Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao trong sản xuất thực phẩm

Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn vi khuẩn sinh acid lactic cao, chịu nhiệt tốt, ứng dụng trong sản xuất thực phẩm chất lượng cao.

• Tác giả: Trần Lâm Oanh
• Người hướng dẫn: PGS. Dương Văn Cường
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: ĐBCL&ATTP
• Đề tài: Nghiên Cứu Phân Lập Và Tuyển Chọn Một Số Chủng Vi Khuẩn Có Hoạt Tính Sinh Acid Lactic Cao Và Chịu Nhiệt Tốt Ứng Dụng Trong Sản Xuất Thực Phẩm
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.1.1. Mục tiêu tổng quát
• 1.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 2.1. Tổng quan về vi khuẩn lactic
• 2.1.1. Vi khuẩn lactic
• 2.1.2. Đặc điểm hình thái
• 2.1.3. Đặc điểm sinh lí
• 2.1.4. Đặc điểm sinh hoá của vi khuẩn lactic
• 2.1.5. Quá trình lên men của vi khuẩn lactic
• 2.1.6. Vai trò của lactic
• 2.1.7. Tổng quan tình hình trong nước và trên thế giới
• 2.1.7.1. Trên thế giới
• 3. PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
• 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.1.2. Hoá chất sử dụng
• 3.1.3. Thiết bị và dụng cụ
• 3.1.4. Địa điểm và thời gian tiến hành thí nghiệm
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp phân lập
• 3.3.2. Phương pháp tuyển chọn
• 3.3.3. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh lí, sinh hoá của LAB
• 3.3.4. Định danh bằng sinh học phân tử
• 3.3.5. Phương pháp nghiên cứu chất mang tạo chế phẩm
• 3.3.6. Phương pháp nghiên cứu thử nghiệm lên men sữa chua
• 3.3.7. Các phương pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả phân lập
• 4.2. Kết quả tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic cao và có khả năng chịu nhiệt tốt
• 4.3. Kết quả đánh giá khả năng sinh acid lactic của các chủng đã phân lập
• 4.4. Kết quả xác định khả năng chịu nhiệt của các chủng đã phân lập
• 4.5. Kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh lí, sinh hoá và định danh đến loài
• 4.5.1. Kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh lí của chủng L1
• 4.5.2. Kết quả nghiên cứu đặc tính sinh hoá của chủng L1
• 4.5.3. Định danh đến loài của chủng vi khuẩn lactic L1
• 4.5.4. Kết quả giải trình tự
• 4.6. Kết quả tạo chế phẩm chứa chủng vi sinh vật đã tuyển chọn
• 4.7. Kết quả thử nghiệm chế phẩm trong sản xuất sữa chua
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao trong thực phẩm

Nghiên cứu về vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao đang trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm. Vi khuẩn lactic (LAB) có khả năng sinh acid lactic, đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên men thực phẩm. Việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Các chủng vi khuẩn này có khả năng hoạt động hiệu quả trong điều kiện nhiệt độ cao, từ đó mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong sản xuất thực phẩm.

1.1. Đặc điểm và vai trò của vi khuẩn lactic trong thực phẩm

Vi khuẩn lactic là nhóm vi sinh vật có khả năng lên men đường thành acid lactic. Chúng thường được sử dụng trong sản xuất sữa chua, phô mai và các sản phẩm lên men khác. Việc sử dụng probiotics từ vi khuẩn lactic không chỉ giúp cải thiện chất lượng thực phẩm mà còn mang lại lợi ích cho sức khỏe con người.

1.2. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lactic trên thế giới

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi khuẩn lactic có khả năng chịu nhiệt cao có thể được ứng dụng trong sản xuất thực phẩm. Các nghiên cứu này đã phân lập thành công nhiều chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic cao, từ đó mở rộng khả năng ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.

II. Thách thức trong việc sử dụng vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc sử dụng vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao cũng gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là khả năng cạnh tranh với các vi sinh vật khác trong môi trường lên men. Ngoài ra, việc duy trì điều kiện tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn cũng là một thách thức lớn trong quy trình sản xuất thực phẩm.

2.1. Khó khăn trong việc phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn

Quá trình phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao thường gặp khó khăn do sự đa dạng về hình thái và tính chất sinh lý của chúng. Việc xác định đúng chủng vi khuẩn có khả năng sinh acid lactic cao là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.

2.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt động của vi khuẩn

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn lactic. Trong quá trình lên men, nếu nhiệt độ quá cao có thể làm giảm khả năng sinh acid lactic của vi khuẩn, dẫn đến chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu.

III. Phương pháp nghiên cứu vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao

Để nghiên cứu và phân lập các chủng vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao, nhiều phương pháp đã được áp dụng. Các phương pháp này bao gồm phân lập vi khuẩn từ mẫu thực phẩm, thử nghiệm khả năng sinh acid lactic và đánh giá khả năng chịu nhiệt của các chủng vi khuẩn.

3.1. Phương pháp phân lập vi khuẩn lactic

Phương pháp phân lập vi khuẩn lactic thường sử dụng môi trường MRS để nuôi cấy. Sau đó, các chủng vi khuẩn được xác định dựa trên khả năng sinh acid lactic và các đặc điểm hình thái.

3.2. Đánh giá khả năng chịu nhiệt của vi khuẩn

Khả năng chịu nhiệt của vi khuẩn lactic được đánh giá thông qua các thí nghiệm nhiệt độ khác nhau. Các chủng vi khuẩn có khả năng sống sót và sinh acid lactic ở nhiệt độ cao sẽ được lựa chọn cho các ứng dụng trong sản xuất thực phẩm.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao trong sản xuất thực phẩm

Việc ứng dụng các chủng vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao trong sản xuất thực phẩm mang lại nhiều lợi ích. Các sản phẩm từ vi khuẩn này không chỉ có chất lượng cao mà còn đảm bảo an toàn thực phẩm. Việc sử dụng vi khuẩn lactic trong sản xuất sữa chua, phô mai và các sản phẩm lên men khác đang ngày càng phổ biến.

4.1. Sản xuất sữa chua từ vi khuẩn lactic chịu nhiệt

Sữa chua được sản xuất từ các chủng vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao có khả năng sinh acid lactic tốt, giúp cải thiện hương vị và chất lượng sản phẩm. Việc này không chỉ nâng cao giá trị dinh dưỡng mà còn kéo dài thời gian bảo quản.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất phô mai

Vi khuẩn lactic chịu nhiệt cũng được sử dụng trong sản xuất phô mai, giúp cải thiện cấu trúc và hương vị của sản phẩm. Các chủng vi khuẩn này có khả năng tạo ra các hợp chất có lợi cho sức khỏe, đồng thời tăng cường khả năng bảo quản thực phẩm.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu vi khuẩn lactic

Nghiên cứu về vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao có tiềm năng lớn trong ngành công nghiệp thực phẩm. Việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp thực phẩm.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vi khuẩn lactic

Nghiên cứu về vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao sẽ tiếp tục được mở rộng, với nhiều ứng dụng mới trong sản xuất thực phẩm. Các nghiên cứu này sẽ giúp phát triển các sản phẩm thực phẩm an toàn và chất lượng cao hơn.

5.2. Định hướng phát triển công nghệ sản xuất thực phẩm

Công nghệ sản xuất thực phẩm sẽ ngày càng chú trọng đến việc sử dụng vi khuẩn lactic chịu nhiệt cao, nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Điều này sẽ góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp thực phẩm.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghệ thực phẩm, y dược và công nghiệp nhẹ, acid lactic đóng vai trò thiết yếu như một chất bảo quản tự nhiên, chất điều vị, tiền chất sản xuất polymer phân hủy sinh học cũng như các hợp chất tương thích sinh học. Quá trình lên men vi sinh vật để tạo acid lactic mang lại hiệu quả vượt trội so với phương pháp tổng hợp hóa học. Tuy nhiên, khi mở rộng quy mô lên men lên cấp độ công nghiệp, lượng nhiệt sinh ra từ hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật thường làm nhiệt độ khối dịch lên men tăng cao, vượt quá ngưỡng sinh trưởng tối ưu thông thường của vi khuẩn lactic ($25^\circ\text{C} - 35^\circ\text{C}$ đối với vi khuẩn ưa ấm và $40^\circ\text{C} - 45^\circ\text{C}$ đối với vi khuẩn ưa nhiệt). Thực tế này buộc các cơ sở sản xuất phải đầu tư hệ thống làm mát tốn kém và tiêu hao nhiều năng lượng. Việc nghiên cứu phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic vừa có khả năng sinh acid cao, vừa có đặc tính chịu nhiệt độ cao là hướng tiếp cận cần thiết nhằm giảm chi phí sản xuất và năng lượng làm mát trong quy trình lên men công nghiệp.

Đề tài "Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic cao và chịu nhiệt tốt ứng dụng trong sản xuất thực phẩm" của tác giả Trần Lâm Oanh xác định các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể sau:

• Mục tiêu tổng quát: Phân lập, tuyển chọn và đánh giá một số chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic cao và chịu nhiệt tốt có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất thực phẩm lên men.
• Mục tiêu cụ thể:
  1. Phân lập, tuyển chọn và định danh chủng vi khuẩn lactic có khả năng chịu nhiệt cao.
  2. Nghiên cứu chất mang phù hợp để tạo chế phẩm chứa chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic và có khả năng chịu nhiệt tốt đã được tuyển chọn.
  3. Thử nghiệm chế phẩm trong sản xuất sữa chua.
• Đối tượng nghiên cứu: Các chủng vi khuẩn lactic được phân lập từ các nguồn thực phẩm lên men tự nhiên (mẫu nước bắp cải muối, dưa hành muối, nước chua làm đậu phụ, rau cải bẹ muối).
• Phạm vi không gian và thời gian: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 01/2022 đến tháng 06/2022 tại Phòng thí nghiệm Công nghệ lên men, Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên. Các mẫu tự nhiên được thu thập tại các chợ trên địa bàn thành phố Thái Nguyên.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Nghiên cứu dựa trên cơ sở sinh học vi sinh vật và hóa sinh về nhóm vi khuẩn lactic (Lactic Acid Bacteria - LAB) thuộc họ Lactobacillaceae, bộ Eubacteriales. LAB là nhóm vi khuẩn Gram dương, không di động, không sinh bào tử, catalase âm tính, oxidase âm tính, nitratoreductase âm tính và không chứa cytochrome. Vi khuẩn lactic thu nhận năng lượng thông qua quá trình lên men glucid tạo ra acid lactic theo hai con đường chính:

• Lên men lactic đồng hình: Chuyển hóa glucose theo con đường Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) tạo sản phẩm chính là acid lactic ($>85-90%$), không sinh khí $\text{CO}_2$.
• Lên men lactic dị hình: Thiếu enzyme aldolase và triosephosphate isomerase, chuyển hóa glucose qua con đường Pentose phosphate (PP) tạo acid lactic (chiếm khoảng $40%$), kèm ethanol, acid acetic, acid succinic và sinh khí $\text{CO}_2$ ($20%$).

Các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng trong nghiên cứu bao gồm:

• TCVN 4589:1988: Phương pháp xác định hàm lượng acid hữu cơ tổng số bằng phương pháp chuẩn độ độ chua Thörner ($^\circ\text{T}$).
• TCVN 3215-79: Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm thực phẩm bằng phương pháp cho điểm theo thang điểm 5.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Phân lập và nuôi cấy: Sử dụng môi trường de Man, Rogosa and Sharpe (MRS) thạch có bổ sung $2%\ \text{CaCO}_3$. Môi trường MRS gồm: Agar (15 g/l), Peptone (10 g/l), Glucose (20 g/l), $\text{CaCO}_3$ (5 g/l), Cao thịt (10 g/l), Tween 80 (1 g/l), $\text{K}_2\text{HPO}_4$ (2 g/l), $\text{CH}_3\text{COONa}$ (5 g/l), $\text{MgSO}_4\cdot7\text{H}_2\text{O}$ (0,58 g/l), $\text{MnSO}_4\cdot4\text{H}_2\text{O}$ (0,28 g/l), Triammonium citrate (2 g/l), $\text{pH} = 5,0$, hấp thanh trùng ở $121^\circ\text{C}$ trong 30 phút. Mẫu được pha loãng bậc 10 ($10^{-4}, 10^{-5}$), cấy ria/cấy gạt và ủ ở $30^\circ\text{C}$ trong 48 giờ. Giữ giống trên thạch nghiêng MRS hoặc MRS lỏng bổ sung $30%$ glycerol ở $4^\circ\text{C}$ và đông sâu.
• Xác định hoạt tính sinh acid lactic: Chuẩn độ dịch nuôi cấy sau khi ly tâm tách tế bào (8000 vòng/phút, 7 phút) bằng dung dịch $\text{NaOH}\ 0,1\text{N}$ với chỉ thị phenolphthalein $1%$. Độ chua được tính theo công thức: $\text{Độ Thörner}\ (^\circ\text{T}) = V_{\text{NaOH}} \times 10$; Hàm lượng acid lactic $(\text{mg/ml}) = ^\circ\text{T} \times 0,009$. Khảo sát tại các thời điểm 24h, 36h và 48h.
• Khảo sát khả năng chịu nhiệt: Cấy ria trên MRS agar, ủ kỵ khí tại các dải nhiệt độ: $37^\circ\text{C}, 39^\circ\text{C}, 41^\circ\text{C}, 43^\circ\text{C}, 45^\circ\text{C}, 47^\circ\text{C}, 49^\circ\text{C}, 51^\circ\text{C}$ và $53^\circ\text{C}$ (bước nhảy $2^\circ\text{C}$) trong 48 giờ.
• Nghiên cứu đặc tính sinh lý, sinh hóa: Nhuộm Gram quan sát dưới kính hiển vi quang học vật kính 100x; thử nghiệm catalase với dung dịch $\text{H}_2\text{O}_2\ 3%$; thử nghiệm di động trên thạch mềm; thử nghiệm sinh khí $\text{CO}_2$ bằng ống Durham đặt trong bình tam giác chứa môi trường MRS lỏng.
• Xác định động thái sinh trưởng và đồng hóa đường: Đo mật độ quang $\text{OD}_{610}$ trên máy quang phổ UV-Vis từ 0 đến 36 giờ (chu kỳ 3 giờ/lần). Xây dựng phương trình đường chuẩn tương quan mật độ tế bào: $y = 2 \times 10^{-7}x + 0,0111$ (với $x$ là mật độ tế bào $\text{CFU/ml}$, $y$ là giá trị $\text{OD}$). Khảo sát khả năng đồng hóa 4 nguồn carbon (Glucose, Lactose, Saccharose, Dextrin nồng độ $2%$).
• Định danh sinh học phân tử:
  • Tách chiết DNA tổng số bằng phương pháp CTAB cải tiến (Doyle & Doyle, 1990) kết hợp dung dịch CIAA (Chloroform : Isoamyl alcohol tỉ lệ 24:1) và kết tủa bằng isopropanol/ethanol $70%$.
  • Kiểm tra DNA bằng điện di trên gel agarose $1,5%$ trong đệm TAE 0,5X ở hiệu điện thế $80-110\text{V}$, $100\text{mA}$ trong 35 phút.
  • Khuếch đại vùng gen 16S rDNA bằng phản ứng PCR với cặp mồi phổ biến: Mồi xuôi 27F (5'-GAGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3') và mồi ngược 1492R (5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3') do Phusa Biochem tổng hợp. Chu trình nhiệt: $94^\circ\text{C}$ (5 phút); 25 chu kỳ [$94^\circ\text{C}$ (30 giây), $52^\circ\text{C}$ (30 giây), $72^\circ\text{C}$ (90 giây)]; kéo dài cuối cùng $72^\circ\text{C}$ (5 phút).
  • Tinh sạch sản phẩm PCR bằng bộ kit Wizard Genomic DNA Purification Kit (Promega) và giải trình tự nucleotide hai chiều theo nguyên lý Sanger tại công ty 1st BASE (Malaysia). So sánh trình tự trên ngân hàng dữ liệu EzTaxon và phần mềm Clustal Omega.
• Tạo chế phẩm và thử nghiệm sản xuất sữa chua: Phối trộn huyền phù vi khuẩn ($2 \times 10^8\ \text{CFU/ml}$) với 3 loại chất mang dạng bột (Glucose, Lactose, Tinh bột sắn), bảo quản ở nhiệt độ phòng ($28 \pm 2^\circ\text{C}$), theo dõi mật độ tế bào sống sót định kỳ hàng tuần trong 4 tuần. Thử nghiệm sản xuất sữa chua với công thức sữa tươi không đường : sữa đặc có đường theo tỉ lệ 4:1 (thể tích phối trộn 480 ml : 120 ml hoặc 40 ml : 10 ml), cấy 5 ml dịch chế phẩm, ủ ở nhiệt độ $40^\circ\text{C} - 50^\circ\text{C}$ (duy trì $45^\circ\text{C}$) trong 12 giờ. Đánh giá cảm quan chất lượng sản phẩm theo TCVN 3215-79 với 4 chỉ tiêu (Trạng thái hệ số 1,2; Màu hệ số 0,8; Mùi hệ số 1,0; Vị hệ số 1,0).

---

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu ứng dụng vi khuẩn lactic trong công nghiệp thực phẩm và yêu cầu khắc phục nhược điểm tỏa nhiệt trong các bồn lên men quy mô lớn. Tác giả xác lập rõ ràng 1 mục tiêu tổng quát, 3 mục tiêu cụ thể, cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài trong việc cung cấp dữ liệu vi sinh và tạo tiền đề chế phẩm vi khuẩn lactic chịu nhiệt phục vụ sản xuất.

Phần 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu

Chương này hệ thống hóa các tài liệu khoa học về vi khuẩn lactic:

• Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa, phân loại các chi (Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Bifidobacterium), cơ chế lên men lactic đồng hình và dị hình.
• Nhu cầu dinh dưỡng đặc thù của vi khuẩn lactic: nhu cầu carbon, nitơ hữu cơ (peptone, cao thịt, casein), các vitamin nhóm B và muối khoáng ($\text{Mn}^{2+}$ giúp ổn định cấu trúc tế bào).
• Tổng quan các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về phân lập LAB chịu nhiệt: Các công trình của Xinquan Zhang (2020) nghiên cứu L. salivarius và L. rhamnosus ủ chua ở $45^\circ\text{C}$; Nittaya Pitiwitayakul và cộng sự (2021) phân lập các dòng chịu được $50^\circ\text{C}$ từ cây nhiệt đới; nghiên cứu trong nước của Bằng Hồng Lam và Nguyễn Hữu Hiệp (2015) ghi nhận các chủng chịu $50^\circ\text{C}$; Ngô Thị Phương Dung và cộng sự (2017) khảo sát Lactobacillus casei L9 sinh acid tốt ở $37^\circ\text{C} - 41^\circ\text{C}$; Bùi Hoàng Đặng Long (2018) phân lập 8/36 chủng phát triển ở $47^\circ\text{C}$.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết hóa chất, môi trường MRS, trang thiết bị phòng thí nghiệm, 16 mẫu thực phẩm lên men tự nhiên thu thập tại Thái Nguyên, cùng quy trình 5 nội dung nghiên cứu: phân lập, tuyển chọn, nghiên cứu sinh lý sinh hóa - định danh phân tử, tạo chế phẩm chất mang, và thử nghiệm lên men sữa chua. Toàn bộ các công thức tính toán, quy trình xử lý mẫu và phương pháp đánh giá cảm quan được chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn TCVN liên quan.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Chương này tập trung toàn bộ các số liệu thực nghiệm thu được từ quá trình nghiên cứu:

• Kết quả phân lập: Thu được 6 chủng vi khuẩn (ký hiệu từ L1 đến L6) từ 16 mẫu thực phẩm lên men tự nhiên, đều biểu hiện đặc trưng tạo vòng phân giải $\text{CaCO}_3$ trên thạch MRS:

Ký hiệu chủng	Nguồn mẫu phân lập	Hình dạng khuẩn lạc	Hình dạng tế bào
L1	Nước bắp cải muối	Hình tròn nhỏ, trắng sữa, trơn bóng, mép phẳng	Hình que ngắn
L2	Nước dưa hành muối	Hình tròn, trắng sữa, trơn bóng, không tạo ria	Hình cầu xếp cụm
L3	Nước dưa hành muối	Hình tròn màu trắng sữa, lồi, mép phẳng	Hình cầu
L4	Nước chua làm đậu	Hình tròn, màu trắng sữa, bề mặt nhẵn, hơi lồi, mép răng cưa	Hình que ngắn
L5	Nước dưa hành muối	Hình tròn, trắng sữa, trơn bóng, không tạo ria	Hình cầu, xếp cụm
L6	Nước rau cải bẹ muối	Hình cầu, trắng đục, mép răng cưa	Hình que ngắn

• Kết quả đánh giá khả năng sinh acid lactic: Đa số các chủng đạt hàm lượng acid lactic cực đại ở thời điểm 36 giờ lên men:

Chủng	24 giờ ($^\circ\text{T}$)	24 giờ (mg/ml)	36 giờ ($^\circ\text{T}$)	36 giờ (mg/ml)	48 giờ ($^\circ\text{T}$)	48 giờ (mg/ml)
L1	102,0	0,9225	173,0	1,5570	171,0	1,5390
L2	61,5	0,5535	106,0	0,9540	106,0	0,9540
L3	74,5	0,6732	127,5	1,1500	127,0	1,1430
L4	67,0	0,6030	129,0	1,1610	128,0	1,1520
L5	70,0	0,6300	133,0	1,1970	131,0	1,1790
L6	86,5	0,7785	156,0	1,4040	160,0	1,4400

• Khả năng chịu nhiệt: Khảo sát từ $37^\circ\text{C}$ đến $53^\circ\text{C}$ cho thấy: Cả 6 chủng mọc được từ $37^\circ\text{C} - 41^\circ\text{C}$; 5/6 chủng mọc ở $43^\circ\text{C} - 45^\circ\text{C}$; chủng L1 và L3 sống và phát triển được ở $49^\circ\text{C}$; đặc biệt chủng L1 là chủng duy nhất mọc được ở $51^\circ\text{C}$ (tất cả các chủng đều ngừng phát triển ở $53^\circ\text{C}$). Do có hoạt tính sinh acid cao nhất ($1,557\ \text{mg/ml}$) và chịu nhiệt cao nhất ($51^\circ\text{C}$), chủng L1 được chọn để nghiên cứu sâu.

• Đặc điểm sinh lý, sinh hóa và động thái sinh trưởng của chủng L1:

  • Đặc tính sinh lý: Gram dương (+), Catalase (-), Sinh khí (-), Di động (-) $\rightarrow$ Xác định chủng L1 là vi khuẩn lactic lên men đồng hình.
  • Động thái sinh trưởng: Đường cong sinh trưởng gồm 4 pha: Pha tiềm phát ($0 - 3$ giờ); Pha lũy thừa/phát triển ($3 - 24$ giờ); Pha cân bằng ($24 - 33$ giờ, đạt đỉnh mật độ tế bào cực đại tại thời điểm 30 giờ với mật độ $10.168.500\ \text{CFU/ml}$ tương ứng $\text{OD}_{610} = 2,055$); Pha suy vong (sau 33 giờ).
  • Khả năng đồng hóa nguồn đường: Chủng L1 đồng hóa được cả 4 loại đường thử nghiệm. Sinh trưởng và tích lũy acid cao nhất trên môi trường chứa Glucose ($170^\circ\text{T}$; $1,530\ \text{mg/ml}$ acid lactic; $\text{OD}{\text{max}} = 2,055$), tiếp theo là Lactose ($164^\circ\text{T}$; $1,476\ \text{mg/ml}$; $\text{OD}{\text{max}} = 1,896$), Dextrin ($143^\circ\text{T}$; $1,287\ \text{mg/ml}$; $\text{OD}{\text{max}} = 1,756$) và thấp nhất là Saccharose ($108^\circ\text{T}$; $0,972\ \text{mg/ml}$; $\text{OD}{\text{max}} = 1,546$).

• Định danh phân tử, tạo chế phẩm và lên men sữa chua: Tách chiết DNA tổng số đạt độ tinh sạch, khuếch đại gen 16S rDNA bằng PCR cho sản phẩm rõ nét; chế phẩm tạo trên các chất mang bột được theo dõi mật độ qua 4 tuần; thử nghiệm sản xuất sữa chua phối trộn tỉ lệ 4:1 ở nhiệt độ ủ $45^\circ\text{C}$ trong 12 giờ cho cấu trúc đông tụ đồng nhất, hương vị chua ngọt đặc trưng và đạt các chỉ tiêu cảm quan theo TCVN 3215-79.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các kết quả đạt được về việc phân lập, tuyển chọn thành công chủng L1 chịu nhiệt $51^\circ\text{C}$, xác định các thông số sinh trưởng, đồng hóa carbon và ứng dụng chế phẩm trong sản xuất sữa chua; đồng thời kiến nghị các nội dung nghiên cứu mở rộng tiếp theo.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính kèm số liệu thực nghiệm

1. Phân lập và sàng lọc chủng giống: Phân lập thành công 6 chủng vi khuẩn lactic từ 16 mẫu thực phẩm lên men tự nhiên tại Thái Nguyên (L1 đến L6).
2. Đặc tính sinh acid và chịu nhiệt vượt trội của chủng L1:
   • Chủng L1 (phân lập từ nước bắp cải muối) đạt hoạt lực sinh acid lactic cao nhất: độ chua đạt $173^\circ\text{T}$, tương đương hàm lượng acid lactic $1,557\ \text{mg/ml}$ sau 36 giờ lên men trong môi trường MRS lỏng.
   • Chủng L1 có khả năng sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ lên tới $51^\circ\text{C}$, vượt trội so với các chủng còn lại trong nghiên cứu vốn chỉ chịu được nhiệt độ từ $41^\circ\text{C} - 49^\circ\text{C}$.
3. Xác định đặc tính sinh học của chủng L1:
   • Là trực khuẩn que ngắn, Gram dương (+), không sinh bào tử, bất động (-), catalase âm tính (-), không sinh khí $\text{CO}_2$ (lên men đồng hình).
   • Đạt mật độ tế bào tối đa tại thời điểm 30 giờ nuôi cấy ($10.168.500\ \text{CFU/ml}$).
   • Đồng hóa tốt nhất đường Glucose ($\text{OD} = 2,055$; $1,530\ \text{mg/ml}$ acid lactic sau 36h) và Lactose ($\text{OD} = 1,896$; $1,476\ \text{mg/ml}$ acid lactic sau 36h), mở ra khả năng sử dụng nguồn cơ chất lactose trong chế biến sữa.
4. Tạo chế phẩm và thử nghiệm lên men thực phẩm: Ứng dụng thành công chủng L1 vào tạo chế phẩm vi sinh với các chất mang (glucose, lactose, tinh bột sắn) và lên men sữa chua ở dải nhiệt độ cao ($40^\circ\text{C} - 50^\circ\text{C}$, duy trì ở $45^\circ\text{C}$) trong 12 giờ, tạo sản phẩm sữa chua đông tụ tốt, đạt chất lượng cảm quan theo TCVN 3215-79.

Đóng góp thực tiễn của đề tài

• Bổ sung nguồn chủng giống vi khuẩn lactic chịu nhiệt bản địa có hoạt lực cao phục vụ nghiên cứu và ứng dụng công nghệ sinh học thực phẩm.
• Cung cấp dữ liệu thực nghiệm chứng minh khả năng lên men sữa chua ở nhiệt độ cao ($45^\circ\text{C}$), giúp định hướng giảm thiểu chi phí năng lượng làm mát trong các quy trình lên men quy mô lớn.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong văn bản khóa luận:

• Hạn chế:
  • Thời gian thực hiện đề tài giới hạn trong 6 tháng (01/2022 - 06/2022) tại phòng thí nghiệm quy mô nhỏ.
  • Nghiên cứu mới tập trung thử nghiệm trên 4 loại cơ chất carbon cơ bản (glucose, lactose, saccharose, dextrin) và 3 loại chất mang đơn lẻ, chưa khảo sát các hệ phối trộn phức hợp.
  • Phạm vi thử nghiệm ứng dụng mới dừng lại ở sản phẩm sữa chua truyền thống ở quy mô phòng thí nghiệm.
• Hướng nghiên cứu tiếp theo được đề xuất:
  • Khảo sát bổ sung các điều kiện tối ưu hóa môi trường lên men (tỉ lệ nguồn nitơ, khoáng chất vi lượng) và thông số công nghệ (tốc độ khuấy đảo, pH tối ưu) ở quy mô pilot.
  • Nghiên cứu sâu hơn về tính ổn định di truyền và hoạt tính của chế phẩm vi khuẩn L1 sau thời gian bảo quản kéo dài trên 6-12 tháng.
  • Mở rộng ứng dụng chủng L1 sang các quy trình lên men thực phẩm khác như ủ chua thức ăn chăn nuôi, lên men rau quả và sản xuất acid lactic công nghiệp.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

• Sinh viên, học viên ngành Công nghệ Sinh học, Công nghệ Thực phẩm, Đảm bảo chất lượng & An toàn thực phẩm: Tham khảo quy trình thực nghiệm chuẩn từ khâu phân lập, nuôi cấy, tuyển chọn vi sinh vật, kỹ thuật nhuộm Gram, thử nghiệm enzyme, đo quang phổ UV-Vis xây dựng đường chuẩn mật độ vi khuẩn.
• Người làm nghiên cứu về sinh học phân tử vi sinh: Cung cấp quy trình chi tiết về tách chiết DNA tổng số bằng phương pháp CTAB/CIAA, kỹ thuật điện di gel agarose, thiết kế cặp mồi 27F/1492R khuếch đại gen 16S rDNA và tinh sạch sản phẩm PCR phục vụ giải trình tự Sanger.
• Kỹ thuật viên phòng thí nghiệm và nhà sản xuất thực phẩm lên men: Cung cấp công thức môi trường MRS, quy trình phối trộn tỷ lệ nguyên liệu (sữa tươi : sữa đặc = 4:1), chế độ nhiệt ủ sữa chua ($45^\circ\text{C}$) và thang đánh giá điểm cảm quan theo TCVN 3215-79.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Chủng vi khuẩn nào trong nghiên cứu được tuyển chọn và chủng này được phân lập từ nguồn mẫu nào?
Chủng được tuyển chọn là chủng L1, được phân lập từ mẫu nước bắp cải muối chua tự nhiên thu thập tại chợ trên địa bàn thành phố Thái Nguyên.

2. Khả năng sinh acid lactic và ngưỡng chịu nhiệt tối đa của chủng L1 đạt bao nhiêu?
Chủng L1 đạt độ chua $173^\circ\text{T}$, tương ứng hàm lượng acid lactic $1,557\ \text{mg/ml}$ sau 36 giờ lên men trong môi trường MRS lỏng. Về khả năng chịu nhiệt, chủng L1 có thể sinh trưởng và phát triển ở nhiệt độ tối đa lên tới $51^\circ\text{C}$ (ngừng phát triển ở $53^\circ\text{C}$).

3. Chủng L1 thuộc kiểu lên men lactic đồng hình hay dị hình và dựa vào các thử nghiệm sinh lý nào để kết luận?
Chủng L1 thuộc kiểu lên men lactic đồng hình. Kết luận này dựa trên các thử nghiệm sinh lý: vi khuẩn Gram dương (+), catalase âm tính (-), không di động (-) và đặc biệt là thử nghiệm ống Durham không sinh khí $\text{CO}_2$ trong quá trình lên men.

4. Chủng L1 đồng hóa tốt nhất những loại đường nào trong 4 loại đường được khảo sát?
Trong 4 loại đường khảo sát (nồng độ $2%$), chủng L1 sinh trưởng và sinh acid tốt nhất trên Glucose ($\text{OD}{\text{max}} = 2,055$; độ chua $170^\circ\text{T}$; $1,530\ \text{mg/ml}$ acid lactic), tiếp theo là Lactose ($\text{OD}{\text{max}} = 1,896$; độ chua $164^\circ\text{T}$; $1,476\ \text{mg/ml}$ acid lactic).

5. Quy trình thử nghiệm lên men sữa chua sử dụng chủng L1 được tiến hành với tỷ lệ nguyên liệu và chế độ nhiệt độ như thế nào?
Quy trình sử dụng nguyên liệu phối trộn gồm sữa tươi không đường và sữa đặc có đường theo tỉ lệ thể tích 4:1 (480 ml sữa tươi : 120 ml sữa đặc), bổ sung 5 ml dịch chế phẩm vi khuẩn L1, và ủ ở nhiệt độ $40^\circ\text{C} - 50^\circ\text{C}$ (duy trì ổn định ở $45^\circ\text{C}$) trong thời gian 12 giờ.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Lâm Oanh đã giải quyết trọn vẹn các mục tiêu nghiên cứu thông qua việc phân lập và tuyển chọn thành công chủng vi khuẩn lactic L1 từ nước bắp cải muối, có khả năng sinh acid lactic cao ($1,557\ \text{mg/ml}$) và chịu nhiệt độ lên đến $51^\circ\text{C}$. Nghiên cứu đã làm sáng tỏ các đặc tính sinh lý, sinh hóa, động thái sinh trưởng, khả năng đồng hóa carbon và định danh phân tử 16S rDNA của chủng L1. Kết quả thử nghiệm ứng dụng chủng L1 trong tạo chế phẩm và lên men sữa chua ở nhiệt độ $45^\circ\text{C}$ chứng minh tiềm năng thực tiễn của chủng trong việc tối ưu hóa hiệu quả năng lượng cho các quy trình chế biến thực phẩm lên men quy mô lớn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Ngày nay, acid lactic được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như bảo quản và chế biến thực phẩm, trong y học, môi trường. Trong ngành công nghiệp nhẹ, acid lactic là tiền chất sản xuất polymer tự huỷ sinh học. Trong y học và dược học, acid lactic và các nhóm chức có tính tương thích sinh học là thành phần điều chế các nhóm dược phẩm thiết yếu [1]. Trong ngành công nghệ thực phẩm, acid lactic được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm, góp phần làm tăng giá trị dinh dưỡng, chất lượng và sự an toàn của sản phẩm.

Quá trình lên men acid lactic mang lại hiệu quả tốt hơn tổng hợp công nghiệp. Trong tự nhiên, lên men acid lactic là một trong các quá trình tái tạo năng lượng kỵ khí thông dụng nhất được thực hiện bởi vi khuẩn lactic [2]. Vi khuẩn lactic (LAB) thường tồn tại trong môi trường sống giàu chất dinh dưỡng như thịt, sữa, phô mai, đồ uống. Chúng cũng có thể được phân lập từ các nguyên liệu tự nhiên như rau, hoa quả, các loại thực phẩm lên men chua… Trong thời kì cách mạng công nghiệp, quá trình lên men acid lactic diễn ra không chỉ ở quy mô thủ công mà ngày càng mở rộng theo xu hướng gắn với công nghiệp, trong các hệ thống lên men quy mô lớn.

Để duy trì nhiệt độ lên men tối ưu, ngành công nghiệp lên men đã tốn kém nhiều chi phí xây dựng các hệ thống làm mát vốn có hiệu quả hạn chế nhưng tốn kém nhiều năng lượng. Từ thực tế cho thấy, việc phân lập các chủng vi khuẩn lactic chịu nhiệt độ cao có tiềm năng rất lớn trong việc đáp ứng với nhiệt lượng sinh ra trong lên men công nghiệp. Từ đó, có thể làm giảm chi phí sản xuất và năng lượng tiêu tốn, đồng thời phục vụ phát triển bền vững. Tuy nhiên, theo tìm hiểu của chúng tôi, hiện nay số lượng nghiên cứu về các chủng vi khuẩn lactic chịu nhiệt độ cao còn hạn chế.

Hướng nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn cao bởi lẽ việc tuyển chọn các chủng vi khuẩn chịu nhiệt có khả năng lên men lactic và kháng khuẩn sẽ giúp mở ra tiềm năng ứng dụng vào sản xuất thực phẩm và công nghiệp. Vì vậy, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic cao và chịu nhiệt tốt ứng dụng trong sản xuất thực phẩm”. Mục tiêu của đề tài 1. Mục tiêu tổng quát Phân lập, tuyển chọn và đánh giá một số chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic cao và chịu nhiệt tốt có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất thực phẩm lên men.

Mục tiêu cụ thể - Phân lập, tuyển chọn và định danh chủng vi khuẩn lactic có khả năng chịu nhiệt cao. - Nghiên cứu chất mang phù hợp để tạo chế phẩm chứa chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic và có khả năng chịu nhiệt tốt đã được tuyển chọn. - Thử nghiệm chế phẩm trong sản xuất sữa chua. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.

Ý nghĩa khoa học của đề tài - Giúp sinh viên có cơ hội áp dụng những kiến thức đã học vào thực hành nghiên cứu khoa học, bổ sung những kiến thức chưa được học trong chương trình chính khoá. - Phát huy khả năng phân tích, đánh giá, tư duy phản biện về các vấn đề gặp phải trong quá trình nghiên cứu. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Việc tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả năng chịu nhiệt sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc sản xuất ở quy mô lớn. - Kết quả nghiên cứu sẽ xác định được chủng LAB cho khả năng tạo acid lactic cao, có thể lên men ở nhiệt độ cao ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đem lại năng suất, chất lượng cao.

3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 2. Tổng quan về vi khuẩn lactic 2. Vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic (Lactic Acid Bacteria - LAB) là nhóm các vi khuẩn có khả năng sinh acid lactic. Vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dương không đồng thống nhất về đặc điểm hình thái (gồm các vi khuẩn dạng lưỡng cầu, tứ cầu, liên cầu và dạng que ngắn đứng đơn độc) nhưng lại tương đối đồng nhất về đặc điểm sinh lí, sinh hoá: không sinh khí, không di động, không sinh bào tử, catalase âm tính.

Chúng thường được tìm thấy trong các sản phẩm thực phẩm bị phân hủy và sản phẩm chứa lactic. Acid lactic là sản phẩm chính của sự trao đổi chất và là kết thúc của quá trình lên men carbohydrate. Vì vậy LAB được dùng phổ biến trong thực phẩm lên men, axit hóa ức chế sự tăng trưởng của tác nhân gây hư hỏng [3]. Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển và sinh sản của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25 – 35oC, ưa nhiệt là 40 – 45oC.

Khi gia nhiệt khoảng 60 – 80oC thì hầu hết chúng bị chết sau 10 – 30 phút [4]; [5]. Đặc điểm hình thái Nhóm vi khuẩn lactic rất đa dạng (heterogene) gồm nhiều giống rất khác nhau. Tế bào của chúng có thể là hình cầu như Steptococcus hay Lactococcus, Entrococcus, Leuconostoc, Pediococcus, hoặc hình que như Lactobacillus, người ta phân biệt chủng về khả năng lên men đồng hình hay dị hình. Ngày nay người ta bổ sung vào nhóm vi khuẩn lactic những vi khuẩn Bifidobacterium [6].

1: Các giống khác nhau của vi khuẩn lactic [6] Tế bào DNA Giống Kiểu lên men Hình Sắp xếp (%GC) Streptococus Cầu Chuỗi Đồng hình 34 – 46 Leuconoctoc Cầu Chuỗi Dị hình 36 – 43 Pedicoccus Cầu Tứ cầu Đồng hình 34 – 42 Lactobacsillus Que Chuỗi Đồng hình và dị hình 32 – 53 Khác nhau Nhiều Lên men lactic và Bifidobacterium 55 – 67 tuỳ loại dạng acetic 4 2. Đặc điểm sinh lí Vi khuẩn lactic được xếp vào họ Lactobacillaceae, thuộc bộ Eubacteriales. Chúng không đồng nhất về mặt hình thái nhưng về mặt sinh lý tương đối đồng nhất. Đều là vi khuẩn Gram dương (+), nói chung là bất động, không sinh bào tử, oxidaza âm tính, nitratoreductaza âm và không có cytochrome.

Chúng thu nhận năng lượng nhờ quá trình lên men glucid và sinh acid lactic dưới dạng D (-), L (+) hoặc DL [7]. Đặc điểm sinh hoá của vi khuẩn lactic [3] Khác với các vi khuẩn đường ruột cũng sinh ra acid lactic, tất cả các vi khuẩn lactic đều lên men bắt buộc; không chứa enzyme catalase và cytochrome; hô hấp tuỳ tiện. Vi khuẩn lactic là nhóm vi khuẩn đòi hỏi nhu cầu cao về môi truờng dinh dưỡng do khả năng sinh tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sự sống của những vi khuẩn này rất yếu, cho nên chúng là những vi sinh vật đa khuyết dưỡng đối với nhiều acid amin, muối khoáng và hàng loạt các loại vitamin (thiamin, biototin, axit folic, lactoflavin, axit pentotenic, axit nicotinic…) [7]. Nhu cầu dinh dưỡng cacbon Vi khuẩn lactic có thể sử dụng nhiều loại hydratcacbon.

Chúng sử dụng nguồn cacbon này để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và làm cơ chất cho quá trình lên men tổng hợp các axit hữu cơ. Nhu cầu dinh dưỡng nitơ Phần lớn vi khuẩn lactic phải sử dụng các nguồn nitơ có sẵn trong môi trường do chúng không có khả năng tự tổng hợp các hợp chất chứa nitơ. Các nguồn nitơ vi khuẩn lactic có thể sử dụng là: dịch thủy phân casein từ sữa, pepton, trypton, cao thịt, cao nấm men. Nhu cầu về vitamin Vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào.

Chính vì vậy, chúng rất cần thiết cho các hoạt động sống. Tuy nhiên, đa số các loài vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin. Vì vậy cần bổ sung vào môi trường môi trường nuôi cấy các loại vitamin như nước chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men… 5 2. Nhu cầu các muối vô cơ khác Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic rất cần các nguyên tố khoáng như đồng, sắt, natri, kali, photpho, lưu huỳnh, magiê đặc biệt là mangan, vì mangan giúp ngăn ngừa quá trình tự phân và ổn định cấu trúc tế bào.

Vì vậy, trong môi trường nuôi cấy cần bổ sung các muối vô cơ để cung cấp đầy đủ các nguyên tố khoáng. Nhu cầu dinh dưỡng oxi Vi khuẩn lactic là loại vi khuẩn có khả năng sống được cả trong môi trường có oxy và môi trường không có oxy. Trong điều kiện hiếu khí, sinh khối vi khuẩn sẽ phát triển nhanh hơn so với điều kiện kỵ khí. + Trong điều kiện hiếu khí, từ một phân tử glucose sẽ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2 và H2O và tổng hợp các enzyme, quá trình đó tạo ra 36 hoặc 38 ATP.

+ Trong điều kiện kỵ khí từ một phân tử glucose chỉ tạo ra 2 ATP do đó lượng cơ chất bị phân hủy rất nhanh và tổng hợp một số chất kháng khuẩn. Quá trình lên men của vi khuẩn lactic Lên men lactic là quá trình chuyển hoá sinh học đuờng thành acid lactic nhờ vi sinh vật, điển hình là vi khuẩn lactic. Ở vi khuẩn lactic, người ta đã tìm thấy các enzyme peptidaza ngoại bào và các peptidaza của thành tế bào, đó là các exopeptidaza. Các vi khuẩn lactic có peptidaza nội bào làm nhiệm vụ thuỷ phân các peptit ở bên trong tế bào.

Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường. Đường được vi khuẩn lactic lên men chủ yếu thành acid lactic. Khi lên men đồng hình, đường sẽ đi theo con đường EMP để biến thành acid lactic, còn khi lên men lactic dị hình thì con đường Pentosophosphat sẽ được sử dụng để hình thành lactat, ethanol và acetat. Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường axit yếu pH từ 5,5 – 6, khi pH nhỏ hơn 5,5 quá trình lên men bị dừng lại.

Nhiệt độ thích hợp cho quá trình lên men từ 15 – 50oC. Tuy nhiên mỗi loài có khoảng nhiệt độ thích hợp khác nhau, nếu nhiệt độ lớn hơn 80oC vi khuẩn lactic bị tiêu diệt hoàn toàn [6]. 6 Dựa vào sản phẩm lên men sinh ra, chia lên men lactic thành hai nhóm: lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình. Lên men lactic đồng hình Phương trình tổng quát lên men lactic đồng hình: C6H12O6 → 2CH3 – CHOH – COOH + 94 Kcal Lên men lactic đồng hình là quá trình lên men mà sản phẩm tạo ra chủ yếu là axit lactic.

Trong lên men lactic đồng hình, sự hình thành acid lactic trải qua hàng loạt giai đoạn trung gian với sự tham gia của enzyme tương ứng.