1900 2039
kttpmt@ntt.edu.vn
Cellulose vi khuẩn (BC), còn được gọi là cellulose sinh học, được tổng hợp bởi các vi khuẩn thuộc họ Acetobacteraceae như Komagataeibacter, Gluconacetobacter, Aerobacter, Azotobacter, Pseudomonas và Alcaligenes. Cấu trúc của nó được mô tả là một polysaccharide mạch thẳng từ đơn phân glucose liên kết với nhau thông qua các liên kết ß-1,4 glycoside. Ngoài cấu trúc chặt chẽ, đường kính nhỏ (khoảng 25–100 nm) và độ tinh khiết cao hơn cellulose thực vật, BC đã thu hút sự chú ý của giới học thuật do các đặc tính độc đáo của nó, chẳng hạn như khả năng hấp thụ các hợp chất ngoại sinh, khả năng giữ nước cao, độ bền cơ học cao, độ đàn hồi tốt và tính linh hoạt. Tính chất đặc biệt của BC mang lại cho nó tiềm năng ứng dụng đa dạng và áp dụng cho sản xuất công nghiệp.
Mặc dù cellulose vi khuẩn là một sản phẩm có giá trị cao, nhưng việc sản xuất công nghiệp của nó bị cản trở bởi năng suất hạn chế. Để cải thiện hiệu suất và thay đổi các đặc tính của cellulose vi khuẩn, việc bổ sung các chất điều chỉnh khác nhau vào môi trường lên men đã được nghiên cứu rộng rãi; chẳng hạn, đưa rượu vào môi trường nuôi cấy, chẳng hạn như methanol (1%), ethylene glycol (0,5%), n-propanol (0,5%), glycerol (3%), n-butanol (0,5%), mannitol (4%) tăng sản lượng BC lên 21,8% (103,5 mg/100 mL), 24,1% (105,5 mg/100 mL), 13,4% (96,4 mg/100 mL), 27,4% (108,3 mg/100 mL), 56% (132,6 mg/ 100 mL) và 47,3% (125,2 mg/100 mL). Ngoài việc cải thiện năng suất, cấu trúc của màng cellulose vi khuẩn cũng được biến đổi với nhiều loại hydrocolloid, chẳng hạn như gellan gum, xanthan gum, guar gum, locust bean gum, tinh bột với tỷ lệ amylose/amylopectin khác nhau. Hydrocoloid ảnh hưởng đến cấu trúc tinh thể và tính chất nhiệt của màng BC; đặc biệt là hydrocolloids là chất keo ưa nước vì nhóm hydroxyl phong phú của nó có khả năng giữ một lượng nước đáng kể.
Thông thường, BC thường được sản xuất trong môi trường tổng hợp Hestrin và Schramm có giá thành cao. Hiện nay, nhiều nghiên cứu tận dụng phế phụ phẩm nông nghiệp làm môi trường thay thế HS để tạo màng BC giúp giảm chi phí sản xuất và bảo vệ môi trường; ví dụ, thịt trái cà phê, váng sữa, vỏ khoai tây, vỏ cam quýt. Trong số đó, cây điều là cây trồng chính ở một số vùng nhiệt đới; đặc biệt ở Việt Nam, cây điều được trồng chủ yếu để sản xuất hạt điều, trong khi quả điều bị coi là phế phẩm vì dễ hư hỏng và các đặc tính cảm quan không được chấp nhận. Tuy nhiên, quả điều rất giàu polyphenol và tannin có tác dụng kháng khuẩn và ức chế sản xuất BC. Vì vậy, đã có nhiều nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng enzyme tannase, vi lọc, trao đổi ion, chất keo tụ sinh học để loại bỏ tannin trong trái điều.
Là một vật liệu thay thế cho vật liệu đóng gói thực phẩm truyền thống, BC có thể được ngâm tẩm với sắc tố tự nhiên hoặc chất chống oxy hóa/chất kháng khuẩn để nhận biết sự hư hỏng thực phẩm, bảo quản thực phẩm và/hoặc kéo dài thời hạn sử dụng. Các vật liệu y tế như da nhân tạo, mặt nạ và băng vết thương có thể được sản xuất từ BC vì đây là một loại polymer không độc hại, trơ với quá trình trao đổi chất, có thể phân hủy sinh học, an toàn cho con người và môi trường.
ThS. Nguyễn Quốc Duy
