Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng polymer thiên nhiên ứng dụng trong nhiều lĩnh vực kéo theo sự phát triển của nhiều nghiên cứu sản xuất Exopolysaccharide từ vi khuẩn (Nguyen và ctv, 2020). EPS từ vi khuẩn có đặc điểm cấu trúc độc đáo được ứng dụng trong các lĩnh vực hóa học, y học và công nghiệp thực phẩm (Kanmani và ctv, 2011). Nhờ đặc tính khả năng giữ nước, EPS được sử dụng rộng rãi làm chất tạo độ nhớt, ôn định và chất nhũ hóa trong ngành công nghiệp thực phẩm (Singh va ctv, 2017). EPS con được sử dụng dé cải thiện đặc tinh lưu biến, kết cau của bánh mi va các sản phẩm sữa lên men như sữa chua và pho mát (Garai-Ibabe và ctv, 2010).
Ngoài ra EPS còn có các lợi ích sức khỏe như khả năng chống oxy hóa, chống ung thư, chống viêm (Liu và ctv, 2010) và tác dụng làm giảm cholesterol, hạ huyết áp,. Dù có nhiều đóng góp trong y học và trong công nghiệp nhưng việc khai thác và thương mại hóa EPS từ vi khuẩn nói chung và EPS từ vi khuẩn lactic (LAB - Lactic acid bacteria) nói riêng vẫn còn hạn chế vì sinh khối thu nhận thấp. Từ khi LAB được “công nhận là an toàn” (GRAS-Generally Recognized As Safe), cải thiện quy trình lấy và tách chiết EPS được coi là một cách tiếp cận hữu ích dé sản xuất EPS phù hợp cho các ứng dụng thực phẩm (Harutoshi, 2013). EPS được tổng hợp bởi LAB có kha năng cải thiện kết cầu của bánh mì, cấu trúc các sản phẩm lên men như sữa chua, phô mai,.
Nhờ những điểm đa dạng trong cấu trúc cũng như sự an toàn đối với con người ma EPS sinh tông hợp từ vi khuẩn lactic (LAB) được quan tâm nhiều hơn với EPS từ các loài khác (Luyen và ctv, 2018). Thành phần monosaccharide, vị trí liên kết trong cấu trúc và đặc tính ứng dụng tiềm năng của EPS được sinh tổng hợp bởi các chủng LAB khác nhau tùy theo loại chủng, điều kiện nuôi cay va thanh phan môi trường (Robijn va ctv, 1996). Su đa dang về cau trúc của các loài vi khuẩn khác nhau sẽ có tác động lớn đến hoạt tính sinh hoc và các đặc tính chức năng của EPS ứng dụng trong công nghệ thực phẩm. Vì vậy, để nâng cao hiệu qua thu nhận EPS sinh tổng hợp từ một số chủng Lactobacillus sp., đề tài “Đánh giá khả năng sinh tổng hợp Exopolysaccharide (EPS) từ một số ching Lactobacillus spp.” được thực hiện.
Mục tiêu đề tài Khảo sát điều kiện tăng trưởng và khả năng sinh tông hợp Exopolysaccharide (EPS) thô từ dịch lên men sinh khối 4 chủng L. salivarius chon lọc. Nội dung thực hiện Nội dung 1: Xác định đường cong tăng trưởng và đánh giá điều kiện thu nhận sinh khối vi khuẩn ở các điều kiện nuôi cấy khác nhau trong quá trình lên men của bốn chủng L. Nội dung 2: Thu nhận sinh khối, tách chiết va xác định hàm lượng Exopolysaccharide (EPS) thô của bốn chủng L.
Nội dung 3: Đánh giá khả năng hoa tan EPS trong nước của 4 chúng L. TONG QUAN TÀI LIEU 2. Tổng quan về vi khuẩn lactic Vi khuẩn LAB thuộc họ Lactobacteriacae, là vi khuẩn Gram dương có phản ứng catalase và oxidase âm tính, sống trong điều kiện hiếu khí hoặc ky khí bắt buộc, không di động và không có khả năng sinh bào tử. LAB có thé lên men carbohydrate dé tạo ra sản phẩm cuối cùng là lactic acid và được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm cũng như sản xuất các chế phẩm sinh học nhờ khả năng tạo ra acid và mùi thơm và có khả năng thủy phân protein (Wang và ctv, 2021).
Các LAB bao gồm cả cầu khuẩn (Lactococcus, Vagococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Aerococcus, Tetragenococcus, Streptococcus, Enterococcus) va trực khuan (Lactobacillus, Carnobacterium, Bifidobacterium). LAB (đặc biệt là các chi Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus va Streptococcus) được sử dụng làm giéng khởi đầu cho quá trình lên men của nhiều loại thực phẩm và đồ uống từ rat lâu vì chúng đóng góp trong việc tạo hương vị cũng như là làm chậm quá trình hư hỏng. Những quá trình trên được cho là một trong những kỹ thuật về bảo quản thực phẩm lâu đời nhất được biết đến nay (De Vuyst và ctv, 2012). Ngày nay, LAB chủ yếu được kết hợp phổ biến trong các sản phẩm từ sữa (như pho mát, sữa chua, bơ sữa, kefir) hoặc khai thác làm men vi sinh, chế biến thực phẩm hoặc chất bổ sung vào chế độ ăn uống tùy thuộc vào tính nang probiotic nhằm cải thiện sức khỏe con người và vật nuôi (Halász, 2009).
hay còn gọi là trực khuẩn Döderlein, là một chi vi khuẩn Gram dương ky khí tùy tiện hoặc hiếu khí với 64 loài phố biến (De Vuyst và Vandamme, 2012). Chúng là nhóm lên men dị hình chính của ruột người, phát triển tối ưu ở pH = 5.5 — 5,8 do đó có kha năng sống sót tốt trong hệ tiêu hóa của con người. Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum là vi khuẩn Gram dương, không gây bệnh, không có kha năng di động và không sinh bao tử, khuẩn lạc tròn và trơn, màu trắng sữa, chúng lên men ky khí tùy tiện và thường được sử dụng trong bảo quản các loại thực phẩm lên men. plantarum thuộc nhóm vi khuẩn có bộ gen lớn nhất trong số các LAB, thường được sử dụng trong quá trình lên men thực phẩm, chúng cũng được tìm thấy trong đường tiêu hóa và nước bọt của người (Waugh và ctv, 2009).
plantarum có thé nang cao tinh toan ven, hoat động trao đổi chất của các tế bao ruột, kích thích phan ứng miễn dich (Nissen va ctv, 2009), giảm thiểu một số triệu chứng tối loạn tiêu hóa khi điều trị bang kháng sinh ( Lönnermark va ctv, 2010). Ngoài ra, chúng còn ngăn chặn sự bám dính của E.coli vào màng nhay làm giảm độc tố do E.coli tiết ra nhằm bảo vệ tế bào biéu mô bằng cách thay đôi hình thái tế bao chủ, tăng sức dé kháng và khả năng thâm thấu đơn lớp phân tử (Qin va ctv, 2009). Nghiên cứu gần đây cho thay L. plantarum có khả năng làm giảm cholesterol (Lim, 2004), theo công bố của Dương Nhật Linh và ctv nam 2013 vi khuẩn Lactobacillus plantarum NT1.5 có khả năng làm giảm cholesterol thông qua việc hap thụ cholesterol qua mảng tế bào đồng thời có hoạt tính probiotic như: khả năng chịu pH đạ dày, kháng muối mật, kháng khuẩn.
Lactobacillus acidophilus Lactobacillus acidophilus là vi khuân Gram dương mạch ngắn, hình que, không di động, không hình thành bào tử và không dung nạp muối, là vi khuẩn hiếu khí, lên men đồng hình được sử dụng phô biến trong lên men thực phẩm L. acidophilus thuộc nhóm các vi khuẩn sinh acid lactic, có kha năng ồn định nhiệt và duy trì hoạt động ở phạm vi pH rộng cùng với khả năng ức chế chống lại vi khuan gây bệnh, khiến chúng được sử dụng như một chất bao quản sinh học. acidophilus có thé được thêm vào như một chất phụ gia trong nhiều quá trình lên men thực phẩm góp phần tạo nên hương vị và kết cấu độc đáo (Anjum và ctv, 2014). Chúng thường có mặt ở ruột non và giúp giữ cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, duoc xem như một chất kháng sinh tự nhiên chống các vi sinh vật có hai (Sanders va ctv, 2001).
acidophilus có khả nang sản sinh acid lactic, lên men lactose, maltose, cellobiose, galactose, sucrose va không lên men được sorbitol, xyloseo, mannitol, melezitose, rhamnose (Gomes và ctv, 1999). Đồng thời nó còn có kha năng sinh ra một số chất kháng sinh mạnh bao gồm acidophilin, acidolin, lactocidin va bacteriocin trong ruột có tác dụng ngăn chặn sự sinh trưởng của một số loài vi sinh vật gây bệnh bao gồm Campylobacter listeria và Staphylococci. Giúp ngăn ngừa tiêu chảy do kháng sinh gây ra và tiêu chảy cho đường tiêu hóa. Lactobacillus fermentum Lactobacillus fermentum là vi khuan Gram dương, thường được tìm thay trong các sản phẩm lên men từ động vật va thưc vật.
Chúng là những vi khuẩn ưa ấm, có như cầu dinh dưỡng phức tạp, lên men dị hình chặt chẽ, có thé lên men các đường như glucose, fructose, maltose, sucrose, lactose. Chúng tạo thành các khuẩn lạc màu trắng xám với đường kính khoảng Imm. Hình dạng khuẩn lạc này có thé lỗi lõm hoặc hơi lồi, bề mặt nhẫn. Đặc điểm nổi bật của khuẩn lạc 7.
fermentum là có cấu trúc vòng tròn đồng tâm ở trung tâm khi được quan sát đưới kính hiền vi (Zhou và ctv, 2021). Hầu hết các tế bao vi khuẩn được sắp xếp dưới dạng đơn lẻ hoặc theo căp; chúng không có khả năng sinh bảo tử và không di động. Chúng còn có giá trị thương mại lớn với các tính chất hóa lý có lợi như khả năng tao gel, tạo kết cau, tạo độ đặc trong thực phẩm cùng những tác động có ích cho sức khỏe như có tiềm năng probiotic, làm giảm cholesterol, kích thích miễn dịch, chống ung thư (Mikelsaar va ctv, 2009; Pan va ctv, 2011). Lactobacillus salivarius Lactobacillus salivarius được phan loại trong nhóm GRAS (công nhận là vi sinh vật an toàn) được công nhận bởi Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA), chúng là một loại vi khuân Gram dương, không sinh bao tử, lên men đồng hình, tạo ra acid lactic từ qua trình chuyén hóa carbohydrate, được đề xuất là chế phẩm sinh học cho cả đường tiêu hóa và niệu sinh dục (Juarez Tomas và ctv, 2002).
salivarius thường được ứng dụng hỗ trợ cải thiện tình trạng miễn dịch và giảm sự xâm nhập của vi khuẩn gây bệnh. salivarius được tìm thay tự nhiên trong đường tiêu hóa, sữa mẹ, âm đạo, khoang miệng của con người và trong một số các nguồn khác. salivarius được phân lập từ người, động vật hoặc thực phẩm đã được nghiên cứu và tiết lộ rằng loài này rất đa dạng về mặt di truyền, khi tiếp xúc với các điều kiện đường tiêu hóa, chúng bám dính mạnh mẽ vào các tế bào ruột, kích thích sự biéu hiện của các gen mã hóa chất nhay, tao ra cac hợp chat kháng vi sinh vật (lactate, acetate, va hydrogen peroxide), đồng thời thé hiện các đặc tính điều hòa miễn dich, kháng viêm va kháng khuẩn in vivo và in vitro đối với vi khuẩn gây bệnh (Langa và ctv, 2012). Tổng quan về polysaccharide và exopolysaccharide từ vi khuẩn lactic 2.
Tổng quan về polysaccharide Polysaccharide (PS) là một dạng carbohydrate tự nhiên, mạch lớn thăng hoặc phân nhánh tạo nên các tính chất đặc trưng riêng, được cấu tạo từ nhiều các phân tử đường đơn hoặc dẫn xuất từ đường gọi là monosaccharide. Chúng thường được coi là các polyme sinh học đa chức năng, một số chức năng được biết đến như: tạo nên cấu trúc vững chắc cho động vật hoặc thực vật (cellulose, chitin); là nguồn năng lượng dự trữ (tinh bột, glycogen); chat bao vé (exopolysaccharide cua vi sinh vat) (De Vuyst va Degeest,1999).