Nghiên cứu khả năng kháng nấm mốc của vi khuẩn lactic và ứng dụng trong nảy mầm gạo lứt

• Tác giả: Nguyễn Bá Thư Uyên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Tiến Cường
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu khả năng kháng nấm mốc của vi khuẩn lactic và định hướng ứng dụng trong quá trình nảy mầm gạo lứt
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: Nấm mốc trong nông sản thực phẩm
• 1.1. Đặc điểm chung của nấm mốc
• 1.2. Nấm mốc thường gặp trong nông sản thực phẩm
• 1.3. Tác hại của nấm mốc
• 1.4. Các phương pháp hạn chế nấm mốc trong ngũ cốc
• 2. CHƯƠNG 2: Vi khuẩn lactic và khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic
• 2.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic
• 2.2. Đặc tính kháng nấm của vi khuẩn lactic
• 2.3. Các hợp chất chuyển hóa của vi khuẩn lactic
• 2.4. Khả năng cạnh tranh của vi khuẩn lactic
• 2.5. Ứng dụng vi khuẩn lactic như một chất bảo quản kháng nấm
• 3. CHƯƠNG 3: Tổng quan về gạo lứt nảy mầm
• 3.1. Gạo lứt nảy mầm
• 3.2. Quy trình sản xuất gạo lứt nảy mầm
• 3.3. Giá trị dinh dưỡng và lợi ích sức khỏe của gạo lứt nảy mầm
• 3.4. Nấm mốc và các phương pháp chống mốc trong quá trình nảy mầm gạo lứt
• 4. CHƯƠNG 4: Mục đích nghiên cứu
• 5. CHƯƠNG 5: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
• 5.1. Chủng vi sinh vật
• 5.2. Phương pháp phân tích
• 5.2.1. Phương pháp đo OD và đếm trên môi trường thạch
• 5.2.2. Phương pháp đo pH
• 5.2.3. Phương pháp chuẩn độ axit
• 5.2.4. Phương pháp sấy đến khối lượng không đổi
• 5.3. Hóa chất và môi trường sử dụng
• 5.4. Dụng cụ và thiết bị sử dụng
• 5.5. Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC
• 5.6. Bố trí thí nghiệm
• 5.6.1. Nuôi cấy vi khuẩn lactic
• 5.6.2. Nuôi cấy nấm mốc
• 5.6.3. Xác định thời điểm nuôi cấy vi khuẩn lactic
• 5.6.4. Sàng lọc khả năng kháng nấm của các chủng vi khuẩn lactic
• 5.6.5. Xác định thành phần các chất trong dịch nổi tế bào vi khuẩn lactic
• 5.6.6. Xác định nồng độ tối thiểu của các chất trong dịch nổi tế bào để ức chế hoàn toàn nấm mốc (MFC)
• 5.6.7. Xác định ảnh hưởng của sinh khối vi khuẩn lactic đến sinh khối nấm mốc
• 5.6.8. Xác định ảnh hưởng của vi khuẩn lactic đến hình thái của nấm mốc khi quan sát dưới kính hiển vi
• 6. CHƯƠNG 6: Kết quả và thảo luận
• 6.1. Sàng lọc khả năng kháng nấm của 6 chủng vi khuẩn lactic đối với 2 chủng nấm mốc: A. niger CBS 76997 và P.
• 6.1.1. Biến đổi pH và hàm lượng axit của dịch nuôi cấy vi khuẩn lactic theo thời gian
• 6.1.2. Đánh giá khả năng kháng nấm của dịch nổi tế bào vi khuẩn lactic
• 6.1.3. Đánh giá khả năng kháng nấm của sinh khối vi khuẩn lactic
• 6.1.4. Đánh giá khả năng kháng nấm khi kết hợp dịch nổi tế bào và sinh khối vi khuẩn lactic
• 6.1.5. Lựa chọn chủng vi khuẩn lactic tiềm năng ức chế nấm mốc
• 6.2. Bước đầu giải thích cơ chế ức chế nấm mốc A. niger CBS 7697 của L.
• 6.2.1. Đặc điểm chủng vi khuẩn lactic
• 6.2.2. Thành phần các chất có trong dịch nổi tế bào vi khuẩn
• 6.2.3. Xác định nồng độ diệt nấm tối thiểu của vi khuẩn lactic
• 6.2.4. Ảnh hưởng của vi khuẩn L. plantarum NCDN4 đến sự tạo sinh khối nấm mốc
• 6.2.5. Ảnh hưởng của vi khuẩn lactic đến hình thái nấm mốc
• 6.3. Ứng dụng vi khuẩn lactic trong quá trình nảy mầm gạo lứt
• 6.4. Hướng phát triển của luận văn trong tương lai
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Kháng Nấm Mốc Bằng Vi Khuẩn Lactic

Nghiên cứu về khả năng kháng nấm mốc của vi khuẩn lactic (LAB) đang ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh nhu cầu về thực phẩm an toàn và tự nhiên gia tăng. Nấm mốc không chỉ gây hư hỏng thực phẩm, làm giảm giá trị kinh tế mà còn có thể sản sinh ra mycotoxin, các độc tố gây hại cho sức khỏe con người. Việc tìm kiếm các giải pháp thay thế cho các hợp chất hóa học trong bảo quản thực phẩm là một ưu tiên. Vi khuẩn lactic nổi lên như một giải pháp tiềm năng, nhờ khả năng kéo dài thời gian bảo quản, tính an toàn và các lợi ích probiotic. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá khả năng kháng nấm của các chủng vi khuẩn lactic khác nhau và ứng dụng chúng trong quá trình nảy mầm gạo lứt, một sản phẩm giàu dinh dưỡng và ngày càng được ưa chuộng.

1.1. Nấm Mốc Gây Hại Trong Nông Sản Thực Phẩm Tổng Quan

Nấm mốc là một trong những tác nhân chính gây hư hỏng nông sản và thực phẩm. Chúng có mặt ở khắp mọi nơi, từ đất, nước đến không khí, và có khả năng phát triển trên nhiều loại thực phẩm khác nhau, đặc biệt là ngũ cốc. Nấm mốc không chỉ làm thay đổi màu sắc, mùi vị của thực phẩm mà còn có thể sản sinh ra các độc tố nguy hiểm. Theo tài liệu nghiên cứu, nấm mốc có thể phát triển tốt trong môi trường axit (pH = 6), tối ưu ở pH 5-6.5. Việc kiểm soát sự phát triển của nấm mốc là một thách thức lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm.

1.2. Vi Khuẩn Lactic LAB Giải Pháp Sinh Học Tiềm Năng

Vi khuẩn lactic (LAB) là một nhóm vi sinh vật có khả năng lên men đường thành axit lactic. Chúng được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm lên men như sữa chua, phô mai, và dưa muối. Ngoài ra, LAB còn có khả năng kháng nấm mốc nhờ sản xuất ra các chất ức chế sinh học như axit hữu cơ, bacteriocin và các hợp chất khác. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng LAB có thể kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm và cải thiện chất lượng dinh dưỡng. Việc ứng dụng LAB trong bảo quản gạo lứt nảy mầm là một hướng đi đầy hứa hẹn.

II. Thách Thức Nấm Mốc Ảnh Hưởng Đến Gạo Lứt Nảy Mầm

Gạo lứt nảy mầm là một sản phẩm giàu dinh dưỡng, chứa nhiều vitamin, khoáng chất và các hợp chất có lợi cho sức khỏe như GABA. Tuy nhiên, quá trình nảy mầm tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của nấm mốc, đặc biệt là trong điều kiện độ ẩm cao và nhiệt độ ấm. Nấm mốc có thể làm giảm chất lượng của gạo lứt nảy mầm, gây mất an toàn thực phẩm và ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Do đó, việc kiểm soát nấm mốc trong quá trình nảy mầm gạo lứt là một yêu cầu cấp thiết. Các phương pháp truyền thống như sử dụng hóa chất có thể gây ra các tác dụng phụ không mong muốn, làm tăng thêm nhu cầu về các giải pháp sinh học an toàn và hiệu quả.

2.1. Quy Trình Nảy Mầm Gạo Lứt Môi Trường Thuận Lợi Cho Nấm Mốc

Quy trình nảy mầm gạo lứt bao gồm các bước ngâm, ủ và sấy khô. Trong giai đoạn ngâm và ủ, gạo lứt tiếp xúc với nước và không khí ẩm, tạo điều kiện lý tưởng cho nấm mốc phát triển. Nấm mốc có thể xâm nhập vào hạt gạo thông qua các vết nứt hoặc tổn thương trên bề mặt. Việc kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ trong quá trình nảy mầm là rất quan trọng để ngăn chặn sự phát triển của nấm mốc. Tuy nhiên, việc duy trì các điều kiện này một cách ổn định và hiệu quả là một thách thức không nhỏ.

2.2. Tác Hại Của Nấm Mốc Nguy Cơ Tiềm Ẩn Trong Gạo Lứt Nảy Mầm

Nấm mốc có thể gây ra nhiều tác hại cho gạo lứt nảy mầm, bao gồm làm giảm chất lượng dinh dưỡng, thay đổi màu sắc và mùi vị, và sản sinh ra các độc tố mycotoxin. Các độc tố này có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ngộ độc thực phẩm, suy giảm hệ miễn dịch và thậm chí là ung thư. Việc kiểm tra và loại bỏ nấm mốc trong gạo lứt nảy mầm là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng. Tuy nhiên, việc phát hiện và loại bỏ nấm mốc một cách hiệu quả là một thách thức, đặc biệt là khi nấm mốc phát triển bên trong hạt gạo.

III. Phương Pháp Sàng Lọc Chủng Vi Khuẩn Lactic Kháng Nấm Mốc

Nghiên cứu này tập trung vào việc sàng lọc các chủng vi khuẩn lactic có khả năng kháng nấm mốc hiệu quả. Các chủng LAB được lựa chọn từ các nguồn khác nhau và được đánh giá khả năng ức chế sự phát triển của các loại nấm mốc thường gặp trong ngũ cốc, đặc biệt là Aspergillus niger và Penicillium oxalicum. Các phương pháp đánh giá bao gồm cấy chấm điểm nấm mốc, phương pháp thạch hai lớp phủ và xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) và nồng độ diệt nấm tối thiểu (MFC). Mục tiêu là tìm ra các chủng LAB có khả năng ức chế mạnh mẽ sự phát triển của nấm mốc và có tiềm năng ứng dụng trong bảo quản gạo lứt nảy mầm.

3.1. Đánh Giá Khả Năng Kháng Nấm Dịch Nổi Tế Bào và Sinh Khối LAB

Nghiên cứu đánh giá khả năng kháng nấm của cả dịch nổi tế bào và sinh khối vi khuẩn lactic. Dịch nổi tế bào chứa các chất chuyển hóa do LAB sản xuất ra, như axit hữu cơ và bacteriocin, có khả năng ức chế sự phát triển của nấm mốc. Sinh khối LAB có thể cạnh tranh dinh dưỡng với nấm mốc và tạo ra môi trường không thuận lợi cho sự phát triển của chúng. Việc đánh giá cả hai yếu tố này giúp xác định cơ chế kháng nấm của LAB và lựa chọn các chủng có hiệu quả cao nhất.

3.2. Xác Định Cơ Chế Kháng Nấm Axit Hữu Cơ và Cạnh Tranh Dinh Dưỡng

Nghiên cứu dự đoán cơ chế kháng nấm của vi khuẩn lactic thông qua việc xác định thành phần các chất có trong dịch nổi tế bào, đặc biệt là các axit hữu cơ như axit lactic. Nồng độ axit hữu cơ cao có thể làm giảm pH của môi trường, ức chế sự phát triển của nấm mốc. Ngoài ra, LAB còn có thể cạnh tranh dinh dưỡng với nấm mốc, làm giảm lượng chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của chúng. Việc xác định cơ chế kháng nấm giúp tối ưu hóa việc sử dụng LAB trong bảo quản thực phẩm.

IV. Ứng Dụng Vi Khuẩn Lactic Bảo Quản Gạo Lứt Nảy Mầm

Sau khi sàng lọc và lựa chọn được các chủng vi khuẩn lactic có khả năng kháng nấm mốc hiệu quả, nghiên cứu tiến hành ứng dụng chúng trong quá trình nảy mầm gạo lứt. Các chủng LAB được sử dụng để xử lý gạo lứt trước hoặc trong quá trình nảy mầm. Hiệu quả bảo quản được đánh giá bằng cách theo dõi sự phát triển của nấm mốc trên gạo lứt nảy mầm và so sánh với mẫu đối chứng không được xử lý bằng LAB. Mục tiêu là chứng minh rằng LAB có thể giảm thiểu sự phát triển của nấm mốc trong quá trình nảy mầm gạo lứt mà không ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của hạt.

4.1. Đánh Giá Hiệu Quả Giảm Nấm Mốc Tăng Chất Lượng Gạo Lứt

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của vi khuẩn lactic trong việc giảm thiểu sự phát triển của nấm mốc trên gạo lứt nảy mầm. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm số lượng nấm mốc, đường kính tản nấm và sự hình thành bào tử. Ngoài ra, nghiên cứu còn đánh giá chất lượng của gạo lứt nảy mầm, bao gồm khả năng nảy mầm, hàm lượng dinh dưỡng và các chỉ tiêu cảm quan. Mục tiêu là chứng minh rằng LAB có thể bảo quản gạo lứt nảy mầm một cách hiệu quả mà không làm giảm chất lượng của sản phẩm.

4.2. Tiềm Năng Phát Triển Ứng Dụng Rộng Rãi Trong Công Nghiệp

Nghiên cứu này mở ra tiềm năng phát triển ứng dụng vi khuẩn lactic trong bảo quản gạo lứt nảy mầm và các sản phẩm ngũ cốc khác. Việc sử dụng LAB là một giải pháp sinh học an toàn và hiệu quả, thay thế cho các hóa chất bảo quản truyền thống. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để phát triển các sản phẩm gạo lứt nảy mầm chất lượng cao, an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng và thân thiện với môi trường. Hơn nữa, việc nghiên cứu sâu hơn về cơ chế kháng nấm của LAB có thể mở ra các ứng dụng mới trong lĩnh vực bảo quản thực phẩm và nông sản.

V. Kết Luận Vi Khuẩn Lactic Giải Pháp Bảo Vệ Gạo Lứt

Nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng của vi khuẩn lactic trong việc kháng nấm mốc và bảo quản gạo lứt nảy mầm. Các chủng LAB được sàng lọc có khả năng ức chế sự phát triển của các loại nấm mốc thường gặp, đặc biệt là Aspergillus niger và Penicillium oxalicum. Việc ứng dụng LAB trong quá trình nảy mầm gạo lứt giúp giảm thiểu sự phát triển của nấm mốc mà không ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của hạt. Kết quả này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các sản phẩm gạo lứt nảy mầm an toàn và chất lượng cao.

5.1. Tóm Tắt Kết Quả Khả Năng Kháng Nấm và Ứng Dụng Thực Tế

Nghiên cứu đã thành công trong việc sàng lọc và lựa chọn các chủng vi khuẩn lactic có khả năng kháng nấm mốc hiệu quả. Các chủng LAB này có thể được sử dụng để bảo quản gạo lứt nảy mầm và các sản phẩm ngũ cốc khác. Việc ứng dụng LAB là một giải pháp sinh học an toàn và hiệu quả, thay thế cho các hóa chất bảo quản truyền thống. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để phát triển các sản phẩm gạo lứt nảy mầm chất lượng cao, an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng và thân thiện với môi trường.

5.2. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Tối Ưu Hóa và Mở Rộng Ứng Dụng

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa việc sử dụng vi khuẩn lactic trong bảo quản gạo lứt nảy mầm. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc xác định các điều kiện tối ưu cho sự phát triển của LAB, tối ưu hóa quy trình xử lý gạo lứt bằng LAB và đánh giá hiệu quả của LAB trong việc bảo quản các loại ngũ cốc khác. Ngoài ra, cần nghiên cứu sâu hơn về cơ chế kháng nấm của LAB để phát triển các sản phẩm bảo quản thực phẩm hiệu quả hơn.

Tổng quan nghiên cứu

Nấm mốc là tác nhân chính gây hư hỏng thực phẩm, đặc biệt trong các sản phẩm ngũ cốc như gạo lứt, dẫn đến tổn thất kinh tế và nguy cơ sức khỏe do độc tố mycotoxin. Theo báo cáo, tỷ lệ tổn thất nông sản do nấm mốc và các vi sinh vật khác có thể lên tới trên 10% đối với cây có hạt, trong đó gạo và ngô chịu ảnh hưởng nghiêm trọng. Gạo lứt nảy mầm, một sản phẩm giàu dinh dưỡng và có giá trị sinh học cao, lại dễ bị nhiễm nấm mốc trong quá trình nảy mầm do độ ẩm tăng cao. Việc sử dụng các chất bảo quản hóa học truyền thống tiềm ẩn nguy cơ tồn dư độc hại và không được người tiêu dùng ưa chuộng. Trong bối cảnh đó, vi khuẩn lactic (LAB) với khả năng kháng nấm tự nhiên và an toàn được xem là giải pháp tiềm năng để bảo quản sinh học, kéo dài thời gian sử dụng và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá khả năng kháng nấm của 6 chủng vi khuẩn lactic đối với 2 chủng nấm mốc phổ biến trong ngũ cốc, đồng thời khảo sát hiệu quả ứng dụng vi khuẩn lactic trong quá trình nảy mầm gạo lứt. Nghiên cứu được thực hiện trên các chủng Lactobacillus acidophilus TM, VAST, Lactobacillus plantarum NCDN4, Lactobacillus fermentum HA7, Lactobacillus rhamnosus GG và Lactobacillus paracasei B21060, với nấm Aspergillus niger CBS 76997 và Penicillium oxalicum 20B làm đối tượng thử nghiệm. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào quy trình nảy mầm gạo lứt giống Huyết Rồng tại điều kiện phòng thí nghiệm, thời gian thực hiện trong vòng 2 năm học cao học.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các phương pháp bảo quản sinh học thân thiện, an toàn, góp phần giảm thiểu tổn thất nông sản, nâng cao chất lượng và giá trị dinh dưỡng của gạo lứt nảy mầm, đồng thời đáp ứng xu hướng tiêu dùng thực phẩm sạch, không hóa chất bảo quản.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về vi sinh vật học thực phẩm, đặc biệt là vai trò của vi khuẩn lactic trong bảo quản sinh học và cơ chế kháng nấm mốc. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

1. Lý thuyết về cơ chế kháng nấm của vi khuẩn lactic: Vi khuẩn lactic sản sinh các hợp chất chuyển hóa như axit lactic, axit axetic, axit phenyllactic, hydrogen peroxide, diacetyl và các peptit kháng nấm (bacteriocin), đồng thời cạnh tranh dinh dưỡng và khoáng chất với nấm mốc, làm giảm sự phát triển và sinh bào tử của nấm. Các hợp chất này có thể gây tổn thương màng tế bào nấm, ức chế enzym và gây stress oxy hóa.

2. Lý thuyết về quá trình nảy mầm gạo lứt và ảnh hưởng của vi sinh vật: Quá trình nảy mầm kích hoạt enzym nội sinh, làm tăng giá trị dinh dưỡng như GABA, vitamin và khoáng chất. Tuy nhiên, độ ẩm cao trong quá trình này tạo điều kiện thuận lợi cho nấm mốc phát triển, ảnh hưởng đến chất lượng và an toàn thực phẩm.

Các khái niệm chính bao gồm: vi khuẩn lactic (LAB), nấm mốc Aspergillus và Penicillium, axit hữu cơ kháng nấm, mycotoxin, gạo lứt nảy mầm, bảo quản sinh học.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp phân tích định lượng và định tính:

• Nguồn dữ liệu: 6 chủng vi khuẩn lactic và 2 chủng nấm mốc được lấy từ bộ sưu tập của Bộ môn Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Đại học Bách Khoa Hà Nội. Gạo lứt giống Huyết Rồng được sử dụng làm nguyên liệu nảy mầm.

• Phương pháp phân tích:

  • Sàng lọc khả năng kháng nấm bằng phương pháp cấy chấm điểm, thạch hai lớp phủ (double layer) và kết hợp dịch nổi tế bào với sinh khối vi khuẩn.
  • Xác định thành phần axit hữu cơ trong dịch nổi tế bào bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC).
  • Đo pH, hàm lượng axit tổng bằng chuẩn độ NaOH.
  • Xác định nồng độ diệt nấm tối thiểu (MFC) và ảnh hưởng của vi khuẩn đến sinh khối nấm mốc bằng phương pháp nuôi cấy đồng thời và sấy đến khối lượng không đổi.
  • Quan sát hình thái nấm mốc dưới kính hiển vi quang học để đánh giá tổn thương tế bào và sự hình thành bào tử.

• Timeline nghiên cứu: Thí nghiệm được tiến hành trong vòng 2 năm học cao học, bao gồm các giai đoạn hoạt hóa vi khuẩn, nuôi cấy nấm, sàng lọc kháng nấm, phân tích hóa học và ứng dụng trong nảy mầm gạo lứt.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mỗi thí nghiệm được lặp lại ít nhất 3 lần để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy. Các chủng vi khuẩn và nấm được chọn dựa trên tính phổ biến và khả năng probiotic đã được chứng minh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic: Dịch nổi tế bào và sinh khối của 6 chủng vi khuẩn lactic đều ức chế sự phát triển của Aspergillus niger CBS 76997 và Penicillium oxalicum 20B. Khi kết hợp 10% dịch nổi tế bào và 10^6 CFU/mL sinh khối vi khuẩn, tỷ lệ ức chế nấm Penicillium đạt 100%, còn Aspergillus giảm 58,8% đường kính tản nấm sau 5 ngày và duy trì 7 ngày không xuất hiện bào tử.

2. Cơ chế kháng nấm: Lactobacillus plantarum NCDN4 sản sinh lượng lớn axit lactic (18,86 g/L sau 24h nuôi cấy), đồng thời cạnh tranh dinh dưỡng làm giảm 50,84% khối lượng nấm mốc sau 3 ngày nuôi cấy đồng thời. Quan sát dưới kính hiển vi cho thấy vi khuẩn làm chậm quá trình tạo bào tử, giảm mật độ bào tử và gây tổn thương thành tế bào nấm.

3. Ứng dụng trong nảy mầm gạo lứt: Việc sử dụng vi khuẩn lactic trong quá trình nảy mầm gạo lứt làm giảm rõ rệt sự hình thành nấm mốc trong quá trình ủ mà không ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của hạt. Tỷ lệ nảy mầm duy trì ổn định, đồng thời giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm mycotoxin.

4. Định lượng và phân tích hóa học: Phân tích HPLC xác định các axit hữu cơ chính trong dịch nổi tế bào gồm axit lactic, axit axetic và các axit béo có hoạt tính kháng nấm. Nồng độ diệt nấm tối thiểu (MFC) được xác định rõ ràng, cho thấy hiệu quả ức chế nấm mốc ở mức dịch nổi tế bào nhất định.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo quốc tế về khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic thông qua sản xuất axit hữu cơ và cạnh tranh dinh dưỡng. Việc kết hợp dịch nổi tế bào và sinh khối vi khuẩn tạo hiệu ứng hiệp đồng, tăng cường khả năng ức chế nấm mốc. Sự giảm sinh khối nấm và tổn thương tế bào nấm mốc được minh họa rõ qua các biểu đồ đường kính tản nấm và hình ảnh kính hiển vi, cho thấy cơ chế tác động đa chiều của vi khuẩn lactic.

Ứng dụng vi khuẩn lactic trong quá trình nảy mầm gạo lứt không chỉ giúp kiểm soát nấm mốc mà còn giữ nguyên giá trị dinh dưỡng và khả năng nảy mầm của hạt, mở ra hướng bảo quản sinh học an toàn và bền vững. So với các phương pháp hóa học truyền thống, giải pháp này thân thiện với môi trường và phù hợp với xu hướng tiêu dùng thực phẩm sạch.

Tuy nhiên, nghiên cứu cũng chỉ ra cần tiếp tục khảo sát sâu hơn về cơ chế phân tử và tối ưu hóa quy trình ứng dụng trong sản xuất công nghiệp để đảm bảo hiệu quả và tính ổn định.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng vi khuẩn lactic Lactobacillus plantarum NCDN4 làm chất bảo quản sinh học trong quy trình nảy mầm gạo lứt nhằm giảm thiểu sự phát triển của nấm mốc, kéo dài thời gian bảo quản và đảm bảo an toàn thực phẩm. Thời gian thực hiện: 6-12 tháng, chủ thể: các doanh nghiệp sản xuất gạo lứt nảy mầm.

2. Phát triển quy trình chuẩn hóa nuôi cấy và bổ sung vi khuẩn lactic trong công nghiệp chế biến gạo lứt nảy mầm, bao gồm kiểm soát nồng độ vi khuẩn, thời gian ủ và điều kiện môi trường để tối ưu hiệu quả kháng nấm. Thời gian: 12 tháng, chủ thể: viện nghiên cứu và nhà máy chế biến.

3. Nghiên cứu mở rộng về cơ chế kháng nấm ở cấp độ phân tử và tương tác vi sinh vật trong môi trường nảy mầm, nhằm nâng cao hiểu biết và phát triển các chủng vi khuẩn lactic có hiệu quả cao hơn. Thời gian: 18-24 tháng, chủ thể: các nhóm nghiên cứu khoa học.

4. Tuyên truyền, đào tạo và nâng cao nhận thức cho người sản xuất và người tiêu dùng về lợi ích của bảo quản sinh học bằng vi khuẩn lactic, góp phần thúc đẩy ứng dụng rộng rãi và phát triển bền vững ngành thực phẩm sạch. Thời gian: liên tục, chủ thể: cơ quan quản lý, tổ chức đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Công nghệ thực phẩm, Vi sinh vật học: Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực nghiệm chi tiết về khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic và ứng dụng trong bảo quản thực phẩm, làm cơ sở cho các đề tài tiếp theo.

2. Doanh nghiệp sản xuất và chế biến gạo lứt nảy mầm: Tham khảo để áp dụng công nghệ bảo quản sinh học, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu tổn thất do nấm mốc và đáp ứng yêu cầu thị trường thực phẩm sạch.

3. Cơ quan quản lý an toàn thực phẩm và môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, hướng dẫn kỹ thuật bảo quản an toàn, khuyến khích phát triển công nghệ thân thiện môi trường.

4. Người tiêu dùng quan tâm đến thực phẩm sạch và an toàn: Hiểu rõ về lợi ích của gạo lứt nảy mầm được bảo quản bằng vi khuẩn lactic, lựa chọn sản phẩm có chất lượng cao, an toàn cho sức khỏe.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi khuẩn lactic có an toàn khi sử dụng trong bảo quản thực phẩm không?
   Vi khuẩn lactic thuộc nhóm GRAS (Generally Recognized As Safe), đã được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm lên men và probiotic, đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.

2. Khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic dựa trên cơ chế nào?
   Vi khuẩn lactic sản sinh axit hữu cơ, hydrogen peroxide, peptit kháng nấm và cạnh tranh dinh dưỡng, làm giảm pH môi trường và gây tổn thương màng tế bào nấm mốc, ức chế sự phát triển và sinh bào tử.

3. Việc sử dụng vi khuẩn lactic có ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm của gạo lứt không?
   Nghiên cứu cho thấy vi khuẩn lactic không làm giảm khả năng nảy mầm của gạo lứt mà còn giúp kiểm soát nấm mốc, giữ nguyên giá trị dinh dưỡng và đặc tính cảm quan.

4. Có thể áp dụng phương pháp này trong sản xuất công nghiệp không?
   Có thể, tuy nhiên cần tối ưu hóa quy trình nuôi cấy, bổ sung vi khuẩn và điều kiện nảy mầm để đảm bảo hiệu quả và tính ổn định trong quy mô lớn.

5. Phương pháp bảo quản sinh học này có thay thế hoàn toàn hóa chất bảo quản không?
   Phương pháp này có tiềm năng thay thế hoặc giảm thiểu sử dụng hóa chất bảo quản, đáp ứng xu hướng tiêu dùng thực phẩm sạch và an toàn, đồng thời bảo vệ môi trường.

Kết luận

• Đã xác định được 6 chủng vi khuẩn lactic có khả năng ức chế hiệu quả hai chủng nấm mốc Aspergillus niger CBS 76997 và Penicillium oxalicum 20B, trong đó Lactobacillus plantarum NCDN4 thể hiện tiềm năng cao nhất.
• Cơ chế kháng nấm bao gồm sản xuất axit lactic với nồng độ 18,86 g/L, cạnh tranh dinh dưỡng làm giảm 50,84% sinh khối nấm mốc và ảnh hưởng đến quá trình tạo bào tử nấm.
• Ứng dụng vi khuẩn lactic trong quá trình nảy mầm gạo lứt giúp giảm thiểu nấm mốc mà không ảnh hưởng đến khả năng nảy mầm và giá trị dinh dưỡng của hạt.
• Phương pháp nghiên cứu kết hợp các kỹ thuật vi sinh, hóa học và quan sát hình thái cho kết quả toàn diện, có thể áp dụng trong phát triển công nghệ bảo quản sinh học.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu cơ chế phân tử và tối ưu hóa quy trình ứng dụng trong sản xuất công nghiệp, đồng thời thúc đẩy đào tạo và phổ biến công nghệ bảo quản sinh học.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các doanh nghiệp và viện nghiên cứu phối hợp triển khai ứng dụng vi khuẩn lactic trong sản xuất gạo lứt nảy mầm, đồng thời mở rộng nghiên cứu để nâng cao hiệu quả và tính bền vững của công nghệ bảo quản sinh học.