Đặt vấn đề Lactobacillus reuteri thuộc chi Lactobacillus là một vi khuẩn Gram dương được tìm thấy chủ yếu trong ruột của động vật có vú và chim. reuteri chứa Probiotics BioGaia. Nó là một trong những chủng vi khuẩn sản sinh ra probiotic tốt nhất, có khả năng sinh kháng sinh rất mạnh, có thể kháng lại hoặc ức chế các loại sinh vật có hại trong hệ tiêu hóa. Một số chủng L.
reuteri được sử dụng như chế phẩm sinh học để tăng lợi khuẩn, bảo vệ sức khỏe cho con người và cho vật nuôi. Probiotic là những vi sinh vật sống mà khi tiêu thụ vào cơ thể một lượng đầy đủ sẽ có lợi về mặt sức khỏe cho người sử dụng. Probiotic có ích hỗ trợ khôi phục lại sự cân bằng trong đường ruột. Chính vì vậy, các chế phẩm sinh học chứa lợi khuẩn probiotic có vai trò quan trọng đối với sức khỏe.
Nó có thể duy trì trạng thái cân bằng vi khuẩn đường ruột, tăng cường sức khỏe đường ruột, nhưng cũng có thể tăng cường hệ thống miễn dịch. Probiotic còn có khả năng cạnh tranh các chất dinh dưỡng cới các vi sinh vật gây bệnh. Sử dụng probiotic giúp tăng cường đáp ứng miễn dịch, nhất là miễn dịch tự nhiên, làm tăng dung nạp của cơ thể với lactose, giúp trẻ tránh khỏi tình trạng đầy hơi, khó tiêu khi hấp thu những loại thức ăn có chứa nhiều lactose. Ngoài ra tác dụng của probiotic là cung cấp các chất quan trọng cho cơ thể như folic acid, niacin, riboflavin, vitamin B6 và B12.
Ngày nay, nền kinh tế ngày càng phát triển cùng với những tiến bộ khoa học đã làm cho cuộc sống con người có nhiều thay đổi lớn. Càng ngày đời sống vật chất càng cao, do đó nhu cầu về chất lượng sản phẩm cũng tăng cao đòi hỏi những nhà sản xuất phải nâng cao chất lượng sản phẩm của mình để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng. Với mục đích bảo vệ sức khỏe cho n 2 người sử dụng sản phẩm, bảo vệ môi trường người ta hạn chế hoặc cấm sử dụng một số loại thuốc, đặc biệt là thuốc kháng sinh và thay thế thuốc kháng sinh bằng các chế phẩm sinh học. Chế phẩm sinh học là một dạng thức ăn bổ sung vi sinh vật sống, tác động có lợi đến động vật thông qua việc cải tiến cân bằng vi sinh vật đường ruột.
Vì vậy việc nuôi cấy vi sinh vật để thu sinh khối là rất quan trọng trong việc sản xuất các loại chế phẩm sinh học cũng như vi khuẩn L. Các phương pháp nghiên cứu truyền thống, độc lập các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật còn nhiều hạn chế khó tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình nuôi cấy, rất tốn thời gian cũng như chi phí để nuôi cấy. Ngày nay, thường sử dụng phương pháp bề mặt chỉ tiêu là quá trình đi tìm giá trị của các biến độc lập để đạt kết quả tối ưu của các tiêu chí cần tối ưu, kết hợp với các phần mềm máy tính để đạt hiệu quả cao trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật. Trong thiết kế, xây dựng, sản xuất…các công nghệ và quản lý được tiến hành ở các bước khác nhau của quá trình nhằm giảm tối đa chi phí đầu vào và tối đa hoá sản phẩm và lợi ích đầu ra.
Từ thực tế trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tối ưu điều kiện nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus reuteri bằng phương pháp tối ưu bề mặt ’’. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 1. Mục tiêu của đề tài - Nghiên cứu đặc điểm sinh học của vi khuẩn Lactobacillus reuteri. - Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự phát triển của vi khuẩn Lactobacillus reuteri.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của pH tới sự phát triển của vi khuẩn Lactobacillus reuteri. - Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ lắc tới sự phát triển của vi khuẩn Lactobacillus reuteri. n 3 - Tối ưu điều kiện nuôi cấy vi khuẩn L. reuteri bằng phương pháp bề mặt chỉ tiêu.
Mục đích nghiên cứu - Ngiên cứu tối ưu điều kiện nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus reuteri bằng phương pháp tối ưu bề mặt. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong khoa học - Giúp sinh viên củng cố và hệ thống hóa kiến thức đã học vào nghiên cứu khoa học. - Biết được phương pháp nghiên cứu một vấn đề khoa học, xử lý, phân tích số liệu, trình bày một bài báo cáo khoa học.
Ý nghĩa trong thực tiễn - Tìm ra điều kiện tối ưu để nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus reuteri bằng phương pháp tối ưu bề mặt. - Tạo tiền đề cho việc sản xuất các sản phẩm từ vi khuẩn Lactobacillus reuteri. n 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về vi khuẩn Lactobacillus reuteri 2.
Lịch sử phát hiện Lactobacillus reuteri được phát hiện lần đầu tiên trong ruột của lợn, cừu, gà và các loại gặm nhấm.Vi sinh vật học người Đức Gerhard Reuter lần đầu tiên phân lập L. fermentum trong các mẫu ruột và phân của người trong những năm 1960. Walter Dobrogosz, Ivan Casas, và các đồng nghiệp của họ đã tiến hành nghiên cứu bổ sung vào đầu những năm 1980. Họ phát hiện ra rằng L.
reuteri có khả năng lên men glycerol vì vậy dẫn đến việc tìm ra một chất kháng sinh phổ rộng. Dobrogosz và các đồng nghiệp của ông đặt tên là “reuterin”. reuteri được tìm thấy tồn tại trong một số thực phẩm, bao gồm cả các sản phẩm thịt và sữa. reuteri được xác đinh là có khả năng sản xuất reuterin ở đường tiêu hóa, nó rất hiệu quả trong việc làm giảm sự tang trưởng của vi khuẩn E.
Ngày nay, vi khuẩn này đã trở nên rất phổ biến, một số chủng L. reuteri được sử dụng như chế phẩm sinh học. Đặc điểm phân loại và phân bố của vi khuẩn Lactobacillus reuteri * Đặc điểm phân loại Bộ : Lactobacillales Họ : Lactobacillaceae Chi : Lactobacillus Loài : L. reuteri * Đặc điểm phân bố: Vi khuẩn Lactobacillus reuteri có mặt trong các sản phẩm bổ sung probiotics đường ruột, ở tự nhiên chúng phân bố chủ yếu trong hệ tiêu hóa mà chủ yếu là đường ruột và trong một số thực phẩm bao gồm cả thịt và sữa.org/wiki/Lactobacillus_reuteri n 5 2.
Đặc điểm sinh hóa của vi khuẩn Lactobacillus reuteri Lactobacillus reuteri là vi khuẩn Gram dương (+), không tạo bào tử, hầu hết không di động, thu nhận năng lượng nhờ phân giải hydratcacbon và sinh axit lactic dưới dạng D (-), L (+) hoặc DL (Nguyễn Lân Dũng và cs, 2009)[2]. Có khả năng lên men hiếu khí và kỵ khí, thường có mặt ở ruột non và giúp giữ cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, được xem như là một chất kháng sinh tự nhiên chống các vi sinh vật có hại. Nhu cầu dinh dưỡng cacbon Vi khuẩn L. reuteri có thể sử dụng nhiều loại hydrat cacbon từ các monosaccarit (glucoza, fructoza, manoza), các disaccarit (saccaroza, lactoza, maltoza) cho đến các polysaccarit (tinh bột, dextrin).
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 L. reuteri không tự tổng hợp được các hợp chất chứa nitơ. Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử dụng các nguồn nitơ có sẵn trong môi trường.
Các nguồn nitơ vi khuẩn L. reuteri có thể sử dụng như: cao thịt, cao nấm men, trypton, dịch thủy phân casein từ sữa, pepton. Nhu cầu về vitamin Vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào, nên rất cần thiết cho hoạt động sống. Tuy nhiên, đa số các loài vi khuẩn L.
reuteri không có khả năng sinh tổng hợp vitamin. Vì vậy cần bổ sung vào môi trường các loại vitamin. Các chất chứa vitamin thường sử dụng như nước chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men… n 6 2. Nhu cầu các hợp chất hữu cơ khác Ngoài các axit amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ khác cho sự phát triển như các bazơ nitơ hay các axit hữu cơ.
Một số axit hữu cơ có ảnh hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic như axit xitric, axit oleic. Nên hiện nay người ta sử dụng các muối citrat, dẫn xuất của axit oleic, axit axetic làm thành phần môi trường nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic. Nhu cầu các muối vô cơ khác Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn L. reuteri rất cần các muối vô cơ.
Nhằm cung cấp 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. Nhu cầu dinh dưỡng oxi Vi khuẩn L. reuteri vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy và vừa sống được trong 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 này từ một phân tử glucose sẽ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2 và H2O và tổng hợp các enzyme, từ một phân tử glucose 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. Đặc điểm hình thái của vi khuẩn Lactobacillus reuteri 2. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc Hình 2. Hình dạng khuẩn lạc của vi khuẩn L.
reuteri Sau khi phân lập và tuyển chọn giống thuần trên môi trường MRS – agar, L. reuteri có khuẩn lạc màu trắng đục, tròn, nhô cao, đường kính khuẩn lạc 0.2 mm rìa khuẩn lạc trơn và bề mặt khuẩn lạc khô (Huỳnh Ngọc Thạch và cs, 2002)[11]. Hình thái tế bào Hình 2. Hình thái tế bào vi khuẩn L.
reuteri qua kính hiển vi n 8 L. reuteri là trực khuẩn, hai đầu tròn, Gram dương, kích thước 0.5 – 3 , đứng đơn lẻ hoặc thành chuỗi ngắn. Vi khuẩn có khả năng di động, sinh bào tử hình bầu dục nhỏ hơn tế bào vi khuẩn nằm giữa tế bào (Huỳnh Ngọc Thạch và cs, 2002)[11]. Đặc điểm nuôi cấy vi khuẩn Lactobacillus reuteri - Môi trường nuôi cấy: khó nuôi cấy, cần những hợp chất phức tạp để phát triển như: pepton, cao thịt, cao nấm men.
Môi trường nuôi cấy thích hợp: MRS. - Các yếu tố ảnh hƣởng đến vi khuẩn L. reuteri * Ảnh hƣởng của nhiệt độ Nhiệt độ của môi trường cũng có ảnh hưởng rất lớn đối với vi sinh vật.