Bài giảng Vi sinh thực phẩm: Chương 1

VI SINH THỰC PHẨM

GVGD: Bùi Hồng Quân

Biên soạn: Nguyễn Minh Hiền

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nguyễn Lân Dũng, 2005. Vi sinh vật học đại cương

Nguyễn Đức Lượng, 1996. Công Nghệ vi sinh tập 1, 2, 3. ĐH Bách Khoa Tp. HCM

Tô Minh Châu và ctv, 1999. Vi sinh vật học đại cương. ĐH Nông Lâm Tp. HCM

………………….

CHƯƠNG I. MỞ ĐẦU

1.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA VI SINH HỌC

1.2 VAI TRÒ CỦA VSV

1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH HỌC

1.4. ĐỊNH DANH VI SINH VẬT

1.5 VỊ TRÍ MÔN HỌC VÀ NHIỆM VỤ NGƯỜI HỌC

1.1 ĐỐI TƯỢNG & NHIỆM VỤ CỦA VI SINH HỌC

ĐỐI TƯỢNG: VSV (Microbiology = micro + bios + logos)

NHIỆM VỤ: Nghiên cứu hình thái, cấu tạo, hoạt động sống của VSV

VSV (Microorganism): là những cơ thể sống nhỏ bé mà mắt thường có thể không nhìn thấy được. Muốn thấy được chúng phải quan sát dưới kính hiển vi

Các nhóm VSV Virus Vi khuẩn (bacteria) Nấm mốc (mold) Nấm men (yeast) Vi tảo (algae)

Virus Vi khuẩn Nấm mốc

Nấm men Vi tảo Nguyên sinh động vật

Vị trí phân loại của vi sinh vật

Theo R. H. Whitataker, thế giới sinh vật gồm 5 giới

(cid:1)Giới khởi sinh (Monera hay prokaryote): vi khuẩn

và tảo lam

(cid:1)Giới nguyên sinh (Protista): tảo đơn bào, nấm đơn

bào có lông roi, nguyên sinh động vật.

(cid:1)Giới thực vật (Plantae)

(cid:1)Giới Nấm (Fungi)

(cid:1)Giới động vật (Animalia)

Vi sinh vật tập trung vào Monera, Protista và Fungi

Vị trí phân loại của VSV (theo cấu trúc tế bào)

Prokaryote Nhân phân hóa chưa hoàn chỉnh Chưa có màng bao nhân, chưa hình thành tiểu hạch Trong nhóm này có: vi khuẩn, xạ khuẩn, niêm vi khuẩn, tảo lam …

Eukaryote Nhân phân hóa hoàn toàn, có màng nhân và tiểu hạch. Eukaryote đơn bào: nấm men, tảo đơn bào Eukaryote đa bào: nấm mốc, nấm bậc cao, thực vật, động vật. Đặc biệt: Virus chưa có cấu tạo tế bào – hình thái sống đặc biệt nằm giữa giới vật sống và chất vô sinh

ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VSV

Kích thước nhỏ bé.

Sinh trưởng, sinh sản nhanh

Thích nghi cao

Vết tích vi khuẩn lam cách đây 3,5 tỷ năm

Vết tích Gloeodiniopsis cách đây 1,5 tỷ năm

Vết tích Palaeolyngbya cách đây 950 triệu năm

Phân bố rộng, đa dạng về chủng loại

1.2 VAI TRÒ CỦA VSV

1.2.1 VAI TRÒ TÍCH CỰC

Trong nông nghiệp

1.2.1 VAI TRÒ TIÊU CỰC

Trong bảo vệ môi trường

Trong nông nghiệp

Trong công nghiệp

Trong bảo vệ môi trường

Trong Chế biến thực phẩm

Trong công nghiệp

Trong Chế biến thực phẩm

Trong y tế

Tác động tích cực của VSV

Trong y tế

• Tham gia quá trình tuần hoàn vật chất trong tự nhiên:

phân giải chất hữu cơ, khởi đầu chuỗi thức ăn, tham gia chu trình carbon, nitơ, oxi …

• Trong công nghệ hóa: tham gia sản xuất các chất hóa

học khó sản xuất (cồn, acid hữu cơ, enzyme …)

• Trong y học: vaccin, các chất kháng sinh, các vitamin,

acid amin, hormon …

• Trong chế biến, bảo quản thực phẩm: sản xuất bột ngọt, sản xuất sinh khối, sản xuất rượu bia, lên men sản xuất thực phẩm, ……

Tác động tiêu cực của VSV

Vi sinh vật là nguyên nhân gây ra các căn bệnh

chết người: dịch hạc, ung thư, AIDS …

- Là tác nhân gây bệnh cho động vật và thực vật

- Làm hư hỏng lương thực thực phẩm

- ……

Nấm Rhizoctonia solani làm mốc trắng gốc, cây héo, lá gốc héo vàng, bó mạch thâm đen sau vài ngày cây cà chua, khoai tây bị bệnh sẽ chết.

VK Ralstonia solanacearum cây héo đột ngột, lá vẫn còn xanh, có thể héo từng cành, bó mạch hóa nâu chứa dịch nhờn màu trắng đục.

Bệnh do Staphylococcus areus

Vaccin phòng cúm A H5N1 của Cty Sản xuất vaccin và Sinh phẩm số 1 thuộc Viện Vệ sinh dịch tễ thử Trung ương được nghiệm trên người với sự cho phép của Bộ Y tế vào cuối tháng 3/ 2008

1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH HỌC

THỜI TIỀN SỬ: Người tiền sử biết sản xuất bia, bánh mỳ từ ngũ cốc

NỀN VĂN MINH NÔNG NGHIỆP: (4000 năm B.C) phát hiện những hình ảnh khảo cổ thể hiện việc uống rượu của Người Xume.

NỀN VĂN MINH CỦA NGƯỜI HY LẠP thờ thần Rượu Bacchus và NGƯỜI LA MÃ thờ thần Rượu Dionysus.

Khái quát lịch sử phát triển VSV học

Vi sinh học hiện đại

Trước khi có KHV

Sau khi có KHV

Vi sinh học thực nghiệm

Trước khi có KHV

•Con người chưa ý thức được sự hiện diện của VSV

•Biết ứng dụng VSV vào chế biến và bảo quản thực phẩm: ủ rượu, làm bánh mì, làm mắm, tương, chao …

•Chịu đựng những trận đại dịch (đậu mùa, dịch hạch …) do VSV gây ra

Khái quát lịch sử phát triển VSV học (tt)

Sau khi có KHV 1675, chiếc KHV đầu tiên do Leewenhoek phát minh Vi sinh vật học giai đoạn này tập trung vào mô tả hình thái của VSV

Antoni van Leeuwenhoek

(1632-1723)

Lịch sử VSV học - Sau khi có KHV (tt)

Robert Hook (1635-1703)

Robert Hook, nhà khoa học Anh, “cha đẻ của KHV quang học” đã sử dụng nguồn sáng khi soi KHV. 1665, ông xuất bản cuốn “Hình ảnh hiển vi” giới thiệu rất nhiều đối tượng mà mắt thường không thấy rõ được.

KHV quang học

Lịch sử VSV học - Sau khi có KHV (tt)

David Brewster (1781-1868)

1812, huân tước David Brewster ngâm vật kính và mẫu vật trong một chất lỏng (chủ yếu là glycerine) có độ khúc xạ gần với thủy tinh, có thể triệt tiêu sự sai lệch và tán sắc khi ánh sáng đi qua các môi chất có độ khúc xạ khác nhau.

Ông là người đầu tiên sử dụng kính lọc màu để thu được ánh sáng đơn sắc.

Ernst Abbe

Lịch sử VSV học - Sau khi có KHV (tt) Ernst Abbe (1840-1905) và Carl Zeiss (1816-1888) (2 nhà khoa học Mỹ) đã thử 300 chất để tìm ra dầu ngâm kính tốt nhất (dầu Tuyết tùng (huile de cèdre) hiện đang được dùng khi sử dụng vật kính x100 . 1886, Abbe phát minh ra bộ tụ quang

Frederik Zernike (1888-1966) phát minh KHV tương phản pha, có thể quan sát vật thể sống trong suốt không màu mà không cần cố định, nhuộm màu như xoắn thể gây bệnh giang mai. 1953, Ông nhận giải Nobel do những đóng góp xuất sắc trong lĩnh vực sinh học.

Improvements of the microcopes

XIX Century

KHV huỳnh quang giúp thấy một số chất hoá học trong tế bào chưa bị tổn thương. Nguồn sáng của KHV huỳnh quang là đèn thuỷ ngân tạo ra một chùm nhiễu tia xanh và tia UV. Các gương lọc ánh sáng và gương tán sắc đặc biệt sẽ phản chiếu lên bản quan sát những tia bước sóng ngắn. Các tia UV tác động gây ra hiện tượng huỳnh quang và làm cho bản quan sát phát ra những tia sáng huỳnh quang có bước sóng dài hơn. Độ dài bước sóng bức xạ huỳnh quang luôn dài hơn độ dài bước sóng bức xạ gây ra nó. Các vật thể có khả năng huỳnh quang bắt đầu phát sáng rõ ràng và mỗi chất có một bức xạ huỳnh quang đặc trưng. VD: chất diệp lục có bức xạ huỳnh quang màu đỏ tươi

Lịch sử VSV học - Sau khi có KHV (tt)

1938, KHV điện tử ra đời tại Mỹ.

chân phải ống đặt bị

Nguyên lý: dùng 1 chùm điện tử thay thế cho ánh sáng. Do dòng điện tử không đi qua được thấu kính nên phải dùng những điện từ trường để hội tụ chùm điện tử, tất cả thiết không. trong KHV quang học hiện đại nhất có độ phóng đại 2.500 lần.

KHV điện tử có thể phóng đại 40.000 lần, thậm chí có thể phân biệt được 2-3 Å, nhưng chỉ có thể phân biệt rõ nét những hạt từ 20 Å trở lên.

Lịch sử VSV học - Vi sinh học thực nghiệm

• Mô tả hình thái VSV, khám phá các đặc tính sinh

lý, sinh hóa của vsv, xác định vai trò của vsv.

• Hoàn thiện các qui trình lên men cổ truyền, ứng

dụng vào sx công nghiệp

• Các nhà khoa học:

L. Pasteur, R. Koch

Bình cổ ngỗng

Nhà bác học thiên tài

Louis Pasteur (27.12.1822 - 28.9.1895)

9.1879, ông tìm ra nguyên lý của việc tiêm phòng bệnh dịch tả ở gà và việc làm giảm độc lực của các VSV, nền tảng của việc tiêm phòng bằng vaccin sau này, ông đã làm giảm độc lực VK nhiệt thán và chế ra được vaccin phòng bệnh có hiệu quả cho đàn súc. gia Ông lấy tuỷ sống con thỏ bị bệnh dại và làm cho VK này yếu đi. Sau đó, tiêm vào em bé bị chó dại cắn tên là Yoseph Meister (9tuổi) vào ngày 06/7/1885. Kết quả thành công ngoài sức tưởng tượng của ông: người bệnh khỏi hẳn.

Louis Pasteur, nhà bác học người Pháp sống thế kỷ 19, cha đẻ của lý thuyết lên men (1857), vi khuẩn và vắcxin trừ bệnh chó dại (1886), nghành sát trùng.

1880, ông phát hiện tụ cầu khuẩn gây mụn nhọt và viêm tuỷ xương, nhiễm trùng hậu sản là do một VK có tên là liên cầu khuẩn.

Lịch sử VSV học - Vi sinh học thực nghiệm (tt)

First Fermentation concept, or Pasteur concept in 1857, “Fermentation is the transformation process of the sugar to alcohol in presence of "la vie sans l'air" (means life without air).

Conclusions of Pasteur from its study of wines: The alcoholic fermentation of grape juice occur only in presence of yeasts. in The wine acidification occur presence of bacteria. When the grape juice is heated the fermentation do not take place. When the wine (the sugar) is heated the acidification do not occur.

Lịch sử VSV học - Vi sinh học thực nghiệm (tt)

1881, đưa ra pp phân lập VSV

Nhà khoa học Đức Robert Koch (1843-1910)

1884, tìm ra trực khuẩn bệnh lao

Mô hình chuỗi xoắn kép DNA của waston – crick 1953

Nhà sinh học, bác sĩ, dược sĩ người Scotland (phía Bắc nước Anh)

Người mở ra kỷ nguyên sử dụng kháng sinh trong y học.

Alexander Fleming (6.8.1881 – 11.3.1955)

1945, Fleming, Ernst Boris Chain, Howard Walter Florey được trao Giải thưởng Nobel y học do tìm và phân tách được Penicilin – loại kháng sinh đầu tiên trong việc điều trị những bệnh nhiễm trùng.

Năm 1922, tình cờ Fleming phát hiện một đĩa petri nuôi cấy vi khhuẩn, khuẩn lạc không mọc được ở chỗ có dịch từ mũi ông rơi vào. Và sau đó không lâu, ông công bố về lysozyme, có vai trò kháng khuẩn. Nhờ phát minh này, Fleming trở nên nổi tiếng, được giới y học Anh biết đến.

9.1928, phụ tá của Fleming phát hiện thấy trong đĩa petri cấy VK xuất hiện một loại nấm màu xanh nhạt. Anh đổ đĩa petri ấy vào một đĩa khác, lúc ấy trên đĩa petri cũ còn lưu lại những đường vân xanh của loại nấm ấy. Fleming nghĩ rằng đó là dấu vết của những VK đã chết, ông lấy một giọt dịch của đĩa petri bỏ đi đem quan sát dưới KHV và phát hiện rằng không hề có dấu vết của liên cầu khuẩn trong đó.

Lịch sử VSV học - Vi sinh học hiện đại

• Giai đoạn phát triển rực rỡ của công

nghệ lên men

• Các sản phẩm lên men ứng dụng rộng rãi: trong thú y, y học, thực phẩm, môi trường …

• Vi sinh học hiện đại đang làm thay

đổi cuộc sống của con người

CÁC MỐC QUAN TRỌNG TRONG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VI SINH HỌC

1667 Van Leuwenhoek lần đầu tiên quan sát tế bào bằng kính hiển vi.

1798 Jenner lần đầu tiêm chủng vaccin phòng bệnh đậu mùa cho 1 đứa trẻ.

1857 Pasteur phát hiện quá trình lên men

1864 Pasteur phát minh phương pháp thanh trùng Pasteur

1881 Robert Koch đề xuất phương pháp phân lập VK

1882 - 1884 Koch phát hiện trực khuẩn gây bệnh lao

1884 Gram đề xuất kỹ thuật nhuộm Gram

CÁC MỐC QUAN TRỌNG TRONG LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VI SINH HỌC (tt)

1887 Petri đề xuất dùng hộp petri

1898 Shiga phát hiện trực khuẩn lỵ

1928 Alexander Fleming khám phá ra penicillin

1942 Kính hiển vi điện tử được sử dụng để xác định và phân loại thực khuẩn thể

1953 Stanley phát hiện virut kết tinh

1953 Walson và Crick khám phá ra cấu trúc của DNA

1959 Stewart tìm ra nguyên nhân virut với bệnh ung thư

1989 Bisho và Varmus phát hiện gen ung thư

Các giới (kingdoms) sinh vật

1.4. Định danh và Phân loại

Hệ thống phân loại sinh vật (Biological Classification)

Các nhóm được sử dụng để phân loại vi sinh vật

Luật danh pháp sinh vật

• Bao gồm những qui tắc về đặt tên vi sinh vật

– Luật quốc tế danh pháp động vật (ICZN)

– Luật quốc tế danh pháp thực vật (ICBN)

– Luật quốc tế danh pháp vi sinh vật (ICNB)

• Hiện nay có 3 bộ luật danh pháp

• Luật danh pháp không có tính chất pháp lý, việc

tuân thủ dựa trên tính tự nguyện

CÁCH ĐẶT TÊN VSV Nhà phân loại Linnaes (TK 18) thiết lập hệ nhị thức danh pháp với nguyên tắc như sau: (cid:2)Mỗi loại VSV riêng biệt được công nhận là một loài. (cid:2)Mỗi loài được đặt một tên gồm 2 từ: Từ đầu tiên là tên giống (bắt đầu với chữ viết hoa), từ thứ 2 là tên loài (viết thường). (cid:2)Tên đặc biệt thường giải thích tên giống và cho biết một vài thông tin bổ sung về vi sinh vật. Escherichia (tên của Escherich) coli (ký sinh trong ruột) (cid:2)Cách viết tên VSV: gạch dưới (viết tay), in nghiêng (trong tài liệu in). (cid:2)Cách viết tắt: chỉ viết tắt sau khi đã viết tên đầy đủ. Sau tên giống viết tắt là một dấu chấm (E. coli)

Luật danh pháp sinh vật (tt)

Tên đầy đủ

Tên viết tắt

Staph. aureus Ps. fluorescens E. coli C. botulinum B. cereus Lb. acidophilus Strep. salivarius subsp thermophilus P. citrinum Sacc. cerevisiae

Staphylococcus aureus Pseudomonas fluorescens Escherichia coli Clostridium botulinum Bacillus cereus Lactobacillus acidophilus Streptococcus salivarius subsp thermophilus Penicillium citrinum Saccharomyces cerevisiae

ĐẶT TÊN CHO 1 VSV MỚI

ĐỔI TÊN VSV

(cid:2)Theo nguyên tắc quốc tế

(cid:2)Liên quan đến sự nhận diện và miêu tả hình thái tế bào, đặc tính di truyền….

Tên VSV có thể (sử dụng các kỹ thuật phân tích trình tự AND, ARN…) thay đổi khi có những nghiên cứu mới cho thấy tên cũ có những giới hạn nhất định về tính chất…

Tên cũ

Tên mới

Streptococcus lactis

Lactococcus lactis subsp lactis

Streptococcus cremoris Streptococcus diacetylactis

Lactococcus lactis subsp cremoris Lactococcus lactis subs lactis var diacetylactis diacetyla diacetylactis lactis var

Streptococcus thermophilus

Streptococcus salivarius subsp thermophilus

Lactobacillus bulgaricus

Lactobacillus delbreukii subsp bulgaricus

Tính chất của tên khoa học

• Tính duy nhất: Tên mỗi taxon là duy nhất, không

trùng với các tên khác.

• Tính phổ cập: Để trao đổi thông tin, các nhà khoa

học buộc phải học tên khoa học của sinh vật. Tên

các loài sinh vật được gọi theo tiếng Latin.

• Tính ổn định: Ủy ban Danh pháp Quốc tế đóng vai

trò giữ ổn định cho hệ thống danh pháp quốc tế.

Ví dụ về phân loại VSV

• Kingdom: Bacteria • Phylum: Proteobacteria • Class: Gamma Proteobacteria • Order: Enterobacteriales • Family: Enterobacteriaceae • Genus: Salmonella • Species: S. bongori, S. enterica, S. typhi