Đặt vấn đề Việt Nam là một nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, lượng mưa lớn, nền nhiệt độ và độ ẩm không khí cao là điều kiện hết sức thuận lợi cho vi sinh vật phát triển trong đó có cả các loài vi sinh vật gây bệnh. Chúng có thể gây bệnh trên người, động vật và thực vật, theo ghi nhận hằng năm gây thiệt hại lớn cho các ngành công nghiệp thực phẩm và sản xuất nông – lâm – ngư nghiệp. Trong công tác kiểm soát dịch bệnh do vi sinh vật gây ra hiện nay, sử dụng các chất bảo vệ hóa học là phương pháp điều trị phổ biến, tuy hiệu quả nhanh và tức thời song hệ lụy của nó để lại là không hề nhỏ. Các chất độc hóa học khó tan, lắng đọng, gây ô nhiễm nguồn nước, không khí, đất, ảnh hưởng xấu tới cuộc sống con người và sinh vật.
Tại Hội nghị tư vấn khu vực Châu Á Thái Bình Dương của FAO năm 1992 đã khẳng định đấu tranh sinh học là nền tảng của chương trình IPM (Quản lý dịch hại tổng hợp) với chiến lược là sử dụng tác nhân sinh học để hạn chế sự phá hoại của vi sinh vật gây bệnh. Một trong những hướng giải quyết tương đối khả thi là sử dụng các hợp chất sinh học chiết xuất từ vi sinh vật. Trong đó, vi khuẩn lactic là một trong các nhóm vi sinh vật có lợi được quan tâm hàng đầu, bởi khả năng sinh các hợp chất ức chế với hàm lượng lớn, đa dạng và hoạt tính cao. Vi khuẩn lactic (Lactic Acid Bacteria - LAB) là nhóm vi khuẩn lên men chua đã được con người sử dụng từ rất lâu.
LAB có khả năng sản xuất ra các hợp chất kháng khuẩn như axit hữu cơ, hydrogen peroxide, diacetyl và các chất có khối lượng phân tử cao như bacteriocin (Fugaban & cs. Các hợp chất kháng khuẩn hoạt động như hệ thống phòng thủ đối kháng, ức chế các vi sinh vật gây hư hỏng. Ngoài ra, khác với hầu hết các kháng sinh, chúng không gây tác dụng phụ, không gây ra phản ứng dị ứng trong cơ thể người và các vấn đề về sức khỏe (Ng & cs. 1 Lactobacillus fermentum là một trong những chủng vi khuẩn axit lactic phổ biến trong thực phẩm và sản phẩm thức ăn chăn nuôi.
Các đặc tính và lợi ích sức khỏe của L. fermentum làm cho chúng trở thành lợi khuẩn đầy triển vọng.fermentum được đánh giá là ứng cử viên tiềm năng trong việc sinh tổng hợp các hợp chất kháng khuẩn có khả năng tiêu diệt các tác nhân gây bệnh như Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, Escherichia coli và Pseudomonas aeruginosa (Zhao & cs. Chủng vi khuẩn Lactobacillus fermentum L18 được phân lập từ mẫu cá thu thập tại tỉnh Bắc Giang đã được chứng minh là có khả năng kháng vi khuẩn Staphylococus aureus, cho đường kính vòng kháng khuẩn là 20 ± 1 mm. Bên cạnh đó, hợp chất kháng khuẩn từ chủng Lactobacillus fermentum L18 cũng được chứng minh có bản chất là bacteriocin (một loại hợp chất kháng khuẩn có bản chất là protein) (Nguyễn Hoàng Thảo Minh, 2022).
Chính vì vậy, nhằm góp phần tạo tiền đề cho những nghiên cứu về thu nhận, ứng dụng trong thực tế của các hợp chất kháng khuẩn sinh tổng hợp từ LAB, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus L18” 1. Mục đích và nội dung nghiên cứu 1. Mục đích nghiên cứu Tối ưu hóa một số điều kiện nuôi cấy ảnh hưởng đến khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus fermentum L18 nhằm tạo cơ sở cho các nghiên cứu về sản xuất, thu hồi và tinh khiết các hợp chất kháng khuẩn. Nội dung nghiên cứu Ảnh hưởng của nguồn carbon đến khả năng kháng khuẩn của chủng vi khuẩn Lactobacillus fermentum L18.
Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus fermentum L18. 2 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus fermentum L18. Ảnh hưởng của pH đến khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus fermentum L18. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus fermentum L18.
Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus fermentum L18. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản lạnh đến khả năng kháng khuẩn của chủng Lactobacillus fermentum L18. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về Lactobacillus spp.
Đặc điểm chung của Lactobacillus spp. Lactobacillus (Lactobacilli) là vi khuẩn acid lactic, thuộc họ Lactobacillaceae. Chúng là những trực khuẩn Gram dương, hình que và không tạo bào tử (Purkayastha & cs. Chúng đều âm tính với oxidase và catalase, đồng thời có thể lên men carbohydrate cũng như thủy phân esculin (Bratcher, 2018).
Lactobacillus có thể phát triển ở nhiệt độ từ 2°C đến 53°C với tốc độ phát triển tốt nhất trong khoảng từ 30°C đến 40°C và trong khoảng pH từ 3 đến 8 ở điều kiện hiếu khí và kỵ khí (Holzapfel & Wood, 2014). Chúng có khả năng lên men, với quá trình chuyển hóa lên men đồng hình hoặc dị hình (Giraffa & cs. Lactobacillus được phân lập chủ yếu từ các sản phẩm sữa, các sản phẩm thịt lên men và các sản phẩm thực vật lên men như bột chua, bia, rượu, thức ăn ủ chua, dưa cải bắp…(Feng & cs. Lactobacillus có liên quan đến các bề mặt niêm mạc, đặc biệt là đường tiêu hóa, khoang miệng, sinh dục của người và động vật (Bratcher, 2018).
Đối với ngành công nghiệp thực phẩm Lactobacillus có liên quan đến sản xuất thực phẩm vì tác dụng bảo quản do quá trình axit hóa, nâng cao hương vị, kết cấu và dinh dưỡng. Lactobacillus được sử dụng làm chất khởi động hoặc nuôi cấy bổ sung cho một số loại phô mai, thực phẩm thực vật lên men, thịt lên men, trong sản xuất rượu, bia, bánh mì bột chua và thức ăn ủ chua. Chúng làm giảm độ pH nhanh chóng trong nguyên liệu thô thông qua việc sản xuất axit lactic là sản phẩm dị hóa chính. Ngoài ra, hoạt động phân giải protein và sản xuất các hợp chất thơm, bacteriocin và exopolysacarit có liên quan đến chất lượng và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm cuối cùng và mở 4 rộng phạm vi ứng dụng công nghệ sinh học của nhóm LAB quan trọng này (Kong & cs.
Sản xuất Bacteriocin và exopolysacarit là hai ví dụ có ý nghĩa về các ứng dụng chức năng của Lactobacillus trong ngành công nghiệp thực phẩm. Trong hai thập kỷ qua, một số nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng của bacteriocin trong việc kiểm soát sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh trong các sản phẩm thực phẩm. Lactobacillus sản xuất bacteriocin đã được đề xuất như là môi trường nuôi cấy bảo vệ trong thịt lên men, ô liu lên men và các sản phẩm từ sữa. Polysacarit thực vật hoặc vi sinh vật được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm.
Chúng được biết là làm tăng độ nhớt và độ cứng, cải thiện kết cấu và góp phần tạo nên hương vị của các sản phẩm ít chất béo (Kong & cs. Probiotics Lactobacillus là loại men vi sinh được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi nhất trong LAB. Hầu hết các chủng Lactobacillus thuộc nhóm L. fermentum đại diện cho các nhóm phát sinh gen tương ứng, được biết là có chứa các chủng lợi khuẩn.
Nhiều loại sản phẩm sữa có chứa lợi khuẩn ở các thị trường khác nhau; ví dụ điển hình bao gồm sữa tiệt trùng, kem, sữa lên men, pho mát và sữa bột cho bé ăn dặm Các yêu cầu về chức năng của men vi sinh bao gồm khả năng dung nạp dịch dạ dày và mật của con người, bám dính vào bề mặt biểu mô, tồn tại trong đường tiêu hóa của con người, kích thích miễn dịch, hoạt động đối kháng với mầm bệnh đường ruột (như Helicobacter pylori, Salmonella spp., Listeria monocytogenes và Clostridium difficile), và khả năng ổn định và điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột (Mattila-Sandholm & cs. Đối với sức khỏe con người Lactobacillus giúp phòng tránh và ngăn chặn chứng rối loạn tiêu hóa, cân bằng hệ vi sinh đường ruột; khôi phục và cân bằng vi khuẩn tự nhiên trong cơ thể; đồng thời chuyển hóa lactose thành acid lactic giúp hạn chế tình trạng dị ứng do 5 cơ thể không dung nạp lactose. Nhiều nghiên cứu đã báo cáo rằng Lactobacillus có khả năng sản xuất các vitamin thiết yếu cho con người, chẳng hạn như vitamin B2, B9 (folate) và B12. Gần đây người ta cũng đang tập trung vào sự phát triển của Lactobacillus như một phương tiện tiềm năng để cung cấp các phân tử điều trị và dự phòng, chẳng hạn như kháng nguyên vắc-xin ở người (Seegers, 2002; Wells & Mercenier, 2008).
Tổng quan về Lactobacillus fermentum 2. Đặc điểm chung của Lactobacillus fermentum Lactobacillus fermentum thuộc họ Lactobacillaceae chi Lactobacillus, được tìm thấy trong các sản phẩm lên men từ động vật và thực vật. Chúng là những vi khuẩn ưa ẩm, có nhu cầu dinh dưỡng phức tạp, lên men dị hình chặt chẽ, thường lên men tạo acid từ D-Ribose, D-Galactose, D-Glucose, D-Fructose, 11 D- Maltose, D-Lactose, D-Melibiose, D-Sucrose, D-Trehalose, D-Raffinose (Lehri & cs. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, chúng chịu các tác động không nhỏ bởi các yếu tố vật lý như pH, nhiệt độ, thời gian và các yếu tố hóa học như nguồn carbon, nitrogen… L.
fermentum là vi khuẩn Gram dương, có hình que, thích thước thường thay đổi, thường là ngắn, đôi khi xếp thành các cặp hoặc chuỗi. Khuẩn lạc của L.fermentum có màu trắng xám với đường kính khoảng lµm. Hình dạng khuẩn lạc có thể lồi lõm hoặc hơi lồi, bề mặt nhẵn. Đặc điểm nổi bật của khuẩn lạc L.fermentum là có cấu trúc vòng tròn đồng tâm ở trung tâm khi được quan sát dưới kính hiển vi.
Chúng không có khả năng sinh bào tử và không di động (Zhou & Li, 2021). Vai trò của Lactobacillus fermentum L. fermentum được coi là một chủng lợi khuẩn an toàn. Nó hầu như không có tác dụng phụ, được đưa vào danh sách Giả định an toàn đủ điều kiện (QPS) của Cơ quan an toàn thực phẩm châu Âu (EFSA) năm 2009 (Lara-Villoslada & cs.
fermentum tham gia tích cực vào các quá trình 6 trao đổi chất và điều hòa, đồng thời được sử dụng để phát triển các sản phẩm thực phẩm và chế phẩm sinh học. Các đặc tính chính của L. fermentum là khả năng đối kháng rõ rệt với các vi sinh vật gây bệnh, khả năng ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn của các loài và chủng khác, khả năng chống lại phổ tác nhân kháng khuẩn và tham gia trực tiếp vào việc duy trì cân bằng nội môi ở người và động vật (Pelton, 2022). Đối với sức khỏe con người L.
fermentum liên kết với cholesterol trong chế độ ăn uống và giúp phá vỡ nó. Do sự đồng hóa với các tế bào bề mặt và kết hợp với màng tế bào, nó thúc đẩy việc loại bỏ cholesterol trong ống nghiệm.