Luận án tiến sĩ nông nghiệp nghiên cứu tạo axít phenyllactic và ứng dụng trong bảo quản một số rau quả chế biến tối thiểu

Nghiên cứu tạo axít phenyllactic và ứng dụng trong bảo quản rau quả chế biến tối thiểu, giúp kéo dài thời gian sử dụng, đảm bảo chất lượng sản phẩm.

• Tác giả: Bùi Kim Thúy
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Duy Lâm
• Trường học: Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu tạo axít phenyllactic và ứng dụng bảo quản rau quả chế biến tối thiểu
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• KÍ HIỆU VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về axít phenyllactic
• 1.1.1. Đặc tính và tác dụng của axít phenyllactic
• 1.1.2. Cơ chế tổng hợp PLA
• 1.2. Vi sinh vật sinh tổng hợp PLA và các yếu tố ảnh hưởng
• 1.2.1. Vi sinh vật sinh tổng hợp PLA
• 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của Lactobacillus plantarum
• 1.2.2.1. Ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy
• 1.2.2.2. Nhu cầu về cacbon
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHẦN PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về axít phenyllactic và ứng dụng trong bảo quản rau quả chế biến tối thiểu

Axít phenyllactic (PLA) là một hợp chất sinh học được tổng hợp bởi vi khuẩn lactic, có tiềm năng lớn trong việc bảo quản thực phẩm. PLA được chứng minh là an toàn và có khả năng ức chế vi khuẩn gram âm, gram dương, nấm men và nấm mốc. Đặc biệt, PLA có hiệu quả cao trong việc bảo quản rau quả chế biến tối thiểu (CBTT), một dạng sản phẩm đang được ưa chuộng do tính tiện dụng và độ tươi ngon. Tuy nhiên, CBTT thường có thời hạn sử dụng ngắn do dễ bị nhiễm vi sinh vật gây hại. Việc sử dụng axít phenyllactic như một chất bảo quản tự nhiên có thể giải quyết vấn đề này, đồng thời đáp ứng xu hướng tiêu dùng thực phẩm an toàn và ít hóa chất.

1.1. Đặc tính và cơ chế hoạt động của axít phenyllactic

Axít phenyllactic là một axít hữu cơ có khối lượng phân tử thấp, dễ hòa tan trong nước và có khả năng ức chế vi sinh vật rộng. Cơ chế hoạt động của PLA bao gồm việc làm thay đổi cấu trúc tế bào vi khuẩn, dẫn đến sự phá vỡ và tiêu diệt chúng. PLA cũng được chứng minh là an toàn với con người và động vật, thậm chí có mặt trong một số loại mật ong tự nhiên. Điều này làm cho PLA trở thành một lựa chọn lý tưởng cho việc bảo quản thực phẩm, đặc biệt là rau quả CBTT.

1.2. Vai trò của axít phenyllactic trong bảo quản rau quả chế biến tối thiểu

Rau quả chế biến tối thiểu thường bị giảm thời hạn sử dụng do quá trình xử lý cơ học làm mất lớp vỏ bảo vệ, tạo điều kiện cho vi sinh vật xâm nhập. PLA có khả năng ức chế sự phát triển của các vi sinh vật gây hại như Listeria monocytogenes, Salmonella typhi và Escherichia coli, đồng thời ngăn chặn quá trình biến màu và thối hỏng. Việc sử dụng PLA như một chất bảo quản tự nhiên không chỉ kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm mà còn đảm bảo tính an toàn và chất lượng.

II. Nghiên cứu tạo axít phenyllactic từ vi khuẩn lactic

Nghiên cứu này tập trung vào việc tạo axít phenyllactic từ vi khuẩn lactic, đặc biệt là chủng Lactobacillus plantarum. Quá trình lên men được thực hiện để tổng hợp PLA, với mục tiêu tạo ra một chất bảo quản tự nhiên hiệu quả. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men như thành phần môi trường, pH và thời gian lên men đã được nghiên cứu kỹ lưỡng để tối ưu hóa hiệu suất sản xuất PLA. Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng phương pháp lên men gián đoạn với bổ sung dinh dưỡng đã đạt được hiệu suất cao, mở ra tiềm năng sản xuất PLA ở quy mô công nghiệp.

2.1. Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic

Quá trình phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh axít phenyllactic cao là bước quan trọng đầu tiên. Hai chủng Lactobacillus plantarum C2 và C15 đã được tuyển chọn với khả năng sinh PLA đạt 1,2 g/l. Đây là hai chủng hoàn toàn mới so với các nghiên cứu trước đây, mở ra hướng đi mới trong việc khai thác tiềm năng của vi khuẩn lactic.

2.2. Quy trình lên men tạo axít phenyllactic

Quy trình lên men gián đoạn với bổ sung dinh dưỡng đã được xây dựng để tạo axít phenyllactic từ chủng Lactobacillus plantarum C2. Quy trình này đạt hiệu suất cao và có thể áp dụng ở quy mô lớn, với khả năng sản xuất 800 lít/mẻ. Đây là tiền đề quan trọng để phát triển công nghệ sản xuất PLA ở quy mô công nghiệp, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong bảo quản thực phẩm.

III. Ứng dụng axít phenyllactic trong bảo quản rau quả chế biến tối thiểu

Axít phenyllactic đã được ứng dụng thành công trong việc bảo quản một số loại rau quả chế biến tối thiểu như cà rốt, khoai tây, dứa, mít và vải. Kết quả nghiên cứu cho thấy, PLA không chỉ kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm mà còn duy trì được độ tươi ngon, màu sắc và cấu trúc. Việc sử dụng PLA như một chất bảo quản tự nhiên đã đáp ứng được xu hướng tiêu dùng thực phẩm an toàn và ít hóa chất, đồng thời mở ra hướng đi mới trong công nghệ bảo quản thực phẩm.

3.1. Hiệu quả của axít phenyllactic trong bảo quản rau quả

PLA đã chứng minh hiệu quả cao trong việc ức chế vi sinh vật gây hại và ngăn chặn quá trình biến màu, thối hỏng ở rau quả CBTT. Các sản phẩm được bảo quản bằng PLA duy trì được độ tươi ngon và chất lượng trong thời gian dài hơn so với các phương pháp bảo quản truyền thống. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng rộng rãi của PLA trong ngành công nghiệp thực phẩm.

3.2. Ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp một giải pháp bảo quản tự nhiên hiệu quả mà còn góp phần đa dạng hóa các sản phẩm bảo quản sinh học an toàn. Việc ứng dụng axít phenyllactic trong bảo quản rau quả chế biến tối thiểu đã mở ra hướng đi mới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về thực phẩm tươi ngon và an toàn.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình khoa học "Nghiên cứu tạo axít phenyllactic và ứng dụng trong bảo quản một số rau quả chế biến tối thiểu" của tác giả Bùi Kim Thúy được thực hiện tại Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Nguyễn Duy Lâm và PGS. Nguyễn Thị Hoài Trâm, hoàn thành vào tháng 10 năm 2016. Luận án thuộc lĩnh vực Công nghệ thực phẩm và Công nghệ sinh học bảo quản sau thu hoạch.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Xu hướng tiêu dùng hiện đại đang gia tăng mạnh mẽ nhu cầu đối với các sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu (CBTT) dạng "sẵn sàng để ăn" (ready-to-eat) và "sẵn sàng để nấu" (ready-to-cook) nhờ tính tiện dụng, tươi ngon và giữ được giá trị dinh dưỡng tự nhiên. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của rau quả CBTT là thời hạn bảo quản bị rút ngắn do quá trình bóc vỏ, cắt gọt cơ học làm phá hủy mô tế bào, giải phóng các enzyme oxy hóa (như polyphenol oxidase - PPO, peroxidase - POD, phenylalanine ammonia lyase - PAL) gây hóa nâu, mất cấu trúc và tạo điều kiện cho vi sinh vật xâm nhập. Các tác nhân vi sinh vật gây hư hỏng và gây bệnh phổ biến gồm vi khuẩn hiếu khí, Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella typhi, Pseudomonas fluorescens cùng các loài nấm mốc sinh độc tố thuộc chi Aspergillus, Penicillium, Fusarium.

Các biện pháp hóa học thông thường như xử lý clo, muối canxi, natri benzoat, kali sorbat hay natri bisulfit ngày càng bị hạn chế do lo ngại về an toàn thực phẩm và phản ứng bất lợi từ người tiêu dùng. Axít phenyllactic (PLA) là một hợp chất chuyển hóa sinh học tự nhiên do vi khuẩn lactic sinh ra, có khối lượng phân tử thấp (166,2 Da), độ hòa tan và độ bền cao, phổ kháng khuẩn rộng đối với cả vi khuẩn Gram âm, Gram dương và nấm mốc. Mặc dù các nghiên cứu quốc tế đã chứng minh hoạt tính kháng vi sinh vật của PLA, phần lớn công bố trước đó mới chỉ dừng lại ở phạm vi phòng thí nghiệm quy mô nhỏ (3-10 lít) hoặc ứng dụng trực tiếp vi khuẩn sinh PLA vào bột nhào làm bánh và thức ăn chăn nuôi. Tại Việt Nam, chưa có chế phẩm PLA thương mại và chưa có công trình nào nghiên cứu một cách hệ thống từ khâu tuyển chọn chủng giống bản địa, tối ưu hóa công nghệ lên men quy mô lớn đến ứng dụng chế phẩm PLA trong bảo quản rau quả CBTT. Do đó, việc thực hiện đề tài là một yêu cầu cấp thiết nhằm chủ động công nghệ tạo chất bảo quản sinh học an toàn.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của luận án là nghiên cứu tạo axít phenyllactic từ vi khuẩn lactic và đánh giá hiệu quả của axít phenyllactic trong việc duy trì chất lượng và đảm bảo an toàn thực phẩm đối với một số sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu.

Nội dung nghiên cứu được xác định gồm bốn phần chính:

1. Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh axít phenyllactic cao;
2. Tạo axít phenyllactic từ vi khuẩn tuyển chọn được bằng phương pháp lên men;
3. Đánh giá chất lượng của axít phenyllactic thu được;
4. Đánh giá hiệu quả của axít phenyllactic trong sơ chế, bảo quản một số rau (cà rốt, khoai tây) và quả (dứa, mít, vải) chế biến tối thiểu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng vi sinh vật: Các chủng vi khuẩn lactic phân lập từ dưa, cà muối chua truyền thống tại Việt Nam; các chủng kiểm định gồm vi khuẩn gây bệnh (Salmonella typhi, Escherichia coli EPEC, Vibrio cholerae O1, Pseudomonas fluorescens) và nấm mốc (Aspergillus flavus DT, Aspergillus niger DL1, Penicillium digitatum Saccardo).
• Đối tượng rau quả:
  • Nhóm quả "sẵn sàng để ăn": Dứa Queen thu hoạch tại Ninh Bình (tháng 5-6); Mít dai thu hoạch tại Hòa Bình; Vải thiều thu hoạch tại Hải Dương (tháng 6-7).
  • Nhóm rau củ "sẵn sàng để nấu": Cà rốt Đà Lạt (chiều dài củ 20-22 cm); Khoai tây thu hoạch tại Vân Trì, Đông Anh, Hà Nội.
• Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu được triển khai tại Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, phối hợp với Phòng Vi sinh học phân tử thuộc Viện Công nghệ sinh học (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam).

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trong và ngoài nước

Tổng quan tài liệu của luận án đã điểm lại có hệ thống các công trình nghiên cứu về axít phenyllactic và công nghệ chế biến tối thiểu:

• Nghiên cứu về axít phenyllactic và vi sinh vật sinh tổng hợp: Nấm men Geotrichum candidum lần đầu tiên được phát hiện có khả năng sinh PLA với nồng độ 0,6 - 1 g/l trên môi trường dịch chiết đậu tương và nấm men (Dieuleveux và cộng sự, 1998) [36, 112]. Sau đó, Lavermicocca và cộng sự (2000, 2003) đã chứng minh PLA sinh bởi Lactobacillus plantarum có khả năng ức chế 23 chủng nấm mốc thuộc 14 loài của các chi Aspergillus, Penicillium, Fusarium ở liều lượng dưới 7,5 mg/ml [35, 54]. Khả năng kháng khuẩn của PLA đối với Listeria monocytogenes ở nồng độ 13 mg/ml và ức chế E. coli, Aeromonas hydrophila ở nồng độ 20 mg/ml cũng được ghi nhận bởi Schwenninger và cộng sự (2008), Brashears và cộng sự (2003) [62, 64].
• Cơ chế và tối ưu hóa cơ chất lên men PLA: Vermeulen và cộng sự (2006) chỉ ra rằng quá trình chuyển hóa phenylalanine là yếu tố giới hạn trong sinh tổng hợp PLA và việc bổ sung α-ketoglutarate giúp nâng cao sản lượng từ 5% đến 30% [101]. Li và cộng sự (2007) xác định việc thay thế tiền chất phenylalanine bằng axít phenylpyruvic (PPA) giúp chủng Lactobacillus plantarum SK007 tăng sản lượng PLA từ 0,094 g/l lên 1,31 g/l (tăng 14 lần) [56]. Wang và cộng sự (2010) ghi nhận khi bổ sung 3 g/l PPA vào môi trường nuôi cấy Lactobacillus plantarum IMAU 10124, sản lượng PLA đạt 2,9 g/l [110]. Mu và cộng sự (2008, 2009) đã tối ưu hóa môi trường sử dụng dịch chiết ngô (4,7%) và bột nấm men (3%) để đạt sản lượng 2,3 g/l, đồng thời thiết lập phương pháp lên men gián đoạn có bổ sung dinh dưỡng (100 g/l PPA, 500 g/l glucose) kiểm soát pH 6,0 đạt nồng độ PLA tối đa 17,38 g/l [68, 69].
• Kỹ thuật thu hồi axít hữu cơ: Vũ Hồng Thắng và cộng sự (2006) đã nghiên cứu thu hồi axít lactic bằng phương pháp thẩm tách điện đạt hiệu suất 91,5% (nồng độ 191 g/l) và phương pháp hóa học kết tinh muối canxi đạt hiệu suất 68,94% ở điều kiện pH 11, nhiệt độ 5-10°C [1].
• Nghiên cứu chế biến tối thiểu rau quả: Marrero và Kader (2006) kéo dài thời gian bảo quản dứa cắt trên 2 tuần khi kết hợp bao gói khí điều biến (MAP) và nhiệt độ 0-5°C [66]. Saxena và cộng sự (2013) xử lý mít CBTT bằng 1% CaCl2 và 0,02% axít ascorbic duy trì chất lượng trong 20 ngày [91]. Sally và cộng sự (2010) kết hợp CaCl2 và axít xitric bảo quản mít 10-12 ngày ở 3-5°C [88]. Sivakumar và cộng sự (2012) dùng mô hình đa thức bậc hai tối ưu hóa bảo quản quả vải CBTT bằng 2% canxi lactat kết hợp 0,02% 4-hexylresorcinol và bao gói chân không ở áp suất 47.409,3 Pa [94]. Tại Việt Nam, Nguyễn Duy Lâm và Nguyễn Quang Đức (2008, 2011) nghiên cứu dứa và mít CBTT nhưng thời gian bảo quản chỉ đạt 8-10 ngày do chưa dùng chất kháng khuẩn sinh học [2, 4]; Lê Xuân Hảo và cộng sự (2011) bảo quản khoai tây CBTT được 10 ngày bằng NaHSO3 0,15% ở 4°C [3].

Hướng nghiên cứu	Tác giả, công trình tiêu biểu	Phát hiện / Thông số chính
Phát hiện sinh tổng hợp PLA	Dieuleveux và cs (1998)	Geotrichum candidum tạo 0,6 - 1 g/l PLA
Phổ kháng nấm mốc	Lavermicocca và cs (2000, 2003)	Ức chế 23 chủng nấm mốc ở nồng độ < 7,5 mg/ml
Bổ sung tiền chất PPA	Li và cs (2007); Wang và cs (2010)	Nâng cao sản lượng PLA từ 12 đến 14 lần
Lên men bổ sung cơ chất	Mu và cs (2008, 2009)	Đạt 17,38 g/l PLA khi bổ sung PPA, glucose, giữ pH 6,0
Chế biến tối thiểu dứa, mít	Marrero và Kader (2006); Saxena và cs (2013)	Sử dụng MAP, nhiệt độ lạnh, CaCl2 và axít ascorbic
Nghiên cứu CBTT tại Việt Nam	Nguyễn Duy Lâm và cs (2008, 2011); Lê Xuân Hảo và cs (2011)	Mít, dứa, khoai tây bảo quản đạt từ 8 đến 10 ngày

Khoảng trống nghiên cứu luận án giải quyết

Luận án giải quyết khoảng trống thực tiễn và học thuật: tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic thuần khiết có nguồn gốc Việt Nam có năng lực sinh tổng hợp PLA cao, xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ lên men quy mô lớn (lên tới 800 lít/mẻ) bằng nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền (như dịch chiết ngô, giá đỗ) và đưa chế phẩm sinh học này vào ứng dụng thực tế trên chuỗi 5 đối tượng rau quả nhiệt đới CBTT.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

• Cơ chế sinh tổng hợp PLA: Quá trình sinh tổng hợp diễn ra theo con đường chuyển hóa axít amin phenylalanine. Ở giai đoạn đầu, phenylalanine biến đổi thành axít phenylpyruvic (PPA) nhờ phản ứng chuyển amin. Sau đó, dưới tác dụng xúc tác của enzyme D-phenyllactic acid dehydrogenase, PPA tiếp tục bị khử thành axít phenyllactic (PLA). Năng suất tạo thành PLA bị phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ cơ chất PPA và hoạt tính enzyme của chủng vi khuẩn nuôi cấy.
• Cơ chế kháng vi sinh vật của PLA: PLA tương tác với màng tế bào vi khuẩn, làm tế bào co cụm lại, giải phóng lớp polysaccharide bề mặt, làm suy giảm tính thấm chọn lọc và độ dẻo dai của vách tế bào. Nước xâm nhập vào nội bào làm tế bào trương phồng, căng cứng và dẫn đến vỡ tế bào.

Phương pháp nghiên cứu

• Phân lập và tuyển chọn chủng vi sinh vật: Phân lập vi khuẩn từ dưa chua, cà muối trên đĩa thạch Man Rogosa Sharpe (MRS) ủ ở 30°C trong 48 giờ. Khảo sát các đặc tính sinh hóa: nhuộm Gram, phản ứng enzyme catalase bằng dung dịch H2O2 3%, kiểm tra khả năng di động bằng phương pháp cấy đâm sâu trên thạch đứng, kiểm tra khả năng sinh khí bằng ống Durham trong môi trường lỏng, kiểm tra khả năng sinh axít qua đường kính vòng phân giải canxi cacbonat (CaCO3).
• Nhận dạng và định danh phân tử: Tách chiết DNA tổng số bằng bộ kít Wizard Genomic DNA Purification Kit. Khuếch đại gen 16S rDNA bằng kỹ thuật PCR với cặp mồi chuyên biệt:
  • Kh16Sp1: 5′-AGAGTTTGACATGGCTCA-3′
  • Kh16Sp2: 5′-AAGGAGGTGATCCAGCC-3′ Chu trình nhiệt PCR: Biến tính ban đầu ở 94°C trong 3 phút; 30 chu kỳ gồm (94°C trong 1 phút, 55°C trong 1 phút, 72°C trong 1 phút); kéo dài chuỗi ở 72°C trong 8 phút; bảo quản ở 4°C. Sản phẩm PCR được tinh sạch bằng bộ kít S.P Miniprep Kit (Invitrogen), giải trình tự tự động theo phương pháp Sanger trên máy ABI Prism 3100 Sequencer với bộ hóa chất BigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems). Chuỗi trình tự được đối chiếu trên cơ sở dữ liệu GenBank thông qua công cụ tìm kiếm BLAST của Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia Hoa Kỳ (NCBI).
• Phương pháp lên men và phân tích:
  • Lên men chìm gián đoạn và gián đoạn có bổ sung dinh dưỡng thực hiện trên các hệ thống thiết bị lên men dung tích 14 lít, 150 lít và 800 - 1.500 lít. Khảo sát các môi trường lên men M1 (MRS lỏng), M2 (MRS bổ sung 1 g/l PPA), M3 (glucose 30 g/l, bột nấm men 30 g/l, dịch chiết ngô 47% 1.000 ml, K2HPO4 3 g/l, CH3COONa 3 g/l, Tween-80 3 ml/l, PPA 1 g/l, pH 6,5) và M4 (thay dịch chiết ngô bằng dịch chiết giá đỗ 47%).
  • Định lượng nồng độ PLA bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) trên hệ thống Waters. Quan sát hình thái tế bào vi sinh vật dưới kính hiển vi quang học Olympus và kính hiển vi điện tử quét (SEM).
• Phương pháp đánh giá chất lượng rau quả CBTT:
  • Đo màu sắc thịt quả bằng máy so màu quang phổ cầm tay Color Meter.
  • Đo độ cứng cơ học bằng máy đo độ cứng chuyên dụng (Ý).
  • Đo tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TSS) bằng chiết quang kế điện tử.
  • Phân tích mật độ vi sinh vật tổng số (vi khuẩn hiếu khí, nấm men, nấm mốc) và vi sinh vật chỉ thị theo Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN).

Nội dung chính theo từng chương

Luận án được tổ chức thành 155 trang với 35 bảng số liệu, 53 hình và đồ thị minh họa, 112 tài liệu tham khảo cùng phần phụ lục, gồm các phần chính như sau:

Tổng quan tài liệu

Phần này trình bày cấu trúc phân tử (C9H10O3), khối lượng phân tử (166,2 Da), nhiệt độ nóng chảy (121-125°C) và tính an toàn GRAS của axít phenyllactic. Phân tích chi tiết hai con đường tạo PLA: con đường hóa học (khử azlactone bằng Zn/HCl hoặc hydro hóa xúc tác Raney-Ni/Pd-C, tạo hỗn hợp racemic D và L) và con đường sinh tổng hợp thông qua phản ứng biến đổi axít amin phenylalanine dưới xúc tác của D-phenyllactic acid dehydrogenase (tạo chủ yếu dạng đồng phân D-PLA an toàn sinh học). Tổng hợp nhu cầu dinh dưỡng (nguồn cacbon từ đường đơn/phụ phẩm nông nghiệp; nguồn nitơ từ pepton, cao nấm men, dịch chiết ngô, cám gạo; khoáng mangan, photphat) và các thông số công nghệ nuôi cấy Lactobacillus plantarum (pH tối thích 5,5 - 6,5; nhiệt độ 30 - 45°C, tối ưu tại 30°C; thời gian lên men 24 - 72 giờ). Phân tích tổng quan các công đoạn cơ bản của quy trình CBTT (gọt vỏ, cắt tạo hình, rửa khử trùng, xử lý hóa sinh, bao gói MAP, bảo quản lạnh) và phân tích nguy cơ hư hỏng sinh lý, hóa nâu enzyme và nhiễm khuẩn đối với 5 đối tượng nông sản (dứa, mít, vải, cà rốt, khoai tây).

Phần 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết tiêu chuẩn chọn lựa và nguồn thu mua của 5 loại rau quả tươi; danh mục hóa chất, môi trường phân lập, giữ giống và môi trường lên men (M1, M2, M3, M4); hệ thống máy móc trang thiết bị phục vụ nghiên cứu (máy PCR ABI Prism 3100, máy sắc ký HPLC Waters, kính hiển vi điện tử quét SEM, máy lên men 14L - 150L - 1.500L, máy đo màu, đo độ cứng). Mô tả chi tiết phương pháp bố trí thí nghiệm: phân lập thuần khiết vi khuẩn lactic từ mẫu dưa cà muối; xác định đặc tính hình thái, sinh lý, sinh hóa; quy trình tách chiết DNA, phản ứng PCR khuếch đại gen 16S rDNA với cặp mồi Kh16Sp1/Kh16Sp2 và giải trình tự nucleotide; phương pháp lên men khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, pH, thời gian và bổ sung cơ chất; phương pháp thu hồi axít hữu cơ bằng hóa học và trao đổi ion; phương pháp xử lý rau quả CBTT bằng dung dịch chế phẩm PLA kết hợp muối canxi (CaCl2, canxi lactat), bao gói và đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan, vi sinh định kỳ trong quá trình bảo quản lạnh.

Phần 3: Kết quả và thảo luận

Nội dung chương tập trung vào các kết quả thực nghiệm đạt được:

• Tuyển chọn và định danh chủng giống: Từ các nguồn dưa chua và cà muối, đã phân lập được các chủng vi khuẩn lactic có hoạt lực phân giải canxi cacbonat và sinh PLA. Đã sàng lọc được 02 chủng vi khuẩn có ký hiệu C2 và C15 có khả năng sinh PLA cao (đạt hàm lượng 1,2 g/l trên môi trường thử nghiệm). Kết quả phân tích trình tự phân đoạn gen 16S rDNA bằng giải trình tự Sanger và đối chiếu trên GenBank (NCBI) xác định hai chủng C2 và C15 có mức độ tương đồng 99% với chủng Lactobacillus plantarum NRIC 1767. Hai chủng này là chủng mới chưa từng được công bố trước đó.

Chủng vi khuẩn tuyển chọn	Nguồn phân lập	Năng lực sinh PLA (g/l)	Định danh phân tử 16S rDNA	Mức độ tương đồng
Lactobacillus plantarum C2	Dưa cà muối chua	1,2	Lactobacillus plantarum NRIC 1767	99%
Lactobacillus plantarum C15	Dưa cà muối chua	1,2	Lactobacillus plantarum NRIC 1767	99%

• Xây dựng quy trình lên men tạo PLA: Khảo sát thành phần môi trường cho thấy việc sử dụng dịch chiết ngô kết hợp bột nấm men và bổ sung tiền chất axít phenylpyruvic (PPA) kích thích mạnh mẽ khả năng sinh tổng hợp PLA của chủng Lactobacillus plantarum C2. Luận án đã xác lập chế độ công nghệ nuôi cấy chìm gián đoạn có bổ sung dinh dưỡng và kiểm soát pH tự động, quy mô mở rộng thành công lên tới 800 lít/mẻ, tạo tiền đề vững chắc cho sản xuất quy mô công nghiệp. Chế phẩm PLA thu được qua tinh chế đạt độ tinh sạch cao, hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm mốc được kiểm chứng trên các chủng vi sinh vật kiểm định (Salmonella typhi, E. coli, Vibrio cholerae, Pseudomonas fluorescens, Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Penicillium digitatum).
• Ứng dụng chế phẩm PLA trong bảo quản rau quả CBTT: Đánh giá thử nghiệm xử lý chế phẩm PLA kết hợp với các phụ gia an toàn (canxi lactat, canxi clorua, axít ascorbic) và bảo quản lạnh trên 5 đối tượng nông sản:
  • Dứa CBTT: Xử lý PLA kết hợp CaCl2 giúp ổn định cấu trúc mô, giảm tốc độ hô hấp, ngăn chặn hiện tượng mất màu và chảy dịch, kéo dài thời gian bảo quản an toàn trên 15 ngày ở nhiệt độ lạnh (so với 8-10 ngày ở các nghiên cứu trước).
  • Mít CBTT: Múi mít sau khi bóc tách được xử lý dung dịch PLA kết hợp phụ gia giữ được độ cứng, màu vàng tươi đặc trưng và ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây nhớt, kéo dài thời gian bảo quản trên 15 ngày.
  • Vải CBTT: Quả vải sau khi bóc vỏ được xử lý chế phẩm PLA kết hợp canxi lactat giúp hạn chế hiện tượng rỉ dịch quả, duy trì hương vị và kiểm soát mật độ vi sinh vật tổng số sau hơn 15 ngày bảo quản.
  • Cà rốt CBTT: Sản phẩm cà rốt cắt miếng xử lý PLA ngăn ngừa hoàn toàn hiện tượng xuất hiện lớp màng trắng bạc trên bề mặt cắt, duy trì độ giòn và màu cam tự nhiên, thời gian bảo quản đạt trên 20 ngày.
  • Khoai tây CBTT: Xử lý PLA ức chế hiệu quả quá trình hóa nâu bề mặt do enzyme PPO và ngăn chặn thối hỏng do vi khuẩn, đạt thời hạn bảo quản vượt trên 20 ngày ở điều kiện lạnh (vượt trội so với mốc 5-10 ngày của các quy trình truyền thống dùng NaHSO3).

Phần 4: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các phát hiện khoa học, khẳng định việc hoàn thành các mục tiêu nghiên cứu đề ra về mặt chủng giống, quy trình công nghệ lên men quy mô lớn và hiệu quả ứng dụng thực tiễn của chế phẩm PLA trên rau quả CBTT; đưa ra các đề xuất về hướng nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về lý luận và khoa học

1. Đã phân lập, tuyển chọn và định danh được 02 chủng vi khuẩn lactic hoàn toàn mới là Lactobacillus plantarum C2 và Lactobacillus plantarum C15 từ nguồn dưa cà muối truyền thống Việt Nam có khả năng sinh tổng hợp axít phenyllactic cao (đạt 1,2 g/l), có trình tự gen 16S rDNA tương đồng 99% với chủng Lactobacillus plantarum NRIC 1767. Kết quả này góp phần làm phong phú nguồn tài nguyên di truyền và cơ sở dữ liệu vi sinh vật hữu ích của Việt Nam trong công nghệ sinh học.
2. Công trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam giải quyết một cách có hệ thống và đồng bộ toàn bộ chuỗi công nghệ: từ khâu phân lập, định danh chủng giống, tối ưu hóa điều kiện sinh tổng hợp, công nghệ lên men gián đoạn có bổ sung cơ chất ở quy mô 800 lít/mẻ, cho đến tinh sạch thu nhận chế phẩm sinh học PLA và thử nghiệm bảo quản thực tế trên rau quả.

Đóng góp mới về thực tiễn và giải pháp đề xuất

1. Xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm axít phenyllactic bằng phương pháp lên men từ chủng L. plantarum C2 ở quy mô 800 lít/mẻ, sử dụng nguồn dinh dưỡng có sẵn, chi phí thấp (dịch chiết ngô, giá đỗ), làm tiền đề trực tiếp để chủ động sản xuất chất bảo quản sinh học an toàn ở quy mô công nghiệp thay thế hóa chất nhập ngoại.
2. Xác lập quy trình ứng dụng chế phẩm sinh học PLA trong công nghệ sơ chế và bảo quản cho 5 loại rau quả CBTT chủ lực thuộc nhóm "sẵn sàng để ăn" (dứa, mít, vải) và nhóm "sẵn sàng để nấu" (cà rốt, khoai tây). Chế phẩm PLA kết hợp với muối canxi và bảo quản lạnh đã kéo dài thời hạn sử dụng lên trên 15 ngày đối với quả cắt và trên 20 ngày đối với rau củ cắt gọt, đảm bảo các tiêu chuẩn an toàn vi sinh vật và giữ vững chất lượng cảm quan, giá trị dinh dưỡng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của nghiên cứu: Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô lên men bán công nghiệp (800 lít/mẻ); phạm vi thực nghiệm ứng dụng tập trung trên 5 đối tượng nông sản cụ thể (dứa, mít, vải, cà rốt, khoai tây) mà chưa mở rộng trên toàn bộ các nhóm rau ăn lá hoặc các loại quả nhiệt đới có cấu trúc mô mềm hơn.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo:
  1. Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện hệ thống thiết bị và quy trình công nghệ nhằm mở rộng quy mô sản xuất chế phẩm PLA lên quy mô công nghiệp lớn hơn (hệ thống lên men từ 1.500 lít trở lên).
  2. Nghiên cứu sâu hơn về cơ chế tương tác tổng hợp giữa chế phẩm PLA với các dạng màng bao gói khí điều biến (MAP) chuyên dụng và các kỹ thuật vật lý bổ trợ (như xử lý nhiệt vừa phải, chiếu xạ UV-C) trên đa dạng các chủng loại nông sản, thực phẩm khác.

Giá trị tham khảo

Công trình luận án mang lại giá trị tham khảo hữu ích cho nhiều nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và giảng viên: Thuộc các chuyên ngành Công nghệ thực phẩm, Công nghệ sinh học, Vi sinh vật học ứng dụng và Bảo quản chế biến nông sản. Luận án cung cấp quy trình chuẩn mực về kỹ thuật phân lập, khuếch đại gen 16S rDNA bằng PCR, giải trình tự Sanger, phương pháp sắc ký HPLC định lượng axít hữu cơ và mô hình lên men gián đoạn bổ sung cơ chất kiểm soát pH tự động.
• Kỹ sư công nghệ và doanh nghiệp chế biến nông sản: Có thể tham khảo trực tiếp các thông số kỹ thuật xử lý chế phẩm PLA, tỷ lệ phối trộn phụ gia (canxi clorua, canxi lactat, axít ascorbic) và chế độ bao gói lạnh để áp dụng vào dây chuyền sản xuất rau quả CBTT phục vụ hệ thống phân phối siêu thị và xuất khẩu.

Câu hỏi thường gặp

1. Hai chủng vi khuẩn lactic được tuyển chọn trong luận án có nguồn gốc và đặc tính sinh học gì?

Hai chủng vi khuẩn có ký hiệu C2 và C15 được phân lập từ các sản phẩm dưa chua và cà muối truyền thống tại Việt Nam. Chúng thuộc nhóm vi khuẩn Gram dương, catalase âm tính, không chuyển động, không sinh khí trong môi trường lỏng, có khả năng sinh axít phân giải canxi cacbonat và sinh tổng hợp axít phenyllactic đạt nồng độ 1,2 g/l. Phân tích trình tự gen 16S rDNA cho thấy cả hai chủng tương đồng 99% với loài Lactobacillus plantarum NRIC 1767.

2. Tiền chất axít phenylpyruvic (PPA) có vai trò như thế nào trong quá trình tổng hợp PLA?

Trong con đường chuyển hóa sinh học, axít amin phenylalanine được chuyển hóa thành axít phenylpyruvic (PPA), sau đó enzyme D-phenyllactic acid dehydrogenase xúc tác khử PPA thành PLA. Vì quá trình chuyển đổi phenylalanine thành PPA thường là bước giới hạn tốc độ trao đổi chất, việc bổ sung trực tiếp PPA vào môi trường nuôi cấy giúp vượt qua điểm nghẽn sinh hóa này, làm tăng hiệu suất sinh tổng hợp PLA lên gấp nhiều lần.

3. Axít phenyllactic tiêu diệt và ức chế vi sinh vật gây hại theo cơ chế nào?

Khi có sự hiện diện của PLA, các tế bào vi khuẩn bị co cụm thành khối và mất đi lớp polysaccharide bề mặt. Cấu trúc vách và màng tế bào bị biến đổi, mất tính dẻo dai và tính thấm chọn lọc bán thấm bình thường. Hiện tượng này dẫn đến việc nước xâm nhập ồ ạt vào bên trong làm tế bào vi khuẩn trương phồng, căng cứng và cuối cùng bị vỡ tan rã.

4. Quy mô lên men tạo chế phẩm PLA lớn nhất được hoàn thiện trong luận án là bao nhiêu?

Luận án đã nghiên cứu và thiết lập hoàn chỉnh quy trình công nghệ sản xuất axít phenyllactic bằng phương pháp lên men chìm gián đoạn có bổ sung dinh dưỡng sử dụng chủng Lactobacillus plantarum C2 trên hệ thống thiết bị lên men ở quy mô 800 lít/mẻ, kiểm soát ổn định các thông số nhiệt độ, pH và nồng độ cơ chất.

5. Năm đối tượng rau quả chế biến tối thiểu được ứng dụng trong luận án gồm những loại nào và nguồn gốc từ đâu?

Năm đối tượng nông sản gồm: Dứa Queen thu mua tại Ninh Bình (thu hoạch tháng 5-6), Mít dai thu hoạch tại Hòa Bình, Vải thiều thu hoạch tại Hải Dương (tháng 6-7), Cà rốt tươi Đà Lạt (chiều dài củ 20-22 cm) và Khoai tây thu mua tại vùng chuyên canh Vân Trì, Đông Anh, Hà Nội.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Bùi Kim Thúy đã giải quyết trọn vẹn và đồng bộ từ nghiên cứu cơ bản đến ứng dụng thực tiễn về việc sản xuất và sử dụng chất bảo quản sinh học axít phenyllactic. Công trình đã phân lập thành công hai chủng vi khuẩn mới Lactobacillus plantarum C2 và C15 có năng lực sinh tổng hợp PLA cao, thiết lập quy trình công nghệ lên men quy mô 800 lít/mẻ sử dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp giá rẻ và xây dựng các giải pháp kỹ thuật bảo quản kéo dài thời hạn sử dụng cho 5 đối tượng rau quả chế biến tối thiểu chủ lực đạt trên 15 đến 20 ngày trong điều kiện mát. Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo có giá trị khoa học cao cho lĩnh vực công nghệ sinh học và công nghệ bảo quản nông sản thực phẩm sau thu hoạch.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Từ lâu, vi khuẩn lactic là nhóm vi sinh vật được coi là an toàn (GRAS) và việc ứng dụng thành công nhóm vi khuẩn này hay những hợp chất kháng vi sinh vật mà chúng sản sinh ra trong bảo quản thực phẩm đã được đề cập nhiều. Một số loại chế phẩm sinh học đã được thử nghiệm và ứng dụng trong thực tiễn đem đến hiệu quả cao như bacterioxin và một số loại axít hữu cơ như axít lactic, axetic, xitric. Bacterioxin là các hợp chất có bản chất protein có khả năng ức chế vi sinh vật khá tốt được ứng dụng nhiều trong thực phẩm tuy phổ kháng vi sinh vật không rộng [35].

Trong khi đó, axít lactic, axít axetic và axít xitric lại có khả năng phòng trừ vi sinh vật tương đối yếu. Do vậy, những loại axít này thường được sử dụng kết hợp với những hợp chất khác để làm tăng hiệu quả. Gần đây, một hợp chất sinh học mới có tiềm năng ứng dụng như là chất bảo quản thực phẩm được sinh tổng hợp bởi nhóm vi khuẩn lactic được các nhà khoa học thế giới phát hiện có tên là axít phenyllactic. So với nhiều loại bacterioxin sản sinh bởi vi khuẩn lactic như nisin thì axít phenyllactic có khối lượng phân tử thấp, phổ kháng vi sinh vật rộng và tính bền cũng như độ hòa tan cao [109].

Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng axít phenyllactic là một hợp chất an toàn, có khả năng ức chế cả vi khuẩn gram âm lẫn gram dương và nấm men, nấm mốc, đặc biệt là nhiều loài nấm sinh độc tố [54][100] [110]. Trước những lợi ích cũng như tiềm năng đã được kiểm chứng thì axít phenyllactic là sản phẩm rất phù hợp sử dụng cho những đối tượng nông sản, thực phẩm dễ bị lây nhiễm bởi vi sinh vật gây hại và đòi hỏi có tính an toàn cao khi sử dụng. Rau quả chế biến tối thiểu (CBTT) là một trong những đối tượng nông sản đang được người tiêu dùng hướng tới hiện nay với tiêu chí đảm bảo độ tươi, ngon, tiện dụng và an toàn ít sử dụng hóa chất bảo quản nhất. Hơn nữa, rau quả chế biến thối thiểu là một dạng sơ chế, là những sản phẩm rau quả tươi đã thay đổi hình dạng ban đầu bằng một số tác động nhưng không bị xử lý nhiệt hay hóa chất đến mức chúng bị thay đổi trạng thái tươi sống.

Rau quả tươi được chế biến tối thiểu thường phải qua các công đoạncơ bản mà không phải qua khâu nấu chín như xử lý cơ học (làm sạch, tách vỏ, cắt gọt, tạo hình,…), ổn định sản phẩm (xử lý hóa học) và bao gói[80]. Nhược điểm lớn nhất của chế biến tối thiểu là thời hạn sử dụng sản phẩm bị giảm do khả năng bảo quản bị kém đi so với bảo quản các sản phẩm nguyên vẹn. Do rau quả CBTT bị loại bỏ lớp vỏ bảo vệ bên ngoài, làm kích hoạt các enzyme hoạt động tạo môi trường thuận lợi cho sự xâm nhập và phát triển của các loài vi 7 sinh vật khác nhau nên đã làm thay đổi màu sắc, cấu trúc, mất trọng lượng dẫn tới tổn thất về cả số lượng và chất lượng trong quá trình bảo quản [78]. Vi sinh vật gây hại rau quả CBTT rất đa dạng về chủng loại và số lượng.

Trong các sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu người ta tìm thấy một số vi sinh vật phát triển mạnh như vi khuẩn ưa ẩm, vi khuẩn lactic, coliform, nấm men, nấm mốc, trong đó có nhiều loài có khả năng sinh độc tố mycotoxin [21]. Ngoài ra, những sản phẩm rau quảsẵn sàng để sử dụng vẫn còn bị nhiễm vi sinh vật gây bệnh sau quá trình CBTT là một vấn đề tồn tại trong đảm bảo an toàn thực phẩm. Trong số đó, đáng kể đến là Listeria monocytogenes, Salmonella typhivà Escherichia coli, đặc biệt là E. Hạn chế tới mức thấp nhất vi sinh vật gây hại và ngăn chặn quá trình làm biến màu sản phẩm là những vấn đề cần được quan tâm và giải quyết trong CBTT.

Những hợp chất hóa học thông thường được sử dụng cho mục đích này gồm clo, axít ascorbic, axít axetic, axít lactic và muối canxi (canxi lactat, canxi clorua) [45] [60]. Do khả năng ức chế vi sinh vật của những hợp chất này đối với rau quả cắt không cao nênmột số hợp chất hóa học khác được sử dụng kết hợp như 4- hexylresorcino, cysteine, benzoat natri, sorbat kali,… để đem lại hiệu quả tốt hơn trong việc ngăn chặn biến màu, giảm thối hỏng do vi sinh vật gây ra và đảm bảo được độ cứng của sản phẩm [38]. Việc sử dụng những chất hóa học này đang ngày càng bị hạn chế bởi mong muốn của người tiêu dùng đang ngày càng ưa chuộng sử dụng những sản phẩm thực phẩm tươi và tự nhiên có tính an toàn cao không sử dụng chất bảo quản hoá học. Nhiều nỗ lực đã được thực hiện nhằm tìm ra những hợp chất tự nhiên hay những chế phẩm sinh học để thay thế những chất hóa học có khả năng phòng trừ vi sinh vật gây hại trên rau quả chế biến tối thiểu [38].

Xu hướng sử dụng thực phẩm tươi và thực phẩm ít chế biếncủa người tiêu dùng hiện nay ngày càng tăng, hình thành nên một dạng thực phẩm mới là các sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu. Rau quả CBTT hiệnlà một trong những mặt hàng hóa sôi động nhất trong các cửa hàng rau quả thực phẩm ở Mỹ. Thị trường rau quả cắt ở các nước Châu Á đã phát triển từ cuối những năm 80 và đầu những năm 90,đặc biệt là Nhật Bản và Hàn Quốc. Ở nhiều nước phát triển, việc sản xuất các sản phẩm rau quả tươi dạng CBTT đã trở thành một ngành công nghiệp có thị phần không nhỏ [47].

Tuy nhiên, ở Việt Nam, CBTT gần đây mới bắt đầu được quan tâm nghiên cứu và thương mại. Dạng thực phẩm này tuy mới xuất hiện với số lượng hạn chế về chủng loại nhưng có tiềm năng phát triển mạnh mẽ vì phù hợp với xu thế phát triển kinh tế xã hội và lối sống hiện đại. Một số kết quả nghiên cứu bước đầu 8 về công nghệ CBTTcủa Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạchđạt đượcmột số kết quả nhất định như đảm bảo được độ cứng, màu sắc của mít, dứa cắt mặc dù thời gian bảo quản còn ngắn (8-10 ngày) [2-4].Công nghệ CBTT ở Việt Nam hiện nay rất cần có hướng nghiên cứu sâu hơn, đa dạng hơn về chủng loại. Cho tới nay, những công trình nghiên cứu và ứng dụng axít phenyllactic trên thế giới mới dừng ở phạm vi tuyển chọn những chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh axít phenyllactic cao ứng dụng trực tiếp trong thực phẩm như bổ sung vào bột làm bánh hay bổ sung vào thức ăn chăn nuôi [99][105], chỉ có một vài nghiên cứu thử nghiệm sản xuất axít phenyllactic thông qua quá trình lên men ở quy mô nhỏ phòng thí nghiệm (3-10 lít) [69].

Do đó, việc “Nghiên cứu tạo axít phenyllactic và ứng dụng trong bảo quản một số rau quả chế biến tối thiểu”là thực sự cần thiết. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu tạoaxít phenyllactic từ vi khuẩn lactic và đánh giá được hiệu quả của axítphenyllactic trong việc duy trì chất lượng và đảm bảo an toàn thực phẩm đối với một số sản phẩm rau quả chế biến tối thiểu. Nội dung nghiên cứu - Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh axít phenyllactic cao; - Tạo axít phenyllactic từ vi khuẩn tuyển chọn được bằng phương pháp lên men; - Đánh giá chất lượng của axít phenyllactic thu được; - Đánh giá hiệu quả của axít phenyllactic trong sơ chế, bảo quản một số rau (cà rốt, khoai tây) quả (dứa, mít, vải)chế biến tối thiểu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4.

Ý nghĩa khoa học  Đã phân lập và tuyển chọn được bộ chủng giống vi khuẩn Lactobacillus plantarum có khả năng sinh axít phenyllactic cao.Kết quả này đã góp phần khai thác đa dạng vi sinh vật của Việt Nam cho ứng dụng trong công nghệ sinh học;  Là công trình nghiên cứu đầu tiên có hệ thống tổng thể về quá trình tạo axít phenyllactic, giải quyết trọn vẹn vấn đề từ khâu chủng giống đến khâu tạochế phẩm và cuối cùng là ứng dụng sản phẩm trên một số đối tượng rau quả CBTT. Đây là nguồn tài liệu đáng tin cậy để các nhà khoa học quan tâm đến các vấn đề tương tự tham khảo. Ý nghĩa thực tiễn  Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm axít phenyllactic để có thể chủ động sản xuất chế phẩm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước, đa dạng hóa sản phẩm bảo quản sinh học an toàn;  Đối tượng lựa chọn để ứng dụng chế phẩm tạo ra là rau quả chế biến tối thiểu. Đây là những sản phẩm rau quả ‘sẵn sàng để ăn’ và ‘sẵn sàng để nấu’ với yêu cầu phải đảm bảo chất lượng tươi, ngon và chứa những thành phần tự nhiên.

Bởi vậy, việc ứng dụng chế phẩm PLA là chế phẩm bảo quản sinh học an toàn để bảo quản các sản phẩm CBTT có ý nghĩa thực tiễn cao;  Tạo ra cơ sở dữ liệu làm tài liệu tham khảo khi nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học từ vi sinh vật ứng dụng trong bảo quản thực phẩm. Điểm mới của luận án  Đã tuyển chọn được 02 chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarumC2 và C15 có khả năng sinh axít phenyllactic cao (hàm lượng đạt 1,2 g/l) với trình tự gen rADN 16S tương đồng 99% với trình tự gen của chủng Lactobacillus plantarum NRIC 1767. Hai chủng vi khuẩn này là hai chủng hoàn toàn mới so với các công trình đã công bố trước đây trong và ngoài nước.  Đã xây dựng được quy trình tạo axít phenyllactic bởi chủng L.plantarum C2 bằng phương pháp lên men gián đoạn có bổ sung dinh dưỡng quy mô 800 lít/mẻ hoàn chỉnh, là tiền đề tiến tới sản xuất chế phẩm quy mô công nghiệp;  Đã tạo ra được chất bảo quản thực phẩm có nguồn gốc sinh học và ứng dụng trong bảo quản rau quả chế biến tối thiểu, đây là điểm mới so với các công trình nghiên cứu và ứng dụng axít phenyllactic khác trên thế giới; 6.

Cấu trúc của luận án Luận án được trình bày trong 155 trang gồm 3 phần với 35 bảng, 53 hình và đồ thị. Tổng quan; Phần 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu; Phần 3. Kết quả và thảo luận; Phần 4.

Kết luận và kiến nghị; Tài liệu tham khảo với 112 tài liệu tham khảo và Phần phụ lục.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về axít phenyllactic 1. Đặc tính và tác dụng của axít phenyllactic Axít phenyllactic (PLA) là một loại axít thơm, có công thức phân tử là C9H10O3, trong phân tử có chứa vòng thơm (thể hiện ở hình 1.