BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GÓP PHẦN XÂY DỰNG BỘ SƯU TẬP VI SINH VẬT
SINH TỔNG HỢP LACTASE
Ngành : Công nghệ Sinh học
Mã ngành : 111
GVHD : PGS TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG
SVTH : PHẠM NGUYÊN HIẾU
MSSV : 0851110082
Lớp : 08DSH2
-Tp.HCM, tháng 7 năm 2012-
1
Chương 1
MỞ ĐẦU
Xu hướng của con người ngày nay là quay về sử dụng các sản phẩm mang tính
thiên nhiên, khai thác những kinh nghiệm cổ truyền kết hợp với kỹ thuật hiện đại và
hạn chế tối đa việc đưa hoá chất vào cơ thể. Đặc biệt là các sản phẩm thực phẩm có
bổ sung các chủng vi sinh vật giúp con người tăng cường sức đề kháng, cải thiện hệ
tiêu hoá và giúp chống lại rất nhiều bệnh tật phát sinh từ bên trong cơ thể. Tuy nhiên
các sản phẩm thực phẩm này không phải là thuốc, mà được xếp vào nhóm thực phẩm
chức năng. Chính vì những lợi ích trên và theo quan điểm phòng bệnh hơn chữa
bệnh, ở các nước phát triển có xu hướng sử dụng các loại thực phẩm có lợi ích cho
sức khỏe nhiều hơn là sử dụng thuốc điều trị.
Sữa là thực phẩm chính của trẻ em và người già, do thói quen không sử dụng
sữa nên enzyme lactase bị mất dần, dẫn đến bệnh không dung nạp lactose. Sự thiếu
hụt lactase phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới. Trong cơ thể người, lactase hoạt
động khoảng năm năm. Ở Bắc Châu Âu và những người sống ở phía Tây Bắc của
tiểu lục địa Ấn Độ, lactase có xu hướng bảo tồn ở người lớn, do việc sử dụng các sản
phẩm từ sữa như pho mát trong suốt mùa đông khi nguồn cung cấp lương thực có thể
bị hạn chế. Chúng ta có thể kết luận rằng việc thiếu hụt lactase (được gọi là không
dung nạp lactose hoặc alactasia) không phải là một bệnh, nhưng sự tồn lưu của
lactase vào tuổi trưởng thành là sự thích ứng sinh học với việc sử dụng các sản
phẩm từ sữa.
Lactase là một enzyme được tìm thấy ở mép của ruột non. Nó phân hủy lactose
thành đường glucose và galactose. Tần số thiếu hụt lactase trên toàn thế giới khác
nhau. Mức độ lactase trong ruột và các triệu chứng không có sự hòa hợp. Hình ảnh
điển hình là khó chịu ngay sau khi dùng sữa hoặc các sản phẩm từ sữa. Điều này có
thể thấy từ việc bị đau bụng, buồn nôn, cảm giác đầy hơi ngắn, nhanh, chảy nước mắt
và tiêu chảy [57].
Khi bị tiêu chảy, các tác nhân gây bệnh hoặc độc tố của chúng gây tổn thương
niêm mạc thành ruột, khiến men tiêu hoá đường lactose bị mất đi, và hậu quả là
2
đường lactose không tiêu hoá được tích luỹ trong lòng ruột, tiếp tục gây nên tiêu chảy
[57].
Ngoài ra, trình trạng kém hấp thu lactose do bệnh đường tiêu hóa tại một số
quốc gia là khá chính xác, có thể gây kém hấp thu lactose - hội chứng ruột ngắn, kém
hấp thu đường galactose bẩm sinh. Trong thực tế, trạng thái bất thường hoặc sai lệch
là việc duy trì hoạt động lactase trong suốt giai đoạn trưởng thành.
Có 3 nguyên nhân cơ bản dẫn đến bất dung nạp lactose: (A) nguyên phát, (B)
thứ phát, (C) bẩm sinh [58].
(A) Nguyên phát: Đây là nguyên nhân thường gặp nhất của bất dung nạp lactose do
thiếu lactase tương đối, xuất hiện ở trẻ em vào những độ tuổi khác nhau trong những
nhóm chủng tộc khác nhau.
(B) Thứ phát: Do tổn thương ruột non sau viêm dạ dày ruột do siêu vi (Rotavirus), trẻ
bị bất dung nạp lactose thoáng qua, có thể hồi phục sau khi vấn đề bệnh viêm dạ dày
ruột đã được giải quyết hoặc trẻ bị tiêu chảy kéo dài dẫn đến niêm mạc ruột tổn
thương, men lactase không sản sinh đủ nên cơ thể trẻ không thể hấp thu được lactose
dẫn đến triệu chứng bất dung nạp. Khi ấy sẽ khiến cho tình trạng tiêu chảy kéo dài và
trầm trọng hơn là trẻ bị suy dinh dưỡng. Khi trẻ bị suy dinh dưỡng thì lượng men
lactase càng giảm, vì vậy suy dinh dưỡng và tiêu chảy là vòng luẩn quẩn khó giải
quyết.
(C) Bẩm sinh: Nguyên nhân này rất hiếm gặp, biểu hiện ngay sau sinh do rối loạn
nhiễm sắc thể, gây ngăn cản sản xuất men lactase.
Trong hệ tiêu hóa của chúng ta có một hệ vi sinh vật với số lượng rất lớn, trong
đó có hơn 400 loài vi sinh vật khác nhau (Melissa peterson et al., 2002), chúng được
xếp vào 2 loại: vi sinh vật gây bệnh và vi sinh vật có ích. Các loài vi sinh vật sống
chung với nhau tạo thành hệ sinh thái ổn định, cân bằng và là hàng rào bảo vệ, giúp
cơ thể chống lại các tác nhân gây bệnh đường ruột cũng như duy trì một số hoạt động
chuyển hóa của cơ thể. Vi sinh vật có ích càng nhiều thì cơ thể càng khỏe mạnh.
Để tăng dung nạp lactose trong sữa, lý tưởng nhất là tăng sinh tổng hợp được
enzyme này ngay trong cơ thể người. Tuy nhiên con đường này rất khó khăn.
Enzyme từ nguồn vi sinh vật vẫn là nhu cầu trước mắt. Do đó lựa chọn nguồn
3
enzyme vi sinh là hiệu quả hơn tuy nhiên phải chọn loại enzyme có hoạt động pH tối
ưu tương tự như sữa để tránh hiện tượng đông tụ sữa.
Trên thế giới, lactase được nghiên cứu khá đầy đủ và sản phẩm lactase thương
mại hiện nay chủ yếu là sản xuất từ nấm men. Các loài nấm men như
Kluyverromyces lactics, Kluyverromyces marxianus, Torulopsis spherical,
Torulautilis sp, Saccharomyces fragilis, Candida pseudotropicalis. Ngoài ra lactase
còn được sản xuất từ: vi khuẩn (chủ yếu là Gram dương, thuộc giống Lactobacillus,
Lactoccoccus, Bacillus và vi khuẩn Gram âm là E.coli ), nấm sợi (Trichoderma sp,
Fusarium sp, Asperigillus sp)… Trong khi ở Việt Nam, việc nghiên cứu enzyme
lactase chưa thật sự được quan tâm và còn nhiều hạn chế.
Đề tài: “Góp phần xây dựng bộ sưu tập vi sinh vật sinh tổng hợp lactase”
- Phân lập, thu thập vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp lactase từ nhiều nguồn.
- Định danh các chủng vi khuẩn.
- Kiểm tra hoạt tính enzyme lactase của những chủng vi sinh vật phân lập được.
- Bước đầu bảo quản giống vi khuẩn có hoạt tính lactase.
4
Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Enzyme lactase
2.1.1. Lactose
Lactose (β-D-galactopyranosyl –(1Æ 4)-α-D-glucopyranose) là đường đôi có ở
động vật có vú, ngoại trừ một vài loài, nồng độ trong khoảng 2 – 10%. Hàm lượng
lactose trung bình ở sữa bò khoảng 4,8%, khoảng 4,4 – 5,2% (theo Ganzle, 2008).
Trong quá trình sản xuất phomai, phần lớn lactose trong sữa có trong dịch whey.
Khác với trước đây, whey không được xem như phụ phẩm. Ngày nay, whey được sử
dụng hiệu quả hơn. Whey có thể được sấy khô để sản xuất các loại bột whey khác
nhau hoặc phân đoạn bằng kỹ thuật lọc màng để sản xuất sản phẩm whey protein và
phần đi qua màng giàu lactose (theo Fox 2009; Lifran, 2009).
Lactose là một loại đường có nhiều trong sữa. Để cơ thể hấp thu được thì đường
lactose phải được phân tách thành đường glucose và galactose trước. Quá trình này
xảy ra ở phần trên của ruột non bởi men lactase. Vì thế, bất dung nạp đường lactose
thật ra là trong cơ thể chúng ta thiếu men lactase để chuyển lactose thành hai loại
đường như đã trình bày trên. Nếu thiếu men lactase ở ruột non thì đường lactose
không được phân tách và sẽ không được hấp thu vào máu mà bị tồn đọng ở ruột, dẫn
đến những rối loạn tiêu hóa, gọi là bất dung nạp đường lactose. Đây là nguyên nhân
làm cho ta không uống được sữa. Nhiều người nhầm lẫn giữa bất dung nạp đường
lactose và dị ứng sữa. Bản chất của dị ứng sữa là do hệ miễn dịch của cơ thể phản
ứng với protein có trong sữa dẫn đến những rối loạn.
Lactase được mã hóa bởi một locus gen trên nhiễm sắc thể số 2, thể hiện độc
quyền trong ruột động vật có vú nhỏ, và ở mức độ rất thấp trong ruột kết của quá
trình phát triển thai nhi. Con người được sinh ra với mức lactase cao. Sau khi cai sữa
gen sinh tổng hợp lactase ở trạng thái bất hoạt vì vậy lactase trong ruột non giảm.
Việc giảm lactase đồng nghĩa với việc gây ra các triệu chứng phổ biến như không
dung nạp hypolactasia hoặc không dung nạp lactose.