Sӵ phân giҧi mӝt sӕ các hӧp chҩt cacbon do vi sinh vұt 1. Sӵ phân giҧi xenluloza

Cacbon Thӵc vұt

Cacbon Ĉӝng vұt

Chҩt hӳu cѫ trong ÿҩt Vi sinh vұt

CO₂

a.. Xenluloza trong t͹ nhiên

Xenluloza là thành phҫn chӫ yӃu cӫa màng tӃ bào thӵc vұt. Ӣ cây bông, xenluloza chiӃm tӟi 90% trӑng lѭӧng khô, ӣ các loҥi cây gӛ nói chung xenluloza chiӃm 40 - 50%. Hàng ngày, hàng giӡ, mӝt lѭӧng lӟn xenluloza ÿѭӧc tích luӻ lҥi trong ÿҩt do các sҧn phҭm tәng hӧp cӫa thӵc vұt thҧi ra, cây cӕi chӃtÿi, cành lá rөng xuӕng.

Mӝt phҫn không nhӓ do con ngѭӡi thҧi ra dѭӟi dҥng rác rѭӣi, giҩy vөn, phoi bào, mùn cѭa v.v.... NӃu không có quá trình phân giҧi cӫa vi sinh vұt thì lѭӧng chҩt hӳu cѫ khәng lӗ này sӁ tràn ngұp trái ÿҩt.

Xenluloza có cҩu tҥo dҥng sӧi, có cҩu trúc phân tӱ là 1 polimer mҥch thҷng, mӛiÿѫn vӏ là mӝt disaccarrit gӑi là xenlobioza. Xenlobioza có cҩu trúc tӯ 2 phân tӱ D - glucoza. Cҩu trúc bұc 2 và bұc 3 rҩt phӭc tҥp thành cҩu trúc dҥng lӟp gҳn vӟi nhau bҵng lӵc liên kӃt hydro. Lӵc liên kӃt hydro trùng hӧp nhiӅu lҫn nên rҩt bӅn vӳng, bӣi vұy xenluloza là hӧp chҩt khó phân giҧi. Dӏch tiêu hoá cӫa ngѭӡi và ÿӝng vұt không thӇ tiêu hoá ÿѭӧc chúng. Ĉӝng vұt nhai lҥi tiêu hoá ÿѭӧc xenluloza là nhӡ khu hӋ vi sinh vұt sӕng trong dҥ dày cӓ.

b. C˯ ch͇ cͯa quá trình phân gi̫i xenluloza nhͥ vi sinh v̵t

Xenluloza là mӝt cѫ chҩt không hoà tan, khó phân giҧi. Bӣi vұy vi sinh vұt phân huӹ xenluloza phҧi có mӝt hӋ enzym gӑi là hӋ enzym xenlulaza bao gӗm 4 enzym khác nhau. Enzym C₁ có tác dөng cҳtÿӭt liên kӃt hydro, biӃn dҥng xenluloza tӵ nhiên có cҩu hình không gian thành dҥng xenluloza vô ÿӏnh hình, enzym này gӑi là xenlobiohydrolaza.

Enzym thӭ hai là Endoglucanaza có khҧ năng cҳt ÿӭt các liên kӃt E - 1,4 bên trong phân tӱ tҥo thành nhӳng chuӛi dài. Enzym thӭ 3 là Exo - gluconaza tiӃn hành phân giҧi các chuӛi trên thành disaccarit gӑi là xenlobioza. Cҧ hai loҥi enzym Endo và Exo - gluconaza ÿѭӧc gӑi là Cx. Enzym thӭ 4 là E - glucosidaza tiӃn hành thӫy phân xenlobioza thành glucoza.

c. Vi sinh v̵t phân huͽ xeluloza

Trong thiên nhiên có nhiӅu nhóm vi sinh vұt có khҧ năng phân huӹ xenluloza nhӡ có hӋ enzym xenluloza ngoҥi bào. Trong ÿó vi nҩm là nhóm có khҧ năng phân giҧi mҥnh vì nó tiӃt ra môi trѭӡng mӝt lѭӧng lӟn enzym ÿҫy ÿӫ các thành phҫn. Các nҩm mӕc có hoҥt tính phân giҧi xenluloza ÿáng chú ý là Tricoderma. Hҫu hӃt các loài thuӝc chi Tricoderma sӕng hoҥt sinh trong ÿҩt và ÿӅu có khҧ năng phân huӹ xenluloza. Chúng tiӃn hành phân huӹ các tàn dѭ cӫa thӵc vұt ÿӇ lҥi trong ÿҩt, góp phҫn chuyӇn hoá mӝt lѭӧng chҩt hӳu cѫ khәng lӗ. Tricoderma còn sӕng trên tre, nӭa, gӛ tҥo thành lӟp mӕc màu xanh phá huӹ các vұt liӋu trên. Trong nhóm vi nҩm ngoài Tricoderma còn có nhiӅu giӕng khác có khҧ năng phân giҧi xenluloza nhѭ Aspergillus, Fusarium. Mucor ...

NhiӅu loài vi khuҭn cNJng có khҧ năng phân huӹ xenluloza, tuy nhiên cѭӡng ÿӝ không mҥnh bҵng vi nҩm. Nguyên nhân là do sӕ lѭӧng enzym tiӃt ra môi trѭӡng cӫa vi khuҭn thѭӡng nhӓ hѫn, thành phҫn các loҥi enzym không ÿҫyÿӫ. Thѭӡngӣ trong ÿҩt có ít loài vi khuҭn có khҧ năng tiӃt ra ÿҫy ÿӫ 4 loҥi enzy, trong hӋ enzym xenlulaza.

Nhóm này tiӃt ra mӝt loҥi enzym trong hӋ enzym xenlulaza. Nhóm này tiӃt ra mӝt loҥi enzym, nhóm khác tiӃt ra các loҥi khác, chúng phӕi hӧp vӟi nhau ÿӇ phân giҧi cѫ chҩt trong mӕi quan hӋ hӛ sinh.

Nhóm vi khuҭn hiӃu khí bao gӗm Pseudomonas, Xenllulomonas, Achromobacter.

Nhóm vi khuҭn kӏ khí bao gӗm Clostridium và ÿһc biӋt là nhóm vi khuҭn sӕng trong dҥ cӓ cӫaÿӝng vұt nhai lҥi. Chính nhӡ nhóm vi khuҭn nàu mà trâu bò có thӇ sӱ dөng ÿѭӧc xenluloza có trong cӓ, rѫm rҥ làm thӭc ăn. Ĉó là nhӳng cҫu khuҭn thuӝc chi Ruminococcus có khҧ năng phân huӹ xenluloza thành ÿѭӡng và các axit hӳu cѫ.

Ngoài vi nҩm và vi khuҭn, xҥ khuҭn và niêm vi khuҭn cNJng có khҧ năng phân huӹ xenluloza. Ngѭӡi ta thѭӡng sӱ dөng xҥ khuҭn ÿһc biӋt là chi Streptomyces trong viӋc phân huӹ rác thҧi sinh hoҥt. Nhӳng xҥ khuҭn này thѭӡng thuӝc nhóm ѭa nóng, sinh trѭӣng, phát triӇn tӕt nhҩtӣ nhiӋtÿӝ 45 - 500C rҩt thích hӧp vӟi quá trình ӫ rác thҧi.

Xenluloza tӵ nhiên

Xenluloza

Vôÿӏnh hình Xenlobioza Glucoza C1 Cx E - glucosidaza

2. Sӵ phân giҧi tinh bӝt a. Tinh b͡t trong t͹ nhiên

Tinh bӝt là chҩt dӵ trӳ chӫ yӃu là cӫa thӵc vұt, bӣi vұy nó chiӃm mӝt tӍ lӋ lӟn trong thӵc vұt, ÿһc biӋt là trong nhӳng cây có cӫ. Trong tӃ bào thӵc vұt, nó tӗn tҥi ӣ dҥng cáchҥt tinh bӝt. Khi thӵc vұt chӃt ÿi, tàn dѭ thӵc ích luӻ ӣ trong ÿҩt mӝt lѭӧng lӟn tinh bӝt. Nhóm vi sinh vұt phân huӹ tinh bӝt sӕng ÿҩt sӁ tiӃn hành phân huӹ chҩt hӳu cѫ này thành nhӳng hӧp chҩtÿѫn giҧn, chӫ yӃu là ÿѭӡng và ãit hӳu cѫ.

Tinh bӝt gӗm 2 thành phҫn amilo và amipectin. Amilo là nhӳng chuӛi không phân nhánh bao gӗm hành trăm ÿѫn vӏ glucoza liên kӃt vӟi nhau bҵng dãy nӕi 1,4 glucozit. Amilopectin là các chuӛi phân nhánh; các ÿѫn vӏ glucoza liên kӃt vӟi nhau bҵng dây nӕi 1,4 và 1,6 glucozit (liên kӃt 1.6 glucozit tҥi nhӳng chә phân nhánh).

Amilopectin chính là dҥng liên kӃt cӫa các amilo thѭӡng chiӃm 10 -30%, amilopectin chiӃm 30 - 70%. Ĉһc biӋt có mӝt sӕ dҥng tinh bӝt ӣ mӝt vài loҥi cây chӍ chӭa mӝt trong hai thành phҫn amilo hoһc amilope/ctin.

b. C˯ ch͇ cͯa quá trình phân gi̫i tinh b͡t nhͥ vi sinh v̵t

Vi sinh vұt phân giҧi tinh bӝt có khҧ năng tiӃt ra môi trѭӡng hӋ enzym amilaza bao gӗm 4 enzym:

* D - amilaza có khҧ năng tác ÿӝng vào bҩt kǤ mӕi liên kӃt 1,4 glucozit nào trong phân tӱ tinh bӝt. Bӣi thӃD - amilaza còn ÿѭӧc gӑi là endoamilaza. Dѭӟi tác ÿӝng cӫaD - amilaza phân tӱ tinh bӝt ÿѭӧc cҳt thành nhiӅuÿoҥn ngҳn gӑi là sӵ dӏch hoá tinh bӝt.

Sҧn phҭm cӫa sӵ dӏch hoá thѭӡng là các ÿѭӡng 3 cacbon gӑi là Mantotrioza.

* E - amilaza chӍ có khҧ năng cҳt ÿӭt mӕi liên kӃt 1,4 glucozit ӣ cuӕi phân tӱ tinh bӝt bӣi thӃ còn gӑi là exoamilaza. Sҧn phҭm cӫa E - amilaza thѭӡng là ÿѭӡng disaccarit matoza.

* Amilo 1,6 glucosidaza có khҧ năng cҳtÿӭt mӕi liên kӃt 1,6 glucosit tҥi nhӳng chӛ phân nhánh cӫa amilopectin.

* Glucoamilaza phân giҧi tinh bӝt thành glucoza và các oligosaccarit. Enzym này có khҧ năng phân cҳt cҧ hai loҥi liên kӃt 1,4 và 1,6 glucozit.

Dѭӟi tác ÿӝng cӫa 4 loҥi enzym trên, phân tӱ tinh bӝt ÿѭӧc phân giҧi thành ÿѭӡng glucoza.

c. Vi sinh v̵t phân gi̫i tinh b͡t

Trong ÿҩt có nhiӅu loҥi vi sinh vұt có khҧ năng phân giҧi tinh bӝt. Mӝt sӕ vi sinh vұt có khҧ năng tiӃt ra môi trѭӡngÿҫyÿӫ các loҥi enzym trong hӋ enzym amilaza.

Ví dө nhѭ mӝt sӕ vi nҩm bao gӗm mӝt sӕ loài trong các chi Aspergillus, Fusarius, Rhizopus ... Trong nhóm vi khuҭn có mӝt sӕ loài thuӝc chi Bacillus, Cytophaga, Pseudomonas ... Xҥ khuҭn cNJng có mӝt sӕ chi có khҧ năng phân huӹ tinh bӝt.

Ĉa sӕ các vi sinh vұt không có khҧ năng tiӃtÿҫyÿӫ hӋ enzym amilaza phân huӹ tinh bӝt. Chúng chӍ có thӇ tiӃt ra môi trѭӡng mӝt hoһc mӝt vài men trong hӋ ÿó. Ví dө nhѭ các loài Aspergillus candidus, A.niger, A.oryzae, Bacillus subtilis, B.

mesenterices, Clostridium pasteurianum, C. butiricum ... chӍ có khҧ năng tiӃt ra môi trѭӡng mӝt loҥi enzym D - amilaza. Các loài Aspergillus oryzae, Clostridium acetobutilicum ... chӍ tiӃt ra môi trѭӡng E - amiloza. Mӝt sӕ loài khác chӍ có khҧ năng tiӃt ra môi trѭӡng enzym glucoamilaza. Các nhóm này cӝng tác vӟi nhau trong quá trình phân huӹ tinh bӝt thành ÿѭӡng.

Trong sҧn xuҩt ngѭӡi ta thѭӡng sӱ dөng các nhóm vi sinh vұt có khҧ năng phân huӹ tinh bӝt. Ví dө nhѭ các loҥi nҩm mӕc thѭӡng ÿѭӧc dùng ӣ giai ÿoҥn ÿҫu cӫa quá trình làm rѭӧu, tӭc là giai ÿoҥn thuӹ phân tinh bӝt thành ÿѭӡng. Trong chӃ biӃn rác

E -amilaza

Amilo 2,6 glucosidaza

D -amilaza

Glucoamila za

Glucoamila za

E

-amilaza D -amilaza

D -amilaza

D -amilaza

E -amilaza

thҧi hӳu cѫ ngѭӡi ta cNJng sӱ dөng nhӳng chӫng vi sinh vұt có khҧ năng phân huӹ tinh bӝtÿӇ phân huӹ tinh bӝt có trong thành phҫn rác hӳu cѫ.