intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn Lactobacillus plantarum

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

Thêm vào BST
Báo xấu
38
lượt xem 10
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp này được thực hiện với mục tiêu nhằm khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn có tính ức chế mạnh đối với vi khuẩn chỉ thị của vi khuẩn Lactibacillus plantarum SC01 có nguồn gốc từ sữa chua lên men truyền thống. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn Lactobacillus plantarum

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG SINH HỢP CHẤT KHÁNG KHUẨN CỦA VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Minh Nhựt Sinh viên thực hiện : Lê Trần Hồng Xuân MSSV: 1951110191 Lớp: 10DSH01 TP. Hồ Chí Minh, 2014
  2. Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi. Các số liệu,kết quả trong đồán là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì nghiên cứu nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014 Lê Trần Hồng Xuân
  3. Đồ án tốt nghiệp LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành được Đồ án tốt nghiệp của mình, em xin chân thành cám ơn thầy Phạm Minh Nhựt đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, truyền đạt cho em nhiều kiến thức trong suốt quá trình thực hiện Đồ án. Em chân thành cám ơn thầy, cô phụ trách Phòng Thí nghiệm Công nghệ Sinh học, Bộ môn Công nghệ sinh học, Khoa Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm – Môi Trường,Trường Đại Học Công Nghệ Tp. HCM đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành Đồ án tốt nghiệp của mình. Em xin cám ơn thầy, cô thuộc Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường,Trường Đại Học Công Nghệ Tp. HCM đã tận tình chỉ dạy và truyền đạt cho em nhiều kiến thức trong suốt quá trình học tập tại trường Tôi xin cám ơn tất cả các bạn làm việc tại phòng thí nghiệm Công nghệ sinh học đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp của mình. Cuối cùng, con xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến bố mẹ và gia đình đã luôn ở bênh cạnh, cổ vũ, động viên và giúp đỡ con mỗi khi gặp khó khăn trong suốt quá trình học tập. Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014 Lê Trần Hồng Xuân
  4. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC TRANG MỤC LỤC ................................................................................................................ i DANH MỤC VIẾT TẮT......................................................................................... v DANH SÁCH CÁC HÌNH...................................................................................... vi MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 2 3. Nội dung nghiên cứu..................................................................................... 2 4. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 3 1.1 Tổng quan về vi khuẩn Lactobacillus plantarum ........................................... 3 1.1.1. Đặt điểm chung của vi khuẩn L. plantarum ................................................... 3 1.1.2. Nhu cầu dinh dưỡng của L. plantarum ........................................................... 5 1.1.3. Cơ sở sinh học của quá trình hình thành các hợp chất kháng khuẩn của vikhuẩn L. plantarum ................................................................................................ 6 1.2. Hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn L. plantarum và cơ chế hoạt động ..... 7 1.2.1. Acid hữu cơ ..................................................................................................... 7 Hydrogen peroxide ......................................................................................... 8 1.2.2. Carbon dioxide ................................................................................................ 8 1.2.3. Bacteriocin....................................................................................................... 9 1.3. Giới thiệu về bacteriocin.................................................................................. 9 1.3.1. Lịch sử phát hiện và nghiên cứu bacteriocin .................................................. 9 1.3.2. Phân loại bacteriocin ....................................................................................... 10 1.3.3. Cơ chế hoạt động của bacteriocin ................................................................... 13 1.4. Tổng quan về phương pháp vi gói .................................................................. 14 1.4.1. Khái niệm, đặc điểm, ưu và nhược điểm của phương pháp vi gói ................. 14 1.4.1.1. Khái niệm vi gói ......................................................................................... 14 i
  5. Đồ án tốt nghiệp 1.4.1.2. Đặc điểm vi gói .......................................................................................... 15 1.4.1.3. Ưu điểm của vi gói ..................................................................................... 16 1.4.1.4. Nhược điểm của phương pháp vi gói ........................................................ 16 1.4.2. Các phương pháp vi gói .................................................................................. 16 1.4.2.1. Phương pháp sấy phun ............................................................................... 17 1.4.2.2. Phương pháp nhỏ giọt ................................................................................ 17 1.4.2.3. Phương pháp polymer hoá liên kết bề mặt ................................................ 18 1.4.2.4. Phương pháp ngưng tụ polymer hoá ......................................................... 18 1.4.2.5. Phương pháp tách pha đông tụ .................................................................. 18 1.4.3. Vật liệu vi gói, đặc điểm của vật liệu vi gói ................................................... 18 1.4.3.1. Gelatin ........................................................................................................ 18 1.4.3.2. Alginate ...................................................................................................... 21 1.4.3.3. Các hợp chất vi gói khác ............................................................................ 23 1.5. Quorum sening và quá trình hình thành bacteriocin .................................. 25 1.5.1. Khái niệm về quorum sening .......................................................................... 25 1.5.2. Vật chất liên lạc, dấu hiệu liên lạc và cơ chế tác động của quorum sening ... 26 1.5.3. Ứng dụng của hệ thống quorum sening .......................................................... 28 1.5.4. Vai trò của quorum sening trong quá trình hình thành bacteriocin................ 28 CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................... 30 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................................... 30 2.1.1. Địa điểm nghiên cứu ...................................................................................... 30 2.1.1. Thời gian nghiên cứu ..................................................................................... 30 2.2. Vật liệu nghiên cứu ....................................................................................... 30 2.2.1. Vi khuẩn Lactobacillus plantarum ................................................................ 30 2.2.2. Vi khuẩn chỉ thị .............................................................................................. 30 2.2.3. Hoá chất, dụng cụ và thiết bị.......................................................................... 30 2.2.3.1. Môi trường nuôi cấy và phân lập ................................................................ 30 2.2.3.2. Dụng cụ và thiết bị ...................................................................................... 30 2.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 31 ii
  6. Đồ án tốt nghiệp 2.3.1. Phương pháp pha loãng mẫu .......................................................................... 31 2.3.2. Phương pháp tăng sinh ................................................................................... 31 2.3.3. Phương pháp bảo quản và giữ giống vi sinh vật ........................................... 32 2.3.3.1. Phương pháp cấy truyền vi sinh vật........................................................... 32 2.3.3.2. Phương pháp bảo quản lạnh sâu ................................................................ 32 2.3.4. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn.............................................. 33 2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu.............................................................................. 33 2.4. Bố trí thí nghiệm............................................................................................ 34 2.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hình thức nuôi cấy đến khả năng sinhhợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum ............................................. 34 2.4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn gelatin và alginat đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum ..................... 35 2.4.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh huổng của tỷ lệ cấy giống đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum ................................................................... 36 2.4.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ vi khuẩn chỉ thị đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum ........................................... 36 2.4.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum .......................................................................... 37 2.4.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản bằng lactose đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum .................................... 37 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 38 3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hình thức nuôi cấy đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 ........................... 38 3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn gelatin – alginate đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 ... 40 3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cấy giống đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01.................................... 42 3.4. Kết quả đánh giá khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 ở các mật độ vi khuẩn chỉ thị khác nhau ............................. 44 iii
  7. Đồ án tốt nghiệp 3.5. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 ........................................... 46 3.6. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản bằng lactose 10% đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 .......................................................................................................................... 48 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 51 4.1. Kết luận ......................................................................................................... 51 4.2. Đề nghị ........................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 52 iv
  8. Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC VIẾT TẮT LAB Lactic Acid Bacteria (Vi khuẩn lactic) MRS de Man, Rogosa, Sharpe TSA Trypicase soya Agar MRS OPTSC01 Môi trường MRS tối ưu v
  9. Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 1.1.Một số chủng Lactobacillus plantarum ..................................................... 3 Hình 1.2.Tế bào vi khuẩn L. plantarum .................................................................... 3 Hình 1.3.Cấu trúc cơ bản của gelatin ........................................................................ 20 Hình 1.4.Cấu tạo hoá học của alginate ..................................................................... 22 Hình 1.5.Cấu trúc hoá học của Kappa – carrageenan ............................................... 24 Hình 1.6.Cấu trúc hoá học của Chitosan................................................................... 25 Hình 1.7.Cơ chế hoạt động của quorum sening ........................................................ 27 Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm............................................................................... 34 Hình 3.1.Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị của dịch vi khuẩn L. plantarum SC01 ở các điều kiện nuôi cấy khác nhau.............................................................................. 38 Hình 3.2.Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị của dịch tế bào vi khuẩn L. plantarum SC01 cố định ở các tỷ lệ phối trộn alginate – gelatin khác nhau ............................. 41 Hình 3.3.Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị ở các tỷ lệ cấy vi khuẩn L. plantarum SC01 .......................................................................................................................... 43 Hình 3.4.Kết quả đánh giá khả năng vi khuẩn L. plantarum SC01 khi được cố định trong hỗn hợp alginate 2,5 % - gelatin 6 % ức chế vi khuẩn chỉ thị ở các mật độ khác nhau .............................................................................................................. 44 Hình 3.5.Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy L. plantarum SC01 khi được cố định trong hỗn hợp alginate 2,5 % - gelatin 6 % đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01.................................................................... 46 Hình 3.6.Ảnh hưởng của thời gian bảo quản bằng lactose 10 % đến khả năng hình thành hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 khi được cố định trong hỗn hợp alginate 2,5 % - gelatin 6 %. ............................................................. 48 vi
  10. Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Sản phẩm lên men truyền thống là một trong những sản phẩmphổ biến và lâu đời ở các dân tộc trên thế giới.Đó là một loại sản phẩm được sản xuất thủ công, mang sắc thái và bản sắc riêng của mỗi dân tộc, mỗi vùng miền.Nước ta có nguồnnông sản dồi dào làm tiền đề để sản xuất các sản phẩm lên men truyền thống.Đặc biệt là các sản phẩm lên men chua.Ở nước ta, hệ vi khuẩn lactic hiện diện rất phong phú về chủng loại. Vi khuẩn lactic là hệ vi sinh vật được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như trongchế biến và bảo quản thực phẩm cũng như sản xuất chế phẩm vi sinh có lợi. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, vi khuẩn lactic sản sinh ra môi trường một số hợp chất thứ cấp như acid hữu cơ, hydrogen peroxide, carbon dioxie, bacteriocin và các enzymee làm tăng hương vị, màu sắc và kết cấu cho sản phẩm. Ngoài việc tăng tính cảm quan cho sản phẩm, các hợp chất này còn có khả năng ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn có hại, giúp cho quá trình bảo quản thực phẩm tốt hơn. Năm 2013, Lê Ngọc Thuỳ Trang thực hiện nghiên cứu “Tuyển chọn và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sản sinh hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn lactic”, kết quả đã phân lập được chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 từ sữa chua lên men truyền thống cho khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn rất mạnh, đồng thời xác định được thành phần môi trường MRS OPTSC01 là tối ưu cho sự sản sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum SC01. Từ nghiên cứu này đã mở ra những hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện cũng như đánh giá toàn diện khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn từ chủng vi khuẩn này. Với ý nghĩa thực tiển và ý nghĩa khoa học như vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn Lactobacillus plantarum”. Nghiên cứu này hy vọng sẽ làm tiền đề cho các nghiên cứu tiếptheo trong việc tạo ra các chất bảo quản sinh học đem lại hiệu quả bảo quản thực phẩm ngày càng cao. Đề tài mang tính kế thừa và 1
  11. Đồ án tốt nghiệp được thực hiện tại được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh. 2. Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn có tính ức chế mạnh đối với vi khuẩn chỉ thị của vi khuẩn Lactibacillus plantarum SC01 có nguồn gốc từ sữa chua lên men truyền thống. 3. Nội dung nghiên cứu - Khảo sát ảnh hưởng của hình thức nuôi cấy đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum - Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn cơ chất vi gói đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum - Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ vi khuẩn, mật độ vi khuẩn và thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum - Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum 4. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu chỉ tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum SC01 được phân lập bởi Lê Ngọc Thuỳ Trang(2013). - Đánh giá khả năng đối kháng của L. plantarum SC01 đối với 5 chủng vi khuẩn chỉ thị là Escherichia coli, Salmonella, Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis và Listeria monocytogenes. 2
  12. Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về vi khuẩn Lactobacillus plantarum Theo Bergey và ctv (1923 ) vi khuẩn Lactobacillus plantarum thuộc: Giới :Bacteria Ngành :Firmicutes Lớp :Bacilli Bộ :Lactobacillales Họ :Lactobacillaceae Chi :Lactobacillus Loài :Lactobacillus plantarum a) b) Hình 1.1. Một số chủng Lactobacillus plantarum: Lactobacillus plantarum299V (a), I kLactobacillus plantarum WCFS1 (b) 1.1.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn L. plantarum L.plantarum thuộc nhóm vi khuẩn lactic, kỵ khí tuỳ nghi,Gram dương, hình que. Khuẩn lạc đặc trưng trên môi trườngMRS – agar có hình dạng tròn, màu trắng sữa, tế bào có dạng hình que thường kết đôi hoặc chuỗi. Tính chất đặc trưng của vi khuẩn này là có khả năng dị hoá arginine và sinh ra nitric oxide (NO), không có khả năng phân giải amino acid ngoại trừ tyrosine và arginine. Vi khuẩn L.plantarum có khả năng lên men đường lactose, và hiện diện trong nhiều môi trường khác nhau như thịt, sữa, nhiều loại rau quả lên men.Đây là loài vi khuẩn chịu acid và có thể phát triển được trong môi trường có chứa muối mật, điều này giúp cho vi khuẩn tồn tại được trong dạ dày và ruột 3
  13. Đồ án tốt nghiệp củangười.L.plantarum phát triển được ở nhiệt độ từ 15-450C và trongmôi trường có độ pH thấp (pH 3,2). Trong quá trình lên men, L.plantarumsử dụng nguồn carbon làm nguồn năng lượng để sản xuất ra acid lactic, ethanol, acid acetic, carbon dioxide, các peptide kháng khuẩn và exopolysaccharide.Ngoài ra, L.plantarum có hoạt tính tannase và có thể chuyển hoá acid phenolic. Hình 1.2. Tế bào vi khuẩn L. plantarum Về di truyền, bộ gene của L. plantarumbao gồm 5 operon rRNA được phân bố đều xung quanh nhiễm sắc thể (NST), 62 gene mã hoá tRNA, 3.052 gene mã hoá protein, một số gene mã hoá cho enzyme phân giải pentose và hexose, một số gene mã hoá phosphotransferase, mannose và fructose nênL.plantarum được xem là vi khuẩncó genome tương đối lớn so với Lactobacillus spp (Aldam, 2013). Bộ nhiễm sắc thể của L.plantarum có chứa 3.308.274 cặp base, và có ba plasmid là pWCFS101 chứa 1.917bp, pWCFS102 chứa 2.365 bp, pWCFS103 chứa 36.069 bp.Vì thế, L.plantarumcó thể thích ứng được với nhiều loại môi trường khác nhau. Số lượng gene mã hoá protein bề mặt lớn (khoảng 217 protein) có thể hoạt động để nhận biết hoặc liên kết với các thành phần nhất định của môi trường, những gene này cho thấy sự tương đồng với protein để thể hiện một số chức năng như tăng khả năng tổng hợp chất nhầy và tăng độ bám dính gian bào. 4
  14. Đồ án tốt nghiệp 1.1.2. Nhu cầu dinh dưỡng của L. plantarum L. plantarum thuộc nhóm vi khuẩn lactic do đó nhu cầu dinh dưỡng của chúng cũng gần giống với nhu cầu dinh dưỡng của nhóm vi khuẩn lactic, chúng đòi hỏi trong môi trường phải có: Nguồn carbon chủ yếu được dung để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào đồng thời tạo ra các acid hữu cơ như acid lactic, acid malic, acid fumalic, acid pyruvic, acid acetic; ethanol và CO2. Vi khuẩn lactic có thể sử dụng nhiều dạng hydrat carbon từ monosaccharide (glucose, fructose, manose), disaccharide (saccharose, lactose, maltose) cho đến các polysaccharide (tinh bột, dextrin). Nguồn cung cấp carbon quan trọng nhất cho khuẩn lactic là đường lactose, vi khuẩn lactic sử dụng enzymee lactose để thuỷ phân đường lactose thành glucose và galactose. Nhu cầu về nguồn nitơ, phần lớn các vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ, vì vậy chúng rất cần các nguồn nitơ có sẵn trong môi trường để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển. Các nguồn nitơ mà vi khuẩn latic có thể sử dụng như cao thịt, cao nấm men, trypton, pepton,…. Các acid amin cũng có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic. Nhu cầu và vai trò của acid amin đối với từng loài khác nhau là khác nhau, nồng độ acid amin quá cao có thể gây ức chế, kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn lactic. Đối với nhu cầu vitamin, vitamin vừa đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào vừa điều hoà quá trình cân bằng năng lượng trong cơ thể. Tuy nhiên, đa số vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin, do đó cần phải bổ sung vào môi trường các nguồn cơ chất có chứa nhiều vitamin như dịch chiết khoai tây, cà rốt, nước ngô hoặc dịch tự phân nấm men,… Đối vớicác chất hữu cơ khác,vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ khác cho sự phát triển như các base nitơ (adenine, guanine, thymine…) hay acid hữu cơ (acid oleic, acid linoleic, acid linolenic). Các chất này có tác dụng điều hoà sinh trưởng và tăng khả năng tích tụ một số sản phẩm trao đổi chất. 5
  15. Đồ án tốt nghiệp Các muối vô cơ, để đảm bảo cho sự sinh trường và phát triển, vi khuẩn lactic rất cần các muối vô cơ nhằm cung cấp các nguyên tố khoáng như đồng, sắt, kali, natri, phospho, lưu huỳnh, v.v… Bên cạnh đó cũng có vài điểm khác biệt về nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn Lactobacillus plantarum so với các vi khuẩn lactic khác như: có thể sử dụng nhiều nguồn cacbon lên men khác nhau, có thể phát triển trong môi trường không chứa catalase. L.plantarum sử dụng mangan trong quá trình tăng trưởng và có thể tích lũy cao ở gian bào. Mangan giúp chúng chống lại độc tính của oxy bằng cách giảm các gốc oxy có trong H2O2. 1.1.3. Cơ sở sinh học của quá trình hình thành các hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L.plantarum Vi khuẩn L.plantarum là vi khuẩn kị khí tuỳ nghi, có thể phát triển được trong điều kiện môi trường có và không có sự hiện diện của oxi, sự oxi hoá các hợp chất hữu cơ sẽcung cấp nguồn năng lượng cho hoạt động sống của vi khuẩn. L.plantarum có khả năng lên men đồng hình và lên men dị hình. Acid lactic là sản phẩm cuối cùng hoặc duy nhất của quá trình lên men glucosetheo con đường lên men đồng hình. Trong trường hợp lên men đồng hình, acid pyruvic được tạo thành theo con đường Embden – Mayerhoff – Parnas (EMP). Sau đó acid pyruvic sẽ tạo thành acid lactic dưới tác dụng của enzyme lactate dehydrogenase.Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90%, chỉ một lượng nhỏ acid pyruvic bị khử carbon để tạo thành acid acetic, ethanol, CO2 và aceton.Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy (Lê Ngọc Thuỳ Trang, 2013).Các vi khuẩn lactic lên men đồng hình sử dụng con đường EMP tạo ra hai phân tử acid lactic từ một phân tử glucose và thu được năng lượng gấp hai lần so với vi khuẩn lên men dị hình (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010). Quá trình lên men hexose đặc trưng được thực hiện bởi vi khuẩn lactic bằng con đường lên men đồng hình hoặc lên men dị hình tạo ra các sản phẩm acid lactic, acid acetic, ethanol và carbon dioxide với số lượng bằng nhau. 6
  16. Đồ án tốt nghiệp Pentose được lên men bởi nhiều vi khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình bằng con đường chung là từ phosphoketolase của vi khuẩn lactic lên men đồng hình bằng xúc tác pentose. Quá trình lên men pentose tạo ra lượng acid lactic và acid acetic bằng nhau (Suskovic và ctv, 2010). Nhiều acid hữu cơ như là acid lactic, acid acetic, acid propionic là những sản phẩm cuối cùng trong quá trình lên men làm cho môi trường có tính acid dẫn đến ức chế các vi sinh vật gây bệnh và nhiều vi sinh vật hư hỏng. Acid thể hiện hoạt tính kháng khuẩn bằng cách can thiệp vào quá trình duy trì tính ổn định điện thế màng tế bào, ức chế hoạt động vận chuyển các chất, làm giảm độ pH trong tế bào và ức chế một loạt các chức năng trao đổi chất khác. Chúng cũng thể hiện hoạt tính kháng khuẩn trên cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương cũng như cả nấm men và nấm mốc (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010). 1.2. Hợp chất kháng khuẩn từvi khuẩn L. plantarum và cơ chế hoạt động Vi khuẩnL. plantarum được coi như là nguồn sản xuất các chất kháng sinh, các sản phẩm được tạo ra qua quá trình trao đổi chất như là acid hữu cơ (acid lactic và acid acetic), acetaldehyde, các hợp chất kháng khuẩn khác có khối lượng phân tử thấp và bacteriocin (Suskovic và ctv, 2010). 1.2.1. Acid hữu cơ Sản phẩm chính của quá trình lên men là các acid hữu cơ, tùy vào từng loại vi khuẩn và điều kiện môi trường mà sản phẩm acid được tạo ra là khác nhau (Lê Ngọc Thuỳ Trang, 2013). Sản phẩm quan trọng và đặc trưng nhất của quá trình lên men lactic là acid lactic và acid acetic. Số lượng và loại acid tạo ra trong quá trình lên men ảnh hưởng đến hoạt động của các vi sinh vật khác có trong đó. Ví dụ, acid acetic có thể kháng được nấm men mạnh hơn acid lactic, một vài nấm men trong quá trình oxy hoá có thể sử dụng acid hữu cơ như một nguồn carbon và là nguồn năng lượng do đó gây ra hư hỏng thông qua việc khử acid trong quá trình lên men, đặc biệt là trong thực vật (Suskovic và ctv, 2010) 7
  17. Đồ án tốt nghiệp Tác dụng ức chế của các acid hữu cơ chủ yếu dựa vào sự chưa phân ly của phân tử, các chất này sẽ khuếch tán qua màng tế bào, hướng tới các vùng tế bào chất có tính kiềm và cản trở các quá trình trao đổi chất cần thiết xảy ra. Tác động của acid lactic và acid acetic là làm giảm pH trong tế bào và làm giảm năng lượng điện thế màng (Suskovic và ctv, 2010), pH giảm giúp tiêu diệt các vi khuẩn có hại như E. Coli, Clostridium perfringens, Staphylococcus auraus, v.v... Theo Đặng Phương Nga và công sự (2007), khi acid lactic đi qua màng sẽ phóng ra proton H+ làm acid hoá nội bào, phá huỷ cơ chế vận chuyển qua màng dẫn đến chết tế bào. Ngoài ra, do nội bào vi khuẩn có pH = 7 nên khi có sự chênh lệch pH so với môi trường acid bên ngoài, H+ từ môi trường sẽ đi vào bên trong tế bào vi khuẩn là pH nội bào giảm. Vi khuẩn phải sử dụng cơ chế bơm ATPase để đẩy H+ ra khỏi tế bào làm cho vi khuẩn bị mất năng lượng. Bên cạnh đó, pH giảm cũng gây ức chế quá trình đường phân, tế bào vi khuẩn bị cạn kiệt năng lượng, đây cũng nguyên nhân làm cho tế bào vi khuẩn bị tiêu diệt. 1.2.2. Hydrogen peroxide Hydrogen peroxide là sản phẩm phụ của quá trình lên men lactic, có khả năng oxy hóa mạnh mẽ lớp màng lipid, khi tiếp xúc với tế bào vi khuẩn chúng sẽ tiến hành oxy hoá mạnh mẽ tế bào và phá vỡ cấu trúc cơ bản của protein tế bào (Suskovic và ctv, 2010). Bên cạnh đó, hydrogen peroxide còn thể hiện hoạt tính kháng khuẩn bằng cách oxy hoá các nhóm sulfhydryl từ đó gây biến tính một số enzyme và peroxy lipid màng làm tăng tính thấm của màng.Hydrogen peroxide còn là tiền thân cho việc sản xuất các gốc tự do như superoxide (O-) và hydroxyl (OH), các gốc này có khả năng gây tổn hại DNA của tế bào vi khuẩn. Ví dụ như trong nguyên liệu là sữa, thông qua quá trình oxy hoá các ion thiocyanate (SCN-) bởi hydrogen peroxide được sản xuất bởi các LAB, dưới tác dụng của enzyme lactoperoxidase sẽ tạo ra sản phẩm là một phức chất lactoperoxidase. Phức chất này oxy hoá các cơ chất đặc trưng trên màng tế bào và làm rối loạn quá trình trao đổi chất và có thể làm chết vi khuẩn 1.2.3. Carbon dioxide 8
  18. Đồ án tốt nghiệp Carbon dioxideđược sản xuất thông qua con đường lên men dị hình, cho khả năng bảo quản thực phẩm cao gấp đôi so với các hợp chất kháng khuẩn khác.Ngoại trừ hoạt động kháng khuẩn, carbon dioxide còn tạo ra môi trường kỵ khí bằng cách thay thế cho các phân tử oxi có mặt trong môi trường.Carbon dioxide có khả năng ức chế sự tổng hợp enzyme decarboxylase và tích tụ trong lớp màng kép phospholipid dẫn đến sự rối loạn chức năng thẩm thấu, do đó có thể kháng được nấm (Suskovic và ctv, 2010). Carbon dioxide có khả năng ức chế nhiều loại sinh vật gây hư hỏng thực phẩm, đặc biệt là vi khuẩn Gram âm. Tác động ức chế từ carbon dioxide là khác nhau giữa các loài sinh vật. Carbon dioxide ở mức 10% có thể làm giảm 50% tổng số lượng vi khuẩn và ở mức độ từ 20-50%, carbon dioxide có hoạt tính kháng nấm mạnh (Ammor và ctv, 2006). 1.2.4. Bacteriocin Được sản xuất bởi nhiều chủng vi khuẩn lactic, bacteriocin thể hiện hoạt tính kháng khuẩn bằng cách ngăn cản quá trình phát triển của các vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm, ngăn ngừa sự xâm nhiễm của các vi sinh vật khác bằng cách ức chế chúng hoặc liên kết với các receptor đặc biệt của tế bào. Bacteriocin được sử dụng như một tác nhân ức chế các vi khuẩn gây bệnh và gây hư hỏng trong các thực phẩm, duy trì giá trị dinh dưỡng và vitamin, cung cấp thực phẩm tươi mới. Trong công nghiệp chế biến đồ hộp, nisin được sử dụng nhằm giảm khả năng chịu nhiệt của vi khuẩn, kìm hãm và ngăn ngừa quá trình thối rữa. 1.3. Giới thiệu về bacteriocin 1.3.1. Lịch sự phát hiện và nghiên cứu bacteriocin Bacteriocin đầu tiên được A. Gratia phát hiện vào năm 1925 khi ông đang thực hiện các nghiên cứu để tìm cách tiêu diệt vi khuẩn. Ông gọi phát hiện đầu tiên của mình là colicinvì nó có khả năng tiêu diệt E. Coli. Thuật ngữ “colicin” được đặt tên bởi Gratia và Fredericq (1946), còn “bacteriocin” được sử dụng bởi Jacob và ctv (1953).Bacteriocin là hợp chất kháng khuẩn có bản chất là các peptide được tổng hợp ở ribosome của cả vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn 9
  19. Đồ án tốt nghiệp Gramdương, có hoạt tính kìm hãm đặc hiệu hay ức chế sự phát triển của các loài vi khuẩn khác nhau. Điểm đặc biệt của các bacteriocin là chúng không có hoạt tính kháng sinh điển hình, nghĩa là chúng chỉ kiềm hãm chứ không giết chết vi sinh vật (Lê Thị Hồng Vân, 2008). Do vậy, nhiều năm về trước, người ta chỉ tập trung sản xuất kháng sinh mà không chú trọng đến các chế phẩm bacteriocin. Nhiều năm trở lại đây, việc sử dụng thuốc kháng sinh đã gây ra nhiều hiện tượng lờn thuốc, sốc thuốc,v.v… gây hậu quả nghiêm trọng.Vì vậy, hiện nay các chế phẩm bacteriocin bắt đầu được quan tâm, chú trọng. Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về bacteriocin và công dụng của chúng. Việc nghiên cứu để tìm ra các gene mã hoá cho sự tổng hợp bacteriocin vẫn đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Gần đây, bacteriocin được sử dụng như một chất bảo quản thực phẩm ở hơn 50 quốc gia.Hai chế phẩm bacteriocin đã có mặt trên thị trường là ALTA TM 2341, có chứa pediocin PA1 được sản xuất bởi Pediococcus acidilactici, và Microgard TM, một sản phẩm thương mại của quá trình sữa lên men có chứa các chất chuyển hóa kháng sinh. Việc sử dụng kháng sinh có chứa các màng cố định bacteriocin đánh dấu cho sự phát triển của bao bì kháng sinh một kỹ thuật mới phát triển gần đây (Suskovic và ctv, 2010).các 1.3.2. Phân loại bacteriocin Theo Heng và ctv(2007) bacteriocin được chia làm bốn lớp chính: - Lớp I: các lantibiotic hay các peptide kháng khuẩn của vi khuẩn có chứa gene không biến đổi mã hoá cho acid amin lanthionine (Lan) hoặc 3- methylanthionine (MeLan), cũng như các acid amin biến đổi cao khác bao gồm các acid amin không bão hoà như acid amin 2,3-dehydroalanine (Dha) và dehydrobutyrine (Dhb). Các lantibiotic được tổng hợp ở ribosome như là các peptide tiền thân sau đó phải trải qua một loạt các phản ứng biến đổi sau dịch mã để sản xuất các acid amin. Cho đến nay, các lantibiotic chỉ được sản xuất bởi các vi khuẩn Gram dương.Lantibiotic được phân loại dựa vào các cấu trúc liên kết vòng và các hoạt tính sinh học của chúng. Chúng được chia làm ba loại, loại 10
  20. Đồ án tốt nghiệp A (kéo dài cấu trúc amphipathic), loại B (hình cầu nhỏ và nhiều cấu trúc nhỏ) và loại C. Dựa vào kích thước, vai trò, trình tự peptide dẫn đầu mà các lantibiotic loại A được chia thành hai phân nhóm nhỏ là AI và AII (Heng và ctv, 2007). Trong các lantibioticthuộcnhóm AI thì nisin được chú ý hơn cả, quá trình tổng hợp nisin đòi hỏi sự tham gia phối hợp của ít nhất 11 loại gen với các chức năng khác nhau. Thí dụ như nisinA dùng để mã hoá các peptide tiền thân sau đó sẽ được thực thi bởi nisinB, nisinC cắt các liên kết hydro, nisinT là một ABC vận chuyển, nisinP là một protein màng, v.v… Các lantibiotic loại B hình cầu và có hình dạng nhỏ hơn các lantibiotic loại A, điển hình cho nhóm này là Mersacidin, một peptide có 20 acid amin và có các tính năng đặc biệt như ba dòng MeLan, một DHA và một lượng nhỏ S-[(Z)- 2-aminovinyl]-(3S)-3-methyl-D-cysteine (AviMeCys)]. Mersacidin không hình thành các lỗ trong màng tế bào vi khuẩn mà ức chế tổng hợp thành peptidoglycan (Heng và ctv, 2007). Ngoài ra còn có cinnamicin, một lantibiotic loại B chứa 19 acid amin được sản xuất bởi Streptomyces cinamoneus - Lớp II: peptidebacteriocin hay các bacteriocin không chứa lantibiotic. Lớp này có số lượng lớn với hơn 50, có nguồn gốc rất đa dạng, từ khoang miệng, đường tiêu hoá của người và động vật đến các loài có trong các ngành công nghiệp sản xuất sữa và thực phẩm. Lớp II bao gồm các chất ức chế hoạt động như là peptide đơn hoặc các hoạt động phối hợp của hai hay nhiều peptide. Lớp này được chia thành lớp IIa (các bacteriocin giống pediocin), lớp IIb (bacteriocin đa phần) và lớp IIc (các bacteriocin dạng vòng). Trong các bacteriocin thuộc nhóm II thì các bacteriocin lớp IIa chiếm một số lượng tương đối lớn (khoảng hơn 20).Các bacteriocin giống pediocin này có khả năng tiêu diệt Listeria monocytogenes, một tác nhân gây hư hỏng thực phẩm.Đại diện cho lớp này là pediocin PA-1, một peptide gồm 44 acid amin được sản xuất bởi LAB Pediococcus. Pediocin PA-1 được sử dụng với tên 11
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2412 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
5=>2