Đặc tính sinh học của vi khuẩn Bacillus sutilis – Anabio

1.1. Lịch sử phát hiện
– Bacillus subtilis được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1835 do Christion Erenberg và tên của loài vi khuẩn này lúc bấy giờ là “Vibrio subtilis”. Gần 30 năm sau, Casimir Davaine đặt tên cho loài vi khuẩn này là “Bacteridium”. Năm 1872, Ferdimand Cohn xác định thấy loài trực khuẩn này có đầu vuông và đặt tên là Bacillus subtilis.

– Năm 1941, Bacillus subtilis được phát hiện trong phân ngựa bởi tổ chức triển khai y học Nazi của Đức. Lúc đầu, chúng được dùng đa phần để phòng bệnh lị cho những binh sĩ Đức chiến đấu ở Bắc Phi. Năm 1949 – 1957, Henry và tập sự tách được những chủng thuần khiết của Bacillus subtilis. Gần đây, Bacillus subtilis đã được điều tra và nghiên cứu, sử dụng thoáng rộng trên quốc tế. Từ đó, thuật ngữ “ Subtilis therapy ” sinh ra. Bacillus subtilis được sử dụng ngày càng thông dụng và được xem như sinh vật phòng và trị những bệnh về rối loạn đường tiêu hóa, những chứng viêm ruột, viêm đại tràng, tiêu chảy …
– Ngày nay, Bacillus subtilis đã và đang được nghiên cứu và điều tra thoáng rộng với nhiều tiềm năng và ứng dụng hiệu suất cao trong chăn nuôi, công nghiệp, giải quyết và xử lý thiên nhiên và môi trường …

1.2. Phân loại
Theo phân loại của Bergey (1974), Bacillus subtilis thuộc:
– Giới (Kingdom): Bacteria
– Ngành (Division): Firmicutes
– Lớp (Class): Bacilli
– Bộ (Order): Bacillales
– Họ (Family): Bacillaceae
– Giống (Genus): Bacillus
– Loài (Species): Bacillus subtilis

1.3. Đặc điểm của Bacillus subtilis 
1.3.1. Đặc điểm sinh thái học và phân bố trong tự nhiên
– Vi khuẩn Bacillus subtilis thuộc nhóm vi sinh vật hiếu khí hay kỵ khí tùy nghi. Chúng phân bố hầu hết trong môi trường tự nhiên, phần lớn cư trú trong đất và rơm rạ, cỏ khô nên được gọi là “trực khuẩn cỏ khô”, thông thường đất trồng trọt có khoảng 106 – 107 triệu CFU/g. Đất nghèo dinh dưỡng ở vùng sa mạc, đất hoang thì sự hiện diện của chúng rất hiếm. Ngoài ra, chúng còn có mặt trong các nguyên liệu sản xuất như bột mì (trong bột mì vi khuẩn Bacillus subtilis chiếm 75 – 79% vi khuẩn tạo bào tử), bột gạo, trong các thực phẩm như mắm, tương, chao… Bacillus subtilis đóng vai trò đáng kể về mặt có lợi cũng như mặt gây hại trong quá trình biến đổi sinh học.

– Bacillus subtilis có năng lực dùng những hợp chất vô cơ làm nguồn carbon trong khi 1 số ít loài khác như Bacillus sphaericus, Bacillus cereus cần những hợp chất hữu cơ là vitamin và amino acid cho sự sinh trưởng. Đặc biệt những loài như Bacillus popilliae, Bacillus lentimobus có nhu yếu dinh dưỡng phức tạp, chúng không tăng trưởng trong môi trường tự nhiên nuôi cấy vi trùng thường thì như : Nutrient Agar ( NA ), Nutrient Broth ( NB ) .
– Năm 1993, giáo sư Richard Losik và tập sự thuộc Đại học Havard ở Boston ( Mỹ ) và Jose Gonzalez-Pastor của Trung tâm công nghệ sinh học vương quốc ở Madrid ( Tây Ban Nha ) đã chứng tỏ được loài Bacillus subtilis có tập tính ăn thịt đồng loại. Chúng dùng cách này như một chiêu thức đơn thuần để thoát khỏi những trường hợp có đời sống số lượng giới hạn như dinh dưỡng trong thiên nhiên và môi trường đã hết sạch. Một cách đơn thuần là những thành viên khỏe mạnh sinh tổng hợp kháng sinh hủy hoại những thành viên xung quanh cả khác loài lẫn cùng loài, để thu lấy chất dinh dưỡng bên trong, giúp chúng sống sót chờ đến khi thiên nhiên và môi trường thuận tiện hơn. Ngoài ra, để tránh những ảnh hưởng tác động của thiên nhiên và môi trường khắc nghiệt, chúng thường tạo ra bào tử, nhưng cách này tiêu tốn khá nhiều nguồn năng lượng .

1.3.2. Đặc điểm hình thái
Bacillus subtilis là trực khuẩn nhỏ, hai đầu tròn, bắt màu tím Gram (+), kích thước 0,5 – 0,8µm x 1,5 – 3µm, đơn lẻ hoặc thành chuỗi ngắn. Vi khuẩn có khả năng di động, có 8 – 12 lông, sinh bào tử hình bầu dục nhỏ hơn nằm giữa hoặc lệch tâm tế bào, kích thước từ 0,8 – 1,8µm. Bào tử phát triển bằng cách nảy mầm do sự nứt của bào tử, không kháng acid, có khả năng chịu nhiệt (ở 100oC trong 180 phút), chịu ẩm, tia tử ngoại, tia phóng xạ, áp suất, chất sát trùng. Bào tử có thể sống vài năm đến vài chục năm. Đã có những chứng cứ về việc duy trì sức sống của bào tử Bacillus subtilis trong 200 – 300 năm.

Tế bào vi khuẩn Bacillus subtilis quan sát dưới kính hiển vi

1.3.3. Đặc điểm sinh hóa
– Lên men không sinh hơi các loại đường như: glucose, maltose, manitol, saccharose, xylose và arabinose.

– Thử nghiệm indol (-), VP (+), nitrate (+), H2S (-), NH3 (+), catalase (+), amylase (+), casein, (+), citrate (+), có khả năng di động (+) và hiếu khí (+).

3.4. Đặc điểm nuôi cấy
– Vi khuẩn Bacillus subtilis phát triển trong điều kiện hiếu khí, tuy nhiên vẫn phát triển được trong môi trường thiếu oxy. Nhiệt độ tối ưu là 37oC, pH thích hợp khoảng 7,0 – 7,4.

– Vi khuẩn Bacillus subtilis phát triển hầu hết trên các môi trường dinh dưỡng cơ bản:
+ Trên môi trường thạch đĩa Trypticase Soy Agar (TSA): khuẩn lạc dạng tròn, rìa răng cưa không đều, màu vàng xám, đường kính 3 – 5 mm, sau 1 – 4 ngày bề mặt nhăn nheo, màu hơi nâu.
+ Trên môi trường canh Trypticase Soy Broth (TSB): vi khuẩn phát triển làm đục môi trường, tạo màng nhăn, lắng cặn, kết lại như vẩn mây ở đáy, khó tan khi lắc đều.
+ Trên môi trường giá đậu – peptone: khuẩn lạc dạng tròn lồi, nhẵn bóng, đôi khi lan rộng, rìa răng cưa không đều, đường kính 3 – 4cm sau 72 giờ nuôi cấy.

– Nhu cầu dinh dưỡng : đa phần cần những nguyên tố C, H, O, N và một số nguyên tố vi lượng khác. Vi khuẩn tăng trưởng tốt trong môi trường tự nhiên cung ứng đủ nguồn carbon ( như glucose ) và nitơ ( như peptone ) .

3.5. Bộ gen của Bacillus subtilis
Năm 1997, người ta đã hoàn tất việc nghiên cứu về trình tự gen của Bacillus subtilis và lần đầu tiên công bố trình tự gen của vi khuẩn này. Bộ gen chứa 4,2 mega-base, xấp xỉ 4.110 gen. Trong số đó, chỉ có 192 gen không thể thiếu được, 79 gen được dự đoán là thiết yếu. Phần lớn gen thiết yếu đều có liên quan với quá trình trao đổi chất của tế bào.

3.6. Bào tử và khả năng tạo bào tử
a) Bào tử:
– Bào tử là một khối nguyên sinh chất đặc, có chứa các thành phần hóa học cơ bản như ở tế bào sinh dưỡng nhưng có một vài điểm khác về tỉ lệ giữa các thành phần và có thêm một số thành phần mới.

– Bào tử Bacillus subtilis có dạng elip đến hình cầu, có size 0,6 – 0,9 µm x 1,0 – 1,5 µm, được phủ bọc bởi nhiều lớp màng với những thành phần lipoprotein, peptidoglycan … Bào tử của chúng có năng lực chịu được pH thấp của dạ dày, tiến đến ruột và nảy mầm tại phần đầu của ruột non. Đây là đặc thù quan trọng trong ứng dụng sản xuất probiotic từ Bacillus subtilis ( Nguyễn Duy Khánh, 2006 ) .

b) Khả năng tạo bào tử:
– Nhờ khả năng tạo bào tử mà vi khuẩn có thể tồn tại được trong các điều kiện bất lợi (dinh dưỡng trong môi trường cạn kiệt, môi trường tích lũy các sản phẩm trao đổi chất có hại và nhiệt độ cao…).

– Quá trình hình thành bào tử gồm các bước sau:
+ Hình thành những búi chất nhiễm sắc;
+ Tạo tiền bào tử;
+ Tiền bào tử hình thành hai lớp mảng, tăng cao tính bức xạ;
+ Tổng hợp các lớp vỏ bào tử;
+ Giải phóng bào tử.;
+ Khi gặp điều kiện thuận lợi thì bào tử sẽ nảy mầm, phát triển thành tế bào sinh dưỡng mới (Nguyễn Lân Dũng và cộng sự, 2003).

Source: https://final-blade.com
Category: Kiến thức Internet