogen và được tổng hợp
trong môi trường nuôi cấy lắc. Cellulose II chỉ được tập hợp ở một vài sinh vật (một
số tảo, vi khuẩn: sarcina ventriculi, A. xylinum…). Các sợi cellulose tạo ra thường
phân bố trong khắp môi trường nuôi cấy hoặc kết hợp với nhau tạo dạng hạt nhỏ
hoặc hạt hình sao. BC tạo ra từ mơi trường nuôi cấy lắc tuy độ chịu lực không cao
bằng ni cấy tĩnh nhưng lại có ưu thế ở độ trương nở và ngậm nước cao.
A. xylinum tổng hợp được cả hai loại cellulose I và cellulose II. Cellulose I
có thể chuyển thành cellulose II nhưng cellulose II thì khơng thể chuyển thành
cellulose I [15, 32, 54].

Hình 2.4: Cấu trúc khơng gian của cellulose I (hình A)
và cellulose II (hình B) [54].
2.1.3. Tính chất của BC
- Trọng lượng nhẹ, kích thước ổn định, độ bền hoá học, cơ học và sức căng
cao. Hơn nữa, màng BC chịu được sự tác động của môi trường như khuấy trộn và
các áp lực, khả năng chịu nhiệt tốt.
-


Khả năng giữ nước và độ ẩm cao, có thể dễ dàng điều chỉnh độ xốp, thuận


9

lợi cho sự khuếch tán cơ chất và sản phẩm.
-

Có thể kiểm sốt được kích thước, cấu trúc, khối lượng và chất lượng

cellulose kết tinh dị hình trong quá trình ni cấy tạo cellulose.
-

BC là polymer sinh học có độ tinh sạch cao, được tổng hợp mà không gắn

với lignin nên dễ dàng bị phân huỷ bởi một số nhóm vi sinh vật. Được xem là
nguồn vật liệu mới có nhiều ưu thế trong tương lai [39, 58].
2.1.4. Quá trình sinh tổng hợp BC
A. xylinum là vi khuẩn khơng có khả năng quang hợp, chúng có thể sử dụng
nguồn carbon là các monosaccharide (như D-glucose) để tạo ra cellulose ngoại bào
chỉ trong vài ngày. Trong môi trường nuôi cấy tĩnh, A. xylinum tạo ra màng
cellulose ngay trên bề mặt tiếp xúc giữa mơi trường và khơng khí.
Sinh tổng hợp BC ở A. xylinum là một tiến trình bao gồm nhiều bước, được
điều hồ một cách chun biệt và chính xác bằng một hệ thống chứa nhiều loại
enzyme, phức hợp xúc tác và các protein điều hồ. Q trình gồm hai giai đoạn
chính:
 Giai đoạn polymer hố: trước tiên, enzyme glucosekinase xúc tác phản ứng
phosphoryl

hoá,


chuyển

glucose

thành

glucose-6-phosphate.

Enzyme

phosphoglucomutase tiếp tục chuyển hoá glucose-6-phosphate thành glucose-1phosphate. Sau đó, glucose-1-phosphate được chuyển hố thành uridine
diphosphoglucose

nhờ

enzyme

pyrophosphorylase.

Cuối

cùng,

uridine

diphosphoglucose tổng hợp nên sẽ được polymer hoá thành cellulose, cellulose tiết
ra môi trường ngoại bào nhờ một phức hợp protein màng là cellulose synthase.
Một số chủng loại A. xylinum (như A. xylinum ssp., Sucrofermentans
BPR2001) có khả năng sử dụng đường fructose hiệu quả hơn. Nhờ các enzyme

fructosekinase, fructose-1-phosphatekinase và hệ thống phosphotransferases, chúng
sẽ chuyển hoá fructose thành glucose-6-phosphate để tham gia vào quá trình tương
tự như trên để tạo cellulose.
 Giai đoạn kết tinh: vị trí hình thành cellulose là ở chu chất. Sợi cellulose
được tiết ra ngoại bào nhờ các cấu trúc lỗ trên màng tế bào chất. Đầu tiên, các chuỗi


10

từ 6 - 8 glucan tạo ra được gọi là các sợi sơ cấp. Các chuỗi này kết hợp với nhau
nhờ lực liên kết yếu Van der Waals nên chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn, sau đó,
nhờ các liên kết hydro mà chúng sẽ tạo thành các sợi cơ bản gồm 16 chuỗi glucan.
Các sợi cơ bản tiếp tục kết hợp với nhau tạo thành các vi sợi, rồi từ các vi sợi tạo
thành các dải. Cuối cùng, các dải tụ họp hình thành màng cellulose.
Sau đây là các enzyme tham gia vào quá trình sinh tổng hợp cellulose vi
khuẩn:
CS: cellulose synthase
FBP: fructose-1,6-biphosphate phosphatase.
GK: glucokinase
FK: fructokinase
G6PDH: glucose-6-phosphate dehydrogenase
1PFK: fructose-1-phosphate kinase
PGI: phosphoglucoisomerase
PGM: phosphoglucomutase
PTS: hệ thống của phosphotransferase
UGP: UDP-glucose pyrophosphorylase
Fru-bi-P: fructose-1,6-bi-phosphate
Fru-6-P: fructose-6-phosphate
Glc-6-P: glucose-6-phosphate
Glc-1-P: glucose-1-phosphate

PGA: phosphogluconic acid
UDPGlc: uridine diphosphoglucose
Kích thước, hình dạng, độ trong suốt và tỷ lệ các dạng của cellulose tuỳ
thuộc vào vị trí xúc tác của phức chất enzyme. Cellulose được tổng hợp từ A.
xylinum là sản phẩm cuối cùng của sự biến dưỡng carbon, phụ thuộc vào trạng thái
sinh lý tế bào và có liên quan đến chu trình pentose phosphate hoặc chu trình Krebs,
đi kèm với q trình chuyển hố glucose. Ở A. xylinum, sự tổng hợp cellulose có
liên hệ chặt chẽ đến tiến trình dị hố oxid hố và tiêu thụ khoảng 10% năng lượng
có nguồn gốc từ những phản ứng dị dưỡng. Sự tổng hợp BC không gây trở ngại cho


11

các q trình đồng hố khác, bao gồm sự tổng hợp protein [29, 32, 56].
CELLULOSE
CS

Glucose

UDPGlc

ATP
ADP

UGP
PGM

GK
G6PDH


Glc-6-P

Glc-1-P

PGA
(NAD, NADP)

PGI

Fructose

FK
ATP

Fru-6-P
ADP

Pentose
Phosphase
cycle
Gluconeogenesis

Kresb
cycle

FBP

PTS
1PFK


Fru-1-P

Fru-bi P

Sơ đồ 2.1: Con đường chuyển hoá fructose và glucose ở A. xylinum [32].
2.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo BC
2.1.5.1. Phương pháp lên men
Ngày nay, việc sản xuất BC được thực hiện bằng nhiều phương pháp lên
men khác nhau: nuôi cấy lắc, nuôi cấy tĩnh trên khay… mỗi phương pháp sẽ cho ra
các loại sản phẩm BC khác nhau về đặc tính hố lý và cấu trúc khác nhau, ứng với
những mục đích sử dụng khác nhau.
Ni cấy tĩnh hay lên men bề mặt, BC tạo ra thường ở dạng màng (S-BC)
tích luỹ trên bề mặt giữa mơi trường khơng khí và mơi trường dinh dưỡng. S-BC
thương mại thường được dùng làm thực phẩm (thạch dừa), màng bao thực phẩm,
màng rung truyền âm thanh, màng lọc nước, màng trị bỏng… Đây là phương pháp


12

cổ điển nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới.
Nuôi cấy lắc hay lên men bề sâu, khi nuôi cấy vi khuẩn trong các thùng lên
men chứa dịch mơi trường có cánh khuấy và thổi khí oxy, BC tạo ra có dạng sợi
huyền phù, hoặc dạng khối khơng đồng nhất (dạng hạt nhỏ, hình trịn, elip…). Hình
thức ni cấy này thích hợp cho sản xuất BC công nghiệp cần quy mô lớn và mật
độ tế bào cao, ứng dụng làm vật liệu trong các ngành mỹ phẩm, chất nhũ hoá…Tuy
nhiên, lên men bề sâu thường xuất hiện các chủng đột biến Cel- một cách ngẫu
nhiên sau thời gian lên men. Các chủng này sẽ không cịn khả năng sinh sản BC, vì
thế làm giảm đáng kể hiệu suất sinh tổng hợp BC [11, 29, 39].
2.1.5.2. Điều kiện nuôi cấy
Nhiệt độ: khoảng nhiệt độ tối ưu để sản sinh cellulose là 28 – 32 0C. Nhiệt độ

q thấp sẽ làm chậm q trình lên men, cịn nhiệt độ cao hơn khoảng tối đa sẽ ức
chế hoạt động, đến một lúc nào đó sẽ ngừng sản sinh tế bào, làm giảm hiệu suất lên
men [15, 29].
pH: A. xylinum phát triển thuận lợi trên mơi trường có pH thấp, do đó trong
ni cấy thu nhận BC, người ta thường bổ sung acid acetic vào môi trường nhằm
làm giảm pH và hạn chế tạp nhiễm. Khoảng pH tối ưu trong sản xuất cellulose là từ
4 - 7. Ngoài ra, do A. xylinum vừa sản sinh ra cellulose lẫn enzyme cellulase trong
q trình ni cấy, vì vậy trong sản xuất công nghiệp, pH thường được điều chỉnh ở
4 - 4.5 để thu được lượng cellulose nhiều nhất [29, 82].
Nồng độ oxy: A. xylinum là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc, do đó, điều kiện tiên
quyết khi lên men tạo sinh khối là sự thơng khí. Trong thực tế, độ thơng khí quyết
định năng suất BC thu được. Vì vậy, khi lên men chìm người ta thường sử dụng
hình thức sục khí cung cấp oxy hoặc sử dụng cánh khuấy. Với lên men tĩnh, cần
dùng dụng cụ có bề mặt rộng, thống và lớp mơi trường mỏng.
Ngồi ra, áp suất oxy cũng ảnh hưởng đến khả năng hình thành cellulose:
cellulose hình thành dưới áp suất oxy thấp sẽ có sự phân nhánh nhiều hơn so với
trong điều kiện áp suất oxy cao. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng và độ
chịu lực của lớp màng BC [29, 91].