Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỘC Sư PHẠM HÀ NỘI 2
NGUYÊN THỊ MINH NGUYỆT
NGHIÊN CỨU MỘT SỐ CHỦNG XẠ KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG SINHCELLƯLASE
TRONG ĐẤT ĐÒI TẠI KHU Vực XUÂN HÒA, PHÚC YÊN, VĨNH
PHÚC
Chuyên ngành: Sinh thái học
Mã số: 60 42 01 20
LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Người hưởng dẫn: PGS. TS. Đinh Thị Kim Nhung
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cellulose là thành phần quan trọng cấu tạo nên lớp thành tế bào thực vật. Đó là một loại
polysaccharide có cấu trúc phức tạp. Việc phân huỷ cellulose bằng các tác nhân lý hóa gặp nhiều
khó khăn, làm ảnh hưởng đến tốc độ của nhiều quá trình sản xuất công nghiệp. Enzyme cellulase là
nhóm enzyme thủy phân có khả năng cắt mối liên kết (3-1,4-O-glycoside trong phân tử cellulose,
olygosaccharide, disaccharide và một số cơ chất tương tự khác.
Hiện nay, việc sử dụng các enzyme như cellulase trong một số ngành công nghiệp như: công
nghiệp thực phấm, công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, công nghiệp giấy, sản xuất dung môi hữu
cơ và đặc biệt trong xử lý rác thải hữu cơ là vấn đề đang được con người đặc biệt quan tâm.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh được enzyme cellulase có nhiều khả năng và trìên Võng
giải quyêt vân đê nêu trên trõtĩg giám định và xử lý ô nhiễm môi trường. Chúng có thế hoạt động
trên chất thải khó xử lý, làm thay đổi đặc tính của chất thải và đưa chúng về dạng dễ xử lý hoặc
chuyển thành các sản phẩm có giá trị hơn. Enzyme cellulase được sinh tổng họp bởi nhiều loài khác
nhau như: các loài xạ khuẩn, vi khuẩn, nấm mốc, nấm men và động vật nguyên sinh. Ngoài ra,
cellulase còn có ở các loài sinh vật khác như thực vật và động vật.Trong số các nhóm vi sinh vật
nêu trên thì xạ khuấn phân giải cellulose là một trong những đối tượng đã và đang được các nhà
khoa học đặc biệt quan tâm.
Xạ khuẩn trong đất là một trong các nhóm sinh vật đất có số lượng lớn. Chúng chiếm tới 10 -
70 % số tế bào vi sinh vật trong đất. Ở môi trường trung tính xạ khuẩn phát triển mạnh nhất trong
đất giàu hữu cơ và thông thoáng. Xạ khuẩn có vai trò phân giải chất hữu cơ và nhất là phân giải
đường tan trong nước, hemicelluỉose và cellulose. Xạ khuẩn tham gia vào quá trình hình thành các

5.7. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả
6. Những đóng góp mói của đề tài
Đây là những kết quả nghiên cứu đầu tiên khảo sát sự có mặt của một sô chủng xạ khuân có
khả năng sinh enzyme Cẽllulãsẽ trõíig đât đồi tại khu vực Xuân Hòa, Phúc Yên, Vĩnh Phúc.
NỘI DUNG CHƯƠNG 1. TỒNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đặc điểm và phân loại xạ khuẩn
Xạ khuấn (Ạctinomycetes) phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên. Chúng có trong đất, nước,
rác, phân chuồng, bùn, thậm chí cả trong cơ chất mà vi khuẩn, nấm mốc không phát triển được. Sự
phân bố của xạ khuẩn phụ thuộc vào khí hậu, thành phần đất, mức độ canh tác của thảm thực vật.
Theo Waksman thì trong một gam đất có khoảng 29.000 - 2.400.000 mầm xạ khuẩn, chiếm 9
- 45% tổng số vsv [32]. Sự phân bố của xạ khuẩn còn phụ thuộc nhiều vào độ pH môi trường.
Chúng có nhiều trong các lóp đất trung tính và kiềm yếu hoặc acid yếu 6,8 - 7,5. Xạ khuẩn có rất ít
trong lóp đất kiềm hoặc acid và càng hiếm trong các lóp đất rất kiềm, số lượng xạ khuấn cũng thay
đối theo thời gian trong năm.
Xạ khuẩn tham gia tích cực vào quá trình chuyển hóa nhiều hợp chất trong đât, nước, dung
đê sản xuât nhiêu enzyme như protéase, amylase, cellulase một số acid amin và acid hữu cơ. Một
số xạ khuẩn có thể gây bệnh cho người, động vật [6].
3
1.1.1. Một số phương pháp trong phân loại xạ khuẩn
Cùng với sự phát triển mạnh của sinh học phân tử, hóa sinh học, lý sinh học nên việc định
tên một chủng xạ khuẩn được tiến hành tương đối nhanh chóng và chính xác với nhiều phương
pháp như phân loại số, nghiên cứu chủng loại phát sinh Song người ta vẫn chủ yếu dựa vào các
đặc điểm hình thái, nuôi cấy đặc điểm sinh lý, sinh hóa, miễn dịch học và sinh học phân tử.
1.1.1.1. Đặc đỉêm hình thải và tỉnh chât nuôi cây
Đặc điểm hình thái và tính chất nuôi cấy là một trong những thông tin quan trọng để phân
loại xạ khuẩn. Đe làm cho các chủng xạ khuẩn cần định loại biểu hiện đầy đủ các đặc điểm, người
ta thường xuyên nuôi cấy chúng trên môi trường dinh dưỡng khác nhau trong điều kiện nhiệt độ và
thời gian nhất định. Tiến hành quan sát mô tả chụp ảnh và ghi lại những đặc điếm hình thái và nuôi
cấy của xạ khuẩn, đặc biệt là cơ quan mang bào tử, hình dạng và bề mặt bào tử. dựa vào đặc điểm
hình thái người ta chia xạ khuẩn thành 4 nhóm chính:

Type thành phần tế bào dựa trên cơ sở phân tích acid amin trong thành phần pettide và
đường trong thành phần tế bào hay các polysaccaride gắn vào thành tê bào.
Type peptidoglycan (PG) dựa vào các thông tin về thành phần và cấu trúc của mạch
tetrapeptide của PG cầu nối peptide và các liên kết giữa các mắt xích của PG.
Acid mycolic là các phần tử có mạch dài phân nhánh thuộc chi Nocarcỉỉa, Rhodococus,
Mycobacterỉum và Cornebacter. Đây là đặc điếm phân loại cơ bản cho các chi đó.
Acid béo thường được sử dụng trong phân loại là acid béo bão hòa mạch thẳng và không bão
hòa với mạch phân nhánh kiểu iso và enteiso metyl hóa ở nguyên tử cacbon thứ 10. Sự có mặt của
acid 10 - metylloctade canoit (acid tubereulostearinoic) là đặc điểm để phân loại đến chi [8].
Phospholipid có 5 type (P[, pir, Pin, Piv, Pỵ) có thành phần đặc trưng, có ý nghĩa cho phân
loại xạ khuẩn.
Trong phân loại xạ khuẩn thì type thành tế bào là đặc điểm quan trọng nhất. Khi muốn đưa
một loài mới hoặc mô tả một loài có ý nghĩa nào đó, người ta không thể nào không xác định thành
tế bào.
1.1.1.3. Đặc điếm sinh lý, sinh hóa
Đe phân loại xạ khuẩn đến loài, người ta sử dụng hàng loạt các đặc điểm sinh lý, sinh hóa
khác nhau như khả năng đồng hóa các nguồn cacbon và nitơ, nhu cầu các chất kích thích sinh
trưởng, khả năng biến đổi các chất khác nhau nhờ hệ thống ezyme. Nhu cầu về oxy, giới hạn pH,
nhiệt độ tối ưu, khả năng chịu muối và các yếu tố khác của môi trường, mối quan hệ với chất kìm
hãm sinh trưởng và phát triển khác nhau, tính chất đối kháng và nhạy cảm với chất kháng sinh, khả
năng tạo thành chất kháng sinh và các sản phẩm trao đổi chất đặc trưng khác của xạ khuẩn.
5
Hop wood (1997) khẳng định rằng phần lớn các đặc điểm sinh lý, sinh hóa cùng đặc điểm
nuôi cấy dễ bị biến động và có giá trị thấp về mặt phân loại. Dõ đó, tính không ôn định và biên dị
Cãõ của xạ khuân mà ngày nay những nguyên tắc sử dụng các đặc điểm sinh lý, sinh hoá để phân
loại xạ khuẩn cũng phải thay đổi [25].
1.1.1.4. Phân loại so (Numerical taxonony)
Đe phát hiện những loài mới trên cơ sở sự khác nhau về đặc điểm sinh lý, sinh hóa người ta
còn sử dụng các kết quả dựa trên phân loại số. Phương pháp này dưạ trên sự đánh giá về số lượng
mức độ giống nhau giữa các vsv theo một số lớn các đặc điểm chủ yếu là các đặc điểm hình thái,

cuống sinh bào tử và chuỗi bào tử- Cuống sinh bào tử có những hình dạng khác nhau tùy loài:
thẳng, lượn sóng, xoắn, có móc, vòng Bào tử được hình thành trên cuống sinh bào tử bằng hai
phương pháp phân đoạn và cắt khúc. Bào tử xạ khuẩn có hình bầu dục, hình lăng trụ, hình nhăn
tùy thuộc vào loài xạ khuẩn và môi trường nuôi cấy.
Thường trên môi trường có nguồn đạm vô cơ và glucose, các bào tử biểu hiện các đặc điểm
rất rõ. Màu sắc của khuẩn lạc và hệ sợi khí sinh cũng rất khác nhau tùy theo nhóm Streptomyces,
màu sắc này cũng có thể biến đổi khi nuôi cấy trên môi trường khác nhau. Vì vậy, ủy ban Quốc tế
về phân loại xạ khuẩn ISP đã nêu ra các môi trường và phương pháp chung đế phân loại nhóm vsv
này.
Các loại xạ khuấn thuộc chi Streptomyces có cấu tạo giống vi khuấn Gr+, hiếu khí, dị dưỡng
các chất hữu cơ. Nhiệt độ tối ưu thường là 25 - 30°c, pH tôi ứu 6,5 - 8,0. Một sô loài có thê phát
triên ở nhiệt độ Câo hơn hoặc thâp hơn (xạ khuẩn ưa nhiệt và ưa lạnh).
Xạ khuẩn chi này có khả năng tạo thành số lượng lớn các chất kháng sinh ức chế vi khuấn,
nấm sợi, các tế bào ung thư, virus và nguyên sinh động vật. Cho đến nay để xác định cho thành
phần loài của chi Streptomyces, các nhà phân loại đã sử dụng hàng loạt các điều kiện và các khóa
phân loại khác nhau [32].
1.1.2. Đặc điếm sinh học cửa xạ khuấn
1.1.2.1. Đặc điếm hình thái của xạ khuấn
* Khuẩn lạc
Đặc điểm nổi bật của xạ khuẩn là có hệ sợi phát triển, phân nhánh mạnh và không có vách
ngăn (chỉ trừ cuống bào tử khi hình thành bào tử). Hệ sợi xạ khuấn mảnh hơn của nấm mốc với
đường kính thay đối trong khoảng
0, 2 - 1,0 ụm đến 2,0 - 3,0 ịim, chiều dài có thể đạt tới một vài cm [10],[18].
Kích thước và khối lượng hệ sợi thường không on định và phụ thuộc vào điều kiện sinh lý
và nuôi cấy. Kích thước của hệ sợi xạ khuẩn là một trong những đặc điểm phân biệt khuẩn lạc của
xạ khuẩn và khuẩn lạc của nấm mốc vì hệ sợi của nấm mốc có đường kính rất lớn, thay đổi từ 5 - 50
|im, dễ quan sát bằng mắt thường.
Khuẩn lạc của xạ khuẩn thường chắc, xù xì có dạng da, dạng vôi, dạng nhung tơ hay dạng
7
màng dẻo. Khuẩn lạc xạ khuẩn có màu sắc khác nhau: đỏ, da cam, vàng, nâu, xám, trắng tùy

Căn cứ vào thành phần hóa học, thành tế bào xạ khuẩn được chia thành 4 nhóm chính [3],
8
[7].
Nhóm /: thành phần chính của thành tế bào là acid L- 2,6 diaminopimelic (L -ADP) và
glyxin. Chi Streptomyces thuộc nhóm này.
Nhóm II'. thành phần chính của thành tế bào là acid meso - 2,6 - diaminopimelic (m - ADP)
và glyxin.
Nhóm III: thành phần chính của thành tế bào là acid meso - 2,6 - diaminopimelic.
Nhóm IV\ thành phần chính của thành tế bào là acid meso - 2,6 - diaminopimelic, arabinose
và galactose.
Dưới lớp thành tế bào là màng sinh chất dày khoảng 50 nm được cấu tạo chủ yếu bởi 2 thành
phần là phospholipid và protein. Chúng có vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình trao đổi chất
và quá trình hình thành bào tử của xạ khuẩn.
Nguyên sinh chất nhân tế bào xạ khuẩn không có khác biệt lớn so với tế bào vi khuẩn. Trong
nguyên sinh chất của xạ khuẩn cũng chứa mezoxom và các thể ẩn nhập (các hạt polyphosphate:
hình cầu, bắt màu với thuốc nhuộm sudan III và các hạt polysaccharide bắt màu với dung dịch
lugol). Tuy nhiên, điếm khác biệt của xạ khuẩn so với các sinh vật prokaryote ở chỗ chúng có tỷ lệ
Gr+ c rất cao trong DNA, thường lớn hon 55%, trong đó ở vi khuẩn tỷ lệ này chỉ là 25 - 45% [9].
Xạ khuẩn thuộc loại vi khuẩn Gram+ nên ngoài yếu tố di truyền trong nhiêm săc thê còn có
các yêu tô di truyên ngoài nhiêm săc thê, chúng có thê tự nhân lên, được Lederberg gọi là plasmid.
Các plasmid đem lại cho tế bào nhiều đặc tính chọn lọc quý giá như có thêm khả năng phân giải
một số họp chất, chống chịu với nhiệt độ bất lợi, chống chịu với các kháng sinh, chuyến gene, sản
xuất chất kháng sinh trong đất và môi trường tuyển chọn [2].
Xạ khuẩn thuộc loại cơ thể dị dưỡng, nguồn cacbon chúng thường dùng là đường, tinh bột,
rượu và nhiều chất hữu cơ khác. Nguồn nitơ hũu cơ là protein, pepton, cao ngô, cao nấm men.
Nguồn nitơ vô cơ là nitrat, muối amon Khả năng đồng hóa các chất ở các loài hay chủng xạ
khuẩn khác nhau là khác nhau.
1.1.2.3. Đặc đỉêm sinh lý, sinh hóa của xạ khuân
Xạ khuẩn là một nhóm cơ thể dị dưỡng, chúng sử dụng đường, rượu, acid hữu cơ, lipid,
protein và nhiều hợp chất hữu cơ khác làm nguồn cacbon. Còn nitrat, nitrit, muối amon, ure,

xạ khuấn hiếm đã cung cấp nhiều chất kháng sinh có giá trị đang dùng trong y học, thú y học, bảo
vệ thực vật như gentamycin, tobramycin, vancomycin, rosamycin, tetraxycline Bên cạnh đó
trong quá trình trao đổi chất, xạ khuẩn có thể sản sinh ra nhiều chất hữu cơ. Trong đó, điển hình là
các enzyme ngoại bào (cellulâsê, prõtêâse ), vitamin nhóm B (Bi, B2, B5,Bò B12), một SO acid
hữu cơ (acid lactate, acid acetate ) [18].
1
Ngày nay xạ khuẩn còn được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp lên men, chế tạo
các sản phấm enzyme, ứng dụng các chế phẩm này vào đời sống do một số xạ khuẩn có khả năng
sinh ra nhiều enzyme ngoại bào như protease, amylase, kitinase Một số khác còn có khả năng
tạo thành chất kích thích sinh trưởng cho thực vật.
1.2. Nhu cầu dinh dưõìig của xạ khuấn
Theo Nguyễn Thành Đạt trong quá trình tiến hóa của các vsv có quan hệ mật thiết đối với
các yếu tố của điều kiện sống, vsv cần ở tự nhiên hay môi trường nuôi cấy nhân tạo chất dinh
dưỡng để xây dựng nên các họp chất của tế bào và những hợp chất dùng để trao đổi năng lượng
[10].
Nhu cầu dinh dưỡng của các vsv rất khác nhau. Ngay trong cùng một loài vsv nhu cầu này
cũng không có sự thống nhất. Giống như các loài vsv khác nhu cầu dinh dưỡng ở các loài xạ khuẩn
cũng khác nhau. Trong công nghiệp tùy thuộc vào mục đích mà người ta sử dụng các nguồn dinh
dưỡng thích hợp nhằm thu được năng suất cao nhất, ví dụ nuôi cấy thu enzyme cellulase người ta
quan tâm đến nguồn cacbon; nếu mục đích sản xuất là thu được một lượng lớn chất kháng sinh thì
người ta lại quan tâm đến nguồn nitơ.
1.2.1. Nhu cầu cacbon
Cacbon chiếm 50% vật chất khô của vsv, là yếu tố quan trọng trong tất cả các họp chất hữu
cơ có mặt trong tế bào. Các hợp chất cacbon là nguyên liệu cho các hoạt động sống [9]. Trong tự
nhiên có 2 dạng hợp chất cacbon cơ bản là cacbon vô cơ và cacbon hữu cơ, mỗi sinh vật khác nhau
sử dụng các nguồn cacbon khác nhau. Dựa vào nguồn dinh dưỡng cacbon mà người ta chia vsv
thành 2 nhóm chính: dị dưỡng cacbon và tự dưỡng cacbon.
Xạ khuân là vsv dị đương câcbõiĩ, xạ khuân có khả năng phân giải các họp chất
hydratcacbon khac nhau từ các dạng đơn giản (acetat, lactate, các loại đường đơn) đến các dạng
phức tạp (oligosaccharide, polisaccharide). Các hợp chất hữu cơ này ngoài việc cung cấp nguồn

với nhau, 4-0-(p-D-Glucopyranosyl)-D-glucopyranose (Hình 1.1). Cellulose cũng là hợp chất hữu
cơ nhiều nhất trong sinh quyển, hàng năm thực vật tổng hợp được khoảng 10
11
tấn cellulose (trong
gỗ, cellulose chiếm khoảng 50% và trong bông chiếm khoảng 90%).
1
Hình 1.1. Công thức hóa học của cellulose
Các mạch cellulose được liên kết với nhau nhờ liên kết hydro và liên kết Van
Der Waals, hình thành hai vùng cấu trúc chính là tinh thể và vô định hình. Trong
vùng tinh thể, các phân tử cellulose liên kết chặt chẽ với nhau, vùng này khó bị tấn
công bởi enzyme cũng như hóa chất. Ngược lại, trong vùng vô định hình, cellulose
liên kết không chặt với nhau nên dễ bị tấn. Có hai mô hình cấu trúc của cellulose đã
được đưa ra nhằm mô tả vùng tinh thể và vô định hình như hình 1.2.
Single strand molecule, a
Hình 1.2. Mô hình Fringed flbrillar và mô hình chuỗi gập
Trong mô hình Fringed Fibrillar: phân tử cellulose được kéo thẳng và định
hướng theo chiều sợi. Vùng tinh thể có chiều dài 500 A° và xếp xen kẽ với vùng vô
định hình.
Trong mô hình chuỗi gập: phân tử cellulose gấp khúc theo chiều sợi. Mỗi đon
vị lặp lại có độ trùng họp khoảng 1000, giới hạn bởi hai điểm a và b
W;
C
£T'
►-
O':
K
>
Fo
ÍI
T

nm. Môi chuôi có nhiêu nhóm OH tự do, vì vậy giữâ các sợi ở cạnh nhau kết hợp với nhau
nhờ các liên kết hidro được tạo thành giữa các nhóm OH của chúng. Các vi sợi lại liên kết
với nhau tạo thành vi sợi lớn hay còn gọi là bó mixen có đường kính 20 nm, giữa các sợi
trong mixen có những khoảng trống lớn. Khi tế bào còn non, những khoảng này chứa đầy
nước, ở tế bào già thì chứa đầy lignin và hemicellulose.
Cellulose có cấu trúc rất bền và khó bị thủy phân. Người và động vật không có
enzyme phân giải cellulose (cellulase) nên không tiêu hóa được cellulose, vì vậy cellulose
không có giá trị dinh dưỡng. Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy cellulose có thế có vai
trò điều hòa hoạt động của hệ thống tiêu hóa. Vi khuẩn trong dạ cỏ của gia súc, các động
vật nhai lại và động vật nguyên sinh trong ruột của mối sản xuất enzyme phân giải
cellulose. Nấm đất cũng có thể phân hủy cellulose. Vì vậy, chúng có thể sử dụng cellulose
làm thức ăn [23], [29].
1.3.2. Hệ thống enzyme cellulase
Liên kết chủ yếu trong cấu trúc của cellulose là ß-(l ->4) glucoside. Nói chung, đế
phá hủy hoàn toàn cấu trúc của polysaccharide này cần có các enzyme cellulase với những
tác động đặc trưng riêng biệt. Dựa theo nghiên cứu về hệ enzyme cellulase của nấm
1
Trỉchoderma reeseỉ [31], hệ enzyme thủy phân gồm 3 loại hoạt tính enzyme (Hình 1.3).
Endoglycanase hoặc 1,4-ß-D-glucan glucanohydrolase Enzyme endoglycanase hoặc
1,4-ß-D-glucan glucanohydrolase là enzyme thủy phân nội bào liên kết 1,4-ß-D-glucosidic
trong phân tử cellulose bởi tác dụng ngẫu nhiên trong chuỗi polymer hình thành các đầu
chuỗi khử tự do và các chuỗi oligosaccharide ngắn. Các endoglucanase không thế thủy
phân cellulose tinh thể hiệu quả nhưng nó sẽ phá vỡ các liên kết tại khu vực vô định hình
tương đối dễ tiếp cận.
Exogỉucanase
Enzyme ngoại bào exoglucanase gồm cả 1,4-beta-D-glucan glucanohydrolase, giải
phóng D-glucose từ ß-glucan và cellodextrin và 1,4- beta-D-glucan cellobiohydrolase, giải
phóng D-cellobiose. Tỷ lệ thủy phân của enzyme cellobiohydrolase ngoại bào bị hạn chế
bởi sự sẵn có các đầu chuỗi cellulose.
ß-glucosidase hay ß-D-glucoside glucohydroỉase ß-glucosidase hay ß-D-glucoside

mạch bị cắt dở dang có các đầu khử hoặc không khử (CBHI tấn công vào đầu khử còn
CBHII tấn công vào đầu không khử) lần lượt tách các cellobiose ra khỏi chuỗi polymer.
Khả năng làm giảm mức polymer hóa của exoglucanase chậm song hàm lượng đường khử
lại tạo ra nhiều. Trong khi đó edoglucanase phân cắt mạch polymer tùy tiện, không theo trật
1
tự nào, tạo ra các chuỗi oligosaccaride ngắn, dẫn đến giảm nhanh mức polymer hóa của
cellulose. Trong quá trình cắt gẫy mạch polymer, edoglucanase tạo ra các đầu khử và
không khử tự do, tạo cơ hội cho CBH phân cách thành cellobiose. Bởi vậy, khi có tố hợp
endo - exoglucanase quá trình phân cat cellulose mạnh lên nhiều. Tính chất và cấu trúc
cũng như những thay đổi của cơ chất trong quá trình thủy phân đều tác động đến vận tốc
phân cắt của enzyme. Hiệu ứng này đã được nghiên cứu trên quan điểm cơ chế phản ứng
[29].
Tổng họp các yếu tố cấu trúc, sự hấp thụ của cellulase, sự kìm hãm của sản phẩm và
sự vô hoạt của cellulase, tất cả đều có ảnh hưởng quan trọng đến vân tốc thủy phân
cellulose. Nói chung cho đến nay chưa có giả thuyết nào giải thích được đầy đủ và thỏa
đáng về cơ chế tác động của cellulase. Tuy nhiên, công nghệ và giải pháp thiết bị để chuyển
hóa cellulose bằng con đường công nghệ sinh học thì hiện nay nhiều nước trên thế giới đã
đưa vào triển khai ở quy mô công nghệ và đã thu được nhiều kết quả.
1.4. Triên vọng và ứng dụng của cellulâse
1.4. LTrỉến vọng của cellulase
Hàng năm hoạt động trong ngành nông nghiệp đã thải ra môi trường hàng ngàn tấn
phế phấm và đang là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường. Neu lượng
phế phẩm này được xử lý làm thức ăn gia súc hoặc phân bón vi sinh thì sẽ là một nguồn lợi
lớn. Vì vậy, trên thế giới và ở Việt Nam đã có những nghiên cún về khả năng sinh cellulase
của các visinh
vật trong đất để phân giải cellulose từ các phế phẩm nông nghiệp. Đặc biệtxạ
khuẩn là một loài vi sinh vật có khả năng sinh cellulase khá mạnh và có thể cho nguồn
enzyme dồi dào phục vụ cho việc xử lý rác thải, chế biến thức ăn gia súc probiotin
Khả năng sinh tổng họp cellulase của xạ khuẩn đã được nghiên cứu tò rất lâu. Ngay
từ năm 1930, Jensen đã phân lập được nhiều loài Micromonospora có khả năng thủy phân

Trịnh Thị Hồng (1997) đã phân lập được 8 chủng xạ khuẩn và 5 chủng nấm mốc có
khả năng phân giải cellulose, tác giả nhận thấy hiệu suất phân giải rơm đạt 22% và khi nuôi
chúng với nấm mốc thì hiệu suất phân giải rơm tăng lên đến 29%.
Phạm Ngọc Lan và cs (1999) đã phân lập và tuyển chọn được 192 chủng xạ khuẩn
ưa ấm có khả năng phân giải bột cellulose và CMC.
Nguyễn Đức Lượng và cs (1999) nghiên cứu một số tính chat enzyme Cêllulasẽ củâ
1
xậ khuân Actinomyces griseus và nhận thây Cẽllulasẽ củâ Xậ khuẩn hoạt động mạnh ở 50°c
và pH tối ưu là 7 [34].
Việt Nam là đất nước sản xuất nông nghiệp là chủ yếu nên việc nghiên cứu về khả
năng sinh cellulase của xạ khuẩn có triển vọng rất lớn.
1.4.2. Úng dụng của cellulase
Nguồn cơ chất để cellulase phân giải là vô cùng phong phú và đa dạng trong tụ’
nhiên cũng như trong đời sống sinh hoạt. Hàng ngày, một lượng lớn chất thải lignocellulose
từ nông nghiệp, công nghiệp, đô thị luôn chồng chất hoặc sử dụng chúng một cách kém
hiệu quả do giá thành của quy trình sử lý rác thải rất cao. Điều này trở thành vấn đề quan
trọng hàng đầu với sinh thái, công nghiệp hóa học và công nghệ sinh học. Hơn nữa, đây
còn là vấn đề kinh
tế đáng quan tâm trong việc phát triển quy trình tái sử dụng cho hiệu quả và lợi dụng chất
thải cellulose như là nguồn cơ chất rẻ tiền. Cellulase là phức hệ enzymerất quan trọng và
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.Trong
hiện tại và tương lai người ta sử dụng cellulase cho mục đích chính:
Dùng cellulase trực tiếp trong phân giải phế thải của công nghệ thực phấm bố sung
và thức ăn gia súc và trong công nghệ môi trường. Thủy phân cellulose tạo cơ chất lên men
để thu các sản phẩm cuối cùng khác nhau.Các lĩnh vực chính ứng dụng cellulase bao gồm:
Công nghệ chế biến thực phấm
• Cải thiện chế độ tiêu hóa thức ăn.
• Chiết rút các chất gây vị, dầu, dịch ép protin từ rau quả.
• Cải thiện độ hòa tan của các nguyên liệu trong công nghệ lên men.
• Sản xuất rượu và một so acid hữu cơ

Trong công nghiệp sản xuất các chất tay rửa, tác dụng của cellulase trong chất tẩy
rủa chủ yếu là loại bỏ các sợi hỏng, làm cho vải sợi trở nên mịn đẹp, mềm sáng đẹp hơn.
Cellulase thường được sử dụng kết họp với lipase (loại bỏ mỡ) và protease (loại bở
protein). Các enzyme này dùng cho chất giặt đều là các enzyme trung tính hoặc kiềm.
Cellulase còn được sử dụng hiệu quả để phá vỡ thành tế bào thực vật trong công
nghệ lai ghép tế bào trần - một công nghệ lai tế bào giữa các loài hoặc thậm chí giữa các
chi khác nhau tạo giống cây trồng mới trong nông nghiệp.
ứng dụng celỉulase trong chăn nuôi
Trong chăn nuôi, một trong nhũng biện pháp nâng cao năng suất vật nuôi là nâng
2
cao hiệu suất sử dụng các chất dinh dưỡng của thức ăn ở mức cao nhất. Trong nhiệm vụ
này, người ta có thể dùng chế phẩm enzyme bố sung vào khấu phần thức ăn của vật nuôi.
Các enzyme này cùng với các enzyme có sẵn trong đường tiêu hóa sẽ phân giải các chất
dinh dưỡng của thức ăn giúp cho con vật tiêu hóa được tốt hơn.
Cellulase là một trong số các enzyme thường được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi
gia súc. Tuy nhiên, người ta không bổ sung riêng chế pham enzyme này mà thường bổ sung
với các enzyme khác như: amylase, protease, xylanase tạo ra một dạng chế phẩm chứa
nhiều loại enzyme (multienzyme). Việc bổ sung nhiều loại enzyme giúp vật nuôi phân giải
được nhiều loại cơ chất, vật nuôi sẽ hấp thụ tốt hơn các nguồn thức ăn khác nhau.
Khi động vật ở giai đoạn còn non, hệ enzyme tiêu hóa của chúng chưa hoàn chỉnh,
chủ yếu ở động vật ăn bột và ăn cỏ. Sử dụng enzyme trong chăn nuôi, người ta thấy lợn con
theo ổ tăng trọng 20% và giảm thức ăn 6 -ỉ- 14%. Thí nghiệm trên lợn 1 3 tuần tuổi thì
lợn tăng trọng 8 40%, tăng khả năng
sử đụng thức ăn từ 10 -ỉ- 18% [17].
Người ta cũng đã dùng enzyme bổ sung vào thức ăn của trâu bò. Quá trình tiêu hóa
thức ăn trong dạ cỏ của trâu bò được gắn liền với hoạt động enzyme của các vi sinh vật
sống nhờ ở đấy. Vì vậy, bổ sung vào thức ăn những chế phẩm enzyme đế nâng cao khả
năng tiêu hóa là điều rất cần thiết. Dùng các chế phẩm có hoạt tính amylase, protease,
cellulase đều thu được kết quả tốt, khả năng tăng trọng của trâu bò có thể đạt tới 12 -ỉ-
17 %, có khi còn cao hơn [19], [20].

Tủ ấm, tủ say Binder (Đức)
Nồi hâp Tommy (Nhật)
Box vô trùng (Haraeus)
Máy lắc Orbital Shakergallenkump (Anh)
Micropipet Jinson (Pháp) các loại từ 0.5 [lì - 10 ml 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)
Tủ lạnh Daewoo, tủ lạnh sâu, hộp lồng, ống nghiệm, bình tam giác, que
trang, lamen, đèn cồn và nhiều dụng cụ hoá sinh thông dụng khác.
2
2
MT 2: 1% bột giấy
2.2.1. Môi trường phân lập xạ khuẩn
Môi trường Czapeck - tinh bột
Tinh bột tan 20 g CaCƠ3 3g
KC1 0,5 g FeS0
4
(dạng vết) 0,01 g
NaN0
3
3 g Thạch agar 20 g
MgS0
4
.7H
2
0 0,5 g pH 7,2 g
K

KN0
3
1 g FeS0
4
(dạng vết) 0,01g
MgSƠ4. 7H
2
0 5 g Thạch agar 20 g
NaCl 0,5 g pH 7,2 g
Nước cất 1000 ml
2.2.3. Môi trường thử hoạt tính enzyme
Thử hoạt tính: Thay nguồn cacbon bằng giấy lọc, CMC,
phẩm nông nghiệp
MT1: 1 % CMC
NaNƠ
3
1,5 g NaCl
1%
K
2
HPƠ4 0,5 g Thạch agar
20 g
MgS0
4
.7H
2
0 0,5 g CMC 1%
KC1 0,5 g
H
2