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

Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn lactic từ một số sản phẩm lên men truyền thống Việt Nam

Chia sẻ: Trương Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:79

Thêm vào BST
Báo xấu
39
lượt xem 9
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp này được thực hiện với mục tiêu nhằm tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn có tính đối kháng mạnh đối với các chủng vi khuẩn chỉ thị từ các sản phẩm 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 khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn lactic từ một số sản phẩm lên men truyền thống Việt Nam

  1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SINH HỢP CHẤT KHÁNG KHUẨN CỦA VI KHUẨN LACTIC TỪ MỘT SỐ SẢN PHẨM LÊN MEN TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM Ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : Ths. Phạm Minh Nhựt Sinh viên thực hiện : Phan Thị Thùy Linh MSSV: 1051110100 Lớp: 10DSH02 TP. Hồ Chí Minh, 2014
  2. Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, hình ảnh, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây. Nếu có bất kỳ sự gian dối nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng …năm 2014 Sinh viên Phan Thị Thùy Linh iii
  3. Đồ án tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trước tiên cho em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, Quý thầy cô giảng dạy tại khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học cùng với tất cả các thầy cô đã truyền dạy kiến cho em trong những học kì vừa qua. Những năm học vừa qua đã giúp em tích lũy được những kiến thức vô cùng quan trọng và cần thiết cho em, những kiến thức này sẽ giúp em rất nhiều trong cuộc sống và áp dụng vào trong công việc sau này giúp ích cho xã hội, cuộc sống. Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Phạm Minh Nhựt, người đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian em thực hiện đề tài. Bên cạnh đó em cũng xin cảm ơn các thầy trong phòng thí nghiệm đã tạo cơ hội cho em có không gian thực hiện đồ án và cũng cảm ơn những người bạn đã quan tâm và gúp đỡ em nhiệt tình trong thời gian vừa qua. Đồng thời em xin kính chúc Quý thầy cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh luôn mạnh khỏe để tiếp bước con đường sự nghiệp “Trồng Người” của mình. Chúc các bạn dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp. Cuối cùng, con gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ, cùng các anh chị em trong gia đình đã quan tâm và nâng đỡ con mỗi khi con khó khăn trong quá trình học tập cũng như trong cuộc sống để con có được thành tựu như hôm này. Tp. Hồ Chí Minh, ngày…tháng …năm 2014 Sinh viên Phan Thị Thùy Linh iv
  4. Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN............................................................................................iii LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. iv DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮC ....................................................... viii DANH SÁCH CÁC BẢNG ............................................................................ ix DANH SÁCH CÁC HÌNH .............................................................................. x MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 3 3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 3 4. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 4 1.1. Vi khuẩn lactic ................................................................................................... 4 1.2. Đặc điểm chung của khuẩn lactic .................................................................... 4 1.2.1 Đặc điểm hình thái của khuẩn lactic ............................................................... 5 1.2.2. Đặc điểm sinh lý- sinh hóa .............................................................................. 7 1.2.2.1. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic ....................................................... 7 1.2.2.2. Quá trình trao đổi chất .................................................................................. 9 1.2.3. Cơ sở sinh học của quá trình hình thành các hợp chất kháng khuẩn ....... 10 1.2.3.1. Một số hợp chất kháng khuẩn do vi khuẩn lactic sản sinh ...................... 11 1.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sản xuất hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn lactic ............................................................................................................. 15 1.3.1. Môi trường nuôi cấy ...................................................................................... 15 1.3.2. Điều kiện nuôi cấy ........................................................................................ 16 1.3.3. Chất ức chế và chất làm bất hoạt bacteriocin .............................................. 17 1.4. sự phân bố của vi khuẩn lactic ....................................................................... 17 1.4.1. Sữa chua lên men .......................................................................................... 18 1.4.2. Rau cải muối chua ......................................................................................... 19 1.4.3. Các sản phẩm lên men từ thịt (nem chua) ................................................... 20 1.5. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lactic sinh hợp chất kháng khuẩn trong và ngoài nƣớc............................................................................................................... 20 v
  5. Đồ án tốt nghiệp 1.5.1. Các nghiên cứu trong nước.......................................................................... 20 1.5.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ................................................................ 22 CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 26 2.1. Vật liệu .............................................................................................................. 26 2.1.1. Địa điểm nghiên cứu ..................................................................................... 26 2.1.2. Thời gian thực hiện ....................................................................................... 26 2.2. vật liệu nguyên cứu .......................................................................................... 26 2.2.1. nguồn mẫu phân lập vi khuẩn lactic ............................................................ 26 2.2.2. Vi khuẩn chỉ thị ............................................................................................. 26 2.2.3. Hóa chất dụng cụ và thiết bị ......................................................................... 27 2.2.3.1. Môi trường nuôi cấy và phân lập ................................................................ 27 2.2.3.2. Dụng cụ và thiết bị ....................................................................................... 27 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 28 2.3.1. Phương pháp thu, bảo quản và chuẩn bị mẫu ............................................. 28 2.3.2. Phương pháp pha loãng mẫu ........................................................................ 28 2.3.3. Phương pháp tăng sinh ................................................................................. 29 2.3.4. Phương pháp bảo quản và giữ giống vi sinh vật .......................................... 29 2.3.4.1. Phương pháp cấy truyền vi sinh vật ............................................................ 29 2.3.4.2. Phương pháp bảo quản lạnh sâu ................................................................. 30 2.3.5. Phương pháp định danh vi sinh vật .............................................................. 31 2.3.5.1. Phương pháp nhuộm Gram ......................................................................... 32 2.3.5.2. Phương pháp nhuộm bào tử ........................................................................ 32 2.3.5.3. Phương pháp thử nghiệm catalase .............................................................. 32 2.3.6. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn ........................................... 32 2.3.6.1. Phương pháp đo đường kính vòng tròn kháng khuẩn ................................. 32 2.3.6.2. Phương pháp đồng nuôi cấy ........................................................................ 33 2.3.7. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................. 33 2.4. Bố trí thí nghiệm .............................................................................................. 34 2.4.1. Thí nghiệm 1: Phân lập và đinh danh sơ bộ vi khuẩn lactic ....................... 35 2.4.1.1. Phân lập vi khuẩn lactic .............................................................................. 35 2.4.1.2. Định danh sơ bộ các chủng vi khuẩn lactic ................................................. 36 vi
  6. Đồ án tốt nghiệp 2.4.2. Thí nghiệm 2: Sàng lọc các chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh các hợp chất kháng khuẩn mạnh .................................................................................. 36 2.4.2.1. Thí nghiệm 2.1: Sàng lọc các chủng LAB có khả năng đối kháng mạnh đối với vi khuẩn chỉ thị .................................................................................................... 36 2.4.2.2. Thí nghiệm 2.2: Sàng lọc các chủng LAB có khả năng sinh các hợp chất kháng khuẩn đối kháng mạnh với vi khuẩn chỉ thị ................................................... 36 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 38 3.1. Kết quả phân lập và định danh sơ bộ vi khuẩn lactic .................................. 38 3.1.1. Kết quả phân lâp khuẩn lactic ...................................................................... 38 3.1.2. Kết quả định danh sơ bộ vi khuẩn lactic ...................................................... 39 3.2. Kết quả sàng lọc các chủng vi khuẩn lactic co khả năng đối kháng mạnh với vi khuẩn chỉ thị ................................................................................................. 41 3.2.1. Kết quả đánh giá khả năng đối kháng cua sinh khối khuẩn lactic đối với vi khuẩn chỉ thị ............................................................................................................ 41 3.2.2. Kết quả đánh giá khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của các chủng vi khuẩn lactic phân lập .............................................................................................. 45 KẾT LUÂN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................. 49 1. Kết luận ................................................................................................................ 49 2. Đề nghị ................................................................................................................. 49 Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 51 Phụ lục vii
  7. Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮC EMP: Embden – Meyerhoff – Parnas LAB: Lactic Acid Bacteria WHO: World Health Organization viii
  8. Đồ án tốt nghiệp DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1. Danh sách mẫu phân lập vi khuẩn lactic .......................................... 26 Bảng 3.1. Đặc điểm hình thái của các chủng vi khuẩn lactic phân lập ............... 37 Bảng 3.2. Kết quả định danh sơ bộ vi khuẩn lactic ............................................. 39 DANH MỤC CÁC ẢNH ix
  9. Đồ án tốt nghiệp Hình 1.1. Một số chủng lactic điển hình .................................................................... 5 Hình 1.2. Chủng vi khuẩn Lactobacteriumbungaricus ............................................ 18 Hình 1.3. Chủng vi khuẩn L. brevis và chủng Str. Cremoris ................................... 19 Hình 2.1 Phương pháp pha loãng mẫu .................................................................... 28 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm............................................................................. 34 Hình 2.3 Quy trình phân lập vi khuẩn lactic ........................................................... 35 Hình 3.1 Hình dáng khuẩn lạc của chủng SCPR03 quan sát được dưới kính hiển vi ....................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 39 Hình 3.2. Kết quả nhuộm gram và nhuộm bào tử của chủng SCYK 02 .................. 41 Hình 3.3. Mẫu thử catalase của 2 chủng NCTC02 và NCTC03 .............................. 41 Hình 3.5. Đường kính vòng kháng khuẩn vi khuẩn chỉ thị của các chủng SCPR01, SCPR02, SCPR03, SCYK01, SCYK02 VÀ SCYK03 (mm). .................................. 42 Hình 3.6. Đường kính vòng kháng khuẩn vi khuẩn của các chủng CPMC, NCVS, MCTC, KCHQ, NCTC01, NCTC02 VÀ CCTC (mm) ............................................ 43 Hình 3.4.Vòng kháng vi khuẩn chỉ thị của chủng vi khuẩn SCPR02 và chủng SCPR03. .................................................................................................................... 44 Hình 3.4. Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị của dịch sau ly tâm vi khuẩn lactic không trung hòa acid hữu cơ ............................................................................................... 46 Hình 3.6. Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị của dịch sau ly tâm vi khuẩn lactic trung hòa acid hữu cơ. ............................................................................................................... 47 x
  10. Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Sản phẩm lên men được biết đến từ lâu nhờ việc bổ sung muối và đường vào để thu được một loại sản phẩm ăn ngon và có giá trị dinh dưỡng cao. Thực tế việc bổ sung này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của một vài loài vi sinh vật có sẵn trong sản phẩm để sinh ra một số chất làm cho sản phẩm có hương vị đặc biệt có tác dụng bảo quản sản phẩm lâu bị hỏng. Ngày nay người ta đã biết rằng các đặc tính quý báu đó của sản phẩm là kếtquả của quá trình lên men đường thành acid lactic, thực hiện bởi nhóm vi khuẩn lactic có trong hệ vi sinh vật tự nhiên của các sản phẩm. Các vi sinh vật này cũng có thể được thêm vào trong quá trình sản xuất (chủng khởi động – starter cultures). Như nem chua là sản phẩm thịt lên men lactic cổ truyền của người Việt Nam được rất nhiều người ưa thích. Nem chua chế biến theo phương pháp truyền thống, cho chất lượng sản phẩm không ổn định do nhiều yếu tố như: phụ thuộc vào hệ vi sinh vật tự nhiên và trong thịt, chất lượng nguyên liệu thịt, điều kiện và qui mô sản xuất. Những yếu tố này rất khó kiểm soát trong điều kiện sản xuất thủ công, gây ra sự mất ổn định cho chất lượng sản phẩm. Đặc biệt thịt nguyên liệu do quá trình giết mổ vận chuyển thủ công nên sự nhiễm tạp các vi sinh vật không mong muốn là rất lớn vì vậy nguy cơ ô nhiễm các vi sinhvật gây bệnh là rất cao gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Hay như xúc xích lên men là một trong những sản phẩm thịt lên men khá phổ biến trên thế giới.Tùy từng vùng, địa phương mà mỗi nơi có những sản phẩm đặc trưng rất nổi tiếng như: Chorozi (Tây Ba Nha), Salami (Ý) hay Summer (Mỹ). Trong số đó xúc xích lên men Summer là sản phẩm thịt lên men ở nhiệt độ cao, thời gian lên men ngắn rất giống với sản phẩm nem chua Việt Nam. Tuy nhiên việc sử dụng các sản phẩm lên men trên cũng thường hay gặp các vấn đề về ngộ độc thực phẩm, điều này đã và đang trở thành một trong những vấn đề cấp thiết cần được giải quyết để bảo vệ sức khỏe con người. Bên cạnh đó, việc dùng chất bảo quản thực phẩm hóa học đang bị hạn chế sử dụng vì những tác dụng 1
  11. Đồ án tốt nghiệp phụ không có lợi của nó. Vì vậy, việc tìm ra những chất bảo quản vừa an toàn, vừa hiệu quả đang là vấn đề thách thức cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Kết quả nghiên cứu trong những năm gần đây cho thấy vi khuẩn lactic không những có thể lên men lactic rau quả mà còn có những tác động hiệu quả trong việc bảo quản thực phẩm. Đặc tính của vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dương, có thử nghiệm oxidase và catalase âm tính, hình que hay hình cầu, không tạo bào tử (Abee và ctv, 1999). Hệ vi sinh vật này là một trong những nguồn vi sinh vật sinh ra bacteriocin, dạng chất kháng khuẩn có khả năng chống lại sự phát triển của các mầm bệnh và được ứng dụng như chất bảo quản thực phẩm. Hầu hết vi khuẩn lactic đều tổng hợp được bacteriocin nên thành phần kháng khuẩn này rất đa dạng như Lactacin, Nisin, Acidolin,... Từ rất lâu các bacteriocin này đã được ứng dụng rộng rãi trong bảo quản thực phẩm, điển hình là Nisin. Năm 1953, thương phẩm Nisaplin xuất hiện trên thị trường như chất bảo quản thực phẩm và đến năm 1969, tổ chức WHO công nhận Nisin là chất bảo quản an toàn có nguồn gốc sinh học. Ở Việt Nam, hệ vi khuẩn lactic xuất hiện chủ yếu trong sản phẩm lên men truyền thống như dưa cải muối chua, sữa chua, nem chua. Do đó, việc tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn mạnh là một yếu tố hết sức quan trọng và cần thiết ứng dụng trong công nghệ sản xuất và bảo quản thực phẩm, thay thế cho các chất phụ gia hóa học, ngoài ra còn ứng dụng trong tạo chế phẩm sinh học nhằm nâng cao tỷ lệ sống của động vật đối với vi khuẩn gây bệnh và xa hơn nữa là ứng dụng trong y học. Với ý nghĩa thực tiễn và khoa học như vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Khảo sát khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn lactic từ một số sản phẩm lên men truyền thống Việt Nam”. Nghiên cứu này được thực hiện với mục tiêu bước đầu phân lập và tuyển chọn nguồn vi khuẩn lactic có khả năng sinh chất kháng khuẩn từ một số nguồn sản phẩm lên men có sẵn trên thị trường. Qua đó có thể tiến hành định danh và tiếp tục nghiên cứu điều kiện sinh chất kháng khuẩn cao để có thể ứng dụng vào sản xuất chất bảo quản thực phẩm tự nhiên. 2
  12. Đồ án tốt nghiệp 2. Mục tiêu nghiên cứu Tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn có tính đối kháng mạnh đối với các chủng vi khuẩn chỉ thị từ các sản phẩm lên men truyền thống 3. Nội dung nghiên cứu - Phân lập và tiến hành định danh sơ bộ vi khuẩn lactic. - Sàng lọc các chủng vi khuẩn có khả năng sản sinh các hợp chất kháng khuẩn. 4. Phạm vi nghiên cứu - Chỉ tiến hành phân lập vi khuẩn lactic từ các mẫu thực phẩm lên men truyền thống của Việt Nam. - Đánh giá khả năng đối kháng của các chủng vi khuẩn lactic đối với 5 chủng vi khuẩn chỉ thị là Escheria coli, Salmonella, Staphylococus aureus, Bacillus subtilis và Listeria monocytogenes. 3
  13. Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Vi khuẩn lactic Theo Bergey’s Manual of systematic Bacteriology vi khuẩn thuộc họ lactoc thuộc: Giới: Firmicutes Lớp: Bacilli Bộ: Lactobacillaceae Họ: lactobacillaceae Chi: lactobacillus Vi khuẩn lactic (LAB) thuộc họ Lactobacillaceae. Các chủng vi khuẩn thuộc nhóm này có đặc điểm sinh thái khác nhau nhưng đặc tính sinh lý tương đối giống nhau. Tất cả đều có đặc điểm chung là vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử, không di động, hô hấp tùy nghi (kị khí và hiếu khí) và không chứa các men hô hấp như cytochrome và catalase. Chúng thu nhận năng lượng nhờ quá trình phân giải carbonhydrat và sinh ra acid lactic, sinh sản bằng hình thức phân đôi tế bào. Việc phân loại vi khuẩn lactic thành các chi khác nhau chủ yếu dựa vào hình thái, con đường lên men glucose, sự tăng trưởng ở các nhiệt độ khác nhau, cấu hình của acid lactic được sản xuất, khả năng phát triển ở nồng độ muối cao và khả năng chịu acid hoặc chịu kiềm (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010). 1.2. Đặc điểm chung của khuẩn lactic Vi khuẩn lactic có đặc điểm chung là vi khuẩn Gram dương, thử nghiệm oxydase và catalase âm tính, hình que hay hình cầu, không tạo bào tử, không di động, kỵ khí tùy nghi và lên men carbohydrate tạo sản phẩm chính cuối cùng là acid lactic (Abee và ctv, 1999). Ngoài ra, nó còn sản sinh ra acid acetic, ethanol, các hợp chất thơm, bacteriocin, exopolysaccharide và một số enzyme quan trọng khác (Vuyst và Leroy, 2007). Vi khuẩn lactic thường được sử dụng trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là các thực phẩm lên men vì nó có thể sản xuất ra một vài hợp chất góp phần vào tăng 4
  14. Đồ án tốt nghiệp mùi, vị, màu sắc và kết cấu của thực phẩm. Kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy rằng vi khuẩn lactic không những có thể lên men rau quả mà còn có thể ứng dụng trong bảo quản thực phẩm do chúng có khả năng sinh ra các hợp chất kháng khuẩn như bacteriocin, là hợp chất kháng khuẩn có khả năng chống lại sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh. Ở Việt Nam, hệ vi khuẩn lactic hiện diện chủ yếu trong các sản phẩm lên men truyền thống như dưa cải muối chua, sữa chua, nem chua và một số sản phẩm men tiêu hóa đông khô (Ngô Thị Phương Dung và ctv, 2011). - Vi khuẩn lactic bao gồm nhiều giống khác nhau: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc. Ngày nay người ta bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic những chủng vi khuẩn thuộc giống Bifidobacterium. Hình 1.1. Một số chủng lactic điển hình Pediococcus I (a), Streptococcus (b), Lactobacillus (c), Leuconostoc (d) 1.2.1 Đặc điểm hình thái của khuẩn lactic Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi khuẩn lactic thành dạng hình cầu và hình que. Kích thước của chúng thay đổi tùy từng loài. Nhóm vi khuẩn 5
  15. Đồ án tốt nghiệp này có rất nhiều hình dạng khác nhau: có hình trực khuẩn ngắn hoặc dài ở dạng đơn, đôi hoạt xếp thành chuỗi; hình cầu hoặc cầu trực khuẩn ở dạng đơn, đôi, đám hoặc xếp thành chuỗi. Ngoài ra vi khuẩn lactic còn có dạnh hình que. Khuẩn lạc của vi khẩn lactic tròn nhỏ, trong bóng; có màu môi trường, màu trắng đục hoặc màu vàng kem ; hoặc khuẩn lạc có kích thước to hơn tròn lồi trắng đục. Đặc biệt khuẩn lạc tỏa ra mùi chua của acid. Vi khuẩn lactic có thể lên men được các đường monosaccharid, đường disaccharide, protein tan, peptone và acid. Phần lớn chúng không thủy phân được tinh bột và các polisaccharide khác. Vi khuẩn lên men lactic được Pasteur tìm ra từ sữa bị chua. Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae, thường có dạng hình cầu (hoặc ovan) và hình que. Theo khóa phân loại của Bergey 1986 giới thiệu về các giống của vi khuẩn lactic, thì có 5 giống phù hợp với mô tả chung về vi khuẩn lactic: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Aerococcus. Trước đây giống Bifidobacterium cũng được xếp vào nhóm vi khuẩn lactic trong khóa phân loại của Bergey 1957, trong đó chúng được xem là Lb. bifidum mặc dù Bifidobacterium không phù hợp với các mô tả chung của vi khuẩn lactic mà chúng liên quan nhiều hơn đến nhóm Actinomycetaceae một nhóm vi khuẩn gram dương và có con đường lên men đường khác với vi khuẩn lactic. Trong 5 giống thuộc vi khuẩn lactic thì có 4 giống được mô tả và nghiên cứu nhiều nhất đó là: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc. Đây là những trực khuẩn hoặc cầu khuẩn không tạo bào tử. Tất cả vi khuẩn lactic đều không chuyển động, gram dương, hô hấp yếm khí tùy nghi. - Giống Streptococcus có dạng hình tròn hoặc hình ovan, đường kính tế bào 0,5-1µm. Sau khi phân chia theo một phương, chúng thường xếp riêng biệt, cặp đôi hoặc chuỗi ngắn. - Giống Leuconostoc có hình dạng hơi dài hoặc hình ovan, đường kính từ 0,5 – 0,8 µm và chiều dài khoảng 1,6 µm. Trong một số điều kiện chúng cũng có dạng 6
  16. Đồ án tốt nghiệp hơi tròn, chiều dài khoảng 1 – 3 µm. Sau khi phân chia chúng thường sắp xếp thành chuỗi, không tạo thành đám tập trung. - Giống Lactobacillus có dạng hình que. Tùy vào điều kiện của môi trường sống mà hình dạng của chúng thay đổi từ hình que ngắn đến dài. Sắp xếp thành chuỗi hay đứng riêng lẽ. - Giống Pedicoccus là những tứ cầu khuẩn hoặc song cầu khuẩn. Có hoạt tính thủy phân protein rất yếu. - Giống Bifidobacterium là những trực khuẩn, khi mới phân lập có thể phân nhánh dạng chữ Y, V và tập hợp thành khối. Sau nhiều lần cấy truyền chúng trở thành dạng trực khuẩn dạng thẳng hay uốn cong. Đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5 - 1,5 μm. Các tế bào hình cầu xếp thành cặp hoặc hình chuỗi có chiều dài khác nhau. Kích thước tế bào trực khuẩn lactic từ 1 – 8 μm. Trực khuẩn đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi. Các loài vi khuẩn lactic có khả năng rất khác nhau khi tạo thành acid lactic trong môi trường, và sức chịu acid (hay độ bền acid) cũng rất khác nhau. Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid lactic cao hơn (khoảng 2 ÷ 3 %) liên cầu khuẩn (khoảng 1 %). Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH 3,8 ÷ 4 (cầu khuẩn không thể phát triển được ở môi trường này), hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn ở vùng pH 5,5 ÷ 6. Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25 ÷ 350C, ưa nhiệt là 40 ÷ 450C và ưa lạnh là thấp hơn 50C. Khi gia nhiệt khoảng 60 ÷ 800C thì hầu hết chúng bị chết sau 10 ÷ 30 phút. Trong tự nhiên, vi khuẩn lactic thường gặp ở trong đất, trong nước, trong không khí, nhưng chủ yếu là ở thực vật và các sản phẩm thực phẩm (trên các loại rau, quả, sữa, thịt,…). 1.2.2. Đặc điểm sinh lý- sinh hóa 1.2.2.1. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic Các loại vi khuẩn lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau. Chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa các nguyên tố cở 7
  17. Đồ án tốt nghiệp bản như carbon, nitơ, phosphate và lưu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số chất cần thiết khác như vitamin, muối vô cơ… * Nhu cầu dinh dưỡng carbon: - Nguồn carbon tốt nhất là các loại đường như glucose, frutose, maltose, galactose, sarcharose, lactose cho đến các polysaccharide (tinh bột, dextrin). - Nguồn dinh dưỡng quan trọng cho vi khuẩn lactic là monosarcharid và disarcharide. Các nguồn carbon này được dùng để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và sinh ra các acid hữu cơ như acid malic, pyruvic, fumaric, aketic. Tuỳ từng loại vi khuẩn lên men lactic đồng hình hay dị hình mà có các sản phẩm tạo ra trong quá trình lên men khác nhau khi chúng sử dụng các axid gluconic tạo thành CO2, acid acetic, acid lactic. Khi sử dụng acid amin như acid glutamic. Arginin, tirozin thì xảy ra quá trình đề cacbonxyl và tạo ra CO2. - Các loại vi khuẩn khác nhau thì sử dụng các nguồn cacbon khác nhau, chẳng hạn: Streptococcus lactic sử dụng tốt glucose, lactose, maltose. Lactobacillus bulgaricus, sử dụng glucose, maltose, galactose, sarcharose, dextrin nhưng không sử dụng được lactose... * Nhu cầu dinh dưỡng nitơ Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các hợp chất chứa nitơ. Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử dụng các nguồn nitơ có sẵn trong môi trường.Các nguồn nitơ vi khuẩn lactic có thể sử dụng như: cao thịt, cao nấm men, tryptone, dịch thủy phân casein từ sữa, peptone,… Hiện nay cao nấm men là nguồn nitơ được sử dụng nhiều nhất và có hiệu quả nhất. Tuy nhiên ở quy mô công nghiệp không thể sử dụng nguồn nitơ này vì rất tốn kém *Nhu cầu về Vitamin: Vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào, nên rất cần thiết cho hoạt động sống. Tuy nhiên, đa số các loài vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin. Vì vậy cần bổ sung vào 8
  18. Đồ án tốt nghiệp môi trường các loại vitamin. Các chất chứa vitamin thường sử dụng như nước chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men… * Nhu cầu các hợp chất hữu cơ khác: Ngoài các acid amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ khác cho sự phát triển như các bazơ nitơ hay các acid hữu cơ. Một số acid hữu cơ có ảnh hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic như acid citric, acid oleic. Nên hiện nay người ta sử dụng các muối citrat, dẫn xuất của acid oleic làm thành phần môi trường nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic. Tương tự như hai acid hữu cơ trên, acid acetic cũng có những tác động quan trọng đến sự sinh trưởng của tế bào. Nên người ta thường sử dụng acid acetic dưới dạng các muối acetat để làm chất đệm cho môi trường khi nuôi cấy vi khuẩn lactic. *Nhu cầu các muối vô cơ khác: Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic rất cần các muối vô cơ. Nhằm cung cấp các nguyên tố khoáng như đồng, sắt, natri, kali, phosphor, lưu huỳnh, magie đặc biệt là mangan, vì mangan giúp ngăn ngừa quá trình tự phân và ổn định cấu trúc tế bào. 1.2.2.2. Quá trình trao đổi chất Quá trình trao đổi chất và năng lượng của vi khuẩn lactic thực hiện thông qua việc lên men lactic. Dựa vào khả năng lên men lactic người ta chia vi khuẩn lactic làm hai nhóm: - Vi khuẩn lên men lactic đồng hình: Thực hiện quá trình lên men tạo ra sản phẩm chủ yếu là acid lactic. Do trong hệ enzyme của chúng có chứa aldolaza và triozophotphatizomeraza nên quá trình lên men này xảy ra theo con đường EMP. - Vi khuẩn lên men lactic dị hình: Thực hiện quá trình lên men, ngoài axid lactic chúng còn tạo ra các sản phẩm phụ khác như acid acetic, rượu etylic, CO2, một số chất thơm… Đây là quá trình lên men rất phức tạp, không theo con đường EMP vì chúng không có hai enzyme cơ bản là aldolaza và triozophotphatizomeraza. 9
  19. Đồ án tốt nghiệp 1.2.3. Cơ sở sinh học của quá trình hình thành các hợp chất kháng khuẩn Vi khuẩn lactic là vi khuẩn hóa tự dưỡng nên sự oxy hóa các chất trong quá trình trao đổi chất cung cấp nguồn năng lượng cho các hoạt động sống của vi khuẩn. Dựa vào sản phẩm cuối cùng được hình thành trong quá trình lên men glucose, quá trình lên men lactic được chia thành 2 quá trình lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010). Trong quá trình lên men lactic đồng hình, acid pyruvic được tạo thành qua con đường Embden – Meyerhoff – 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 pyruvate bị khử carbon tạo thành acid acetic, ethanol, CO2… Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy (Khalid, 2011). Vi khuẩn lên men lactic đồng hình như Pediococcus, Streptococcus, Lactococcus và một số Lactobacilli sản xuất acid lactic là sản phẩm chính cuối cùng hoặc duy nhất của quá trình lên men glucose. Các vi khuẩn lên men lactic đồng hình sử dụng con đường EMP để tạo ra 1 phân tử acid lactic từ mỗi mole glucose và thu được nguồn năng lượng gấp hai lần so với quá trình lên men lactic dị hình với mỗi mole glucose. Vi khuẩn lên men lactic dị hình như Weisella, Leuconostoc và một số chủng Lactobacilli khác cũng tạo ra số lượng acid lactic, CO2 và ethanol bằng nhau từ glucose thông qua con đường hexose monophosphate hoặc pentose phosphate (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010). Trong quá trình lên men lactic dị hình chỉ có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn có các sản phẩm phụ khác như acid acetic, ethanol, CO2… Các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm. Sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào giống vi sinh vật, môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh. Acid lactic thường chiếm 40%, acid succinic 20%, rượu etylic 10%, acid acetic 10% và các loại khí khác gần 20% lượng sản phẩm tạo thành. Acid hữu cơ được sản xuất trong quá trình lên men tạo ra môi trường acid không thuận lợi cho sự phát triển của nhiều vi khuẩn gây bệnh và gây hư hỏng thực 10
  20. Đồ án tốt nghiệp phẩm như acid lactic, acid acetic và acid propionic. Acid thường thể hiện tính kháng khuẩn thông qua việc can thiệp tính ổn định điện thế trên màng tế bào, ức chế hoạt động vận chuyển, làm giảm pH trong tế bào và ức chế chức năng chuyển hóa. Nó có tính kháng khuẩn diện rộng ức chế cả vi khuẩn gram dương và gram âm cũng như nấm men và nấm mốc (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010).Một ví dụ điển hình là acid propionic được sản xuất bởi vi khuẩn sinh acid propionic, những chủng này hình thành một số sản phẩm bảo quản sinh học cơ bản, có hoạt động kháng khuẩn chống lại các vi khuẩn gây bệnh bao gồm nấm men và nấm mốc. Ngoài các acid hữu cơ, các chủng khởi động quá trình lên men lactic cũng có thể sản xuất một loạt các hợp chất kháng khuẩn khác như ethanol từ con đường lên men dị hình, H2O2 được sản xuất trong quá trình tăng trưởng hiếu khí và diacetyl được hình thành từ sự phân hủy pyruvate có nguồn gốc từ citrate. Đặc biệt, H2O2 có tác dụng oxy hóa mạnh mẽ trên màng lipid, protein của tế bào và được sản xuất bằng cách sử dụng các enzyme như protein flavo oxidoreductases peroxidase NADH, NADH oxidase và oxidase α-glycerophosphate (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010). Kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy rằng mỗi hợp chất kháng khuẩn được sản xuất trong quá trình lên men ngăn cản vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm trước khi nó có thể tồn tại hoặc phát triển trong thực phẩm hoặc đồ uống, kể từ thời điểm sản xuất tới thời gian tiêu thụ. Khả năng kháng khuẩn của vi khuẩn lactic đã được xác định bởi khả năng kháng lại các vi khuẩn không mong muốn nhờ vào các hợp chất kháng khuẩn được sản xuất ra trong quá trình lên men (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010). 1.2.3.1. Một số hợp chất kháng khuẩn do vi khuẩn lactic sản sinh LAB biểu thị một loạt các hoạt động kháng khuẩn. Trong số các hoạt động đó, việc sản xuất acid lactic và acid acetic là quan trọng nhất. Ngoài ra, một số chủng LAB được biết đến để sản xuất các hợp chất kháng khuẩn như ethanol, acid formic, acid béo, hydrogen peroxide, diacetyl, reuterin, reutericyclin và bacteriocin. Bên cạnh việc sản xuất ra hợp chất như bacteriocin, một số LAB còn có thể tổng 11
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng
172 tài liệu
842 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
10=>1