Tài liệu Nghiên cứu vi khuẩn lactic có khả năng probiotic, sinh tổng hợp gamma aminobutyric acid và ứng dụng

  • Số trang: 105 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 603 |
  • Lượt tải: 0
dangvantuan

Tham gia: 02/08/2015

Mô tả:

TRƯ NG ð I H C NÔNG NGHI P HÀ N I KHOA CÔNG NGH SINH H C DƯƠNG MINH KH I NGHIÊN C U VI KHU N LACTIC CÓ KH NĂNG PROBIOTIC, SINH T NG H P GAMMA - AMINOBUTYRIC ACID VÀ NG D NG LU N VĂN TH C SĨ NÔNG NGHI P Chuyên ngành: CÔNG NGH SINH H C Mã S : 60.42.02.01 Ngư i hư ng d n khoa h c 1 : TS. Nguy n La Anh Ngư i hư ng d n khoa h c 2 : GS.TS. Nguy n Quang Th ch Hà N i – 2013 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 1 L I CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan r ng, s li u và k t qu nghiên c u trong lu n văn này là trung th c. Tôi xin cam ñoan r ng, m i s giúp ñ cho vi c th c hi n lu n văn này ñã ñư c cám ơn và các thông tin ñư c trích d n ñã ñư c ghi rõ ngu n g c. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… i L I C M ƠN ð hoàn thành ñ tài t t nghi p, ngoài s c g ng c a b n thân tôi ñã nh n ñư c r t nhi u s quan tâm giúp ñ nhi t tình c a th y cô, gia ñình, b n bè, ñ ng nghi p và ngư i thân. Trư c tiên, tôi xin ñư c bày t lòng bi t ơn sâu s c t i TS. Nguy n La Anh – Ch nhi m B môn Công ngh Sinh h c vi sinh - Vi n Công nghi p Th c ph m ñã t n tình hư ng d n, t o m i ñi u ki n thu n l i và giúp ñ tôi trong quá trình th c hi n ñ tài và hoàn thành b n lu n văn này. ð ng th i, tôi xin ñư c c m ơn GS.TS. Nguy n Quang Th ch - Vi n Sinh h c Nông nghi p - ð i h c Nông nghi p Hà N i ñã nhi t tình giúp ñ và ch b o cho tôi trong su t quá trình làm lu n văn. Tôi xin ñư c g i l i c m ơn chân thành t i các th y cô giáo trong Khoa Công ngh sinh h c, t p th l p K20-CNSHA, và các anh ch em trong B môn Công ngh sinh h c Vi sinh- Vi n Công nghi p th c ph m. C m ơn gia ñình ñã t o ñi u ki n v th i gian ñ tôi hoàn thành khoá lu n này. Hà N i, ngày tháng năm 2013 Tác gi Dương Minh Kh i Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… ii M CL C L I CAM ðOAN i L I C M ƠN ii M CL C iii DANH M C B NG vi DANH M C HÌNH vii B NG CÁC KÝ HI U VÀ T VI T T T viii B NG VI T T T CÁC LO I KHÁNG SINH ix M 1 ð U I. ð t v n ñ 1 II. M c ñích và yêu c u và ý nghĩa c a ñ tài 2 1. M c ñích 2 2. Yêu c u 2 3. Ý Nghĩa khoa h c 2 PH N I: T NG QUAN 3 1.1. T ng quan v vi khu n lactic 3 1.1.1. L ch s phát hi n 3 1.1.2. Phân lo i vi khu n lactic 4 1.1.3. ð c ñi m sinh lý sinh hoá. 8 1.1.4. Nhu c u dinh dư ng c a vi khu n lactic 1.1.5. M t s y u t 10 nh hư ng t i s sinh trư ng và phát tri n c a vi khu n Lactic 11 1.1.6. L i ích c a vi khu n lactic 12 1.2. T ng quan v Probiotic 13 1.2.1. L ch s và ñ nh nghĩa probiotic 13 1.2.2. Thành ph n m t s ch ph m Probiotic 15 1.2.3. Tiêu chu n l a ch n ch ng vi sinh v t probiotic 16 1.2.4. Tình hình nghiên c u và s d ng probiotic trên th gi i và Vi t Nam 17 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… iii 1.2.5. ng d ng c a ch ph m probiotic trong b o v s c kh e con ngư i 19 1.3. T ng quan v gama - aminobutyric acid 21 1.3.1. ð nh nghĩa 21 1.3.2. L ch s phát tri n 22 1.3.3. Hình d ng và c u trúc 23 1.3.4. T ng h p GABA 24 1.3.5. Cơ ch ho t ñ ng c a GABA 25 1.3.6. Ch c năng c a GABA 25 1.3.7. Các ngu n sinh t ng h p GABA 26 1.4. 31 ng d ng c a vi khu n lac tic trong s n xu t lên men s a chua PH N II NGUYÊN V T LI U VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 35 2.1. Hóa ch t, thi t b , d ng c và môi trư ng 35 2.1.1. Hoá ch t 35 2.1.2. D ng c 35 2.1.3. Thi t b 36 2.1.4. Môi trư ng 36 2.2. Ch ng vi sinh v t 38 2.3. Phương pháp nghiên c u 38 2.3.1. Tuy n ch n ch ng vi khu n lactic có kh năng sinh t ng h p GABA 38 2.3.2. Tuy n ch n ch ng vi khu n lactic có kh năng probiotic 39 2.3.3. Phương pháp nhu m Gram 44 2.3.4. Ph n ng th catalaza 45 2.3.5. Ki m tra kh năng s d ng ñư ng c a vi khu n lactic 45 2.3.6. Xác ñ nh m t ñ t bào b ng phương pháp ñ m khu n l c 46 2.3.7. Phương pháp s c ký b n m ng TLC (Thin layer chrotomagraphy) 47 2.3.8. Phương pháp ñ nh tên b ng trình t 48 16S rDNA ch ng NCTH24 2.4. Qui trình làm s a chua sinh h c bio – yorgurt trong thí nghi m 49 2.5. Phương pháp x lý s li u 51 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… iv PH N III K T QU VÀ TH O LU N 52 3.1. K t qu tuy n ch n ch ng vi khu n lactic sinh t ng h p GABA 52 3.2. ðánh giá kh năng probiotic c a ch ng vi khu n lactic NCTH24 56 3.2.1. Kh năng s ng sót trong d ch d dày c a ch ng vi khu n NCTH24 56 3.2.2. Kh năng s ng sót trong d ch m t c a ch ng NCTH24 57 3.2.3. Ph tương tác v i m t s kháng sinh c a ch ng NCTH24 59 3.2.4 . Xác ñ nh kh năng kháng vi sinh v t gây b nh 61 3.3. Nghiên c u ñ c ñi m hình thái, sinh lý, sinh hoá và ñ nh tên ch ng NCTH24 62 3.3.1. Nghiên c u ñ c ñi m hình thái c a ch ng NCTH24 62 3.3.2. Các ñ c ñi m sinh lý, sinh hóa c a các ch ng vi khu n NCTH24 63 3.3.3. Kh năng s d ng các ngu n cacbon 63 3.3.4. Nghiên c u ñ c ñi m sinh h c phân t c a ch ng NCTH24 64 3.4. Nghiên c u ñi u ki n lên men t o sinh kh i 66 3.4.1. Kh o sát thành ph n cacbon phù h p cho lên men sinh kh i 66 3.4.2. Xác ñ nh t l ti p gi ng 68 3.4.3. L a ch n ngu n nitơ phù h p cho lên men sinh kh i 69 3.4.4. L a ch n n ng ñ nitơ phù h p cho lên men sinh kh i 70 3.5. 72 ng d ng th nghi m s n xu t s a chua sinh h c có ch a GABA 3.5.1. Kh năng sinh GABA c a s a bio-yogurt sau 45 ngày bào qu n 73 3.5.2. Xác ñ nh bán ñ nh lư ng GABA trong th i gian b o qu n 74 PH N IV: K T LU N VÀ KI N NGH 76 4.1. K t lu n 76 4.2 Ki n Ngh 76 TÀI LI U THAM KH O 77 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… v DANH M C B NG B ng 1: Ch ng vi sinh v t s d ng cho s n xu t s a lên men trên th gi i 34 B ng 2: Thành ph n môi trư ng MRS 36 B ng 3: Các lo i kháng sinh khác nhau 40 B ng 4: M t s ch ng vi sinh v t gây b nh 41 B ng 5: K t qu tuy n ch n các ch ng vi khu n lactic có kh năng sinh GABA 52 B ng 6. Kh năng s ng sót trong d ch d dày nhân t o c a ch ng NCTH24 57 B ng 7: Kh năng s ng trong môi trư ng d ch m t c a ch ng NCTH24 58 B ng 8: Kh năng bám dính trên mucus ch ng NCTH24 59 B ng 9. Ph tương tác m t s kháng sinh c a ch ng NCTH24 60 B ng 10. Kh năng kháng vi sinh v t gây b nh c a NCTH24 62 B ng 11: Kh năng s ng trong các ñi u ki n pH và nhi t ñ khác nhau c a các ch ng vi khu n lactic NCTH24 63 B ng 12: Kh năng s d ng các ngu n cacbon khác nhau c a ch ng NCTH24 64 B ng 13: K t qu xác ñ nh trình t gen 16S rDNA c a ch ng NCTH24 66 B ng 14. Thành ph n ngu n nitơ trong môi trư ng lên men ch ng NCTH24 69 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… vi DANH M C HÌNH Hình 1: Hai con ñư ng chính lên men glucose c a vi khu n lactic 7 Hình 2: C u trúc phân t c a GABA 22 Hình 3: Quá trình t ng h p GABA 24 Hình 4: Quy trình th nghi m làm s a chua sinh h c bio-yogurt 50 Hình 5: M t s hình nh ñ nh tính GABA b ng phương pháp s c ký b n m ng 55 Hình 6: Hình nh bám dính t bào NCTH24 trên màng nh y ru t invitro 59 Hình 7: Hình nh ph tương tác ch ng NCTH24 v i m t s lo i kháng sinh 61 Hình 8: Hình thái vi khu n ch p NCTH24 ch p b ng SEM 62 Hình 9: Kh o sát ngu n cacbon ñ n s phát tri n NCTH24 67 Hình 10: nh hư ng n ng ñ ñư ng glucose ñ n s phát tri n c a NCTH24 67 Hình 11: Kh o sát t l ti p gi ng trên ch ngNCTH24 68 Hình 12: Kh o sát ngu n nitơ ñ n s phát tri n ch ng NCTH24 70 Hình 13 : nh hư ng c a n ng ñ nitơ ñ n s phát tri n NCTH24 71 Hình 14: M t ñ t bào NCTH 24 trong s a chua theo th i gian b o qu n 72 Hình 15: M u s a chua trang c y ki m tra m t ñ t bào 73 45 ngày Hình 16: Kh năng sinh GABA c a ch ng NCTH24 trong s a chua sinh h c 73 Hình 17: nh ch p k t qu bán ñ nh lư ng GABA các ngày khác nhau 75 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… vii B NG CÁC KÝ HI U VÀ T VI T T T ATP Adenosine 5’- triphosphate Bio-yogurt S a chua sinh h c DNA Acid Deoxyribo Nucleic BMI Body Mass Index EMP Embden-Meyerhof-Parnas path way FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations FDA Food and Drug Administration FOSHU Food for Specialized Use GABA Gama - aminobutyric acid GAD Glutamic acid decarboxylase GRAS Generally Recognized as Safe HGH Human growth hormone LAB Lactic acid bacteria MSG. Monosodium glutamate MRS De Man, RoGoSa and Sharbe NEC Necrotizing enterocolitis NB Nutrient broth PP Pentose phosphat PMS Premenstrual syndrome PBS Phosphate-buffered saline PCR Polymerase Chain Reaction rRNA Ribosomal ribonucleic acid SG Sodiumglutamate SSADH Semialdehyde succinic dehydrogenase TLC Thin layer chrotomagraphy VLBW Very low birth weight WHO World Health Organization Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… viii B NG VI T T T CÁC LO I KHÁNG SINH CLI : Clindamycin CHL: Chloramphenicol ERY: Erythromycin CEP: Cefoperzone CTR: Ceftriaxone PEN: Penicillin CAZ: Ceftazidime PB: Polymycin B GEN: Gentamycin STR: Streptomycin OFL: Ofloxacin AZI: Azithromycin Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… ix M ð U I. ð t v n ñ : Vi khu n lactic ñã ñư c ng d ng nhi u trong s n xu t, b o qu n th c ph m ñ c bi t trong s n xu t các s n ph m lên men truy n th ng như lên men s a, th t, rau qu . Ngày nay, vi khu n lactic còn ñư c ng d ng cho s n xu t các s n ph m probiotic, các s n ph m ch c năng, th c ph m có l i cho s c kh e. Vi khu n lactic sinh t ng h p GABA còn có kh năng probiotic khi chúng s ng sót qua d dày- ru t, và ñây chúng có tác d ng h tr h tiêu hóa và sinh t ng h p GABA in situ [30]. M t trong các hư ng ng d ng LAB sinh GABA có kh năng probiotic là làm s a chua sinh h c (bio-yogurt). Có nhi u phương pháp s n xu t s a chua sinh h c, nhưng khá ph bi n là lên men s a b i ch ng gi ng kh i ñ ng thông thư ng và b sung sinh kh i vi khu n probiotic vào giai ño n sau lên men [24]. Yêu c u c a các s n ph m probiotic ng d ng trong s a chua sinh h c là m t ñ t bào s ng c a ch ng LAB ph i ñ t ít nh t 106 CFU/g, t n t i trong th i gian s d ng s n ph m. G n ñây vi c nghiên c u và ng d ng vi khu n lactic có kh năng sinh t ng h p GABA ñư c quan tâm r ng rãi bao g m m t s ch ng Lactobacillus (Lb), Lactococcus (Lc.) và Lactobacillus Brevis….. ñư c phân l p t nhi u lo i th c ph m lên men, bao g m kim chi Hàn Qu c, paocai và s a tươi Trung Qu c, shochu c a Nh t B n [16, 22, 40]…vv. Nh ng s n ph m ch a GABA t nhiên này ñư c xác ñ nh là an toàn và thân thi n v i môi trư ng qua b d y l ch s lâu ñ i c a chúng và g n ñây ñư c ch ng minh là có l i cho s c kh e [24]. Trong nghiên c u này, ch ng vi khu n probiotic Lactobacillus brevis NCTH24 có kh năng sinh t ng h p GABA ñư c ng d ng th nghi m ñ làm bio-yogurt ( s a chua sinh h c). Ch ng này ñư c phân l p t th c ph m lên men truy n th ng là nem chua Thanh Hóa. Các nghiên c u v ñ c ñi m ch ng gi ng và kh năng t n t i trong s a chua ñã ñư c kh o sát. Xu t phát t các v n ñ nêu trên em th c hi n ñ tài: “Nghiên c u vi khu n lactic có kh năng probiotic, sinh t ng h p Gamma- aminobutyric acid và ng d ng” Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 1 II. M c ñích và yêu c u và ý nghĩa c a ñ tài 1. M c ñích Tuy n ch n ñư c ch ng vi khu n lactic có ñ c ñi m phù h p làm probiotic, sinh t ng h p GABA và có ti m năng ng d ng trong làm s a chua sinh h c. 2. Yêu c u - Tuy n ch n ñư c ch ng vi khu n có kh năng sinh t ng h p GABAvà probiotic. - Xác ñ nh các ñi u ki n nuôi c y ñ sinh t ng h p sinh kh i ñ t hi u qu cao. - ng d ng sinh kh i ch ng vi khu n này th nghi m làm s a chua sinh h c (bio-yogurt). 3. Ý Nghĩa khoa h c Tuy n ch n ñư c ch ng vi khu n lactic có kh năng sinh t ng h p nhi u ho t ch t sinh h c ñ ng d ng th nghi m trong s n xu t s a chua sinh h c bio-yogurt phù h p v i ñi u ki n Vi t Nam. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 2 PH N I: T NG QUAN 1.1. T ng quan v vi khu n lactic 1.1.1. L ch s phát hi n Vào trư c th k th 20 thu t ng vi khu n lactic s d ng ñ ch nh ng vi khu n làm s a chua. Vi khu n lactic có m t vai trò to l n trong t nhiên cũng như trong ñ i s ng th c ti n c a con ngư i. Th c ph m lên men lactic (dưa mu i, cà mu i, s a chua…) ñã ñư c s d ng r ng rãi trong cu c s ng, nhưng mãi ñ n năm 1780 nhà hóa h c ngư i Th y ñi n Scheele m i l n ñ u tiên tách ñư c vi khu n lactic (nguyên nhân chính làm chua th c ph m) t s a bò lên men chua. G n m t th k sau vào năm 1857 hi n tư ng làm chua s a m i ñư c Pasteur ch ng minh là do m t nhóm vi khu n ñ c bi t g i là vi khu n lactic gây ra. Vào năm 1873 J. Lister l n ñ u tiên phát hi n ñư c m t loài vi khu n ñ t tên là Bacterium lactic (hi n nay g i là Lactococcus lactic) là vi khu n lactic (Lactococcus lactic). T nh ng nghiên c u trên ngư i ta ñã ñưa ra nh ng ñi m chung v vi khu n lactic: là nh ng vi khu n Gram dương , b t ñ ng và không sinh bào t , là l ai vi khu n k khí tùy nghi, có kh năng lên men k khí cũng như hi u khí và có kh năng lên men ñư ng ñ t o lactic acid, có kh năng ch u ñ ng cao v i môi trư ng axit. Có ho t tính Protease th y phân protein c a s a thành peptit và acid amin, ho t tính này các loài là khác nhau, thông thư ng tr c khu n là cao nh t. ð c bi t có kh năng sinh ch t kháng sinh ñ c ch vi sinh v t gây b nh. T ñó ñ n nay hàng lo t các vi khu n lactic ñã ñư c phát hi n và nh ng ng d ng c a chúng ngày càng ñư c m r ng ra nhi u lĩnh v c [1,2,5]. Trong t nhiên, vi khu n lactic phân b r ng rãi trong phân, rác, xác ñ ng, th c v t phân h y, trong niêm m c mi ng và niêm m c ru t c a ngư i và gia súc, gia c m, ñ c bi t tìm th y nhi u trong các s n ph m lên men lactic. Ngày nay v i k thu t công ngh hi n ñ i con ng ơi ñã miêu t rõ hơn v hình dáng, kích thư c, c u t o và ñ c ñi m sinh lý, sinh hóa c a vi khu n lactic. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 3 1.1.2. Phân lo i vi khu n lactic Vào năm 1919, Orla-Jensen ñã ñưa ra m t s ñ c ñi m ñ c trưng ñ phân lo i vi khu n lactic. Nh các ñ c ñi m này mà vi c phân lo i vi khu n lactic ñư c rõ ràng hơn r t nhi u và chúng v n còn là m t công c phân lo i h u ích cho ñ n ngày nay. Các ñ c ñi m ñ phân lo i lactic mà Orla-Jensen ñưa ra bao g m: các ñ c ñi m hình thái (d ng hình que, c u hay d ng tetrad), ki u lên men ñư ng glucose (lên men ñ ng hình hay lên men d hình), kh năng sinh trư ng các ngư ng nhi t ñ (100C hay 450C) và kh năng s d ng m t s các lo i ñư ng khác nhau. Nói chung các vi khu n lactic không sinh s c t nhưng khi sinh trư ng trên môi trư ng có b sung máu thì m t s loài l i có kh năng t o nên các s c t hemin tương ng [35]. D a trên nh ng ñ c ñi m phân lo i c a Orla – Jensen thì LAB ñư c chia thành 4 chi: Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, và Streptococcus. N u phân lo i theo ñ nh nghĩa ph r ng v ñ c ñi m sinh lý và sinh hoá thì nhóm vi khu n lactic bao g m kho ng 20 chi [32]. Th c t trong ngành công nghi p th c ph m thì các chi ñư c coi là nhóm vi khu n lactic chính bao g m: Aerococcus, Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, Lactococcus, Tetragenococcus, Oenococcus, Vagococcus, và Pediococcus, Weissella. Chi Bifidobacterium thư ng ñư c coi như vi khu n lactic vì nó có mang m t s ñ c ñi m c a vi khu n lactic. Các chi m i như Alloiococcus, Dilosicoccus, Dilosigranulum, Eremococcus, Facklamia, Globicatella, Helcococcus, Ignavigranum và Lactosphaera bao g m m t s ch ng có quan h v i LAB c v ñ c ñi m sinh lý cũng như h th ng phát sinh loài [32]. S phân lo i vi khu n lactic thành các chi khác nhau ph n l n d a trên s khác nhau v hình thái, cơ ch lên men ñư ng, kh năng sinh trư ng các ñi u ki n nhi t ñ khác nhau, d ng s n ph m lactic acid, kh năng sinh trư ng các n ng ñ mu i khác nhau và kh năng ch u acid hay ki m. ð c ñi m hoá h c như thành ph n acid béo và thành ph n c u t o thành t bào cũng ñư c s Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… d ng ñ 4 phân lo i. Hơn n a, các k thu t phân lo i ngày nay d a trên m i quan h v phylogenetic, phân lo i d a trên vi c xác ñ nh trình t rRNA, m i quan h g n gũi m c ñ loài hay dư i loài có th ñư c xác ñ nh d a trên các nghiên c u s tương ñ ng DNA-DNA. ð xác ñ nh s phát sinh ki u gen c a loài và chi, thì phương pháp nghiên c u d a trên trình t rRNA là phù h p hơn c vì nó có ch a c các vùng có trình t b o th và ít b o th . D a vào ñ c ñi m hình thái thì vi khu n lactic ñư c chia thành hai lo i ñó là d ng hình que (g m có Lactobacillus và Carnobacterium) và hình c u (t t c các chi còn l i). Riêng chi Weissella theo ñ nh nghĩa thi nó g m c hai d ng là hình que và hình c u. Trong d ng hình c u l i có m t s chi t n t i d ng tetrad như Aerococcus, Pediococcus, và Tetragenococcus. D a theo kh năng lên men ñư ng thì vi khu n lactic ñư c chia làm hai nhóm: là nhóm lên men ñ ng hình (Glycolysis hay là con ñư ng EmbdenMeyerhof-Parnas) và nhóm lên men d hình (con ñư ng 6 phosphogluconate / phosphoketolase) [2, 3,4]. H u h t các LAB s d ng quá trình ñư ng phân theo con ñư ng Embden-Meyerhof-Parnas. Ngo i tr leuconostoc, oenococci và weissella và m t s dư i nhóm lactobacilli có cơ ch lên men d hình còn t t c các LAB khác ñ u lên men ñ ng hình [32]. Các vi khu n lactic lên men ñ ng hình phân gi i ñư ng theo con ñư ng EMP (Embden-Meyerhof-Parnas path way) và cho ta s n ph m ch y u là lactic acid t 90 – 98% [39]. Ch m t ph n nh pyruvat ñư c decarboxyl hóa thành acid axetic, etanol, axetoin và CO2. M c ñ t o thành các s n ph m này ph thu c vào s có m t c a O2. ð i di n c a các vi khu n lactic lên men ñ ng hình như: Lc. lactis, E. faecalis, Str. salivarius, Str. pyogenes, S. thermophilus, Lb. helveticus, Lb. acidophilus, Lb. bulgaricus, Lb. platarum … Các vi khu n lactic d hình do thi u hai 2 enzyme ch y u c a con ñư ng EMP là aldolase và triozophosphat-isomerase nên giai ño n ñ u c a quá trình phân gi i glucose x y ra theo con ñư ng PP (Pentose phosphat). Quá trình Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 5 chuy n hóa triozophosphat thành lactic acid x y ra gi ng như trong lên men ñ ng hình [2, 32]. S n ph m ch y u c a quá trình lên men lactic d hình v n là lactic acid (40%), ngoài ra, tùy t ng loài có th t o thêm các s n ph m khác như: xucinic acid và rư u etylic kho ng 20%, axetic acid kho ng 10%, các ch t khí còn l i chi m 20% [2]. ð i di n các vi khu n lên men d hình như: Ln. mensenteroides, Ln. cremoris và m t s vi khu n lactic hình que như Lb. brevis, Lb. fermentum, …. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 6 Hình 1. Hai con ñư ng chính lên men glucose c a vi khu n lactic: Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 7 (A) lên men lactic ñ ng hình (glycolysis hay Embden-Meyerhof-Parnas pathway); (B) con ñư ng lên men lactic d hình (6-phosphogluconate/ phosphoketolase pathway). Th t các enzyme ñư c ñánh d u cho ph n ng: 1. Glucokinase; 2. fructose-1,6-diphosphate aldolase; 3. Glyceradehyde-3phosphate dehydrogenase; 4. pyruvate kinase; 5. Lactate dehydrogenase; 6. glucose-6-phosphate dehydrogenase; 7. 6-phosphogluconate dehydrogenase; 8. phosphoketolase; 9. acetaldehyde dehydrogenase; 10. alcohol dehydrogenase. 1.1.3. ð c ñi m sinh lý sinh hoá. Vi khu n lactic là vi khu n Gram dương, không sinh bào t , không di ñ ng, ch u ñư c acid, chuy n hóa ñư ng thành lactic acid. Chúng thu nh n năng lư ng nh phân gi i hydratcacbon và sinh ra lactic acid. Lactic acid sinh ra có th d ng D(-), L(+) hay DL. Khác v i m t s vi khu n khác như vi khu n ñư ng ru t cũng sinh ra lactic acid thì t t c các vi khu n lactic ñ u là vi khu n lên men b t bu c không ch a các cytocrom và enzyme catalaza. Chúng là các vi khu n k khí không b t bu c. Khu n l c c a vi khu n lactic tròn nh , bóng, có màu môi trư ng, màu tr ng ñ c ho c vàng kem. Vi khu n lactic ñư c x p chung vào h Lactobacteriaccae. Các chi bao g m Lactobacillus ñây là chi chính c a vi khu n lactic, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus. Vi khu n lactic có kh năng sinh trư ng t t trong môi trư ng k khí và vi hi u khí. Năng lư ng dùng ñ trao ñ i ch t có ñư c là nh quá trình lên men các carbonhydrate. Lactic acid luôn là s n ph m cu i cùng c a quá trình lên men. Ngoài ra m t s loài c a Lactobacillus, Leuconostoc ho c Streptoccus có kh năng t o hương, sinh ra diaxetyl ho c axetoin. ph n l n vi khu n, axetoin ñư c sinh ra t pyruvate và vì v y là s n ph m c a quá trình trao ñ i carbonhydrate. vi khu n lactic r t ít trư ng h p axetoin ñư c hình thành có ngu n g c t carbonhydrate n u như không có ngu n pyruvat b sung. Thư ng pyruvat này có ngu n g c t xitrat. ðây là quá trình lên men k khí xitrat Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… vi 8 khu n lactic. Tuy g i là lên men nhưng th c ra xitrat không ñư c s d ng như là m t ngu n năng lư ng mà ch dùng ñ t o ra các s n ph m trao ñ i ch t. M t s loài Leuconostoc và Lactobacillus lên men d hình trong môi trư ng trung tính không t o ra axetoin ho c diaxetyl m c dù trong môi trư ng này chúng v n s d ng xitrat. Tuy nhiên trong môi trư ng axit các lo i này l i t o ra m t lư ng ñáng k axetoin. M c dù vi khu n Lactic có th phát tri n ñư c trên môi trư ng hi u khí nhưng chúng không thu nh n năng lư ng nh quá trình hô h p. ði u này ch ng t chúng không t ng h p ñư c nhân hem, do ñó không có cytocrom hay nh ng enzyme ch a nhân hem khác. Chúng có th ti n hành m t s ph n ng oxy hoá m t s ít các h p ch t h u cơ khác nh flavoprotein. Các ph n ng này không kèm theo vi c t ng h p ATP. Riêng vi khu n lactic tuy catalaza âm tính song l i có m t enzyme khác là peroxidaza b n ch t là flavoprotein. Enzyme này là trung gian xúc tác quá trình oxy hoá các cơ ch t h u cơ dư i tác d ng c a H2O2. Nh ñó vi khu n Lactic v n có kh năng sinh trư ng trong môi trư ng hi u khí. ðây cũng là ñ c ñi m quý báu ñ nh n d ng vi khu n Lactic vì chúng g n như là nh ng vi khu n catalaza âm tính duy nh t có kh năng sinh trư ng khi có m t oxy. Nhu c u dinh dư ng c a vi khu n Lactic cũng r t ph c t p, tuỳ theo ñ c ñi m t ng loài mà khác nhau. Do ñó môi trư ng ñ nuôi c y vi khu n Lactic thư ng ch a pepton (cao th t, cao n m men) và các d ch chi t t th c v t ho c ñ ng v t khác . M t s ñ c ñi m sinh lý ñi n hình n a c a vi khu n Lactic là kh năng ch ng ch u acid r t t t. Nh ng vi khu n lactic hình c u có th sinh trư ng trong môi trư ng pH trung tính ho c hơi ki m, vi khu n hình que không có kh năng ch u môi trư ng có pH l n hơn 6. Vi khu n lactic có kh năng ch u pH môi trư ng ñ t giá tr là 5. ð c tính sinh acid và ch u acid r t t t giúp vi khu n lactic Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 9 c nh tranh v i vi khu n khác trong môi trư ng giàu dinh dư ng và do ñó chúng là ñ i di n tiêu bi u c a nhóm vi khu n trong giai ño n cu i c a quá trình lên men. Tuỳ thu c ph m vi nhi t ñ sinh trư ng c a vi khu n lactic, ngư i ta chia chúng thành hai lo i: - Vi khu n lactic ưa m (mesophile): có th sinh trư ng trong kho ng nhi t ñ 10 - 350C. - Vi khu n lactic ưa nhi t (thermophile): có th ch u nhi t ñ 450C. 1.1.4. Nhu c u dinh dư ng c a vi khu n lactic 1.1.4.1. Nhu c u v cacbon Vi khu n lactic có th s d ng ñư c nhi u lo i hydratcacbon khác nhau ñ ñáp ng nhu c u dinh dư ng cacbon c a chúng. Tuy nhiên ngu n cacbon quan tr ng nh t ñ i v i vi khu n lactic v n là monosaccarit và disaccarit. Chúng ñư c dùng ñ cung c p năng lư ng, xây d ng c u trúc t bào và sinh ra các acid h u cơ như acid lactic, malic, pyruvic, fumaric, axetic... Nhu c u cacbon còn tuỳ thu c vào t ng loài vi khu n. Trong quá trình lên men ngoài vi c s d ng các h p ch t ch a cacbon, vi khu n lactic còn có th s d ng các acid amin như arginin, tizonin, gluconic làm ngu n cung c p năng lư ng. 1.1.4.2 Nhu c u v nitơ Nitơ có m t trong t t c các thành ph n quan tr ng c a t bào như protein, enzyme...vì th vi khu n lactic cũng như t t c các cơ th s ng khác c n nitơ ñ ñ m b o cho quá trình sinh trư ng và phát tri n, tham gia vào xây d ng c u trúc t bào. Ngu n nitơ hay ñư c cung c p dư i d ng các h p ch t h u cơ t nhiên như d ch ngũ c c, d ch thu phân protein, pepton, cao ngô, cao th t, cao n m men…Trong ñó cao n m men là s l a ch n t t nh t trong các ngu n nitơ ph c t p. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s khoa h c Nông nghi p ……………………… 10
- Xem thêm -