Lên men nước thanh long bằng vi khuẩn acid lactic

  • Số trang: 53 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 20 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC LÊN MEN NƢỚC THANH LONG BẰNG VI KHUẨN ACID LACTIC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. HUỲNH XUÂN PHONG SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN THÚY VI MSSV: 3082567 Lớp: Công nghệ Sinh học TT K34 Cần Thơ, Tháng 5/2013 Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ PHẦN KÝ DUYỆT CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN ThS. Huỳnh Xuân Phong Nguyễn Thúy Vi DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Cần Thơ, ngày tháng 05 năm 2013 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ LỜI CẢM TẠ Tôi xin chân thành cảm ơn đến Trường Đại học Cần Thơ, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, cùng Quý Thầy Cô đã tận tình giảng dạy tôi trong thời gian học tập vừa qua. Xin đươ ̣c bày tỏ lòng biế t ơn sâu sắ c của min ̀ h đế n ThS . Huỳnh Xuân phong đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn TS . Ngô Thị Phương Dung , anh Nguyễn Ngọc Thạnh và anh Phạm Hồng Quang – cán bộ phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm, anh chị cán bô ̣ các phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học đã hỗ trợ , đóng góp ý kiế n và tạo điều kiện thuận lợi để tôi thực hiện đề tài. Xin ghi ơn gia đình và tất cả bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Kính chúc Quý Thầy Cô được nhiều sức khỏe, thành đạt và luôn có những cống hiến quý báu cho sự nghiệp giáo dục và đào tạo. Xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Thúy Vi Chuyên ngành Công nghệ Sinh học Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ TÓM LƢỢC Đề tài nhằm phân lập dòng vi khuẩn acid lactic có khả năng ứng dụng để sản xuất nước thanh long lên men. Nghiên cứu các điều kiện được thực hiện để khảo sát sản xuất nước thanh long lên men như tỉ lệ pha loãng, tỉ lệ đường phối chế, mật số giống chủng, nhiệt độ ủ, thời gian lên men và điều kiện bảo quản thích hợp. Kết quả phân lập được 6 dòng vi khuẩn từ nước thanh long lên men tự nhiên và 3 loại bột men tiêu hóa. Kết quả cho thấy tất cả các dòng vi khuẩn này đều có thể phát triển trong điều kiện pH thấp (1,5 – 3,5) và có khả năng ứng dụng trong sản xuất nước thanh long lên men (đạt mật số trên 6 log CFU/mL). Trong đó dòng vi khuẩn Lactobacillus acidophilus A được phân lập từ bột men tiêu hóa Antibio có khả năng lên men nước thanh long tốt nhất (hàm lượng acid đạt 1,38% w/v và mật số 8,44 log CFU/mL). Xác định được các điều kiện lên men thích hợp với các điều kiện: dịch thanh long nguyên chất với tỉ lệ đường phối chế 9%, lên men ở 37˚C trong 48 giờ và nồng độ giống chủng là 6 log CFU/mL. Sản phẩm được đánh giá tốt về mùi và vị (không quá nồng của acid và độ ngọt vừa phải), mật số vi khuẩn 9,3 log CFU/mL.. Nhiệt độ tồn trữ sản phẩm ở 4 − 6ºC trong 3 tuần vẫn đảm bảo được mùi, vị và mật số vi khuẩn (trước khi trữ là 6,87 log CFU/mL và sau khi trữ là 7,02 log CFU/mL) Từ khóa: Lactobacillus acidophilus, lên men, probiotic, thanh long, vi khuẩn acid lactic. Chuyên ngành Công nghệ Sinh học i Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ MỤC LỤC LỜI CẢM TẠ ................................................................................................................... TÓM LƢỢC .................................................................................................................... i MỤC LỤC ......................................................................................................................ii DANH SÁCH BẢNG .................................................................................................... iv DANH SÁCH HÌNH ...................................................................................................... v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. vi CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU ........................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu đề tài .................................................................................................... 1 CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU ...................................................................... 3 2.1. Giới thiệu về probiotic......................................................................................... 3 2.2. Sơ lƣợc về vi khuẩn acid lactic ........................................................................... 4 2.2.1. Vi khuẩn acid lactic ......................................................................................... 4 2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn acid lactic ................... 5 2.3. Lên men acid lactic .............................................................................................. 6 2.3.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men acid lactic ........................................... 6 2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men .................................................. 7 2.3.3. Ứng dụng thực tế của lên men acid lactic ....................................................... 7 2.4. Giới thiệu về cây thanh long ............................................................................... 8 CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP.............................................. 10 3.1. Phƣơng tiện ........................................................................................................ 10 3.1.1. Thời gian và địa điểm .................................................................................... 10 3.1.2. Phương tiện .................................................................................................... 10 3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................. 11 3.2.1. Phân lập và định danh ở mức độ giống các dòng vi khuẩn acid lactic ......... 11 3.2.2. Khảo sát khả năng chịu pH thấp của vi khuẩn acid lactic được phân lập ..... 12 3.2.3. Khảo sát khả năng lên men nước thanh long bằng vi khuẩn acid lactic ....... 12 3.2.4. Khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch thanh long và tỷ lệ phối chế đường saccharose . 13 Chuyên ngành Công nghệ Sinh học ii Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ 3.2.5. Khảo sát mật số giống chủng và nhiệt độ lên men ........................................ 15 3.2.6. Khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm ........................................... 16 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 17 4.1. Phân lập và định danh ở mức độ giống các dòng vi khuẩn acid lactic ............. 17 4.2. Khả năng chịu pH thấp của vi khuẩn acid lactic được phân lập ....................... 18 4.3. Khả năng lên men nước thanh long bằng vi khuẩn acid lactic .......................... 20 4.4. Tỷ lệ pha loãng dịch thanh long và tỷ lệ phối chế đường saccharose ............... 22 4.5. Ảnh hưởng của mật số giống chủng, nhiệt độ và thời gian lên men ................. 26 4.6. Nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm ............................................................. 29 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................. 31 5.1. Kết luận.............................................................................................................. 31 5.2. Đề nghị .............................................................................................................. 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 32 PHỤ LỤC Phụ lục 1. Các phƣơng pháp phân tích Phụ lục 2. Phƣơng pháp đánh giá cảm quan Phụ lục 3. Các kết quả phân tích thống kê Chuyên ngành Công nghệ Sinh học iii Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH BẢNG Bảng 1. Thành phần acid béo của hai giống thanh long.............................................. 9 Bảng 2. Tỉ lệ thành phần môi trường MRS agar ....................................................... 11 Bảng 2. Đặc điểm hình thái của các dòng vi khuẩn acid lactic ................................. 17 Bảng 4. Mật số vi khuẩn trong môi MRS lỏng có pH thấp ....................................... 19 Bảng 5. Một số chỉ tiêu sau lên men nước thanh long .............................................. 21 Bảng 6. Giá trị pH và độ Brix của các tỉ lệ nước thanh long và phối chế đường ..... 23 Bảng 7. Mô tả các chỉ tiêu đánh giá sản phẩm nước thanh long lên men ................. 25 Bảng 8. Kết quả đánh giá cảm quan về dạng dịch thanh long và đường phối chế .... 25 Bảng 9. Kết quả khảo sát nồng độ giống chủng và nhiệt độ ủ .................................. 26 Bảng 10. Kết quả đánh giá cảm quan về nồng độ, nhiệt độ và thời gian ủ ............... 28 Bảng 11. Kết quả khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm ........................... 29 Chuyên ngành Công nghệ Sinh học iv Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ DANH SÁCH HÌNH Hình 1. Hylocereus undatus (thanh long ruột trắng) ....................................................... 8 Hình 2. Hylocereus polyrhizus (thanh long ruột đỏ) ....................................................... 8 Hình 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch thanh long và phối chế đường saccharose ............................................................................................... 14 Hình 4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ giống chủng, nhiệt độ và thời gian lên men ............................................................................................................... 15 Hình 5. Sự thay đổi hàm lượng acid theo dạng nước thanh long và nồng độ đường .... 24 Hình 6. Sự thay đổi mật số vi khuẩn theo dạng dịch thanh long và nồng độ đường .... 24 Hình 7. Hàm lượng acid thay đổi theo nhiệt độ và thời gian chủng giống ................... 27 Hình 8. Mật số vi khuẩn thay đổi theo nhiệt độ và nồng độ giống chủng .................... 28 Chuyên ngành Công nghệ Sinh học v Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CFU Colony Forming Unit FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations LAB Lactic Acid Bacteria MRS De Man, Rogosa and Sharpe tb tế bào WHO World Health Organization HL Hàm lượng Chuyên ngành Công nghệ Sinh học vi Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Thực phẩm là một nhu cầu thiết yếu không thể thiếu đối với con người. Xã hội ngày càng phát triển, đời sống của con người ngày càng được nâng cao. Vì vậy, nên việc ăn no không còn là nhu cầu chính mà nhu cầu thưởng thức và tìm hiểu tác dụng của thực phẩm đối với sức khỏe được đặt lên hàng đầu. Từ đó, mối quan hệ giữa các sản phẩm thực phẩm và chế độ dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe cũng như giúp cơ thể chống lại được bệnh tật đã trở thành khuynh hướng nghiên cứu của các chuyên gia dinh dưỡng và các nhà khoa học nhằm tạo ra các sản phẩm có giá trị cao về mặt sinh học, được gọi là sản phẩm “probiotic” (chế phẩm sinh học). Sản phẩm probiotic được định nghĩa là “những vi sinh vật không gây bệnh có khả năng tồn tại sau quá trình tiêu hóa có tác động tích cực đến sức khỏe và sinh lý của vật chủ”. Hiện nay có nhiều sản phẩm probiotic sử dụng cho người, vật nuôi, cây trồng được sản xuất và sử dụng dưới dạng lỏng hoặc dạng bột. Vi khuẩn acid lactic là nhóm vi sinh vật được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm probiotic như sữa chua, nem chua, rau cải muối chua,… Những sản phẩm này không chỉ dùng để ăn uống mà còn dùng để chữa bệnh đường ruột, dạ dày, do vi khuẩn acid lactic có khả năng tạo ra kháng sinh ngăn chặn, tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh. Nước trái cây là môi trường tốt cho sự phát triển các vi khuẩn và các sản phẩm probiotic. Trái cây và rau cải là những thực phẩm có lợi cho sức khỏe bởi chúng chứa nhiều chất chống oxy hóa, vitamin, chất xơ và khoáng. Hơn nữa, chúng không chứa bất kỳ chất gây dị ứng cho người tiêu dùng. Trong các loại trái cây thì thanh long là một loại trái cây phổ biến và có giá trị dinh dưỡng cao. Quả thanh long chín có màu đặc trưng hấp dẫn, vị chua ngọt, mùi thơm ngon; chứa nhiều vitamin A, C, đường, các acid hữu cơ nên thanh long được sử dụng phổ biến dưới dạng trái cây tươi. Nhằm để tận dụng nguồn nguyên liệu phổ biến và có giá trị dinh dưỡng cao cũng như làm đa dạng hóa các sản phẩm chế biến từ thanh long. Đề tài này thực hiện nhằm sản xuất nước thanh long lên men bằng vi khuẩn acid lactic tạo sản phẩm có giá trị về mặt sinh học. 1.2. Mục tiêu đề tài Phân lập, tuyển chọn một số dòng vi khuẩn acid lactic và nghiên cứu qui trình sản xuất nước thanh long lên men bằng vi khuẩn aicd lactic.. Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 1 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ Nội dung thực hiện - Phân lập và định danh ở mức độ giống các dòng vi khuẩn acid lactic. - Khảo sát khả năng chịu pH thấp của vi khuẩn acid lactic được phân lập. - Khảo sát khả năng ứng dụng trong sản xuất nước thanh long lên men bằng vi khuẩn acid lactic. - Khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch thanh long và tỷ lệ phối chế đường saccharose. - Khảo sát mật số giống chủng và nhiệt độ lên men. - Khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm. Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 2 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1. Giới thiệu về probiotic Từ probiotic có nguồn gốc từ Hy Lạp có nghĩa là “cho cuộc sống”. Theo Tổ chức lương nông thế giới (FAO) hay Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì probiotic là những vi sinh vật còn sống khi đưa vào cơ thể một lượng đầy đủ sẽ có lợi cho sức khỏe của ký chủ. Có rất nhiều định nghĩa về probiotic, “những vi sinh vật sống với số lượng đủ sau quá trình tiêu hóa có tác dụng tốt cho sức khỏe ngoài những giá trị dinh dưỡng căn bản” (Guarner và Schaafsma, 1998). Ngoài ra, theo Schrezenmeir và De Vrese (2001) thì probiotic được định nghĩa là “những vi sinh vật không gây bệnh có khả năng tồn tại sau quá trình tiêu hóa có tác động tích cực đến sức khỏe và sinh lý của vật chủ”. Theo Gregor (1999) thì các vi sinh vật dùng trong các sản phẩm probiotic thường có các đặc điểm sau: có khả năng bám vào tế bào; loại trừ hoặc làm giảm sự bám của mầm bệnh; bảo tồn và nhân nhanh số lượng; sản sinh acid, H2O2, chất kháng sinh từ vi khuẩn có khả năng ngăn chặn sự phát triển của mầm bệnh; chịu được chất khử trùng âm đạo, bao gồm cả chất diệt trùng; an toàn và không viêm nhiễm, không sinh chất gây ung thư và không là mầm bệnh. Ngoài ra, các vi sinh vật này còn phải chịu được pH thấp ở dạ dày và muối mật ở ruột non. Các vi sinh vật sử dụng trong các sản phẩm probiotic phổ biến hiện nay là nhóm vi khuẩn acid lactic, trong đó chủ yếu là nhóm Lactobacilli (L. acidophilus, L. casei, L. plantarum, L. rhamnosus) và nhóm Bifidobacteria (B. longum, B. bifidum, B. breve, B. infantis). Theo Guarner và Schaafsma (1998), một trong những tiêu chuẩn của sản phẩm probiotic là khả năng sống sót của vi sinh vật sau quá trình tiêu quá. Trong hệ thống tiêu hóa, pH của dạ dày rất thấp, khoảng 1 – 2 cho nên đa số vi sinh vật đều khó tồn tại ở pH này. Tuy nhiên các vi sinh vật chỉ tồn tại ở pH này chỉ trong 1 – 2 giờ trong dạ dày sau đó xuống ruột già có pH gần trung tính hơn Các sản phẩm probiotic có tác động tích cực về mặt sức khỏe như: điều tiết hệ miễn dịch, tăng cường quá trình sinh tổng hợp các vitamin nhóm B, tăng hấp thụ chất khoáng, giảm cholesterol trong máu, tăng cường sức khỏe âm đạo đối với phụ nữ, điều trị chứng viêm khớp, ngăn ngừa bệnh ung thư, cải thiện sự không dung nạp lactose, ngăn ngừa hoặc làm giảm tác động của bệnh viêm da dị ứng, táo bón cũng như sự viêm nhiễm của hệ thống bài tiết. Đã có rất nhiều nghiên cứu về vai trò của probiotic Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 3 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ đối với sức khỏe vật nuôi đối với hệ thống miễn dịch ở niêm mạc ruột (Hershberg and Mayer, 2000); Đối với sự thay đổi của niêm mạc ruột non ở vật nuôi (Glick, 1995; Fontaine et al., 1996; Dai et al., 2000; McCracken and Lorenz., 2001). Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 4 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ 2.2. Sơ lƣợc về vi khuẩn acid lactic 2.2.1. Vi khuẩn acid lactic Vi khuẩn acid lactic (LAB) là những vi khuẩn lên men acid lactic, Gram dương, không sinh bào tử, hầu hết không di động, oxydase và catalase âm tính. Chúng không có khả năng tổng hợp nhân hem của porphyrin và không chứa cytochrom. Khả năng sinh tổng hợp nhiều hợp chất cần thiết cho sự sống của những vi khuẩn này là rất yếu, cho nên đa số vi khuẩn acid lactic rất kén chọn thành phần dinh dưỡng, chúng chỉ phát triển khi trên môi trường có đầy đủ các yếu tố dinh dưỡng cần thiết như acid amin, peptide, protein, vitamin,… vì vậy môi trường nuôi vi khuẩn có thành phần khá phức tạp. Vi khuẩn acid lactic có thể lên men được các đường monosaccharide và disaccharide nhưng không có khả năng lên men tinh bột (chỉ có loài L. delbrueckii là đồng hóa được tinh bột). Chúng là những vi sinh vật sống kỵ khí tùy nghi, vi hiếu khí, có khả năng lên men ở những điều kiện hiếu khí cũng như kỵ khí. Vi khuẩn acid lactic thường có dạng hình cầu hoặc hình que, đường kính của dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5 – 1,5 µm, các tế bào hình cầu xếp thành từng cặp hoặc chuỗi có chiều dài khác nhau. Theo Rachel và Adebayo-Tayo (2012) trích dẫn từ Oliveira (2008) thì vi khuẩn acid lactic có khả năng sản sinh ra các hợp chất kháng vi sinh như ethanol, acid formic, hydrogen perocide, diacetyl và bacteriocin. Vi khuẩn acid lactic có khả năng sản sinh ra probiotic (Temmerman et al., 2002). Hơn nữa, vi khuẩn acid lactic cũng tạo ra những hợp chất hữu cơ giúp tạo mùi và hương vị cho sản phẩm lên men (Caplice và Fitzgerald, 1999). Vi khuẩn acid lactic có đặc điểm là sinh acid lactic trong sự biến dưỡng chất bột đường. Dựa vào sự biến dưỡng glucose vi khuẩn acid lactic được chia làm 2 loại: vi khuẩn acid lactic đồng hình và vi khuẩn acid lactic dị hình. - Vi khuẩn acid lactic đồng hình: sản phẩm chủ yếu là acid lactic. Một số vi khuẩn acid lactic lên men đồng hình (Lê Mỹ Hồng, 2000): Streptococcus lactis, Streptococcus thermophilus , Lactobacillus acidophilus, Pediococcus cereviceae,… - Vi khuẩn acid lactic dị hình: ngoài acid lactic còn có thêm các sản phẩm khác như acid acetic, acid formic, acid succinic, ethanol và CO2. Một số vi khuẩn acid Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 5 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ lactic lên men dị hình: Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus pentoaceticus, Lactobacillus brevis, Lactobacillus lycopersici, Betabacterium brevis,… Vi khuẩn acid lactic có mặt ở rất nhiều nơi trong tự nhiên như trong đất, trong nước, không khí nhưng chủ yếu ở thực vật và một số thực phẩm (rau, quả, thịt, sữa,…). Vi khuẩn acid lactic là một trong những nhóm vi sinh vật có vai trò quan trọng trong lên men thực phẩm (sữa chua, nem chua, kim chi, rau cải muối chua, bơ, phô mai,…). Ngoài ra cũng có một số giống vi khuẩn được tìm thấy trong khoang miệng và màng nhầy ruột của người và động vật. 2.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự phát triển của vi khuẩn acid lactic a. Dinh dƣỡng carbon Vi khuẩn acid lactic có thể sử dụng được nhiều carbohydrate như glucose, lactose, saccharose, maltose,… để cung cấp năng lượng và tham gia vào cấu trúc của tế bào. Khi không có mặt cơ chất nguồn carbon, vi khuẩn sẽ sử dụng nguồn năng lượng và vật liệu tế bào là các acid amin (acid glutamic, arginine, tyrosine,…). b. Dinh dƣỡng nitơ Đa số vi khuẩn acid lactic không có khả năng sinh tổng hợp được các hợp chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ. Do đó, vi khuẩn acid lactic phải sử dụng nguồn nitơ có sẵn trong môi trường để đảm bảo cho sự phát triển của chúng. c. Nguồn vitamin Vitamin rất cần cho sự phát triển của vi khuẩn acid lactic, các vitamin này đóng vai trò là coenzyme trong quá trình trao đổi chất của chúng. Vi khuẩn acid lactic nói chung, đặc biệt là trực khuẩn rất cần vitamin làm nguồn chất sinh trưởng. Rất ít vi khuẩn acid lactic có khả năng tổng hợp vitamin, phần lớn chúng cần nhiều loại vitamin như: riboflavin, thiamin, biotin. d. Các chất vô cơ Các hợp chất vô cơ như đồng, sắt, phospho, natri, iot, mangan, lưu huỳnh cần cho sự phát triển và hoạt động sống của vi khuẩn acid lactic. Đặc biệt là mangan có tác dụng trong việc phòng ngừa sự tự phân của tế bào. Vi khuẩn làm giảm độ acid có trong môi trường cần có phức hợp các chất khoáng. Cầu khuẩn lên men acid lactic dị hình không phát triển được trên môi trường Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 6 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ đã làm sạch các chất khoáng nhờ trao đổi ion. Ở các môi trường có bổ sung ion K+, Mg2+, Mn2+ sẽ giúp hoạt hóa các vi khuẩn đã kém hoạt lực. e. Oxy Quan hệ giữa các loài vi khuẩn với oxy ở mức độ hiếu khí của môi trường khác nhau là rất khác nhau. Trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt sẽ làm cho trực khuẩn lên men dị hình chậm phát triển ở giai đoạn đầu, sự sinh trưởng của trực khuẩn lên men đồng hình giảm 10%, lên men giảm 23%. Các loài lên men dị hình sinh trưởng tốt nhất ở điều kiện kỵ khí. f. Nhiệt độ Nhiệt độ phát triển của các vi khuẩn acid lactic khác nhau thì khác nhau, tuy nhiên đại bộ phận vi khuẩn acid lactic bị ức chế hoạt động ở nhiệt độ 45ºC trở lên. Riêng loài Lactobacillus delbrueckii là loài phát triển và hoạt động mạnh ở nhiệt độ 50ºC. Khi gia nhiệt đến 60 - 80ºC hầu hết vi khuẩn acid lactic bị chết sau 10 - 30 phút. g. pH môi trƣờng Các chủng vi khuẩn acid lactic chịu được pH thấp khác nhau, đối với vi khuẩn phân lập từ rượu vang có thể chịu được pH 3,0 - 3,5 hoặc thấp hơn (Kiều Hữu Ảnh, 1999). 2.3. Lên men acid lactic 2.3.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men acid lactic Lên men acid lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn acid lactic. Lên men acid lactic là một trong những loại hình lên men điển hình nhất trong tự nhiên. Dựa vào sản phẩm tạo thành sau lên men mà người ta chia chúng ra thành hai nhóm vi khuẩn: lên men đồng hình và lên men dị hình. - Lên men đồng hình: quá trình lên men tạo acid lactic theo chu trình EmbdenMeyerhorf. Trong tế bào vi khuẩn lên men acid lactic đồng hình có đầy đủ enzyme carboxylase, do vậy pyruvate không bị phân giải sâu hơn, thay vào đó nó nhận hydrogen được tách ra và chuyển tới pyruvate để tạo thành acid lactic. Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90% sản phẩm, chỉ một phần nhỏ pyruvate còn lại bị khử carbon chuyển thành các sản phẩm phụ khác. Phương trình tổng quát của quá trình lên men acid lactic đồng hình : Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 7 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ C6H12O6 → 2CH3-CHOH-COOH + năng lượng - Lên men dị hình: xảy ra khi vi khuẩn acid lactic không có đủ các enzyme cơ bản của chu trình Embden-Meyerhorf là aldolase và trizaphosphattizomerase, vì vậy chúng đi theo con đường pentose phosphate. Sản phẩm của quá trình ngoài acid lactic còn có các sản phẩm phụ như acid acetic, acid formic, acid succinic, ethanol và CO2. 2.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình lên men a. Thành phần môi trƣờng nuôi cấy Vi khuẩn acid lactic thuộc loại vi sinh vật dị dưỡng. Nguồn năng lượng cần thiết cho hoạt động sống và phát triển của chúng là nguồn năng lượng do trao đổi chất với môi trường bên ngoài. Để điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế bào và duy trì sự sống, vi khuẩn acid lactic cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn carbon, nguồn nitơ (peptone, acid amin), vitamin (B1, B2, B6, PP và Biotin), muối khoáng và các nguyên tố vi lượng (Mn, Mo, Zn, Cu,…). b. Các yếu tố môi trƣờng - Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của vi sinh vật, tốc độ hình thành và giải phóng sản phẩm cuối cùng. - pH: mỗi loài vi sinh vật sẽ phát triển tối ưu trong một giới hạn pH nhất định. Đối với cùng một tác nhân vi sinh vật nhưng nuôi ở những môi trường pH khác nhau sẽ tạo ra các sản phẩm lên men khác nhau. - Nồng độ dịch lên men: Nồng độ chất tan quá cao dẫn đến làm tăng áp suất thẩm thấu và làm mất cân bằng sinh lý của vi sinh vật, kết quả làm ức chế hoạt động của vi sinh vật. - Hàm lượng giống: Hàm lượng giống sử dụng nhiều sẽ làm tăng tốc độ lên men và rút ngắn thời gian sản xuất. Tuy nhiên nếu sử dụng quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. 2.3.3. Ứng dụng thực tế của lên men acid lactic - Trong công nghiệp thực phẩm: acid lactic được sử dụng như là một chất gia vị đối với các loại đồ uống nhẹ, dịch quả, mứt, sirô. Thay thế acid citric trong sản xuất kẹo, đồ hộp,... Ngoài ra, acid lactic còn dùng để acid hóa rượu vang hoa quả nghèo acid, acid hóa dịch đường hóa trong công nghiệp sản xuất rượu mạnh và sản xuất bột chua trong ngành bánh mì. Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 8 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ - Trong công nghiệp thực nhẹ: là dung môi cho công nghiệp sản xuất sơn, nhuộm, thuộc da. - Vi khuẩn acid lactic có vai trò quan trọng trong sản xuất sữa chua, phomat, muối chua rau quả, sản xuất tương, ủ chua thức ăn gia súc. - Trong y học: chữa bệnh đường ruột, acid lactic được ứng dụng trong phẫu thuật chỉnh hình, người ta thường sử dụng một loại vật liệu có tên là purasorb đây là một hợp chất cao phân tử được sản xuất từ acid lactic. 2.4. Giới thiệu về cây thanh long Thanh long một loài cây được trồng chủ yếu để lấy quả và cũng là tên của một vài chi của họ xương rồng. Thanh Long là loài thực vật bản địa tại Mexico, các nước Trung Mỹ và Nam Mỹ. Hiện nay, loài cây này cũng được trồng ở các nước trong khu vực Đông Nam Á như Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Philippines, Indonesia (đặc biệt là ở miền tây đảo Java); miền nam Trung Quốc, Đài Loan và một số khu vực khác. Hình 1: Hylocereus undatus (Thanh long ruột trắng) (Nguồn: http://vi.wikipedia.org/wiki/Thanh_long_(th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt, 20/01/2013) Hình 2. Hylocereus polyrhizus (Thanh long ruột đỏ) (Nguồn:http://vi.wikipedia.org/wiki/Thanh_long_(th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt, 20/1/2013) Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 9 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ Giá trị dinh dưỡng trong 100 g quả thanh long (trong đó có 55 g ăn được) như sau: - Nước: 80 – 90 g - Cacbohydrate: 9 – 14 g - Protein: 0,15 – 0,5 g - Chất béo: 0,1 – 0,6 g - Chất xơ: 0,3 – 0,9 g - Tro: 0,4 - 0,7 g - Năng lượng: 35 – 50 Cal - Canxi: 6 – 10 mg - Sắt: 0,3 – 0,7 mg - Phospho: 16 – 36 mg - Caroten (Vitamin A): dạng vết - Thiamin (Vitamin B1): dạng vết - Riboflavin (Vitamin B2): dạng vết - Niacin (Vitamin B3): 0,2 – 0,45 mg - Acid ascorbic (Vitamin C): 4 – 25 mg Các giá trị nêu trên có thể thay đổi theo giống và điều kiện trồng trọt. Bảng 1. Thành phần acid béo của hai giống thanh long Thành phần Hylocereus polyrhizus (Thanh long ruột đỏ) Hylocereus undatus (Thanh long ruột trắng) Acid myristic 0,2% 0,3% Acid palmitic 17,9% 17,1% Acid stearic 5,49% 4,37% Acid palmitoleic 0,91% 0,61% Acid oleic 21,6% 23,8% Cis-Acid vaccenic 3,14% 2,81% Acid linoleic 49,6% 50,1% Acid linolenic 1,21% 0,98% (Nguồn: http://vi.wikipedia.org/wiki/Thanh_long_(th%E1%BB%B1c_v%E1%BA%ADt) Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 10 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học Luận văn tốt nghiệp Đại học Khóa 34 – 2013 Trường Đại học Cần Thơ CHƢƠNG 3. PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP 3.1. Phƣơng tiện 3.1.1. Thời gian và địa điểm - Thời gian thực hiện: từ 01/2013 đến 05/2013 - Địa điểm: Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Viện Nghiên cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ 3.1.2. Phƣơng tiện a. Vật liệu - Men vi sinh sống dạng đông khô: Bột Antibio: Sản phẩm của Han Wha Pharma Co., Ltd. (Số 472, Namgog-Ri, Yangji - Myon, Yongin - Si, Kyonggi - Do, Korea). Bột Probio: Sản xuất tại Công Ty Cổ phần Dược phẩm Imexpharm (Số 4, đường 30/4, thị xã Cao Lãnh, Đồng Tháp). Bột Lactomin plus: Sản phẩm của RexGene Biotech Co., Ltd. (Số 641 - 2, Ochang - Myun, Cheongwon - Kun, Chungbuk, Korea). - Thanh long: được mua tại chợ Xuân Khánh, Quận Ninh Kiều, Thành phố Cần Thơ b. Thiết bị - dụng cụ - pH kế (Sartorius, PB - 20, Đức) - Brix kế (Refractometer, FG 103/113, Euromex - Hà Lan) - Máy chuẩn độ điện thế (SCHOTT, Đức) - Máy ép trái cây (PANASONIC, Nhật Bản) - Lò vi sóng (SANYO, Nhật Bản) - Nồi hấp khử trùng nhiệt ướt (Breukelen, Hà Lan) - Water bath & Shaker (GESELLSCHAFT, Đức) - Kính hiển vi (Olympus U - CMAD3, Nhật Bản) - Tủ cấy (Telstar Bio-II-A, Tây Ban Nha) - Tủ ủ (Herich, Đức) - Các dụng cụ: ống nghiệm, đĩa petri, pipet, cốc thuỷ tinh,... Chuyên ngành Công nghệ Sinh học 11 Viện NC&PT Công nghệ Sinh học
- Xem thêm -