Tối Ưu Hóa Môi Trường Nuôi Cấy Chủng Lactobacillus plantarum NT1.5

Khóa luận trình bày phương pháp tối ưu hóa môi trường nuôi cấy Lactobacillus plantarum NT1 5 bằng quy hoạch thực nghiệm, mang lại hiệu quả cao.

• Đề tài: Tối Ưu Hóa Môi Trường Nuôi Cấy Lactobacillus plantarum NT1.5

Tóm tắt

I. Toàn cảnh về Tối ưu hóa Môi trường Nuôi cấy L

Việc tối ưu hóa môi trường nuôi cấy Lactobacillus plantarum NT1.5 là một quy trình khoa học nhằm mục đích xác định các điều kiện lý tưởng nhất để tối đa hóa sự tăng trưởng và sản xuất các hợp chất có hoạt tính sinh học. Chủng L. plantarum NT1.5 là một probiotic tiềm năng, được biết đến với khả năng giảm cholesterol và các đặc tính có lợi cho sức khỏe. Để ứng dụng chủng vi khuẩn này vào sản xuất quy mô lớn, việc đạt được sinh khối vi khuẩn cao với chi phí hợp lý là mục tiêu hàng đầu. Môi trường nuôi cấy tiêu chuẩn như môi trường MRS (DeMan, Rogosa and Sharpe) tuy hiệu quả nhưng lại có chi phí cao, gây cản trở cho việc thương mại hóa. Do đó, nghiên cứu tìm kiếm và tối ưu hóa các thành phần dinh dưỡng thay thế từ các nguồn nguyên liệu rẻ tiền hơn, đồng thời xác định các điều kiện nuôi cấy vật lý tối ưu như pH tối ưu và nhiệt độ nuôi cấy là vô cùng cần thiết. Quá trình này không chỉ giúp gia tăng mật độ tế bào (OD) mà còn đảm bảo duy trì khả năng sống sót và các hoạt tính mong muốn của vi khuẩn lactic, mở ra cơ hội sản xuất các chế phẩm sinh học chất lượng cao với giá thành cạnh tranh.

1.1. Giới thiệu chủng probiotic Lactobacillus plantarum NT1.5

Lactobacillus plantarum là một loài vi khuẩn lactic Gram dương, không sinh bào tử, kỵ khí tùy nghi, được tìm thấy phổ biến trong các sản phẩm lên men từ thực vật, sữa và trong hệ tiêu hóa của người và động vật. Chủng NT1.5 đã được nghiên cứu và chứng minh có nhiều đặc tính probiotic ưu việt. Theo nghiên cứu của Dương Nhật Linh (2013), chủng L. plantarum NT1.5 không chỉ có khả năng chịu được môi trường axit của dạ dày và muối mật trong ruột mà còn thể hiện hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ, ức chế các vi sinh vật gây bệnh. Đặc biệt, chủng này có tiềm năng trong việc giảm cholesterol, một yếu tố nguy cơ hàng đầu gây ra các bệnh tim mạch. Lợi ích này đến từ khả năng hấp thụ cholesterol vào màng tế bào và sản xuất enzyme thủy phân muối mật (BSH). Những đặc tính này làm cho L. plantarum NT1.5 trở thành một ứng cử viên sáng giá cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng.

1.2. Vai trò của môi trường dinh dưỡng với vi khuẩn lactic

Vi khuẩn lactic, bao gồm cả L. plantarum, là nhóm vi sinh vật dị dưỡng, đòi hỏi một môi trường dinh dưỡng phức tạp để phát triển. Chúng cần các nguồn cacbon (như glucose) để cung cấp năng lượng, nguồn nitơ (như peptone, cao nấm men) để tổng hợp protein và axit nucleic, cùng với các yếu tố sinh trưởng thiết yếu như vitamin (đặc biệt là nhóm B) và các axit amin mà chúng không thể tự tổng hợp. Thành phần và nồng độ của các chất dinh dưỡng này ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ tăng sinh, mật độ tế bào cuối cùng và quá trình trao đổi chất, bao gồm cả sản xuất axit lactic và các hợp chất khác như bacteriocin. Một môi trường không được tối ưu có thể dẫn đến hiệu suất thấp, thời gian quá trình lên men kéo dài và chi phí sản xuất cao. Do đó, việc thiết kế một môi trường nuôi cấy cân bằng và phù hợp là chìa khóa để khai thác tối đa tiềm năng của chủng probiotic.

II. Thách thức khi tối ưu hóa môi trường nuôi cấy L

Quá trình tối ưu hóa môi trường nuôi cấy Lactobacillus plantarum NT1.5 đối mặt với nhiều thách thức đáng kể. Thách thức lớn nhất là chi phí. Môi trường MRS tiêu chuẩn, mặc dù là môi trường lý tưởng cho vi khuẩn lactic trong phòng thí nghiệm, lại chứa các thành phần đắt tiền như peptone và cao nấm men, khiến việc sản xuất ở quy mô công nghiệp trở nên không kinh tế. Việc tìm kiếm các nguồn dinh dưỡng thay thế rẻ hơn, chẳng hạn như phụ phẩm nông nghiệp, đòi hỏi phải sàng lọc và kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo chúng không chứa các chất ức chế sinh trưởng. Một thách thức khác là sự tương tác phức tạp giữa các yếu tố. Sự thay đổi nồng độ của một thành phần, ví dụ như nguồn cacbon, có thể ảnh hưởng đến nhu cầu về nguồn nitơ hoặc các khoáng chất khác. Tương tự, pH tối ưu có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ nuôi cấy. Việc tối ưu từng yếu tố một cách riêng lẻ thường không mang lại kết quả cao nhất do bỏ qua các tương tác này. Do đó, cần áp dụng các phương pháp thống kê tiên tiến như quy hoạch thực nghiệm để khảo sát đồng thời nhiều yếu tố, giúp tìm ra tổ hợp tối ưu hiệu quả và tiết kiệm thời gian.

2.1. Hạn chế của môi trường MRS tiêu chuẩn và chi phí

Môi trường MRS được phát triển bởi DeMan, Rogosa và Sharpe vào năm 1960 và đã trở thành tiêu chuẩn vàng cho việc nuôi cấy hầu hết các loài Lactobacillus. Môi trường này cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết, bao gồm glucose, peptone, cao nấm men, và các muối khoáng, đảm bảo sự tăng sinh mạnh mẽ. Tuy nhiên, chính sự phức tạp và chất lượng cao của các thành phần này lại là nhược điểm lớn nhất về mặt chi phí. Trong sản xuất công nghiệp, chi phí môi trường chiếm một phần đáng kể trong tổng chi phí sản xuất sinh khối vi khuẩn. Việc phụ thuộc vào môi trường MRS làm giảm khả năng cạnh tranh của sản phẩm probiotic. Do đó, một trong những mục tiêu chính của nghiên cứu tối ưu hóa là phát triển một môi trường thay thế hiệu quả, sử dụng các nguyên liệu thô, sẵn có tại địa phương để giảm giá thành mà vẫn đảm bảo mật độ tế bào (OD) và khả năng sống sót cao.

2.2. Sự phức tạp của các điều kiện nuôi cấy vi sinh vật

Sự phát triển của Lactobacillus plantarum không chỉ phụ thuộc vào thành phần dinh dưỡng mà còn bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các điều kiện nuôi cấy vật lý. Các yếu tố như nhiệt độ, pH ban đầu, tỷ lệ giống cấy, và thời gian nuôi cấy có mối quan hệ tương tác chặt chẽ. Ví dụ, một nhiệt độ quá cao có thể làm biến tính enzyme, trong khi nhiệt độ quá thấp sẽ làm chậm tốc độ tăng trưởng. Tương tự, độ pH không phù hợp có thể ức chế hoạt động trao đổi chất và làm giảm sinh khối vi khuẩn. Sự tích lũy của axit lactic trong quá trình lên men cũng làm giảm độ pH của môi trường, tạo ra một cơ chế tự ức chế. Việc xác định được một tổ hợp các điều kiện tối ưu (ví dụ: nhiệt độ nuôi cấy 37°C và pH tối ưu là 7.0 như trong tài liệu gốc) là một bài toán đa biến phức tạp, đòi hỏi các phương pháp thực nghiệm khoa học và có hệ thống.

III. Phương pháp sàng lọc yếu tố ảnh hưởng đến L

Để giải quyết bài toán tối ưu hóa đa biến, bước đầu tiên và quan trọng nhất là sàng lọc để xác định các yếu tố có ảnh hưởng đáng kể nhất đến sự tăng trưởng của Lactobacillus plantarum NT1.5. Trong một môi trường nuôi cấy có hàng chục thành phần, việc khảo sát tất cả chúng một cách toàn diện là không khả thi. Do đó, các phương pháp quy hoạch thực nghiệm như thiết kế Plackett-Burman (P-B) được áp dụng. Phương pháp này cho phép đánh giá đồng thời nhiều yếu tố với số lần thí nghiệm tối thiểu. Các yếu tố được khảo sát bao gồm các nguồn cacbon khác nhau (ví dụ: glucose, sucrose, mật rỉ đường), các nguồn nitơ (ví dụ: peptone, cao nấm men, bột đậu nành) và các muối khoáng. Mỗi yếu tố được kiểm tra ở hai mức: cao và thấp. Dựa trên phân tích thống kê kết quả mật độ tế bào (OD), các yếu tố có giá trị p-value nhỏ (thường < 0.05) được xác định là có ảnh hưởng quan trọng. Quá trình sàng lọc này giúp thu hẹp phạm vi nghiên cứu, tập trung nguồn lực vào việc tối ưu hóa các thành phần thực sự có ý nghĩa, từ đó đặt nền móng vững chắc cho các giai đoạn tối ưu hóa sâu hơn.

3.1. Ứng dụng thiết kế Plackett Burman để sàng lọc ban đầu

Thiết kế Plackett-Burman là một công cụ thống kê hiệu quả để sàng lọc nhanh các yếu tố chính từ một danh sách lớn các biến số tiềm năng. Trong nghiên cứu này, các yếu tố như nồng độ nguồn cacbon, nguồn nitơ, các muối khoáng và các yếu tố sinh trưởng được đưa vào mô hình. Thay vì kiểm tra từng yếu tố một cách tuần tự, P-B cho phép đánh giá tác động chính của mỗi yếu tố một cách hiệu quả về mặt thời gian và chi phí. Kết quả từ mô hình P-B, được phân tích bằng phần mềm Minitab, sẽ chỉ ra những thành phần nào (ví dụ: peptone, glucose) có ảnh hưởng tích cực hoặc tiêu cực đáng kể đến việc tạo sinh khối vi khuẩn. Các yếu tố không có ý nghĩa thống kê sẽ được loại bỏ hoặc giữ ở mức cố định trong các thí nghiệm tiếp theo, giúp đơn giản hóa bài toán tối ưu hóa.

3.2. Xác định nguồn cacbon và nguồn nitơ tiềm năng nhất

Cacbon và nitơ là hai thành phần dinh dưỡng vĩ mô quan trọng nhất đối với sự tăng sinh của L. plantarum. Giai đoạn sàng lọc tập trung vào việc so sánh hiệu quả của các nguồn khác nhau. Ví dụ, các nguồn cacbon như glucose, sucrose, và mật rỉ đường được so sánh để tìm ra loại đường giúp vi khuẩn phát triển tốt nhất. Tương tự, các nguồn nitơ hữu cơ như peptone, cao nấm men, bột đậu nành và nguồn vô cơ như amonium sulfate được đánh giá. Kết quả từ tài liệu gốc cho thấy các nguồn hữu cơ phức tạp như peptone thường cho mật độ tế bào cao hơn đáng kể so với các nguồn vô cơ đơn giản. Việc lựa chọn được nguồn C và N phù hợp nhất từ giai đoạn này là tiền đề để tiến hành tối ưu hóa nồng độ của chúng trong giai đoạn sau.

IV. Bí quyết tối ưu hóa môi trường nuôi cấy bằng RSM hiệu quả

Sau khi đã xác định được các yếu tố dinh dưỡng quan trọng thông qua sàng lọc, bước tiếp theo là tìm ra nồng độ tối ưu của chúng bằng phương pháp bề mặt đáp ứng (RSM). Đây là một tập hợp các kỹ thuật toán học và thống kê dùng để mô hình hóa và phân tích các vấn đề mà trong đó một đáp ứng (ví dụ: sinh khối vi khuẩn) bị ảnh hưởng bởi nhiều biến số. RSM không chỉ xác định được điều kiện tối ưu mà còn giúp hiểu rõ mối quan hệ tương tác giữa các yếu tố. Một trong những thiết kế phổ biến của RSM là thiết kế Box-Behnken. Dựa trên các yếu tố đã chọn (ví dụ: nồng độ peptone, glucose, K2HPO4), một ma trận thí nghiệm được xây dựng, trong đó mỗi yếu tố được khảo sát ở ba mức (thấp, trung bình, cao). Dữ liệu thu được từ các thí nghiệm này được sử dụng để xây dựng một mô hình hồi quy bậc hai, mô tả bề mặt đáp ứng. Từ phương trình này, có thể dự đoán được tổ hợp nồng độ các chất dinh dưỡng sẽ cho ra mật độ tế bào (OD) cao nhất. Phương pháp này mang lại độ chính xác cao và cái nhìn toàn diện về quá trình lên men.

4.1. Quy trình tối ưu bằng phương pháp bề mặt đáp ứng RSM

Quy trình RSM bắt đầu bằng việc xác định vùng tối ưu sơ bộ thông qua phương pháp leo dốc. Sau khi xác định được vùng lân cận điểm cực trị, thiết kế Box-Behnken được áp dụng. Các thí nghiệm được tiến hành theo ma trận thiết kế. Sau khi thu thập dữ liệu về đáp ứng (Log CFU/mL hoặc OD), phần mềm thống kê sẽ thực hiện phân tích phương sai (ANOVA) để kiểm tra ý nghĩa của mô hình và các hệ số hồi quy. Một mô hình có ý nghĩa (p-value < 0.05) và hệ số xác định R² cao cho thấy mô hình mô tả tốt dữ liệu thực nghiệm. Các đồ thị đường đồng mức (contour plot) và đồ thị bề mặt 3D được tạo ra để trực quan hóa mối quan hệ giữa các yếu tố và đáp ứng, giúp dễ dàng xác định điểm tối ưu.

4.2. Mô hình Box Behnken xác định nồng độ tối ưu

Thiết kế Box-Behnken là một lựa chọn hiệu quả cho RSM vì nó yêu cầu ít lần thí nghiệm hơn so với các thiết kế khác như thiết kế hỗn hợp trung tâm (CCD) khi có từ ba yếu tố trở lên. Các điểm thí nghiệm trong thiết kế này nằm ở điểm giữa các cạnh của không gian thực nghiệm và ở tâm, tránh được các tổ hợp điều kiện cực đoan (tất cả các yếu tố đều ở mức cao hoặc thấp cùng lúc), điều này có thể hữu ích trong thực tế. Sau khi phân tích, mô hình toán học sẽ cung cấp các giá trị nồng độ tối ưu cho từng thành phần trong môi trường dinh dưỡng. Ví dụ, kết quả có thể chỉ ra rằng nồng độ tối ưu là 25 g/L glucose, 15 g/L peptone và 2 g/L K2HPO4 để đạt được sinh khối vi khuẩn cực đại.

V. Kết quả nuôi cấy L

Việc áp dụng các phương pháp quy hoạch thực nghiệm đã mang lại kết quả đột phá trong việc tối ưu hóa môi trường nuôi cấy Lactobacillus plantarum NT1.5. Sau khi xác định được các điều kiện tối ưu về thành phần dinh dưỡng (nồng độ nguồn cacbon, nguồn nitơ, muối khoáng) và các yếu tố vật lý (pH tối ưu, nhiệt độ nuôi cấy), các thí nghiệm kiểm định đã được thực hiện. Kết quả cho thấy mật độ tế bào (OD) và sinh khối vi khuẩn thu được trong môi trường tối ưu hóa cao hơn đáng kể so với môi trường ban đầu và thậm chí cả môi trường MRS tiêu chuẩn. Cụ thể, tài liệu gốc chỉ ra rằng sinh khối có thể tăng gấp 1.5 đến 2 lần. Đường cong tăng trưởng trên môi trường mới cho thấy pha log (pha tăng trưởng lũy tiến) diễn ra mạnh mẽ hơn và đạt đến mật độ tế bào cực đại trong thời gian nuôi cấy ngắn hơn. Điều này không chỉ khẳng định tính hiệu quả của các phương pháp thống kê mà còn chứng minh rằng việc xây dựng một môi trường dinh dưỡng chuyên biệt cho từng chủng probiotic là một chiến lược hiệu quả để nâng cao năng suất và giảm chi phí sản xuất.

5.1. Phân tích mật độ tế bào OD và sinh khối vi khuẩn

Kết quả thực nghiệm được đánh giá định lượng thông qua việc đo mật độ quang (OD) ở bước sóng 610 nm và đếm số đơn vị hình thành khuẩn lạc (CFU/mL). Đường cong tăng trưởng trên môi trường tối ưu cho thấy mật độ tế bào cuối cùng trong pha ổn định đạt mức rất cao, ví dụ, có thể đạt trên 10^10 CFU/mL, so với mức 10^9 CFU/mL trên môi trường chưa tối ưu. Sự gia tăng đáng kể về sinh khối vi khuẩn này trực tiếp chứng minh sự thành công của quá trình tối ưu hóa. Bên cạnh đó, các đặc tính sinh lý của vi khuẩn như sản xuất axit lactic và hoạt tính kháng khuẩn cũng được duy trì hoặc thậm chí cải thiện, đảm bảo chất lượng của chế phẩm probiotic cuối cùng.

5.2. So sánh hiệu quả với môi trường MRS chưa tối ưu

Một trong những thước đo thành công quan trọng nhất là so sánh hiệu suất của môi trường mới với môi trường MRS tiêu chuẩn. Mặc dù MRS là môi trường giàu dinh dưỡng, môi trường được tối ưu hóa chuyên biệt cho chủng L. plantarum NT1.5 đã cho thấy khả năng đạt được sinh khối tương đương hoặc cao hơn. Điều quan trọng hơn là môi trường mới sử dụng các thành phần rẻ tiền hơn, dẫn đến chi phí sản xuất trên một đơn vị sinh khối thấp hơn đáng kể. Hiệu quả kinh tế này là yếu tố then chốt, quyết định khả năng ứng dụng thực tiễn của quy trình trong sản xuất công nghiệp, giúp đưa các sản phẩm probiotic chất lượng cao đến gần hơn với người tiêu dùng.

VI. Tương lai của việc tối ưu hóa môi trường nuôi cấy vi khuẩn

Nghiên cứu về tối ưu hóa môi trường nuôi cấy Lactobacillus plantarum NT1.5 không chỉ mang lại một quy trình sản xuất hiệu quả cho một chủng cụ thể mà còn mở ra nhiều hướng đi mới cho ngành công nghệ sinh học và thực phẩm. Thành công của việc sử dụng các phương pháp quy hoạch thực nghiệm như Plackett-Burman và RSM khẳng định đây là công cụ không thể thiếu trong việc phát triển các quá trình lên men công nghiệp. Trong tương lai, hướng nghiên cứu này có thể được mở rộng sang việc tối ưu hóa môi trường để tăng cường sản xuất các chất chuyển hóa thứ cấp có giá trị, chẳng hạn như bacteriocin (chất kháng khuẩn tự nhiên) hoặc các exopolysaccharide (EPS) có đặc tính điều hòa miễn dịch. Hơn nữa, việc tìm kiếm và tận dụng các nguồn phụ phẩm nông nghiệp giá rẻ (như mật rỉ đường, dịch chiết từ rau củ) làm thành phần môi trường sẽ tiếp tục là một xu hướng bền vững, góp phần giải quyết vấn đề môi trường và tạo ra chuỗi giá trị kinh tế. Việc tối ưu hóa sẽ ngày càng trở nên tinh vi hơn, có thể kết hợp với các mô hình động học và kỹ thuật di truyền để tạo ra các quy trình sản xuất probiotic hiệu suất cao.

6.1. Tiềm năng ứng dụng chế phẩm probiotic quy mô lớn

Với một quy trình sản xuất sinh khối vi khuẩn hiệu quả và kinh tế, tiềm năng ứng dụng của L. plantarum NT1.5 là rất lớn. Chủng probiotic này có thể được tích hợp vào nhiều loại sản phẩm thực phẩm như sữa chua, đồ uống lên men, thực phẩm bổ sung. Việc sản xuất được lượng lớn sinh khối với khả năng sống sót cao cho phép tạo ra các sản phẩm có hàm lượng lợi khuẩn đạt chuẩn quốc tế (thường là >10^8 CFU/serving). Điều này không chỉ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng về các sản phẩm hỗ trợ sức khỏe tiêu hóa và tim mạch mà còn mở ra cơ hội xuất khẩu, nâng cao giá trị cho ngành công nghệ sinh học thực phẩm của quốc gia.

6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo cho các chủng L. plantarum

Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy trong hệ thống lên men quy mô lớn (bioreactor), nơi các yếu tố như sục khí, tốc độ khuấy và kiểm soát pH tự động đóng vai trò quan trọng. Ngoài ra, việc nghiên cứu sâu hơn về cơ chế trao đổi chất của L. plantarum trên các môi trường khác nhau bằng các công cụ omics (genomics, proteomics, metabolomics) sẽ giúp hiểu rõ hơn về cách các yếu tố sinh trưởng ảnh hưởng đến biểu hiện gen và sản xuất các hợp chất mong muốn. Cuối cùng, việc sàng lọc và tối ưu hóa cho các chủng L. plantarum bản địa khác sẽ góp phần đa dạng hóa nguồn gen probiotic, tạo ra các sản phẩm phù hợp với đặc điểm dinh dưỡng và hệ vi sinh vật của người dân địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU SVTH: TRẦN THỊ KIỀU 4 f1f374da 5941a3 9812 c7a6fb3 282 f2aa6a2a 9df0f3 8b9e 4f5 e5d7 911d0a231 81 a0d857e 97e4fbb597 d7476 8cfd8faa 0ae64a d5f0fc205ff3 96a1e0 c0e3 8b0 f43 bb79 b6c3f2 3b5 df0 f74 9f7 d5bbad43 7460 09ab8 f6ff04 8349 c7d3e64 c69 bcfe7 a06427 f7d2 b31 b305 2a04e3 e61 c8b4 7c4 35b9 333a6 cd6 d029 26ef4c2 f0e 420b4 9f081 c4 f5f9180 7f8 8258 f3 f9a15a3 2ce 28104 e878e 4c1 0512 3c4e f92 48ada c3 f12e2 4da7 f9c211 d1d8 7bc45a6ae 68c0 0364a 2f3 f53 b0ac982 f755 52732 5c4 13 9783c4c7 cba c8 f5896 b7 c194e 7e77a bdf7cc3 c177a2 dcded0 098 b4e05 9c7 bb5 6 db0b09bb91 cb0a9aa 0b81 87ee cc7 1c1 16ff8a1 b3151a 9c3 e5923 d3fb1e f51a0 d b1b5 c751 2398ff1a 0e929 5f7 2e7b8d74 0c7 f78 c48 d2 f70b5dc7002a 1a0735a 3b 8dd4 d7b8 451b6c3a 83c183 c3763 494 c5d861cbfd0eac441 f3cbba f5502 7627 de dbb3 7b2 c5ae5 d9eb 615 c5b8 3a17dcfd992 50e6 c4a86 f0 f6d1b03 88c128e d6023 df93 b711 51b6 4cfb1 065 c76cb5 f5f469a3 4fc6c5 2d4a9 2f2 35a8ff93 e6f066ad 3ddc7c9 38a02 f4fb c8f724b3c8 7b19 2ac8 3c5 cda8 0c4 6cd6998 c82 5a7f3ce4 00 d54f00d7 3217 4dd77c0 0aa82 db50ae 365a0fb4 239ae f77 f7d7ed f0bc26a6 2ab6 e42d34 d2dded 41d0 51c2223 fa2b6a 8cc924 3255 d39e6 6fb746 b5f0adaf8eb3a 0 758b3 d1d7 1ab9 d318 9d60 75b1 f6e b25 d8a5b72c7e209 5faa1e 4a63 f3941 877e 2 d2050a0 b7a4 686a16 43d7 89f3dcff2068 5a0904 7c7a 1931 286dcf703 c7acfd9 0 6aa7c4a1 d158 0ac8a 41be 1df9c3 c39 923 b32e7 2694e 1b24 37e59 d79 5e39e9 0c4 1b3a23 b183 f2e2 28b00bc224 674c6d9 991 c48 f706 dd08 f36 cc5a798 f49 9e0a6d e12249 c58a5 c17 d960 d5 f077 153fcd6 2d6 b18b4ddc04 cb3c7 0dbf2ae3 d854 5f8 bdc26837 6190 d717 fc2 7c4 0283 9d2a6 8992ae 5b5a4 642 c180 3090 f602 35f2e8b 2fc9e e07fe91d68a0 c222e d1 c2435 1b27 ceaa8 34020 e3c346 f09d2b82 6f6 3e4d dbd2 b90 c0d4478e 91eb 8652 c3b02bb6e4 b7fc7e43 0e30 b5f5f0 95e8 be869 ec1 3 81a8c1 c84 8076 78114 9fc52ab34cf9 f0d2 79fd9df650 863fd1dfc3 c8 f9b837d7 TỔNG QUAN TÀI LIỆU daa7a826fb df20 269a b5f421b71c88fb157e bc2527 c70 b8de 9df485 d8a76 b953 6b4ba f362 396 c600 c6a84 0db7d5 c91 bdfe cce9c3f0 e7f19c1 bb8 900 d30df91a 5 dcad7 bc327 f7f5b2a4 3d99 c8a6 9dd6ab12 89b7 d9 c38 f8bc17 bb98 227 c8da1 215 02f02 d758 95ac8594 f14 6891 da1d6 d609 5f5 d0a2a 9b9 c479e d7a68 f0 f9 c0258 b 1e0b72 e2de 5e6db42 f651 c48 951e4e e736 70d1 b6b93874 6bb0835e 4c0 4eae2 dc 0f3e2 83b7 8e61aa9a 39d9 cf7b1a 0f4 7ab00 7acda74fc4d54f2f6 e897e 7b73 c39 fe3c5 f23 9e708 8d0 fe672 e6df1 cc38a 8502a 2b3 f2a0 be9c12e1 b8a97 b1aa1b2e bbf1 5559 d971 07e97 745bbd4 074 f556 37ab1 7a98 f6d5 68ee2 e71b05d3 de32 c18 1. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC 1. Giới thiệu Vi khuẩn lactic acid (LAB) là nhóm vi khuẩn phổ biến trong tự nhiên được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, là một chế phẩm sinh học an toàn cho con người (David, 2013). Theo khóa phân loại Bergey (2001), vi khuẩn lactic được sắp xếp: Giới: Bacteria Ngành: Firmicutes Lớp: Bacilli Bộ: Lactobacillales Họ I: Lactobacillaceae Giống I: Lactobacillus Giống II: Pediococcus Họ II: Enterococceae Giống: Enterococcus Họ III: Leuconoscaceae Giống: Leuconostoc Họ IV: Streptococcaceae Giống I: Streptococcus Giống II: Lactococcus Vi khuẩn lactic là những vi khuẩn Gram dương, thường không di động, không sinh bào tử, các phản ứng catalase âm, oxydase âm, nitratreductase âm.

Những vi khuẩn này có khả năng sinh tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sự sống rất yếu, cho nên chúng là những vi sinh vật khuyết dưỡng đối với nhiều loại acid amin, base nucleotic, nhiều loại vitamin…, bình thường chúng không có cytochrome. Vì vậy, chúng được xếp vào nhóm vi khuẩn kỵ khí tùy nghi, hoặc gọi là vi hiếu khí, có khả năng lên men trong điều kiện vi hiếu khí cũng như kỵ khí. SVTH: TRẦN THỊ KIỀU 5 f1f374da 5941a3 9812 c7a6fb3 282 f2aa6a2a 9df0f3 8b9e 4f5 e5d7 911d0a231 81 a0d857e 97e4fbb597 d7476 8cfd8faa 0ae64a d5f0fc205ff3 96a1e0 c0e3 8b0 f43 bb79 b6c3f2 3b5 df0 f74 9f7 d5bbad43 7460 09ab8 f6ff04 8349 c7d3e64 c69 bcfe7 a06427 f7d2 b31 b305 2a04e3 e61 c8b4 7c4 35b9 333a6 cd6 d029 26ef4c2 f0e 420b4 9f081 c4 f5f9180 7f8 8258 f3 f9a15a3 2ce 28104 e878e 4c1 0512 3c4e f92 48ada c3 f12e2 4da7 f9c211 d1d8 7bc45a6ae 68c0 0364a 2f3 f53 b0ac982 f755 52732 5c4 13 9783c4c7 cba c8 f5896 b7 c194e 7e77a bdf7cc3 c177a2 dcded0 098 b4e05 9c7 bb5 6 db0b09bb91 cb0a9aa 0b81 87ee cc7 1c1 16ff8a1 b3151a 9c3 e5923 d3fb1e f51a0 d b1b5 c751 2398ff1a 0e929 5f7 2e7b8d74 0c7 f78 c48 d2 f70b5dc7002a 1a0735a 3b 8dd4 d7b8 451b6c3a 83c183 c3763 494 c5d861cbfd0eac441 f3cbba f5502 7627 de dbb3 7b2 c5ae5 d9eb 615 c5b8 3a17dcfd992 50e6 c4a86 f0 f6d1b03 88c128e d6023 df93 b711 51b6 4cfb1 065 c76cb5 f5f469a3 4fc6c5 2d4a9 2f2 35a8ff93 e6f066ad 3ddc7c9 38a02 f4fb c8f724b3c8 7b19 2ac8 3c5 cda8 0c4 6cd6998 c82 5a7f3ce4 00 d54f00d7 3217 4dd77c0 0aa82 db50ae 365a0fb4 239ae f77 f7d7ed f0bc26a6 2ab6 e42d34 d2dded 41d0 51c2223 fa2b6a 8cc924 3255 d39e6 6fb746 b5f0adaf8eb3a 0 758b3 d1d7 1ab9 d318 9d60 75b1 f6e b25 d8a5b72c7e209 5faa1e 4a63 f3941 877e 2 d2050a0 b7a4 686a16 43d7 89f3dcff2068 5a0904 7c7a 1931 286dcf703 c7acfd9 0 6aa7c4a1 d158 0ac8a 41be 1df9c3 c39 923 b32e7 2694e 1b24 37e59 d79 5e39e9 0c4 1b3a23 b183 f2e2 28b00bc224 674c6d9 991 c48 f706 dd08 f36 cc5a798 f49 9e0a6d e12249 c58a5 c17 d960 d5 f077 153fcd6 2d6 b18b4ddc04 cb3c7 0dbf2ae3 d854 5f8 bdc26837 6190 d717 fc2 7c4 0283 9d2a6 8992ae 5b5a4 642 c180 3090 f602 35f2e8b 2fc9e e07fe91d68a0 c222e d1 c2435 1b27 ceaa8 34020 e3c346 f09d2b82 6f6 3e4d dbd2 b90 c0d4478e 91eb 8652 c3b02bb6e4 b7fc7e43 0e30 b5f5f0 95e8 be869 ec1 3 81a8c1 c84 8076 78114 9fc52ab34cf9 f0d2 79fd9df650 863fd1dfc3 c8 f9b837d7 TỔNG QUAN TÀI LIỆU daa7a826fb df20 269a b5f421b71c88fb157e bc2527 c70 b8de 9df485 d8a76 b953 6b4ba f362 396 c600 c6a84 0db7d5 c91 bdfe cce9c3f0 e7f19c1 bb8 900 d30df91a 5 dcad7 bc327 f7f5b2a4 3d99 c8a6 9dd6ab12 89b7 d9 c38 f8bc17 bb98 227 c8da1 215 02f02 d758 95ac8594 f14 6891 da1d6 d609 5f5 d0a2a 9b9 c479e d7a68 f0 f9 c0258 b 1e0b72 e2de 5e6db42 f651 c48 951e4e e736 70d1 b6b93874 6bb0835e 4c0 4eae2 dc 0f3e2 83b7 8e61aa9a 39d9 cf7b1a 0f4 7ab00 7acda74fc4d54f2f6 e897e 7b73 c39 fe3c5 f23 9e708 8d0 fe672 e6df1 cc38a 8502a 2b3 f2a0 be9c12e1 b8a97 b1aa1b2e bbf1 5559 d971 07e97 745bbd4 074 f556 37ab1 7a98 f6d5 68ee2 e71b05d3 de32 c18 LAB có liên kết chặt chẽ với vi khuẩn có lợi trên niêm mạc ruột của người và động vật. LAB bao gồm khoảng 20 chi trong đó chi Lactobacillus, Leuconostoc, Pedicoccus và Streptococcus là những chi điển hình (Marcel, 2005).

Trong đó tế bào của chúng có dạng hình cầu như Streptococcus, Lactococcus, Enterococcus, Leuconostoc, Pediococcus, hoặc hình que như Lactobacillus.1 Streptococcus a: Streptococcus dưới kính hiển vi điện tử b: Streptococcus nhuộm Gram a b Hình 1.2 Lactobacillus a: Lactobacillus dưới KHV điện tử b:Lactobacillus nhuộm Gram SVTH: TRẦN THỊ KIỀU 6 f1f374da 5941a3 9812 c7a6fb3 282 f2aa6a2a 9df0f3 8b9e 4f5 e5d7 911d0a231 81 a0d857e 97e4fbb597 d7476 8cfd8faa 0ae64a d5f0fc205ff3 96a1e0 c0e3 8b0 f43 bb79 b6c3f2 3b5 df0 f74 9f7 d5bbad43 7460 09ab8 f6ff04 8349 c7d3e64 c69 bcfe7 a06427 f7d2 b31 b305 2a04e3 e61 c8b4 7c4 35b9 333a6 cd6 d029 26ef4c2 f0e 420b4 9f081 c4 f5f9180 7f8 8258 f3 f9a15a3 2ce 28104 e878e 4c1 0512 3c4e f92 48ada c3 f12e2 4da7 f9c211 d1d8 7bc45a6ae 68c0 0364a 2f3 f53 b0ac982 f755 52732 5c4 13 9783c4c7 cba c8 f5896 b7 c194e 7e77a bdf7cc3 c177a2 dcded0 098 b4e05 9c7 bb5 6 db0b09bb91 cb0a9aa 0b81 87ee cc7 1c1 16ff8a1 b3151a 9c3 e5923 d3fb1e f51a0 d b1b5 c751 2398ff1a 0e929 5f7 2e7b8d74 0c7 f78 c48 d2 f70b5dc7002a 1a0735a 3b 8dd4 d7b8 451b6c3a 83c183 c3763 494 c5d861cbfd0eac441 f3cbba f5502 7627 de dbb3 7b2 c5ae5 d9eb 615 c5b8 3a17dcfd992 50e6 c4a86 f0 f6d1b03 88c128e d6023 df93 b711 51b6 4cfb1 065 c76cb5 f5f469a3 4fc6c5 2d4a9 2f2 35a8ff93 e6f066ad 3ddc7c9 38a02 f4fb c8f724b3c8 7b19 2ac8 3c5 cda8 0c4 6cd6998 c82 5a7f3ce4 00 d54f00d7 3217 4dd77c0 0aa82 db50ae 365a0fb4 239ae f77 f7d7ed f0bc26a6 2ab6 e42d34 d2dded 41d0 51c2223 fa2b6a 8cc924 3255 d39e6 6fb746 b5f0adaf8eb3a 0 758b3 d1d7 1ab9 d318 9d60 75b1 f6e b25 d8a5b72c7e209 5faa1e 4a63 f3941 877e 2 d2050a0 b7a4 686a16 43d7 89f3dcff2068 5a0904 7c7a 1931 286dcf703 c7acfd9 0 6aa7c4a1 d158 0ac8a 41be 1df9c3 c39 923 b32e7 2694e 1b24 37e59 d79 5e39e9 0c4 1b3a23 b183 f2e2 28b00bc224 674c6d9 991 c48 f706 dd08 f36 cc5a798 f49 9e0a6d e12249 c58a5 c17 d960 d5 f077 153fcd6 2d6 b18b4ddc04 cb3c7 0dbf2ae3 d854 5f8 bdc26837 6190 d717 fc2 7c4 0283 9d2a6 8992ae 5b5a4 642 c180 3090 f602 35f2e8b 2fc9e e07fe91d68a0 c222e d1 c2435 1b27 ceaa8 34020 e3c346 f09d2b82 6f6 3e4d dbd2 b90 c0d4478e 91eb 8652 c3b02bb6e4 b7fc7e43 0e30 b5f5f0 95e8 be869 ec1 3 81a8c1 c84 8076 78114 9fc52ab34cf9 f0d2 79fd9df650 863fd1dfc3 c8 f9b837d7 TỔNG QUAN TÀI LIỆU daa7a826fb df20 269a b5f421b71c88fb157e bc2527 c70 b8de 9df485 d8a76 b953 6b4ba f362 396 c600 c6a84 0db7d5 c91 bdfe cce9c3f0 e7f19c1 bb8 900 d30df91a 5 dcad7 bc327 f7f5b2a4 3d99 c8a6 9dd6ab12 89b7 d9 c38 f8bc17 bb98 227 c8da1 215 02f02 d758 95ac8594 f14 6891 da1d6 d609 5f5 d0a2a 9b9 c479e d7a68 f0 f9 c0258 b 1e0b72 e2de 5e6db42 f651 c48 951e4e e736 70d1 b6b93874 6bb0835e 4c0 4eae2 dc 0f3e2 83b7 8e61aa9a 39d9 cf7b1a 0f4 7ab00 7acda74fc4d54f2f6 e897e 7b73 c39 fe3c5 f23 9e708 8d0 fe672 e6df1 cc38a 8502a 2b3 f2a0 be9c12e1 b8a97 b1aa1b2e bbf1 5559 d971 07e97 745bbd4 074 f556 37ab1 7a98 f6d5 68ee2 e71b05d3 de32 c18 Bifidobacteria cũng được xem là một chi của lactic acid bacteria do có cùng đặc điểm tiêu biểu và cách thức lên men đường. Con đường biến dưỡng của vi khuẩn lactic Sự phân loại giữa các chi của vi khuẩn lactic dựa trên hình thái, cách thức lên men đường, sự phát triển ở những nhiệt độ khác nhau, cấu trúc của sản phẩm acid lactic, khả năng chịu muối, chịu acid hoặc kiềm (Mascel, 2005). LAB có hai con đường lên men đường chính (Mascel, 2005):  Glycolysis (Embden- Meyerhof- Parnas pathway): sản phẩm cuối cùng là acid lactic hay còn gọi là con đường lên men lactic đồng hình.  Con đường 6- phosphogluconate/ phosphoketolase: sản phẩm của quá trình lên men này ngoài acid lactic còn có ethanol, acetate và CO2 hay còn gọi là quá trình lên men dị hình.

Dựa vào khả năng lên men đường người ta chia LAB thành LAB đồng hình và LAB dị hình.1 Lên men đồng hình Vi khuẩn lactic lên men đồng hình gần như chuyển hóa hoàn toàn đường chúng sử dụng thành acid lactic. Trong điều kiện thừa glucose và oxy hạn chế lên men đồng hình 1 mol glucose theo con đường chuyển hóa EMB (Embden – Meyerhoff – Parnas) tạo 2 mol pyruvate. Sự cân bằng oxi hóa khử trong tế bào được duy trì thông qua các quá trình oxi hóa của NADH, song song đó là sự khử pyruvat thành acid lactic. Các phản ứng diễn ra trong phần nền tế bào chất.

Các enzym đặc trưng trong quá trình này là aldolase và triozophosphateisomerase. Glucose không phải là đường duy nhất có thể được sử dụng. Với hệ thống enzym thích hợp, các loại đường khác có thể được chuyển đổi thành glucose hoặc một trong những chất trung gian trong quá trình như glucose- 6-phosphate (hoặc trong trường hợp đường pentose, ribulose-5-phosphate). Khả năng sử dụng các loại đường khác nhau ở vi khuẩn lactic thay đổi theo loài.