Tài liệu Tối ưu hóa điều kiện lên men thu nhận acid glucuronic trên môi trường nước dừa già

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC HÀ THIÊN HƯƠNG TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN LÊN MEN THU NHẬN ACID GLUCURONIC TRÊN MÔI TRƯỜNG NƯỚC DỪA GIÀ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ SỐ : 60420201 LUẬN VĂN THẠC SỸ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC HÀ THIÊN HƯƠNG TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN LÊN MEN THU NHẬN ACID GLUCURONIC TRÊN MÔI TRƯỜNG NƯỚC DỪA GIÀ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ SỐ : 60420201 LUẬN VĂN THẠC SỸ Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2015 Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP. Hồ Chí Minh, 268 Lý Thường Kiệt, phường 14, Q.10, TP. Hồ Chí Minh. Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn Thúy Hương Ủy viên phản biện 1: PGS. TS Lê Văn Việt Mẫn Ủy viên phản biện 2: TS. Nguyễn Hữu Phúc Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 08 tháng 08 năm 2015. Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1. PGS.TS Nguyễn Tiến Thắng 2. TS. Huỳnh Ngọc Oanh 3. PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn 4. TS. Nguyễn Hữu Phúc 5. TS. Võ Đình Lệ Tâm Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa. CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Hà Thiên Hương MSHV: 13310809 Ngày, tháng, năm sinh: 12/06/1990 Nơi sinh: tỉnh Long An Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60420201 I. TÊN ĐỀ TÀI: “Tối ưu hóa điều kiện lên men thu nhận acid glucuronic trên môi trường nước dừa già” NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Xác định điều kiện lên men thích hợp để thu nhận acid glucuronic trên môi trường nước dừa già. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh acid glucuronic trên môi trường nước dừa già. - Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh acid glucuronic bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm. II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/01/2015. III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 14/06/2015. IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. NGUYỄN THÚY HƯƠNG. TS. NGUYỄN THỊ BÍCH HỒNG. Tp. HCM, ngày … tháng … năm 2015 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS.TS Nguyễn Thúy Hương – người Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành chương trình cao học. Tôi đã học được nhiều điều quý báu ở cô về kiến thức, nhiệt huyết, tình yêu thương và tinh thần trách nhiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Sinh học – Trường Đại học Bách Khoa đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Xin trân trọng cảm ơn tất cả quý thầy cô đã tận tình truyền đạt cho tôi kiến thức và kinh nghiệm, giúp tôi có được hành trang hữu ích để phát triển nghề nghiệp. Xin cảm ơn chị Lý Huỳnh Liên Hương – học viên cao học ngành Công nghệ Sinh học khóa 12 đã luôn chia sẻ và nhiệt tình hỗ trợ tôi thực hiện thí nghiệm. Xin cảm ơn bạn các bạn học viên cao học ngành Công nghệ Sinh học khóa 13 và các bạn sinh viên đã giúp đỡ và động viên tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình thân yêu đã luôn khích lệ và ủng hộ tôi về mặt vật chất lẫn tinh thần để tôi vững tin thực hiện đề tài nghiên cứu này. i TÓM TẮT Nước dừa già là một trong những sản phẩm nông nghiệp được thải ra từ công nghiệp sản xuất các sản phẩm xuất khẩu từ dừa. Nước dừa già có thành phần khá đa dạng và là cơ chất điển hình lên men chủng vi khuẩn acetic. Bên cạnh đó, thành phần dinh dưỡng đa dạng của nước dừa già cũng thích hợp cho chủng vi khuẩn lactic phát triển. Việc tối ưu hóa các điều kiện lên men kết hợp giữa hai chủng vi khuẩn acetic và lactic trên cơ chất nước dừa già nhằm mục đích thu nhận acid glucuronic hàm lượng cực đại với giá thành thấp. Hai chủng giống vi khuẩn sử dụng trong đề tài là chủng Lactobacillus acidophilus có mã số đăng ký trên ngân hàng dữ liệu NCBI là AB911464.1 và vi khuẩn Gluconacetobacter nataicola có mã số đăng ký trên ngân hàng dữ liệu NCBI là NR_041012.1. Sử dụng ma trận sàng lọc Plackett - Burman và phương pháp đáp ứng bề mặt với phương án cấu trúc có tâm RSM-CCD để tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng acid glucuronic sinh ra trong quá trình lên men nước dừa già cho thấy có 4 yếu tố sau sàng lọc được xác định giá trị tối ưu là mật độ giống vi khuẩn G. nataicola ban đầu là 4.79 log CFU/ml, mật độ vi khuẩn L. acidophilus ban đầu là 5.34 log CFU/ml, 8.99% sucrose và nhiệt độ lên men 31.96°C. Các điểm tối ưu này cho giá trị cực đại của acid glucuronic khi áp dụng mô hình vào thực tế là 93.24mg/l đạt 96% sự tương đồng so với mô hình lý thuyết. ii SUMARY Mature coconut water is one of the agriculture by-products which is originated from coconut products exportation industry. It has a diversity in components and is a typical substrate of acetobacter’s fermentation. More over, the diverse nutritions of mature coconut water are also suitable for the development of Lactic bacteria. In this study, the process of mature coconut water fermentation by the complex of two bacteria strains Gluconacetobacter nataicola and Lactobacillus acidophilus in order to get high glucuronic acid concentration was eveluated. The two strains of bacteria was used in this study are Lactobacillus acidophilus with NCBI ID AB911464.1 and Gluconacetobacter nataicola with NCBI ID NR_041012.1. A Plackett – Burman matrix and Response surface methodology (RSM) with Central composite design (CCD) was designed to study the factors affect glucuronic acid formation. The results after screening process indentified four factors with optimal value: 4.79 log CFU/ml G. Nataicola inoculation density, 5.34 log CFU/ml L. acidophilus inoculation density, 8.99 % sucrose and incubation at 31.96○C, respectively. The highest value of glucuronic acid concentration in practical model was 94.23 mg/l, by which 96% identical to the hypothesis model. iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i TÓM TẮT....................................................................................................................... ii SUMARY ...................................................................................................................... iii LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................iv MỤC LỤC .......................................................................................................................v DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... vii DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... viii DANH MỤC BIỂU ĐỒ .................................................................................................ix TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................................x MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................3 1.1. NƯỚC DỪA GIÀ .....................................................................................................3 1.2. NHÓM VI KHUẨN ACETIC .................................................................................6 1.2.1. Tổng quan về vi khuẩn acetic ................................................................................6 1.2.2. Giống vi khuẩn Gluconacetobacter.......................................................................8 1.3. NHÓM VI KHUẨN LACTIC ................................................................................10 1.3.1. Tổng quan về vi khuẩn lactic...............................................................................10 1.3.2. Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus ....................................................................11 1.4. HOẠT TÍNH SINH HỌC CỦA ACID GLUCURONIC .......................................13 1.4.1. Acid glucuronic và cơ chế sinh tổng hợp acid glucuronic ..................................13 1.4.2. Ứng dụng của acid glucuronic trong phòng và điều trị bệnh .............................. 15 1.5. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN VỀ HƯỚNG CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................................................17 CHƯƠNG 2 : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .........................................................20 2.1. Vật liệu, hóa chất, môi trường ................................................................................20 2.1.1 Nguồn giống vi sinh vật .......................................................................................20 2.1.2 Nguyên liệu...........................................................................................................21 2.1.3 Hóa chất, thiết bị ...................................................................................................21 2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................23 2.2.1 Sơ đồ tổng quát .....................................................................................................23 v 2.2.2. Thiết kế thí nghiệm .............................................................................................. 24 2.3. Các phương pháp phân tích ....................................................................................28 2.3.1 Phương pháp vi sinh ............................................................................................. 28 2.3.2. Phương pháp định acid glucuronic bằng Kit K-uronic của hãng Megazyme .....30 2.3.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm ..................................................................30 CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 33 3.1. Các nghiên cứu tiền đề ........................................................................................... 33 3.1.1. Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn Lactobacillus acidophilus ......................33 3.1.2. Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn Gluconacetobacter nataicola ................34 3.2. Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng điều kiện lên men ảnh hưởng đến khả năng thu acid glucuronic trên cơ chất nước dừa già ............................................................................35 3.3 Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành acid glucuronic trên cơ chất nước dừa già ..................................................................................................................35 3.3.1. Kết quả khảo sát các đơn yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hình thành acid glucuronic ......................................................................................................................35 3.3.2. Quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men thu nhận acid glucuronic trên môi trường nước dừa già. ..............................................43 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 54 4.1. Kết luận...................................................................................................................54 4.2. Kiến nghị ................................................................................................................54 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH MỤC HÌNH Hình 1. Vi khuẩn Gluconacetobacter xylinus .................................................................8 Hình 2. Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus .................................................................12 Hình 3. Công thức cấu tạo của acid glucuronic............................................................. 13 Hình 4. Sự oxy hóa glucose tạo thành acid glucuronic .................................................14 Hình 5. Sự tổng hợp acid glucuoronic ở sinh vật ..........................................................15 Hình 6. Mô hình chung về sự đào thải độc tố của acid glucuronic ............................... 15 Hình 7. Sự chuyển hóa bilirubin ....................................................................................16 Hình 8. Quy trình tổng quát ........................................................................................... 23 Hình 9. Đường chuẩn acid glucuronic...........................................................................30 Hình 10. Mặt đáp ứng tương tác giữa tỷ lệ mật độ vi khuẩn G. Nataicola ban đầu và mật độ vi khuẩn L. acidophilus ban đầu ...............................................................................52 Hình 11. Mặt đáp ứng tương tác giữa mật độ vi khuẩn G. Nataicola ban đầu và nhiệt độ .......................................................................................................................................52 Hình 12. Mặt đáp ứng tương tác giữa mật độ vi khuẩn G. Nataicola ban đầu và sucrose .......................................................................................................................................52 Hình 13. Mặt đáp ứng tương tác giữa mật độ vi khuẩn L. acidophilus ban đầuvà nhiệt độ ...................................................................................................................................53 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng của nước dừa ............................................................... 4 Bảng 2.Thành phần vitamin của nước dừa ......................................................................4 Bảng 3.Thành phần khoáng chất của nước dừa............................................................... 4 Bảng 4. Thành phần acid amin của nước dừa .................................................................5 Bảng 5. Môi trường dinh dưỡng ....................................................................................22 Bảng 6. Ma trận sàng lọc các yếu tố ..............................................................................27 Bảng 7. Kế hoạch thực nghiệm theo RSM-CCD để tối ưu hóa hàm lượng acid glucuronic lên men trên cơ chất nước dừa già. ................................................................................27 Bảng 8.Ảnh hưởng của điều kiện lên men đến khả năng hình thành acid glucuronic ..35 Bảng 9. Kết quả sàng lọc trên ma trận Plackett-Burman ..............................................44 Bảng 10. Độ tin cậy của các yếu tố ảnh hưởng dựa trên hàm lượng acid glucuronic ...45 Bảng 11. Kết quả thực nghiệm tối ưu hoá theo phương pháp RSM - CCD ..................47 Bảng 12. Độ tin cậy của các yếu tố tối ưu .....................................................................48 Bảng 13. Tọa độ các giá trị tối ưu thu nhận acid glucuronic ........................................51 viii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1. Đường cong sinh trưởng vi khuẩn Lactobacillus acidophilus .....................33 Biểu đồ 2. Kết quả đường cong sinh trưởng vi khuẩn Gluconacetobacter nataicola ...34 Biểu đồ 3. Ảnh hưởng của mật độ giống G. nataicola ban đầu đến khả năng hình thành acid glucuronic ..............................................................................................................36 Biểu đồ 4. Ảnh hưởng của mật độ giống L. acidophilus ban đầu đến khả năng hình thành acid glucuronic ..............................................................................................................37 Biểu đồ 5. Ảnh hưởng của hàm lượng sucrose bổ sung đến khả năng hình thành acid glucuronic ......................................................................................................................39 Biểu đồ 6. Ảnh hưởng của pH lên men đến khả năng hình thành acid glucuronic .......40 Biểu đồ 7. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến khả năng hình thành acid glucuronic .......................................................................................................................................41 Biểu đồ 8. Ảnh hưởng của thời gian lên men đến khả năng hình thành acid glucuronic .......................................................................................................................................42 Biểu đồ 9. Mức ảnh hưởng của các yếu tố dựa trên hàm lượng acid glucuronic ..........45 Biểu đồ 10. Mức độ ảnh hưởng giữa các yếu tố hình thành acid glucuronic ................48 ix TỪ VIẾT TẮT Response surface methodology (Phương pháp đáp ứng bề mặt): RSM Central Composite Designs (Thiết kế cấu trúc có tâm): CCD d – saccharide acid – 1,4 lactone: DSL x MỞ ĐẦU Acid glucuronic là một hợp chất thứ cấp do nhóm vi khuẩn acetic sinh ra. Đây là hợp chất rất có lợi cho sức khỏe con người nên đã thu hút sự quan tâm và nhiều hướng nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới. Trong cơ thể con người, acid glucuronic được tổng hợp qua chu trình vòng uronic. Acid glucuronic đóng vai trò quan trọng trong chức năng gan. Nó đóng vai trò là chất liên kết khử độc - cơ chế khử độc chính của gan. Acid glucuronic liên kết với bilirubin, cholesterol, phenol, alkcaloid và các hormone steroid tạo thành các chất đơn giản, ít độc hại hơn. Sau đó, các chất này được thải ra ngoài qua nước tiểu hay dịch mật [1,2,3]. Acid glucuronic còn có tác dụng phân giải glycogen giúp điều hòa đường huyết, phòng chống cao huyết áp và bệnh tiểu đường [4]. Bên cạnh đó, nó có tác dụng chống các gốc tự do nên có lợi trong việc ngăn chặn quá trình sự oxy hóa giúp tăng cường sức khỏe [5]. Ngoài ra, acid glucuronic đóng vai trò quan trọng đối với việc điều trị bệnh Gout bằng cách bằng cách giảm nồng dộ acid uric trong máu [5,6]. Đặc biệt, năm 1996, các nhà khoa học Nhật nhận thấy acid glucuronic làm thúc đẩy quá trình Apoptosis trong tế bào ung thư dạ dày và ruột. Phát hiện này đã mở ra hướng nghiên cứu mới quan trọng trong việc phòng ngừa và điều trị bệnh ung thư – một trong những mối quan tâm hàng đầu hiện nay. Acid glucuronic là một hợp chất quan trọng đối với cơ thể. Trong cơ thể người, nó được tổng hợp chủ yếu ở gan nhưng với lượng rất ít nên có thể không đủ giúp cơ thể đào thải với lượng độc tố xâm nhập ngày càng nhiều từ môi trường như hiện nay . Ngoài ra, acid glucuronic còn tồn tại trong động thực vật – một thách thức đối với quá trình sản xuất hàng loạt nhằm ứng dụng dược tính của nó trong y học. Đến thời điểm hiện nay, các nghiên cứu chủ yếu xoay quanh việc chứng minh lợi ích của hợp chất này, rất ít nghiên cứu quan tâm vấn đề sản xuất ứng dụng. Các nghiên cứu về sản phẩm lên men sinh acid glucuronic cũng không đề cập nhiều. Một số nghiên cứu trước đây chỉ chứng minh vi khuẩn acetic tham gia chính trong quá trình sinh acid glucuronic. Nghiên cứu gần đây và trong đó có cả nhóm nghiên cứu của chúng tôi, cho thấy khi bổ sung thêm vi khuẩn lactic vào môi trường lên men của vi khuẩn acetic sẽ làm tăng khả năng sinh acid glucuronic [7,8]. Nhóm vi khuẩn acetic có khả năng lên men tốt trong nhiều môi trường tự nhiên khác nhau và điển hình là môi trường nước dừa [9,10,11]. Ngoài ra, nước dừa già là một 1 trong những sản phẩm nông nghiệp rất dồi dào và ổn định ở nước ta. Ngoài ra, nước dừa già là phế phẩm trong công nghiệp sản xuất cơm dừa nạo sấy xuất khẩu và công nghiệp sản xuất xà phòng. Vì thế, trên thị trường, giá thành của nước dừa già tương đối thấp so với các nguồn cơ chất khác. Thành phần dinh dưỡng của nước dừa già chẳng những thích hợp với vi khuẩn acetic mà còn phù hợp cho sự phát triển của vi khuẩn lactic [12]. Vì vậy, sử dụng nước dừa làm cơ chất lên men thu nhận acid glucuronic vừa có ý nghĩa kinh tế về mặt giá thành sản phẩm vừa góp phần giải quyết đầu ra của nguồn sản phẩm nông nghiệp này. Nghiên cứu lên men nước dừa dựa trên hệ vi sinh vật cộng sinh giữa vi khuẩn acetic và vi khuẩn lactic thu acid glucuronic là hướng nghiên cứu mang tính chất kế thừa các nghiên cứu trước mà chúng tôi đã công bố [8,13,14] và thăm dò trên môi trường cơ chất giá thành thấp lên men thu acid glucuronic hàm lượng cao. Với mục đích này, chúng tôi đề xuất nghiên cứu đề tài “Tối ưu hóa điều kiện lên men thu nhận acid glucuronic trên môi trường nước dừa già”. Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu các điều kiện lên men khi bổ sung chủng vi khuẩn lactic nhằm bổ trợ chủng vi khuẩn acetic để tăng khả năng hình thành acid glucuronic của hệ lên men cơ chất nước dừa già. Đề tài được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm với các nội dung sau : - Xác định điều kiện lên men thích hợp để thu nhận acid glucuronic trên môi trường nước dừa già. - Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh acid glucuronic trên môi trường nước dừa già. - Tối ưu hóa các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh acid glucuronic bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm. 2 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. NƯỚC DỪA GIÀ Cây dừa có tên khoa học là Cocos nucifera L., là một loại cây lâu năm được trồng phổ biến trên toàn thế giới, đặc biệt là các nước nhiệt đới. Việt Nam có điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng rất phù hợp cho cây dừa phát triển. Hiện nay, cây dừa được trồng rộng rãi các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long và khu vực duyên hải miền Trung. Theo thống kê của các tổ chức khác nhau, diện tích trồng dừa của Việt Nam tuy không lớn nhưng sản lượng lại cao và tăng dần đều theo các năm. Theo niên giám Thống kê của Hiệp hội Dừa Châu Á - Thái Bình Dương, đến năm 2012, diện tích trồng dừa của Việt Nam là 157 nghìn hecta và sản lượng hàng năm là 1,015,141 triệu quả tương đương 253,785 tấn dừa khô. Theo thống kê của ETC Group năm 2013, sản lượng dầu dừa xuất khẩu của Việt Nam đứng thứ tư thế giới và Việt Nam cũng là nước xuất khẩu cơm dừa nạo sấy và chỉ xơ dừa chủ yếu. Cây dừa là loại cây cho trái quanh năm nên có khả năng cung cấp sản phẩm rất dồi dào và ổn định. Các sản phẩm tiêu thụ rất đa dạng như dừa trái, cơm dừa sấy khô, bột sữa dừa, dầu dừa, than gáo dừa, thạch dừa, chỉ xơ dừa…Các sản phẩm trên chủ yếu được chế biến từ quả dừa và có giá trị kinh tế cao đối với cả trong và ngoài nước. Quả dừa phục vụ trong quá trình chế biến và đa dạng hóa sản phẩm gồm hai loại: quả dừa non và quả dừa già. Quả dừa non hay dừa trái với giá trị dinh dưỡng cao phục vụ nhu cầu thức uống. Quả dừa già bao gồm phần cơm dừa là thành phần chủ yếu để sản xuất cơm dừa, sữa dừa, dầu dừa. Ngoài ra, phần vỏ dừa hay gáo dừa được tận dụng để sản xuất than gáo dừa và chỉ xơ dừa. Bên cạnh đó, phần còn lại là nước dừa già được ứng dụng để sản xuất thạch dừa. Tuy nhiên, do sản lượng dừa rất lớn và mặt khác, thạch dừa còn được sản xuất từ mật rỉ đường nên lượng nước dừa già không được tận dụng hết và tồn đọng lại. Vì thế, trên thị trường hiện nay, nước dừa già được xem là nguồn cơ chất có sản lượng lớn và rất ổn định. Quả dừa là một hệ kín vô trùng với đầy đủ các thành phần dinh dưỡng như đường, đạm, chất chống oxi hóa, các vitamin và khoáng chất. Quá trình chín quả bao gồm hai giai đoạn. Giai đoạn đầu, quả dừa còn non chủ yếu chứa thành phần đường khử là glucose và fructose. Giai đoạn sau, khi quả dừa đã chín, thành phần đường của nước dừa già mới xuất hiện sucrose [15]. Một số thành phần dinh dưỡng của nước dừa được trình bày trong bảng sau. 3 Bảng 1. Thành phần dinh dưỡng của nước dừa Chất dinh dưỡng Giá trị (g/100g) Carbohydrate Chất xơ Đường tổng số Lipid tổng số Nước Protein Tro 3,71 1,10 2,61 0,20 94,99 0,72 0,39 [16] Bảng 2.Thành phần vitamin của nước dừa Giá trị (mg/100g) Vitamin Acid pantothenic 0,043 B1 (Thiamin) 0,030 B2 (Riboflavin) 0,057 B6 (Pyridoxin) 0,032 C (Acid ascorbic) 2,400 Niacin 0,080 [16] Bảng 3.Thành phần khoáng chất của nước dừa Chất khoáng Giá trị (mg/100g) Ca 24,000 Cu 0,040 Fe 0,290 K 250,000 Mg 25,000 Mn 0,142 Na 105,000 P 20,000 Se 1,000 Zn 0,100 [16] 4 Bảng 4. Thành phần acid amin của nước dừa Giá trị (g/100g) Acid amin Acid aspartic 0,070 Acid glutamic 0,165 Alanine 0,037 Argine 0,118 Cystein 0,014 Glycine 0,034 Histidine 0,017 Isoleucine 0,028 Leucine 0,053 Lysine 0,032 Methionine 0,013 Phenylalanine 0,037 Proline 0,030 Serine 0,037 Threonine 0,026 Tryptophan 0,008 Tyrosine 0,022 Valine 0,044 [16] Từ năm những năm 1960, nước dừa đã được biết đến và sử dụng để làm môi trường nuôi cấy vi sinh [17]. Đặc biệt, nước dừa già được xem là môi trường điển hình để nuôi cấy vi khuẩn acetic [18,19]. Cho đến thời diểm hiện nay, rất nhiều nghiên cứu và công bố cũng cho thấy nước dừa già là một trong những môi trường thích hợp nhất cho nhóm vi khuẩn acetic phát triển [9]. Bên cạnh đó, thành phần đa dạng chất dinh dưỡng của nước dừa già cũng phù hợp cho các nhóm vi khuẩn khác phát triển. Hiện nay, đã có một số công bố nhóm vi khuẩn lactic có khả năng sống và phát triển trên môi trường này. Năm 2011, Kuswardani và cộng sự đã công bố vi khuẩn Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus có khả năng sống và phát triển trên môi trường nước dừa [20]. Ngoài ra, Seesuriyachan (2011) cũng cho thấy Lactobacillus bulgaricus TISTR 1498 có thể sử dụng các thành phần nước dừa mà không cần bổ sung thêm chất dinh dưỡng nào để tạo thành các exopolysaccharide đơn giản [21]. Trong những năm gần đây, một số nghiên cứu công bố khả năng lên men của nhóm vi khuẩn lactic trên môi 5 trường nước dừa tạo sản phẩm có lợi cho sức khỏe. Năm 2010, Yuliana và cộng sự nghiên cứu sản xuất thức uống lên men từ nước dừa bởi tổ hợp vi khuẩn Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus [22]. Năm 2013, Lee và cộng sự lên men hai giống vi khuẩn Lactobacillus acidophilus L10 và Lactobacillus casei L26 trên môi trường nước dừa tạo thức uống probiotic [23]. Nói tóm lại, nước dừa già có thể xem là nguồn cơ chất tự nhiên thích hợp cho các nhóm vi khuẩn acetic và lactic sống và phát triển. 1.2. NHÓM VI KHUẨN ACETIC 1.2.1. Tổng quan về vi khuẩn acetic Nhóm vi khuẩn acetic là nhóm vi khuẩn được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất thực phẩm. Từ rất lâu, nhóm vi khuẩn acetic đã được ứng dụng để lên men sản xuất giấm ăn hằng ngày. Chúng cũng là nhóm vi khuẩn điển hình tổng hợp cellulose. Gần đây, nhóm vi khuẩn acetic còn được quan tâm với khả năng sinh acid glucuronic, một acid có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ giải độc gan để đào thải các chất độc hại ra ngoài cơ thể. Nhóm vi khuẩn acetic là nhóm vi khuẩn hiện diện rất phong phú trong tự nhiên, chúng có thể được phân lập từ trái cây, giấm, rượu, bia; trong đất, nước…. Về vi thể, vi khuẩn acetic là những trực khuẩn Gram âm. Chúng thường có dạng hình que đến elip, đứng tách riêng lẻ hoặc một số xếp thành dạng chuỗi dài. Ngoài ra, một số loài còn có tế bào hình cầu, xoắn, chùy, hình chỉ hay hình bán nguyệt tùy thuộc loài và điều kiện môi trường nuôi cấy. Trong môi trường lỏng, vi khuẩn acetic có tốc độ sinh trưởng rất nhanh, từ 1 tế bào sau 12 giờ có thể phát triển thành 17 triệu tế bào [24]. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, chúng tiết ra acid acetic với nồng độ thấp có tác dụng kích thích sự sinh trưởng. Ngoài ra, chúng còn có thể sinh acid glucuronic bằng quá trình pentose phosphate [5]. Vi khuẩn acetic là loài ưa mát, nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưởng là 20 30°C. Tuy nhiên, chúng có thể tồn tại đến 38°C nhưng sinh trưởng rất chậm. Vi khuẩn acetic có tính chịu acid cao, pH thích hợp là 3.5 - 6.2, một số loài vẫn có thể phát triển được ở pH 3.2 [24]. Nhóm vi khuẩn này không có khả năng tạo bào tử. Một số loài có thể di động nhờ tiên mao ở một đầu - đơn mao, hay chu mao, một số không có khả năng này. Đây là vi khuẩn hiếu khí bắt buộc. 6