Tài liệu phân lập và tuyển chọn một số chủng lactobacillus có khả năng sinh axit lactic cao từ các sản phẩm lên men tại khu vực thành phố thái nguyên

  • Số trang: 76 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 476 |
  • Lượt tải: 0
dangvantuan

Tham gia: 02/08/2015

Mô tả:

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC -------*------- NGUYỄN MẠNH TUẤN PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG LACTOBACILLUS CÓ KHẢ NĂNG SINH AXÍT LACTIC CAO TỪ CÁC SẢN PHẨM LÊN MEN TẠI KHU VỰC THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Thái Nguyên - 2012 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, với xu hướng đa dạng và sản xuất hàng hoá ngành chăn nuôi trong phạm vi của cả nước nói chung đã có những bước phát triển khá mạnh. Cho đến nay, các sản phẩm của ngành chăn nuôi không những đã đáp ứng nguồn thực phẩm cho nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn xuất khẩu thu ngoại tệ cho kinh tế quốc dân [56]. Tuy nhiên, cùng với sự phát triển chăn nuôi thì dịch bệnh ở vật nuôi cũng phát sinh và phát triển, đặc biệt là bệnh đường ruột làm tăng tỷ lệ chết, giảm năng suất và là nguồn nhiễm tiềm tàng cho các sản phẩm, gây ngộ độc thực phẩm cho người tiêu dùng. Với phát hiện khoa học về hoạt chất có khả năng kháng khuẩn của Alex Fleming (1929) [57] việc sử dụng kháng sinh trong chăn nuôi đã mở ra một kỷ nguyên mới trong điều trị các bệnh truyền nhiễm và nhanh chóng đã được áp dụng ở thế giới. Ngoài ra, kháng sinh còn được bổ sung vào thức ăn chăn nuôi từ những năm 1950 của thế kỷ 20 [56]. Tuy nhiên, việc lạm dụng thuốc kháng sinh trong điều trị bệnh cho vật nuôi đã nảy sinh ra tính kháng thuốc của các vi sinh vật gây bệnh và tồn dư lượng thuốc kháng sinh trong thực phẩm,.....gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Chính vì vậy, nên nhu cầu tìm ra các giải pháp nhằm hạn chế tồn dư kháng sinh trong sản phẩm động vật để bảo vệ vật nuôi là vấn đề ngày càng trở nên cấp bách....[37]. Trong tự nhiên quá trình cạnh tranh sinh học xảy ra thường xuyên giữa các loài sinh vật với nhau dẫn tới các sinh vật yếu hơn bị giảm số lượng hoặc là sẽ bị tiêu diệt trong khu vực cư trú [20], [45]. Probiotic là chế phẩm sinh học chứa các vi khuẩn sống, có tác động làm cân bằng hệ vi sinh vật trong đường ruột, từ đó ảnh hưởng tốt cho động vật. Cách thức hoạt động của probiotic là cạnh tranh, qua đó tạo nên hàng rào vật lý bảo vệ sự tấn công của các vi sinh vật gây bệnh. Ngoài ra, chúng cũng sinh ra các hoạt chất kháng khuẩn và men kích thích hệ thống miễn dịch của vật nuôi [29]. 2 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lactobacillus là nhóm vi khuẩn được sử dụng rộng rãi nhất trong chế tạo probiotics. Các chủng Lactobacillus được tìm thấy và phân lập nhiều ở trong đường tiêu hóa của động vật, trong các phế phụ công nghiệp sản xuất bia, rượu, đường và sản phẩm lên men,... Các sản phẩm này có chứa hàm lượng axít lactic rất cao là tiềm năng để sản xuất probiotics [42]. Các sản phẩm probiotic dùng trong chăn nuôi ở nước ta hiện nay còn hạn chế, do vậy ngành chăn nuôi đang sử dụng phần lớn các sản phẩm probiotic nhập khẩu. Tuy nhiên, tác dụng tích cực cho vật nuôi chưa được khẳng định rõ ràng. Các nhà khoa học cho rằng có thể là các vi sinh vật không phù hợp với hệ vi sinh vật đường ruột của vật chủ bản địa. Mặt khác, các nghiên cứu chế tạo probiotics dùng trong chăn nuôi ở nước ta còn rất hạn chế. Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Phân lập, tuyển chọn một số chủng Lactobacillus có khả năng sinh axít lactic cao từ các sản phẩm lên men tại khu vực thành phố Thái Nguyên” với mục tiêu tuyển chọn được một số chủng Lactobacillus có khả năng sinh axít lactic cao, chống chịu tốt trong các điều kiện in vitro làm cơ sở cho việc chế tạo probiotic dùng trong chăn nuôi. Nội dung nghiên cứu: - Phân lập các chủng Lactobacillus - Định lượng axít lactic sinh ra của các chủng Lactobacillus phân lập được - Đánh giá một số đặc tính probiotic của các chủng Lactobacillus phân lập được trong điều kiện in vitro. - Phân loại một số chủng Lactobacillus phân lập được. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở cho việc lựa chọn một số chủng vi khuẩn lactic phân lập được có hoạt tính sinh học cao để tạo chế phẩm sinh học. 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của vi khuẩn lactic 1.1.1. Đặc điểm hình thái Vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacillaceae, thuộc bộ Eubacteriales. Nhóm này không đồng nhất về mặt hình thái, song về mặt sinh lý chúng tương đối đồng nhất. Tất cả đều có đặc điểm chung là những vi khuẩn Gram dương, không sinh bào tử, không di động. Chúng thu nhận năng lượng nhờ chuyển hóa hydrat cacbon và sinh ra axít lactic. Khác với một số vi khuẩn khác như vi khuẩn đường ruột cũng sinh ra axít lactic, tất cả các vi khuẩn lactic đều là vi khuẩn lên men bắt buộc, không chứa các cytocrom và enzyme catalaza, sinh trưởng tùy tiện. Hình dạng tế bào của vi khuẩn lactic hình cầu hay hình que. Kích thước của chúng thay đổi tùy từng loài khác nhau. Tất cả sự khác nhau về hình thái tế bào này phụ thuộc vào môi trường, thời gian và sự có mặt của oxy cũng như các điều kiện nuôi cấy khác [12]. 1.1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa 1.1.2.1. Nhu cầu dinh dưỡng cacbon Cacbon là thành tố chính trong hợp chất hữu cơ xây dựng lên cơ thể của mọi loài sinh vật. Vì vậy sự chuyển hóa nguồn dinh dưỡng cacbon thành các chất cần thiết cho tế bào vi sinh vật chiếm vị trí hàng đầu trong quá trình dinh dưỡng của tế bào vi sinh vật. Vi khuẩn lactic sử dụng được rất nhiều loại hydratcacbon, từ các hexose như glucose, fructose, manose, galactose; các loại đường đôi như saccarose, lactose, maltose cho đến các polysaccarit như tinh bột, dextrin. Nguồn năng lượng quan trọng nhất cho vi khuẩn lactic là các monosaccarit và disaccarit. Các nguồn cacbon này được dùng để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và sinh ra các axít hữu cơ như axít citric, malic, pyruvic, fumaric, axetic.. Một số loài vi khuẩn lactic lên men dị hình phân lập từ các sản phẩm thực phẩm có thể sử dụng các axít gluconic và galacturonic tạo thành CO 2, axít axetic và 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn axít lactic như Lactobacterium lycopersici, Streptobacterium hassice fermentatae. Trong quá trình lên men các cơ chất chứa cacbon, vi khuẩn lactic có thể sử dụng cả các axít amin như axít glutamic, arginin, tirozin làm nguồn cung cấp năng lượng. Khi đó tạo ra quá trình decacboxyl và tạo ra CO 2. Các loại vi khuẩn khác nhau đòi hỏi các nguồn cacbon khác nhau. Sự phát triển vi khuẩn lactic với mỗi loại đường khác nhau sẽ tạo ra các tế bào có đặc điểm hình thái và sinh lý khác nhau và vì vậy cũng sẽ có khả năng chống chịu khác nhau trước những áp lực của các quá trình xử lý sau này. Khả năng sống sót của L. bulgaricus trong và sau sấy đông khô phụ thuộc vào loại đường được bổ sung trong quá trình nuôi cấy và thu hồi chế phẩm, nếu lên men từ manose thì tỉ lệ tế bào chết nhiều hơn hẳn so với lên men từ fructose và lactose. Tuy nhiên, việc lựa chọn loại đường nào cũng cần quan tâm đến vấn đề kinh tế nhằm giảm thiểu chi phí đầu vào [12]. 1.1.2.2. Nhu cầu về dinh dưỡng nitơ Nitơ cũng là một nguyên tố cần thiết cho sự sống tất cả các sinh vật. Những vật chất cơ bản của tế bào như protein, axít nucleic… đều chứa nitơ, vì vậy nitơ đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Vi khuẩn lactic đòi hỏi rất nhiểu axít amin khác nhau do đó chúng cần môi trường có sẵn nguồn nitơ nhằm đảm bảo sự phát triển của mình. Axít amin có thể được đồng hóa dưới dạng peptit nhờ vào tác dụng của enzyme protease ngoại bào hay nội bào. Mỗi loài vi khuẩn khác nhau lại có nhu cầu về nguồn nitơ khác nhau. Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ nên chúng đòi hỏi nguồn nitơ có sẵn trong môi trường. Chỉ có một số ít loài vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất hữu cơ có từ nguồn nitơ vô cơ như L. helveticus chúng có thể bị kích thích bởi sự có mặt của muối amoni trong môi trường. Để sinh trưởng và phát triển bình thường, ngoài nitơ dưới dạng hỗn hợp các axít amin, vi khuẩn lactic còn cần những hợp chất hữu cơ chứa nitơ như các sản phẩm thủy phân protein từ pepton, peptit, dịch nấm men thủy phân, dịch chiết thịt, trypton… Đây cũng là nguồn nitơ thường xuyên được sử dụng để chuẩn bị môi trường nuôi cấy. Tuy nhiên ở qui mô công nghiệp ta cần nghiên cứu những nguồn 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn nitơ thích hợp để sản xuất giúp giảm giá thành sản phẩm mà nâng cao hiệu quả sản xuất. Trong đó nấm men thủy phân được sử dụng khá nhiều [12]. 1.1.2.3. Nhu cầu về dinh dưỡng vitamin Các vi khuẩn lactic, đặc biệt là giống Lactobacillus, rất cần vitamin cho sự sinh trưởng. Axít nicotinic và axít pantotenic rất cần cho sự sinh trưởng của tất cả các loài vi khuẩn lactic. Tuy nhiên vitamin bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ nuôi cấy, pH, lượng CO2 ban đầu và thế oxy hóa khử của môi trường [12], [32]. 1.1.2.4. Các chất hữu cơ khác cần thiết cho sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic Axít axetic và axít xitric ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic được sử dụng rộng rãi làm thành phần môi trường để nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic. Axetat có tác động quan trọng đến sự sinh trưởng của tế bào. Axetat được dung làm chất đệm cho môi trường khi nuôi cấy nhiều loài vi khuẩn lactic. Một loại axít hữu cơ quan trọng có ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng của hầu hết các loài vi khuẩn lactic là axít oleic, một dẫn xuất của axít oleic được sự dụng là Tween 80 trong thành phần môi trường phân lập và nuôi cấy vi khuẩn lactic. Một vài loài vi khuẩn lactic (Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus bulgaricus) rất cần axít béo không no cho sự phát triển [12], [50]. 1.1.2.5. Nhu cầu về các muối khoáng Để đảm bảo cho sự sinh trưởng vi khuẩn lactic rất cần các hợp chất vô cơ đa lượng và vi lượng như đồng, sắt, natri, kali, photpho, lưu huỳnh, mangan và magiê. Đặc biệt là mangan có tác dụng ngăn cản quá trình tự phân hủy của tế bào và rất cần thiết cho quá trình sống bình thường của vi khuẩn này. Đối với Lactobacillus thì mangan, magiê và sắt có tác động tích cực lên sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic [12], [45]. 1.1.3. Đặc điểm phân loại của vi khuẩn lactic Theo khóa phân loại vi khuẩn của Bergey’s [21] Lactobacillus được phân loại như sau: Ngành: Lớp: Firmicutes Bacilli 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Bộ: Họ: Giống: Eubacteriales Lactobacillaceae Lactobacillus Lactobacillus thuộc nhóm các vi khuẩn lactic. Vi khuẩn lactic gồm một số giống trong ngành Firmicutes, chúng có chung đặc tính là các vi khuẩn Gram dương và lên men carbohydrate thành năng lượng và axít lactic. Giống Lactobacillus rất đa dạng. Sự đa dạng của chúng có thể được đánh giá bằng hàm lượng G+C trong ADN của các loài, thường chiếm 32-53 mol%.. Điểm đặc trưng phổ biến nhằm phân biệt chúng với phần lớn các giống khác là dạng hình que và khả năng tạo ra axít lactic như một sản phẩm cuối cùng chủ yếu. Bên cạnh đó, Lactobacillus còn là vi khuẩn Gram dương, không hình thành bào tử và hiếm khi di động. Người ta thấy rằng tế bào Lactobacillus điển hình có dạng hình que, với kích thước biến đổi trong khoảng (0,5-1,2)×(1-10) m, đôi khi trông chúng có thể gần giống như hình cầu (coccoid) trong điều kiện nào đó và thường hình thành dạng chuỗi hoặc tồn tại đơn độc Khuẩn lạc của vi khuẩn Lactobacillus trên môi trường agar có kích thước 2-5mm, dạng lồi, mờ đục và không nhuộm màu. Những tế bào này đòi hỏi môi trường nuôi cấy phức tạp, có khả năng lên men và phân hủy saccharose. Ít nhất một nửa sản phẩm lên men từ nguồn cacbon là lactose [25]. Về nhu cầu ôxy, chúng là những vi khuẩn kỵ khí tùy tiện, nhưng phát triển tốt hơn trong điều kiện không có ôxy. Nhìn chung, các loài trong giống này sẽ phát triển tốt hơn trong điều kiện có 5% CO2 [22] Về nhu cầu dinh dưỡng, Lactobacillus cần chế độ dinh dưỡng đặc biệt. Chúng phát triển tốt trong môi trường nhiều phức chất. Nhiệt độ phát triển tối ưu của chúng là 30-400C, nhưng cũng có thể sinh trưởng trong phạm vi từ 5-530C. Chúng có khả năng chịu đựng được môi trường có tính axít, pH tối ưu cho sự phát triển là 5,5-5,8 nhưng nhìn chung có thể sinh trưởng ở pH 5 [12] 1.1.4. Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của vi khuẩn lactic 1.1.4.1 Ảnh hưởng của oxy 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn hô hấp tùy tiện, không có hệ enzyme hô hấp xitocrom cũng như hệ catalaza. Tuy vậy, chúng có khả năng oxy hóa rất nhiều hệ FAD (Flavin Adenin Dinuclecotit). Các nghiên cứu cho thấy, một số chất trong môi trường chỉ có thể được sử dụng khi có mặt oxy. Chẳng hạn Pediococcus sp. và L. plantarum có thể đồng hóa được glyxerin trong điều kiện hiếu khí. Một số loài Leuconostoc có thể cần sự có mặt của oxy trong giai đoạn đầu để đồng hóa hexoase. L. brevis và L. buchneri phát triển tốt ở 30 oC trong điều kiện yếm khí, trong khi ở 37 oC chủng chỉ phát triển trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí tùy tiện. Hiện tượng tương tự cũng gặp ở một số chủng thuộc loài S. pyogenes. Các nghiên cứu cho thấy, hệ enzyme peroxylase có trong vi khẩn lactic có thể thực hiện các chức năng thay cho hệ enzyme dehydrogenase, khi đó oxy được sử dụng như là chất nhận hydro. Quá trình oxy hóa ở vi khuẩn lactic thường kèm tlợn việc tạo thành H 2O2. Đồng thời một số vi khuẩn lactic (S. brevis, L. mesenteroides) có thể khử được H 2O2 thành nước cùng với sự tham gia cùng một số chất oxy hóa. Như vậy, vi khuẩn lactic có hệ peroxydase sử dụng NADH 2 làm chất nhận điện tử và phân giải H 2O2. Phương trình phản ứng như sau: NADH2 + H+ + H2O2 → NAD+ + 2H2O Trong điều kiện hiếu khí, năng lượng sinh ra cũng lớn hơn rất nhiều so với trong điều kiện yếm khí (hơn 20 lần khi cùng phân hủy 1 mol glucose). Quan hệ với oxy giữa các loài vi khuẩn khác nhau có sự khác nhau. Trong điều kiện kị khí nghiêm ngặt, các trực khuẩn lên men dị hình chậm sinh trưởng. Các vi khuẩn lactic lên men dị hình khi lên men arabinoase đạt tối ưu trong điều kiện kị khí, còn các loài khác không sử dụng được pentose lại sinh trưởng rất kém trong điều kiện này. Trong quá trình lên men lactic, lượng oxy vượt quá giới hạn sẽ làm bất hoạt lactate dehydrogenazase, do vậy quá trình tạo thành axít lactic không xảy ra. Trong quá trình lên men bảo quản các loại thực phẩm tươi sống (tôm, cá, thịt,…), các vi khuẩn yếm khí lên men lactic đồng hình thường được sử dụng, 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn nhất là trong bảo quản bằng bao gói chân không. Hình thức bảo quản này, một mặt tránh sự oxy hóa các sản phẩm, mặt khác tránh sự sinh trưởng của các vi sinh vật hiếu khí gây hỏng sản phẩm. Trường hợp này vi khuẩn lactic sẽ ức chế tốt với vi khuẩn hiếu khí nhờ các sản phẩm trao đổi chất của nó [12], [18]. 1.1.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ Bảng 1.1. Nhiệt độ thích hợp cho các giống vi khẩn lactic [12]. Nhóm vi khuẩn lactic Nhiệt độ sinh trƣởng (0C) Bình thƣờng Tối ƣu Giống Enterococcus, Pediococcus, Bifidobacterium Leuconostoc, Vogococcus, Ưa ấm 5 - 45 20 - 40 Lactococcus Ưa nhiệt 20 - 60 40 - 45 Str Streptococcus Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của của vi khuẩn lactic. Ưa lạnh 0 - 27 10 - 15 Khoảng nhiệt độ sinh trưởng của vi khuẩn khá rộng, một số loài có thể sinh trưởng ở 55oC trong khi một số khác có thể sinh trưởng được ở 50C. Tuy nhiên đa số vi khuẩn lactic sinh trưởng trong một khoảng nhiệt độ từ 15 – 400C (Bảng 1.1). 1.1.4.3 Ảnh hưởng của pH Hoạt động của vi khuẩn lactic, đặc biệt là của hệ enzyme của chúng, chịu tác động mạnh của sự thay đổi pH môi trường. Mỗi enzyme đều có vùng pH tối ưu mà tại đó hoạt tính sinh học cao nhất. Bảng 1.2. Khoảng pH thích hợp của các chi vi khuẩn lactic [12]. pH tối thích pH sau lên men Lactobacillus 5,6 - 6,2 3,2 - 3,5 Lactococcus 5,6 - 6,5 4,0 - 4,5 Leuconostoc 5,6 - 6,5 5,0 Enterococcus 7,0 4,0 - 4,6 Pediococcus 5,6 - 6,5 3,2 - 3,5 Chi Tuy nhiên, pH nội bào của các vi khuẩn lactic lại không tương ứng với pH tối ưu của các enzyme nội bào của chính nó. Giá trị pH tối ưu cho sự sinh trưởng của Lactobacillus, Pediococcus và Leuconostoc lần lượt là 5,6 - 6,2; 5,6 - 6,5 và 5,6 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - 6,5. Giá trị pH thấp nhất mà mỗi giống vi khuẩn lactic có thể chịu được là khác nhau. Chẳng hạn Lactobacillus chịu được pH = 3,2 - 3,5, Pediococcus chịu được pH = 3,2 - 3,5 trong khi đó, Leuconostoc chịu được pH = 5,0 (Bảng 1.2). Trong quá trình lên men lactic, axít lactic sinh ra đầu tiên có tác dụng ức chế các hoạt động của vi sinh vật khác. Sau đó, khi lượng axít tích lũy đủ lớn thì chính vi khuẩn lactic cũng bị ức chế, sự axít hóa tế bào chất gây ra do sự tích lũy nội bào axít lactic [12]. 1.1.4.4 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl Nồng độ NaCl ảnh hưởng đến màng tế bào chất của vi khuẩn. Với nồng độ NaCl lớn hơn hoặc bằng 5%, sự sinh trưởng của phần lớn các chủng vi khuẩn lactic bị ức chế. Nồng độ muối cao làm chênh lệch giữa áp suất thẩm thấu nội bào và ngoại bào của vi khuẩn lactic tăng, đồng thời ức chế hoạt tính enzyme của tế bào. Các vi khuẩn Gram âm dễ mẫn cảm với NaCl hơn vi khuẩn Gram dương, nguyên nhân là do các enzyme của vi khẩn bị ức chế bởi ion Cl-. Một số chủng P. pentosaceus sinh trưởng ở nồng độ NaCl 9-10% [12], [45]. 1.1.4.5 Ảnh hưởng của nồng độ glucose Đường là nguồn cacbon chủ yếu cho vi khuẩn lactic sinh tổng hợp axít lactic. Nồng độ đường trong môi trường càng cao thì lượng axít sinh ra càng nhiều. Tuy nhiên, nồng độ đường quá cao làm cho áp suất thẩm thấu môi trường cao gây ra hiện tượng co nguyên sinh ảnh hưởng đến sự sinh trưởng tế bào vi khuẩn lactic do đó giảm axít lactic tạo ra [12], [18]. 1.1.5 Lên men lactic ở Lactobacillus Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành axít lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic. Lactobacillus có khả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không có khả năng lên men các loại glucid phức tạp và tinh bột. Sự phát triển của chúng cần có sự có mặt của peptone, axít amin hay muối amôn. Vi khuẩn Lactobacillus có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dưỡng là giàu vitamin, axít amin và khoáng chất. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường axít pH từ 5,5÷6, khi pH 5,5 quá trình lên men bị dừng lại. Nhiệt độ thích 10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn hợp cho quá trình lên men từ 15÷500C. Tuy nhiên, mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn 800C vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn. Quá trình lên men lactic diễn ra trong tế bào vi khuẩn. Đầu tiên, đường sẽ được vi khuẩn lactic đưa vào bên trong tế bào nhờ cơ chế vận chuyển đặc trưng của màng tế bào. Nếu phân tử đường là đường đơn như glucose thì sẽ vào thẳng chu trình chuyển hóa, còn nếu phân tử đường là đường đôi hay các dạng đường khác thì sẽ bị thủy phân thành các monosaccharide rồi mới vào chu trình chuyển hóa. Sau đó phân tử đường này sẽ đi vào các chu trình chuyển hóa khác nhau và cuối cùng cho sản phẩm là axít lactic, axít axetic, CO2… Dựa vào sản phẩm tạo thành của quá trình lên men mà người ta chia chúng ra làm hai nhóm là vi khuẩn lactic lên men đồng hình hay vi khuẩn lactic lên men dị hình [5], [18]. 1.1.6 Sự phân bố vi khuẩn Lactobacillus trong tự nhiên Lactobacillus phân bố tương đối rộng rãi trong tự nhiên đặc biệt là trong các sản phẩm lên men, chúng giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm: các sản phẩm chế biến từ sữa và rượu bia. Người ta có thể tìm thấy Lactobacillus ở cả động vật và thực vật. Ở người, Lactobacillus thường tìm thấy ở ruột và âm đạo [12]. 1.2. Một số đặc tính probiotic của Lactobacillus 1.2.1. Khả năng ức chế các vi khuẩn gây bệnh Lactobacillus có khả năng sinh ra các chất ức chế với cả vi khuẩn Gram dương, Gram âm, kể cả nấm và có khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn bao gồm các axít hữu cơ, hydrogen peroxit, cacbondioxit, và diaxetyl cũng như bacteriocin và các hợp chất giống bacteriocin [34], [40]. Axít hữu cơ có tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, được sản sinh bởi vi khuẩn lactic như acetic, lactic, axít probionic. Một vài vi khuẩn chi Lactobacillus có khả năng ngăn chặn sự phát triển của E. coli, M. luteus, Salmonella typhi và Shigella flexneri bằng cách sinh ra ra axít lactic [8]. Cả axít lactic và axít axetic đều có khả năng hạn chế sự phát triển của các vi sinh vật khác bởi chúng làm giảm pH bên trong đường ruột và chính điều này đã ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của các vi sinh vật khác [40]. 11 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Ngoài ra, Lactobacillus còn có khả năng sinh ra bacteriocin, một loại protein có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn khác do sự tạo thành các kênh làm thay đổi tính thấm của màng tế bào, nhiều loại bacteriocin còn có khả năng phân giải ADN, ARN và tấn công vào peptidoglycan để làm suy yếu thành tế bào. Bacteriocin sẽ tấn công các vi khuẩn gây bệnh và ức chế sự phát triển của chúng, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh như: E.coli, Samonella, Vibrio, Campylobacter, Shigella, Clostridium, Candida albicans, và một số virus khác [40]. 1.2.2. Khả năng chịu mặn Khả năng chịu mặn của Lactobacillus có vai trò quan trọng vì đây là yếu tố đầu tiên quyết định sự tồn tại của probiotic trong môi trường nước biển. Khả năng chịu mặn là đặc tính quý khi sử dụng các chủng này chế tạo chế phẩm sử dụng cho nuôi trồng thủy sản ở các vùng khác nhau. Một số chủng Lactobacillus đã được biết với khả năng chịu độ mặn cao, cao hơn rất nhiều so với độ mặn trung bình từ 3,1‰ tới 3,8‰ của nước biển như L. amylovorus DCE 471 có thể tồn tại và sinh ra bacteriocin trong môi trường 3 % (w/v) NaCl [41]. 1.2.3. Khả năng tồn tại trong đường tiêu hóa Trong các điều kiện in vitro, nhiều chủng Lactobacillus đã được tuyển chọn với khả năng tồn tại ở trong điều kiện bất lợi của đường ruột động vật thủy sản như môi trường axít HCl ở dạ dày, môi trường kiềm của ruột, lyzozyme, dịch tụy, dịch mật [50]. Khả năng tồn tại trong các điều kiện khắc nghiệt của đường tiêu hóa giúp cho các vi sinh vật probiotic có thể cạnh tranh được vị trí bám dính và các nguồn dinh dưỡng, năng lượng với các vi khuẩn gây hại. Một số chủng Lactobacillus có khả năng tồn tại tốt trong đường tiêu hóa đã được phân lập như: L. curvatus, L. reuteri, L. plantarum, L. parapentarum, L. pentosus, L. keferi, L. fermentum, L. animalis, L. mucosae, L. Aviaries, L. hilgardii, và L. Panis [50], [54]. 1.3. Probiotic 1.3.1. Định nghĩa probiotic “ Probiotic là chất trợ sinh học gồm các vi sinh vật sống khi đưa vào đường tiêu hóa với một lượng thích hợp sẽ có lợi cho sức khỏe” [28]. Trái với kháng sinh, 12 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn “Probiotic” là các chất do vi khuẩn tiết ra có tác dụng kích thích sự phát triển các vi khuẩn có lợi khác (Kollath, 1953, là người đầu tiên đưa ra từ này). Probiotic là thuật ngữ có nguồn gốc từ Hy Lạp bao gồm có hai từ: “pro” có ý nghĩa là vì, “biosis” có nghĩa là sự sống. Probiotic được định nghĩa lần đầu tiên bởi Parker (1974) “là những sinh vật và các chất giúp cân bằng hệ sinh vật đường ruột”. Năm 1989, Fuller [29] đã định nghĩa lại probiotic: “là những vi sinh vật sống khi bổ sung vào thức ăn, chúng có tác động tốt đến sức khoẻ của động vật chủ bằng cách tạo cân bằng hệ sinh vật đường ruột”. Bifidobacteria và Lactobacilli là những chi được sử dụng rộng rãi nhất trong sản xuất probiotic. Nấm men (Saccharomyces cerevisiae), một vài chủng Bacilllus spp. cũng đã được sử dụng như một probiotic. Đến năm 1992, probiotic được Havenaar và Huis Int Veld định nghĩa là: “Probiotic là một hoặc sự kết hợp của các vi sinh vật sống, ảnh hưởng có lợi đến vật chủ, hoàn thiện hệ vi sinh vật đường ruột”. Nhóm các nhà khoa học làm việc tại Châu Âu thuộc Viện Khoa học quốc tế năm 1998 đã định nghĩa probiotic là vi sinh vật sống bổ sung vào thức ăn tác động có lợi đến vật chủ”. Theo Tổ chức Thực phẩm, Nông nghiệp và Sức khỏe thế giới cho rằng “probiotic là những vi sinh vật sống khi sử dụng một lượng đầy đủ sẽ mang lại sức khỏe tốt cho vật chủ” [39]. 1.3.2. Lịch sử nghiên cứu probiotic Những nghiên cứu về probiotic mới chỉ bắt đầu vào thế kỷ 20, Henry Tisser một bác sỹ người Pháp năm 1900 đã quan sát và thấy phân của những trẻ em mắc bệnh tiêu chảy có ít vi khuẩn lạ hình trứng hoặc hình chữ Y hơn những đứa trẻ khỏe mạnh [30]. Sau đó, đến năm 1907, Elie Metchnikoff – người Nga, đạt giải Nobel – đã chứng minh rằng việc tiêu thụ Lactobacillus sẽ hạn chế các nội độc tố của hệ vi sinh vật đường ruột. Ông giải thích được điều bí ẩn về sức khỏe của những người Cô-đắc ở Bulgary, họ sống rất khỏe mạnh và có thể sống tới 115 tuổi hoặc hơn. Nguyên nhân có thể do họ tiêu thụ rất lớn các sản phẩm sữa lên men, điều này đã được Ông mô tả trong sách “Kéo dài cuộc sống” [30]. Có thể nói Tisser và Metchnikoff là người đầu tiên đưa ra những đề xuất mang tính khoa học về probiotic, làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo về probiotic [29]. Năm 1930, nhà khoa học người Nhật Minoru Shirota đã phân lập được các vi khuẩn lactic từ phân của các em thiếu nhi khỏe mạnh. Cùng năm đó, các nhà 13 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn nghiên cứu Hoa Kỳ đã chứng minh là Lactobacillus acidophilus có khả năng làm giảm bệnh táo bón thường xuyên. Nhiều nhà khoa học của đại học Havard phát hiện ra các vi khuẩn đường ruột đóng một vai trò quyết định trong quá trình tiêu hóa, giúp tiêu hóa thức ăn, cung cấp một số vitamin và các chất dinh dưỡng khác nhau mà cơ thể vật chủ không tự sinh ra được. Sau đó 5 năm, một trong các đồ uống lên men – đặt tên là “Yakult” từ sữa được cho là có khả năng hỗ trợ sức khỏe đường ruột (intestinal health) được sản xuất. Khái niệm chung probiotic được chấp nhận ở Châu Á trong nhiều năm khi các sản phẩm lên men từ sữa probiotic đầu tiên được giới thiệu ở Châu Âu những năm của thập niên 80 [29]. Ngày nay, các sản phẩm probiotic có chứa Bifidobacteria hoặc Lactobacillus đã được tiêu thụ rộng rãi và phổ biến khắp nơi trên thế giới như những nguồn thực phẩm chính giúp tăng cường sức khỏe cho con người cũng như vật nuôi. 1.3.3. Vai trò của probiotic Cho đến nay, vẫn còn có ít tài liệu chứng minh được việc bổ sung probiotic có thể thay thế hoàn toàn quần thể vi sinh vật tự nhiên trong đường ruột. Tuy nhiên, người ta hy vọng rằng probiotic có thể hình thành những tập đoàn vi khuẩn có lợi, có thể hỗ trợ cho cơ thể động vật mà vẫn duy trì được những chức năng như những VSV đường ruột tự nhiên (trong trường hợp tập đoàn vi sinh vật tự nhiên này bị suy yếu và phải sau một thời gian mới hồi phục được). Từ đó, probiotic được xem như là yếu tố điều hoà cho hệ sinh thái nội quan. Một vài tác dụng có lợi của probiotic được liệt kê dưới đây: - Điều hoà trường hợp không dung nạp lactose: có những cá thể không dung nạp được lactose, nhưng nhờ chủng vi khuẩn tích cực có trong probiotic giúp cơ thể chịu đựng được lactose tốt hơn. - Đề phòng được ung thư kết tràng: một số chủng vi khuẩn lactic có tác dụng kháng chất gây đột biến, có khả năng đính vào các amin khác vòng và các chất gây ung thư, thấy rõ ở loài gặm nhấm. Đối với người, có những chủng có tác dụng kháng ung thư do giảm hoạt tính enzyme β-glucuronidase (enzyme xúc tác hình thành chất gây ung thư đường ruột). - Làm giảm cholesterol: nhiều chủng lactic làm giảm cholesterol huyết thanh ở động vật bằng cách phân ly mật trong ruột, nhờ đó ức chế quá trình tái hấp thu mật (mật vào trong máu có vai trò như cholesterol). 14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - Cải thiện chức phận miễn dịch và phòng ngừa nhiễm trùng: các vi khuẩn lactic có thể ngăn ngừa những mầm bệnh bằng sự ức chế cạnh tranh (cạnh tranh sinh trưởng). - Giảm viêm: probiotic có các vi khuẩn lactic điều hoà được quá trình viêm và những đáp ứng quá mẫn nhờ điều hoà chức năng cytokin, ngăn ngừa tái phát viêm ruột. - Cải thiện hấp thu khoáng: vi khuẩn lactic trong probiotic có thể vô hiệu hoá chứng suy hấp thu các khoáng vi lượng. - Vi khuẩn trong probiotic có tác dụng ngăn ngừa sự phát triển vi khuẩn gây bệnh viêm ruột (đặc biệt đối với bệnh viêm ruột hoại tử ở gà) [1], [44]. 1.3.4. Cơ chế tác động của probiotic Đã có nhiều nghiên cứu giải thích cơ chế tác động của probiotic, song vẫn còn có nhiều ý kiến khác nhau. Sau đây là tóm tắt những kiểu tác động của probiotic được nhiều nhà khoa học chấp nhận [7], [14]. 1.3.4.1. Probiotic sản sinh các chất ức chế Sự có mặt của các vi khuẩn sản sinh các chất ức chế trong ruột của vật chủ, trên bề mặt hoặc trong môi trường nuôi đã tạo ra một rào ngăn chặn sự sinh sôi của các tác nhân gây bệnh cơ hội. Các chất diệt khuẩn hay ức chế hoạt động của vi khuẩn gây bệnh do vi khuẩn probiotic sinh ra có thể tác động đơn độc hoặc phối hợp với nhau bao gồm: các chất kháng sinh, bacteriocin, siderophores, lysozyme, protease, hydro peroxit và các axít hữu cơ (làm biến đổi độ pH). Ngoài ra, gần đây amoni và diaxetyl cũng được đưa thêm vào danh sách này. Các nhà vi sinh học đã cho biết: Lactobacillus spp. có thể sản sinh bacterocin là chất ức chế sinh trưởng của các vi khuẩn khác (chủ yếu là vi khuẩn Gram dương). Các vi khuẩn biển sản sinh enzyme phân giải vi khuẩn chống lại Vibrio parahaemolyticus. Alteromonas sp. dòng B-1031 phân lập từ nước biển gần bờ biển của Nhật Bản sản sinh monastatin có tác dụng ức chế hoạt tính protease của Aermonas hydrophila và V. anguillarum [7], [14]. 1.3.4.2. Cạnh tranh hóa chất/năng lượng với những vi khuẩn khác Tất cả các vi khuẩn đều cần sắt để tăng trưởng. Siderophore là chất có khối lượng phân tử thấp, có khả năng gắn với các ion sắt. Siderophore có thể hòa tan sắt kết tủa thành dạng dễ sử dụng cho vi sinh vật, do đó nó là một công cụ 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn chuyển hóa sắt rất quan trọng đối với các vi sinh vật. Các vi sinh vật vô hại sinh siderophore có thể được sử dụng như probiotic để cạnh tranh sắt với các vi khuẩn gây hại. Bản thân vi khuẩn có hại bị loại bỏ thì cũng có nghĩa là loại bỏ được đối thủ cạnh tranh các chất dinh dưỡng và năng lượng dùng cho vi khuẩn probiotic và cho vật chủ. Sử dụng Pseudomonas fluorescens như probiotic trong nuôi cá hồi nước ngọt và cá hồi đại dương có tác dụng hạn chế A. salmonicida theo cơ chế này [7], [14]. 1.3.4.3. Cạnh tranh vị trí bám dính với vi khuẩn có hại Vi khuẩn probiotic có thể ngăn cản sự khu trú của các vi khuẩn gây bệnh bằng cạnh tranh giành vị trí bám trên niêm mạc ruột hay trên bề mặt các mô khác. Vi khuẩn bám dính trên niêm mạc ruột nhờ cơ chế đặc trưng (dựa vào fimbritae bám dính của vi khuẩn và các phân tử thụ thể của thượng bì ruột) và cơ chế không đặc trưng dựa vào những yếu tố hóa lý học. Người ta đã chứng minh được khả năng bám dính và phát triển trên bề mặt hoặc bên trong ruột hoặc niêm mạc ngoài của chủng Carnobacterium K1 làm cho chủng này cạnh tranh vượt trội và ngăn cản được sự lan rộng của các vi khuẩn gây bệnh ở cá như V. anguillarum và A. hydrophila [7], [14]. 1.3.4.4. Tăng cường đáp ứng miễn dịch Kháng nguyên của probiotic kích thích tế bào niêm mạc ruột sản sinh kháng thể chống lại tác nhân gây bệnh. Chất ức chế của probiotic tiếp tục nâng cao hiệu quả kháng thể của vật chủ. Trong thực nghiệm, người ta thấy động vật thí nghiệm được bổ sung vi khuẩn lactic đã tăng khả năng chống lại bệnh truyền nhiễm đường ruột khá rõ rệt. Tôm không có khả năng tạo kháng thể vì không có đáp ứng miễn dịch thể dịch. Probiotic có tác dụng tăng cường đáp ứng miễn dịch tự nhiên [7], [14]. 1.3.5. Các tiêu chuẩn chọn vi khuẩn probiotic Việc lựa chọn các chủng vi sinh vật sử dụng chế tạo probiotic tiêu chuẩn đầu tiên là phải an toàn cho quá trình sản xuất và ứng dụng, có khả năng tồn tại và chiếm lĩnh (colonization) trong đường tiêu hóa vật chủ. Các tiêu chuẩn lựa 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn chọn này được hợp lý hóa thông qua các thí nghiệm in vitro qua đó người ta sẽ tuyển chọn được các chủng có tiềm năng như là nguồn probiotic [7], [30]. Các chủng vi sinh vật probiotic được lựa chọn theo các tiêu chuẩn chủ yếu sau: - Hoạt tính kháng khuẩn chống lại các vi khuẩn gây bệnh: Lựa chọn được các chủng có khả năng sản sinh các chất kháng khuẩn là đặc tính quan trọng nhất trong phát triển probiotic. Các chủng probiotic cần có hoạt tính ức chế vi khuẩn gây bệnh như E. coli, Salmonella và Campylobacteria. Hoạt tính kháng khuẩn của chúng có thể theo nhiều cơ chế khác nhau như: + Sản sinh ra các chất bacteriocin. + Làm giảm độ pH bởi tạo ra axít lactic. + Tạo ra H2O2. + Làm giảm độc tố theo các cơ chế khác nhau. + Khả năng làm giảm sự bám dính của các vi khuẩn gây bệnh trên bề mặt. + Cạnh tranh dinh dưỡng với các vi khuẩn gây bệnh. - Khả năng tồn tại trong môi trường axít dạ dày: Khoang miệng và dạ dày của vật chủ là nơi có môi trường axít pH từ 2-3 và có mặt các enzyme tiêu hóa (amylase, protease, lysozyme…). Các chủng vi sinh vật được coi là nguồn probiotic phải tồn tại được trong điều kiện này. Hiện nay, các công ty đã khuyến cáo dùng vỏ bọc (microcapsule) với chế phẩm probiotic nhằm tăng khả năng sống của vi khuẩn probiotic khi đi qua khoang miệng và dạ dày. - Khả năng chịu muối mật: thông thường, muối mật trong ruột của động vật trung bình là 0,3% [35]. Để tồn tại và phát triển, các chủng probiotic phải có khả năng tồn tại và phát triển với nồng độ muối mật trung bình khoảng 0,3%, ngoài ra một số chủng probiotic (Nấm men, Bacillus và Lactobacillus) có khả năng sinh enzyme tiêu hóa như: amylase, xenlulase và protease, lipase và phytase có vai trò làm tăng khả năng tiêu hóa thức ăn và hấp thu chất dinh dưỡng của vật chủ. 1.3.6. Các vi sinh vật probiotic Vi khuẩn lactic: gồm 2 chi vi khuẩn chủ yếu là Lactobacillus và Bifidobacterium. 17 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Các loài thuộc chi Lactobacillus: L. acidophilus, L. amylovorus, L. brevis, L. casei, L. rhamnosus, L. caucasicus, L. crispatus, L. delbrueckii, L. bulgaricus, L. fermentum, L. gasseri, L. helveticus, L. johnsonii, L. lactis, L. leichmannii, L. paracasei, L. plantarum, L. reuteri, L. rhamnosu. Các loài thuộc chi Bifidobacterium: B. adolescentis, B. bifidum, B. breve, B. infantis, B. lactis (B. animalis), B. licheniformis, B. longum. Một số vi sinh vật probiotic khác không phải vi khuẩn lactic Lactobacillus và Bifidobacterium: Bacillus subtilis, Enterococcus faecium, Saccharomyces boulardii, Saccharomyces cerevisiae [14]. 1.3.7. Tính an toàn của probiotic trên động vật Việc nghiên cứu, phát triển chế phẩm probiotic và sử dụng trong chăn nuôi bắt đầu từ khâu nghiên cứu sản xuất và tiêu thụ, sử dụng trên đàn gia súc, gia cầm. Các chủng vi sinh vật đã qua nhiều khâu tiếp xúc với con người, môi trường trước khi vào cơ thể động vật. Điều này cho thấy yêu cầu an toàn đối với chủng vi sinh vật là vấn đề quan trọng nhất đối với vật nuôi, con người và môi trường. Đối với động vật cần có thời gian thử nghiệm từ 1-3 tháng, kiểm tra các chỉ tiêu tăng trọng, phản ứng cơ thể, theo dõi các bệnh tiêu hóa, bệnh nhiễm khuẩn và các phản ứng phụ. Ngoài ra, cần có những thông số phân tích sinh hóa về máu và đánh giá chỉ số Coliform trong phân [19]. Đối với con người, cần thiết phải thử nghiệm như trên động vật nhưng cần chú ý các phản ứng phụ như dị ứng với da, mũi, mắt [19], [34]. Với môi trường cần đảm bảo là vi sinh vật không có hại đối với con người và động vật, không mang gen lạ. Nói chung các chủng vi sinh vật probiotic có nguồn gốc tự nhiên (từ hệ vi sinh vật đường ruột vật nuôi) là các chủng được khuyến cáo sử dụng. Tổ chức FAO (2002) [28] đưa ra hướng dẫn với việc tuyển chọn các chủng probiotic, ngoài các đặc tính probiotic và đảm bảo an toàn thì các chủng này phải được cụ thể hóa các thông tin về nguồn gốc chủng, tên phân loại đến chi và loài. 18 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Đối với vấn đề an toàn probiotic, cộng đồng Châu Âu đã lập Ủy ban khoa học về dinh dưỡng động vật đưa ra những quy định đánh giá an toàn đối với sản phẩm và những khuyến cáo cho vấn đề này qua các điều luật và kỹ thuật trực tuyến [48]. Tổ chức FAO [28] khuyến cáo các chủng probiotic không những cần được phân loại chính xác mà còn phải được cung cấp và lưu giữ tại các bảo tàng vi sinh vật đạt tiêu chuẩn quốc tế. Quy trình sản xuất phải theo tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Practices). 1.4. Một số ứng dụng của vi khuẩn Lactobacillus Vi khuẩn lactic được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, môi trường, y dược và nhiều nhất là trong chế biến bảo quản thực phẩm [1], [30] 1.4.1. Trong công nghệ thực phẩm Lactobacillus được tìm thấy trong một số sản phẩm thực phẩm (sữa lên men, rau củ lên men, phomat...) với vai trò bảo quản, cung cấp chất dinh dưỡng hoặc mùi vị cho sản phẩm. Trong các sản phẩm từ sữa, chúng có thể hoạt động một mình hoặc kết hợp với các vi khuẩn lactic khác. Sữa acidophilus là một ví dụ điển hình về các sản phẩm lên men từ sữa này với sự tham gia của L. acidophilus. Ngoài ra, sự kết hợp L. bulgaricus với Streptococcus thermophilus có thể tạo nên sản phẩm sữa chua [1]. Rau củ lên men là một món ăn phổ biến của nhiều nước trên thế giới như: dưa cải chua, dưa cải bắp và nhiều loại rau củ lên men khác là những món ăn thường ngày trong các gia đình ở Việt Nam; Kimchi là một sản phẩm lên men lactic khác của hơn 100 loại rau củ và là một món ăn truyền thống nổi tiếng của Hàn Quốc… Trong quá trình muối chua rau củ, các vi khuẩn Lactobacillus trong rau củ tươi tạo ra một lượng axít lactic đáng kể góp phần làm chua rau củ và ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm [30], [48]. Ngoài ra, Lactobacillus còn đóng vai trò quan trọng trong quá trình làm bánh mì. Nhiều loài Lactobacillus được tìm thấy trong bột chua làm bánh mì gồm: L. 19 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn acidophilus, L. farciminis, L. casei, L. plantarum, L. rhammosus, L. brevis, L. sanfrancisco và L. fermentum. Vi khuẩn lactic được sử dụng như một chất bảo quản sinh học vì một số sản phẩm trao đổi chất của các vi khuẩn lactic có hiệu quả kháng khuẩn như: các axít hữu cơ, các axít béo, hydrogen peroxide, diacetyl… người ta đặc biệt chú ý đến các bacterioxin, là các chất tạo bởi một số vi khuẩn lactic có khả năng ức chế nhiều tác nhân gây bệnh như: Listeria, Clostridium, Staphylococcus, Bacillus, Enterococcus… Do đó các bacterioxin được nhận định là có hiệu quả cao và an toàn trong quá trình bảo quản các loại thực phẩm. Các nhà nghiên cứu nhận thấy Lactobacillus là một trong những vi khuẩn lactic có khả năng tạo ra nhiều loại bacterioxin. Các bacterioxin của Lactobacillus có thể đưa vào thực phẩm để ngăn chặn sự phát triển của nhiều loài vi khuẩn, đặc biệt là các vi khuẩn gây bệnh [48]. 1.4.2. Trong công nghiệp Vi khuẩn lactic được sử dụng để lên men thu axít lactic. Axít lactic là axít hữu cơ đầu tiên được sản xuất bởi vi sinh vật vào năm 1880. Có vị chua dễ chịu và có đặc tính bảo quản nên có thể làm gia vị đối với các loại nước uống nhẹ, tinh dầu, dịch quả, mứt. Chúng được dùng để axít hóa rượu vang và hoa quả nghèo axít, ngoài ra còn được sử dụng trong công nghiệp thuộc da, dệt, nhuộm, sơn và chất dẻo. Người ta có thể sử dụng các loài Lactobacillus lên men tự nhiên các loại cơ chất khác nhau để tạo ra axít lactic, như: L. bulgaricus có thể tạo ra axít lactic bằng cách lên men nước sữa (whey). Axít lactic là một trong những axít hữu cơ được dùng đầu tiên trong thực phẩm. Axít lactic được sử dụng theo một số cách như dùng trong đóng gói ô liu Tây Ban Nha nhằm ngăn chặn sự hư hỏng và sự lên men, giúp bảo quản bột trứng khô, cải thiện vị của dưa chua khi thêm vào giấm, làm chua nước ép trái cây trong quá trình làm rượu vang… [1], [58]. 1.4.3. Trong nông nghiệp và môi trường Vi khuẩn lactic có khả năng hạn chế sự phát triển của Fusarium- loại nấm gây bệnh quan trọng trong nông nghiệp. Nấm Fusarium khi phát triển sẽ làm cây 20 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xem thêm -