TIỂU LUẬN: VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VÀ PROTEIN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT pptx

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BỘ MÔN VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:
VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VÀ PROTEIN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI
SINH VẬT



Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 04 năm 2012
Vi sinh vật học thực phẩm 2








MỤC LỤC
CHƯƠNG MỞ ĐẦU - NHU CẦU THỨC ĂN CỦA VI SINH VẬT 6
1. Quy luật sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. 6
2. Nhu cầu thức ăn của vi sinh vật. 7
CHƯƠNG II – VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH
VẬT 9
1. Khái niệm Glucide. 9
2. Vai trò của glucide đối với vi sinh vật. 10
2.1. Tham gia thành phần hóa học cấu tạo tế bào. 10
2.2. Nguồn cung cấp thức ăn cacbon cho vi sinh vật. 10

2.3. Nguồn cung cấp năng lượng cho hoạt động của tế bào. 10
3. Quá trình phân tổng hợp đường và polysaccharide. 11
CHƯƠNG II – VAI TRÒ CỦA PROTEIN ĐỐI VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI
SINH VẬT 14
1. Định nghĩa protein. 14
2. Vai trò của protein trong sự phát triển của vi sinh vật. 14
2.1. Tham gia thành phần hóa học cấu tạo tế bào. 14
2.2. Tham gia vận chuyển các chất qua màng tế bào. 14
Vi sinh vật học thực phẩm 3

2.3 Nguồn cung cấp thức ăn nitơ, cacbon và nguồn vật liệu năng lượng cho tế bào.
16
3. Quá trình phân giải protein của vi sinh vật. 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH SÁCH CÁC HÌNH









LỜI NÓI ĐẦU
Trải qua hàng ngàn năm phát triển của lịch sử cùng với những tiến bộ vượt bậc
của khoa học, vi sinh vật ngày một tiến hóa và hoàn thiện hơn. So với sự ra đời cách
đây 3.5 tỉ năm về trước, chúng chưa có cấu tạo cơ thể thì ngày nay nhiều loài vi sinh
vật đã có những ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, nông nghiệp, y học và đặc

biệt là những ứng dụng phong phú trong ngành công nghệ thực phẩm. Nhiều loài vi
sinh có những giá trị dinh dưỡng cao được nuôi trồng với sinh khối lớn để sản xuất
thực phẩm chức năng, có tác dụng chữa bệnh diệu kỳ, nhiều loài khác lại có những
ứng dụng quan trọng trong những quá trình lên men thực phẩm…
Để góp phần tìm hiểu tại sao vi sinh vật lại có thể mang lại những vai trò to lớn,
có ý nghĩa thực tiễn với đời sống con người đến như vậy, chúng ta hãy cùng tìm hiểu
về sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật để hiểu rõ hơn các bạn nhé.
Trong phần này nhóm mình xin trình bày về “ Vai trò của protein và glucide
trong sự phát triển của vi sinh vật”. Ai cũng biết những tác dụng bổ ích của protein và
glucide đối với cuộc sống con người. Vậy với vi sinh vật chúng có vai trò quan trọng
như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu để hiểu rõ hơn tại sao những vi sinh vật cực kì nhỏ bé
ấy lại vô cùng quan trọng như thế nhé.
Do kiến thức và thời gian có hạn, có thể bài tiểu luận của nhóm mình còn nhiều
thiếu sót mong thầy và các bạn góp ý để bài tiểu luận hoàn chỉnh hơn. Chúng em xin
chân thành cảm ơn!
TẬP THỂ NHÓM
Vi sinh vật học thực phẩm 6








CHƯƠNG MỞ ĐẦU -NHU CẦU THỨC ĂN CỦA VI SINH VẬT

1. Quy luật sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật.
Sinh trưởng và phát triển là một thuộc tính cơ sở của sinh vật sống. Cũng như
động vật và thực vật, vi sinh vật cũng sinh trưởng và phát triển.

Sinh trưởng và phát triển thường không phải lúc nào cũng diển ra cùng lúc, nghĩa
là số lượng tế bào không phải lúc nào cũng tỷ lệ thuận với sinh khối tạo thành. Điều
này dễ nhận thấy là trong môi trương nghèo nàn chất dinh dưỡng, tế bào vẫn có khả
năng sinh sản để tăng số lượng tế bào nhưng kích thước tế nào này nhỏ hơn rất nhiều
so với trong điều kiện đầy đủ chất dinh dưỡng.

Hình 1: Mô hình sơ lược về chức năng sinh lý của các chất dinh dưỡng đối với
Vi sinh vật học thực phẩm 7

sự sinh trưởng của vi sinh vật.
 Sinh trưởng: Là sự tăng kích thước và khối lượng tế bào (sự tăng sinh
khối).
Trong điều kiện môi trường nuôi cấy đầy đủ chất dinh dưỡng và trong điều kiện
nuôi cấy thích hợp, tế bào vi sinh vật tăng nhanh về kích thước đồng thời sinh khối
được tích luỹ nhiều.
 Phát triển: Là sự tăng lên về số lượng tế bào (sự sinh sản).
Các vi sinh vật sinh sản bằng phương pháp nhân đôi thường cho lượng sinh khối
rất lớn sau một thời gian ngắn. Trong trường hợp sinh sản theo phương pháp này thì
trong dịch nuôi cấy sẽ không có tế bào già. Vì rằng tế bào được phân chia thành hai,
cứ như vậy tế bào lúc nào cũng ở trạng thái đang phát triển. Ta chỉ phát hiện tế bào già
trong trường hợp môi trường thiếu chất dinh dưỡng và tế bào vi sinh vật không có khả
năng sinh sản nữa.
Riêng đối với nấm men hiện tượng phát triển tế bào già rất rõ. Nấm men sinh sản
bằng cách nảy chồi. Khi chồi non tách khỏi tế bào mẹ để sống độc lập thì nơi tách đó
trên tế bào mẹ tạo thành một vết như vết sẹo. Vết sẹo này sẽ không có khả năng tạo ra
chồi mới. Cứ như vậy tế bào nấm men mẹ sẽ chuyển thành tế bào già theo thời gian.
2. Nhu cầu thức ăn của vi sinh vật.
Môi trường dinh dưỡng của vi sinh vật bao gồm nhiều thành phần dinh dưỡng cần
thiết khác nhau. Thành phần dinh dưỡng này tùy thuộc vào nhu cầu của từng loại vi
sinh vật.

Ví dụ: Có loài vi sinh vật cần nhiều protein, nhưng cần ít glucide; Có loài cần
nhiều nguyên tố vi lượng, nhưng có loài cần ít; Có loài trong quá trình phát triển
không thể thiếu các chất tăng trưởng.
Nhìn chung các nguyên tố thiết yếu C, H, O và N không thể thiếu trong quá trình
sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Ngoài các nguyên tố thiết yếu, trong các cơ
thể vi sinh vật còn cần các nguyên tố đa lượng như S và P, các nguyên tố vi lượng
như: Fe, Cu, Mg, Mn, Zn, K, Ca, Bo, I…Vì thế trong thành phần dinh dưỡng không
thể cung cấp đơn thuần một số chất nào đó hoặc một nhóm nguyên tố nào đó mà phải
đảm bảo đầy đủ thành phần tối thiểu các chất. Tuy nhiên vào từng loài vi sinh vật mà
có thể nguyên tố này là đa lượng, nhưng lại l2 vi lượng của loài khác.
Vi sinh vật học thực phẩm 8

Khi nuôi cấy vi sinh vật người ta phải pha chế môi trường có thể ở dạng lỏng
hoặc đặc. Trong môi trường có thể có loại chất hữu cơ, có loại chất vô cơ. Không phải
mọi thành phần của môi trường đều có thể gọi là chất dinh dưỡng. Một số thành phần
của môi trường chỉ có nhiệm vụ đảm bảo các điều kiện thích hợp về thế oxi hóa, về
pH, áp suất thẩm thấu, cân bằng ion,…Chất dinh dưỡng là những chất có tham gia vào
trao đổi chất của tế bào.
Các chất dinh dưỡng sau khi vào tế bào sẽ được chế biến lại để tạo thành các chất
riêng của tế bào., quá trình này được gọi là đồng hóa, quá trình này cần năng lượng.
Ngược lại với quá trình đồng hóa là quá trình dị hóa. Các sản phẩm của quá trình dị
hóa sẽ được thải ra môi trường xung quanh hoặc một phần được sử dụng lại cho quá
trình đồng hóa. Căn cứ vào nhu cầu vi sinh vật người ta chia thức ăn làm 3 loại:
 Thức ăn năng lượng: thức ăn sau khi hấp thụ sẽ cung cấp cho vi sinh vật
một số năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của tế bào. Các loại protein,
glucide, lipid,…là những thức ăn năng lượng thường gặp.
 Thức ăn kiến tạo: thức ăn này sau khi hấp thụ sẽ tham gia xây dựng các
cấu trúc của vi sinh vật. trong thực tế thì một loại thức ăn nó vừa là nguồn năng
lượng vừa là nguyên liệu để xây dựng các cấu trúc.
 Chất sinh trưởng: là những chất cần thiết cho hoạt động sống của một

loại vi sinh vật nào đó mà nó tự tổng hợp được.
Căn cứ vào nguồn cacbon, nguồn năng lượng, chất nhận điện tử cuối cùng, người
ta chia vi sinh vật thành các kiểu dinh dưỡng sau:
Căn cứ vào nguồn cacbon: dị dưỡng cacbon và tự dưỡng cacbon.
Căn cứ vào nguồn năng lượng gồm dinh dưỡng quang năng và dinh dưỡng hóa
năng.
Căn cứ vào nguồn cacbon và nguồn năng lượng vi sinh vật được chia thành tự
dưỡng (gồm tự dưỡng quang năng và tự dưỡng hóa năng), dị dưỡng (gồm dị dưỡng
quang năng, dị dưỡng hóa năng, dị dưỡng hoại sinh và dị dưỡng kí sinh.



Vi sinh vật học thực phẩm 9

CHƯƠNG 1 – VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH
VẬT

1. Khái niệm Glucide.
Glucide (carbonhydrate) là một nhóm các chất hữu cơ phổ biến trong cơ thể động
thực vật và vi sinh vật. Trong đó glucide có nhiều nhất là trong thực vật, chiếm khoảng
80% khối lượng khô của thực vật.
Glucide có bản chất hóa học là polyhydroxy aldehyde hoặc polyhydroxy ketone.
Đa số các glucide có công thức tổng quát là (C
m
(H
2
O)
n
). Ngoài ra còn có một số loại
glucide đặc biệt, trong cấu trúc của chúng ngoài C, H, O còn có thêm S, N, P.

Glucide được chia làm ba nhóm chính: monosaccharide, oligosaccharide,
polysaccharide.
 Monosaccharide (đường đơn), có chứa 1 đơn vị carbonhydrate C
6
H
12
O
6
,
thường gặp là glucose, fructose và galactose.
 Oligosaccharide có chứa ít hơn 10 đơn vị carbonhydrat, thường gặp nhất
là các chất như sau:
 Các disaccharide (đường đôi) là saccharose (sucrose), maltose,
lactose
 Trisaccharide là raffinose,
 Tetrasaccharide là stachyose,
 Polysaccharide chứa n monosaccharide. Các polysaccharide khó hòa tan
trong nước hơn là các mono – và các oligosaccharide. Thường gặp nhất là tinh
bột, cellulose và pectin.
Glucide có vai trò rất quan trọng trong cơ thể sống. Glucide có vai trò như sau:
 Tham gia mọi hoạt động của tế bào.
 Là nguồn chất dinh dưỡng dự trữ để huy động, cung cấp chủ yếu các
chất trao đổi đổi trung gian và năng lượng cho tế bào.
 Tham gia vào cấu trúc của thành tế bào thực vật vi khuẩn: hình thành bộ
khung (vỏ) của nhóm động vật có chân khớp.
 Tham gia vào thành phần cấu tạo của nhiều chất quan trọng như: DNA,
RNA,
Vi sinh vật học thực phẩm 10

2. Vai trò của glucide đối với vi sinh vật.

2.1. Tham gia thành phần hóa học cấu tạo tế bào.
Tế bào vi khuẩn thường chứa một lượng glucide, khoảng 12 – 18% trọng lượng
chất khô. Các glucide thường gặp gồm các dạng đường đơn (ose), đường kép (osie),
đường đa. Các loại đường đa thường gặp ở vi sinh vật là: glucan (glucarl), dextran
(dextrane), amylase, chitin, cellulose,…
Glucide tham gia cấu tạo acid nucleic, vào cấu trúc của thành tế bào, vỏ
nhày,…của vi sinh vật. Vỏ nhầy và việc hình thành vỏ nhầy liên quan đến độc lực và
quá trình bảo vệ vi sinh vật (vi khuẩn,…). Một số polysaccharide có thể phối hợp với
protein để hình thành gluco – protein. Gluco – protein là kháng nguyên của cơ thể vi
sinh vật, polysaccharide đóng vai trò bán kháng nguyên. Một số polysaccharide vi sinh
vật cũng có khả năng kích thích cơ thể sản sinh kháng thể.
Glucide còn là nguồn dự trữ năng lượng và là sản phẩm trung gian của các quá
trình trao đổi năng lượng trong tế bào vi sinh vật.
2.2. Nguồn cung cấp thức ăn cacbon cho vi sinh vật.
Trong tế bào nguồn cacbon trải qua một loạt quá trình biến hoá hoá học phức tạp
sẽ biến thành vật chất của bản thân tế bào và các sản phẩm trao đổi chất. Cacbon có
thể chiếm đến khoảng một nửa trọng lượng khô của tế bào. Đồng thời hầu hết các
nguồn cacbon trong các quá trình phản ứng sinh hoá còn sinh ra trong tế bào nguồn
năng lượng cần thiết cho hoạt động sống của vi sinh vật.
Vi sinh vật sử dụng một cách chọn lọc các nguồn cacbon. Đường nói chung là
nguồn cacbon và nguồn năng lượng tốt cho vi sinh vật. Nhưng tuỳ từng loại đường mà
vi sinh vật có những khả năng sử dụng khác nhau. Ví dụ trong môi trường chứa
glucose và galactose thì vi khuẩn Escherichia coli sử dụng trước glucose (gọi là nguồn
cacbon tốc hiệu) còn galactose được sử dụng sau (gọi là nguồn cacbon trì hiệu). Hiện
nay trong các cơ sở lên men công nghiệp người ta sử dụng nguồn cacbon chủ yếu là
glucose, saccharose, rỉ đường (phụ phẩm của nhà máy đường), tinh bột (bột ngô, bột
khoai sắn ), cám gạo, các nguồn cellulose tự nhiên hay dịch thuỷ phân cellulose.
2.3. Nguồn cung cấp năng lượng cho hoạt động của tế bào.
Vi sinh vật có thể oxi hóa khử các chất hữu cơ và vô cơ để cho năng lượng nhưng
hầunhư đại đa số VSV sử dụng chất hữu cơ mà chủ yếu là đường Glucose. Bất kể loại

Vi sinh vật học thực phẩm 11

VSV nào dù hô hấp hiếu khí hay yếm khí thì chúng đều thực hiện giai đoạn đầu phân
giải glucose giống nhau, theo 3 con đường chính sau đây:
 Con đường E.M.P (Empden-Meyehof-pasnas)
Glucose chuyển thành Pyruvat qua 10 phản ứng tạo ra các chất trung gian đều ở
dạngphotphoryl hóa:
Glucose → 2 pyruvat +2ATP +2NADH2
Ở đây ATP (chất cao năng dùng phổ biến ở mọi tế bào) được tạo thành do
photphorylhóa cơ chất.
Con đường EMP đã cung cấp 6 tiền chất dùng để tổng hợp các đơn vị cấu trúc là
Glc-6-P, Fruct-6P, 3-P glyceraldehyd, 3-P-glyxerat, P-enol pyruvat va pyruvat.
 Con đường PP (Pentozo-phostphat)
Nhiều vi khuẩn bị đột biến lớn hơn một enzyme của con đường EMP nhưng
vẫnchuyển hóa được glucose đến pyruvat nhờ con đường PP.
Con đường này cung cấp cho tế bào hai tiền chất khác nhau trong tổng hợp các
đơn vịcấu trúc là ribozo-5P (dùng để tổng hợp acid nucleic, ADP, ), erytroza -4-P-
(tổng hợp các acid amin thơm) cùng các NADPH2
Glucoza → 1 pyruvat → +3 CO2 + 6NADPH2+1NADH2+1ATP
 Con đường Enter-Doudoroff (KDPG)
Chỉ gặp ở vi khuẩn chuyển hóa gluconat: Pseudomonas, saccharofhila và
Alcaligenesphân giải 100% glucose theo con đường này.
Giữa 3 con đường chuyển hóa trên có mối quan hệ qua lại với nhau và tùythuộc
vào loại hình vi sinh vật khác nhau tỷ lệ % đường được phân giải theo từng con đường
là không giống nhau.
3. Quá trình phân tổng hợpđường và polysaccharide.
Nhiều vi sinh vật không có khả năng quang hợp và là các cơ thể dị dưỡng phải
tổng hợp đường từ các phân tử hữu cơ khử thay cho từ CO2.
Vi sinh vật học thực phẩm 12

Hình 1.1.Sự tái tạo đường
Con đường tái tạo đường găp ở nhiều vi sinh vật. Tên của 4 enzyme gặp trong
đường
phân được đóng khung. Các bước đường phân cũng được biểu thị để so
sánh.(Theo: Prescott vàcs, 2005).
Việc tổng hợp glucose từ các tiền chất không phải hidrat carbon được gọi làsự tái
tạo đường (glucose neogenesis). Mặc dù con đường tái tạo đường không chicon đường
đường phân nhưng chúng có 7 enzyme chung (Hình 2).
Ba bước đường phân sau đây là không thuận nghịch trong tế bào: 1) Chuyểnhoá
phosphorusenolPyruvate thành pyruvate; 2) tạo thành fructose -1,6-bisphosphate từ
Vi sinh vật học thực phẩm 13

fructose -6-phosphate và 3) phosphoryl hoá glucose. Các bước nàyphải đi vòng khi
con đường hoạt động theo hướng sinh tổng hợp. Chẳng hạn, sựtạo thành fructose -1,6-
bisphosphate bởi phosphorusfructose kinase được đảonghịch bởi enzyme fructose -
bisphosphatease, enzyme này loại bỏ nhờ thuỷ phânmột phosphate từ fructose -
bisphosphate. Thông thường ít nhất hai enzyme thamgia vào việc chuyển hoá pyruvate
thành phosphorusenol pyruvate (đảo nghịchbước pyruvate kinase).
Từ hình 2có thể thấy con đường tổng hợp fructose tương tự như conđường tổng
hợp glucose. Một khi glucose và fructose đã được tạo thành cácđường phổ biến khác
cũng được sản sinh. Chẳng hạn, mannose được hình thànhtrực tiếp từ fructose za qua
một sự sắp xếp lại đơn giản:
Fructose -6-phosphate ↔Mannose-6-phosphate
Một số đường được tổng hợp trong khi liên kết với một nucleosidediphosphate.
Đường nucleoside diphosphate quan trọng nhất là uridine diphosphateglucose
(UDPG). Glucose được hoạt hoá nhờ gắn với pyrophosphate của uridinediphosphate
qua phản ứng với uridine triphosphate.

Vi sinh vật học thực phẩm 14

CHƯƠNG 2 – VAI TRÒ CỦA PROTEIN ĐỐI VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI
SINH VẬT

1. Định nghĩa protein.
Protein là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn
phân là các axit amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết
peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo
nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein.
Số lượng các acid amin trong phân tử protein có đến hàng trăm hay hàng nghìn
đơn vị, nhưng tất cả cũng chỉ thuộc 20 loại acid amin khác nhau. Một phân tử protein
có thể không có đầy đủ cả 20 loại acid amin, do đó thành phần các protein của các vi
sinh vật khác nhau thì khác nhau. Giá trịdinh dưỡng cũng hoàn toàn phụ thuộc vào
thành phần và cách sắp xếp của các loại acid amin này.
2. Vai trò của protein trong sự phát triển của vi sinh vật.
2.1. Tham gia thành phần hóa học cấu tạo tế bào.
Protein chiếm hàm lượng nhiều nhất > 50% khối lượng khô của tế bào, được cấu
tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, S ngoài ra còn có thể có một lượng rất nhỏ các
nguyên tố khác như Fe, P, Zn, Mn, Ca,…
Protein có vai trò quan trọng bậc nhất trong tế bào. Bao gồm các loại protein:
protein cầu (abumin, globulin,…), protein sợi ( collagen, keratin,…). Protein có thể
liên kết với các chất khác để tạo thành hợp chất phức tạp của tế bào như: lipoprotein,
glycoprotein, chromoprotein,…hay protein liên kết với các sắc tố như hemoglobin.
2.2. Tham gia vận chuyển các chất qua màng tế bào.
Những phân tử protein vận chuyển sắp xếp trong màng liên kết với các phân tử
chất
hòa tan rồi chuyển chúng vào bề mặt bên trong của màng: từ đây cac phân tử hòa
tan được chuyển vào trong tế bào chất. Kiểu khuếch tán này được gọi là kiểu khuếch
tán xúc tiến. Các phân tử protein vận chuyển nói trên được gọi là protein thấm-
permease. Bản chất protein của permease được khẳng định bởi các dẫn chứng sau:

- Việc tổng hợp permease thường được cảm ứng hoặc được kiềm chế như
tổng hợp một số enzyme.
Vi sinh vật học thực phẩm 15

- Chloramphenicol ức chế việc tổng hợp protein cũng ức chế quá trinh
tổng hợppermease.
- Hàng loạt cac protein màng mang tinh chất của permease đã được tách
ra.
- Tế bào vi sinh vật có khả năng tổng hợp một lượng lớn các permease,
các acid amine và hydrate carbon. Tuy nhiên nếu hệ thống vận chuyển này đều
được tổng hợp thường xuyên theo kiểu cấu trúc thì tế bào sẽ phí phạm về vật
chất và năng lượng. Do đó, chúng ta không lấy làm lạ là, nhiều permease được
tổng hợp theo kiểu cảm ứng hoặc kiềm chế. Ngoài ra protein thấm còn có
enzyme vận chuyển.
- Sự vận chuyển các chất dinh dưỡng nhờ permease có thể theo cơ chế thụ
động(không cần năng lượng) hoặc chủ động(cần năng lượng tế bào).
Theo cơ chế vận chuyển thụ độngthi chất hòa tan liên kết thuận nghịch vào một
vị trítrên phân tử permease nằm ở bên trong màng (có thể ở các lỗ của màng). Phức
hợp chất hòa tan được vận chuyển theo cả hai phía của màng nhờ sự chênh lệch nồng
độ của một chất nào đó, nghĩa là sự vận chuyển diễn ra theo kiểu ''xuôi dòng''. Sự vận
chuyển thụ động đã được chứng minh ở một số vi sinh vật. Tuy nhiên vi sinh vật có
khả năng tích luỹ một số chất với nồng độ cao hơn nhiều sovới bên ngoài. Chẳng hạn
nồng độ của K+ bên trong tế bào có thể cao gấp hàng ngàn lần so với bên ngoài. Để
đảm bảo trung hòa điện tử, tế bào cũng phải thải ra ngoài các ion H+, hay Na+. Thêm
vào đó người ta còn thấy ở các màng tế bào vi khuẩn có hoạt tính của ATP - ase là
men có liên quan đến việc vận chuyển các chất. Như vậy trong tế bào vi sinh vật ngoài
cơ chế vận chuyển thụ động còn tồn tại cơ chế vận chuyển chủ động nhờ permease.
Sự vận chuyển này được tiến hành bất chấp gradien nồng độ nghĩa là theo kiểu ''ngược
dòng'' năng lượng tiêu thụ có lẽ do ATP ( hình thành trong mesosom hoặc màng tế
bào chất) cung cấp.

Trong mô hình vận chuyển trên thì cùng một phân tử permease có thể đảm nhận
cả chức vận chuyển chủ động lẫn chức vận chuyển thụ động (tuy theo sự có mặt hay
vắng mặt của ATP).
Ngày nay, người ta đã phân lập được hàng loạt protein vận chuyển trong các loài
visinh vật. Giống như enzime, chúng có tính đặc hiệu cơ chất khác nhau. Một số có
Vi sinh vật học thực phẩm 16

tính đặc hiệu hầu như tuyệt đối. Chẳng hạn như permease của galactose ở E. coli chỉ
vận chuyển galactose. Các permease của đường và acid amine khác thể hiện tính đặc
hiệu yếu hơn đối với các chất hòa tan. Điều đáng chú ý là, trong vi khuẩn sự vận
chuyển chủ động của đường, phụ thuộc vào các quá trình phosphorryl hóa. Năm 1964
Kundig phân lập được một hệ thống phosphortransferase bao gồm hai men (E1 va E2)
và một protein vận chuyển bền nhiệt (HPr) có khối lượng phân tử thấp. Các thành
phần protein của hệ thống này đã được thuần khiết và phản ứng diễn ra hai bước:
Trước hết E1 chuyển phosphate từ phosphorenolpiruvat (PEP) đến HPr:
HPr +PEP → HPr-P + Piruvat
Sau đó E2 chuyển phosphate từ HPr-P đến C6 của đường đơn.
E1 là chung cho nhiều loại đường nhưng E2 lại đặc hiệu cho từng loại đường.
Nghĩa là một đột biến nào đó ảnh hưởng đến việc tổng hợp E1 sẽ dẫn tới mất khả năng
vận chuyển nhiều loại đường. Trái lại nếu đột biến như thế với E2 thì chỉ ảnh hưởng
đến khả năng vận chuyển của một loại đường.
2.3 Nguồn cung cấp thức ăn nitơ, cacbon và nguồn vật liệu năng lượng cho tế
bào.
Trong tế bào vi sinh vật, chúng ta thấy vi sinh vật phân giải protein là để sử dụng
chúng làm nguồn cung cấp thức ăn nitơ, thức ăn cacbon hoặc nguồn vật liệu năng
lượng. Tùy theo điều kiện môi trường và từng loài, vi sinh vật có thể sử dụng protein
để thỏa mãn một hoặc hai hoặc cả hai nhu cầu trên. Do mục đích sử dụng protein như
vậy mà vi sinh vật có thể gây nên sự phân giải protein sâu hoặc không và sản phẩm
cuối cùng cũng khác nhau. Dưới tác dụng của vi sinh vật, protein sẽ bị phân giải thành
acid amin rồi tùy theo điều kiện môi trường mà vi sinh vật sẽ sử dụng acid amin đó

theo hai hướng:
Sữ dụng acid amin làm nguồn thức ăn nitơ dể xây dựng cơ thể: Trong trường
hợp này các acid amin có khả năng sử dụng hoàn toàn cả phân tử hoặc chỉ riêng các
nhóm acid amin, như thế trong môi trường sẽ không xuất hiện một hợp chất nitơ mới
nào. Protein không bị vô cơ hóa, ta sẽ không thấy những mùi lạ của sự thối rữa và sản
phẩm của sự phân giải protein đó được vi sinh vật sử dụng hoàn toàn.
Sữ dụng acid amin làm nguồn thức ăn cacbon và làm nguồn vật liệu năng
lượng: Trong trường hợp này các acid amin sẽ được khử amin theo các phản ứng giải
Vi sinh vật học thực phẩm 17

phóng NH3, NH3 có thể được tích tụ lại ở dạng muối amon và được bay hơi ra ngoài
một phần. đây là quá trình thối rữa thường thấy ở các thực phẩm giàu protein. Việc sử
dụng các acid amin của vi sinh vật để làm nguồn cacbon và vật kiệu năng lượng chính
là bản chất bên trong của quá trình thối rữa protein.
Trong tự nhiên, chúng ta thấy tồn tại nhiều vi sinh vật và chúng có thể sử dụng
acid amin theo hai hướng trên. Qua nghiên cứu người ta thấy quá trình trao đổi chất và
trao đổi năng lượng ở vi sinh vật phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện môi trường sống. Ở
đây việc sử dụng acid amin làm nguồn thức ăn nitơ hay nguồn thức ăn cacbon và
nguồn vật liệu năng lượng chính là do thành phấn thức ăn của môi trường quyết định:
Như đã biết, để xây dựng cơ thể và đổi mới tế bào, vi sinh vật cần có thức ăn
cacbon và nitơ là chủ yếu, tất nhiên sự dòi hỏi về nguồn cacbon và nitơ luôn phải theo
những tỷ lệ nhất định. Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng tỷ lệ C/N thường vào khoảng
25/1 vì trong thành phần khô của tế bào vi sinh vật có 50% trọng lượng C, 10% là N,
như vậy tỷ lệ này là 5/1 và cũng chính là tỷ lệ C/N cần thiết để xây dựng tế bào.
Nhưng ngoài mục đích cần 1 phần C để xây dựng và đổi mới tế bào, vi sinh vật còn
cần 4 phần C khác để làm nguồn vật liệu năng lượng, như vậy tỷ lệ C/N mà vi sinh vật
cần lấy từ môi trường bên ngoài sẽ là:
(5/1) + 4.(5/1)= (5/1) +(20/1) = 25/1
- Trường hợp trong môi trường mà tỷ lệ C/N lớn hơn hoặc bằng
25/1 thì việc sử dụng acid amin sẽ theo hướng thứ nhất tức là làm nguồn

thức ăn nitơ để xây dựng cơ thể và làm đổi mới tế bào.
- Trường hợp trong môi trường tỷ lệ C/N nhỏ hơn 25/1 tức là môi
trường thừa thức ăn nitơ và thiếu thức ăn cacbon, lúc đó nitơ sẽ được giải
phóng ra ngoài dưới dạng NH3 do vi sinh vật không sử dụng được hết. Việc
sử dụng acid amin làm nguồn thức ăn cacbon để xây dựng và đổi mới tế bào
đồng thời để làm nguồn vật liệu năng lượng.
Vì vậy khi quan sát quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật trên môi
trường thức ăn giàu protein như thịt, cá, trứng, sữa ta thấy những môi trường này hầu
như không chứa glucid tức là tỷ lệ C/N < 25/1 nên N thừa sẽ được tích tụ ở dạng NH3
và các bazơ hữu cơ, protein sẽ bị thối rữa dưới tác dụng của các vi sinh vật này. Cho
nên để tránh bớt phần nào protein bị thối rữa do các vi sinh vật gây ra nên ta có thể bổ
Vi sinh vật học thực phẩm 18

sung them một lượng glucid vào môi trường thức ăn để tăng tỷ lệ C/N và làm giảm
lượng NH3 tích tụ.
Trong tự nhiên quá trình thối rữa protein có ý nghĩa quan trọng trong sự chuyển
hóa vật chất trong đất. Dưới tác dụng của vi sinh vật, protein được chuyển hóa thành
muối amon là thức ăn nitơ cho cây xanh. Trong công nghiệp thực phẩm, quá trình sử
dụng protein của vi sinh vật có ích trong việc sản xuất một số thực phẩm như nước
mấm, muối cá, làm tương, sản xuất mì chính…Tuy nhiên, việc sử dụng và làm thối rữa
protein của vi sinh vật cũng gây hư hỏng thực phẩm và một số hàng hóa khác.
3. Quá trình phân giải protein của vi sinh vật.
Quá trình thủy phân các protein dưới tác dụng của vi sinh vật gọi là quá trình thối
rữa.
Quá trình này rất quan trọng trong vòng tuần hoàn vật chất. Sản phẩm làm thối
rữa có thể làm ô nhiễm môi trường sống và các vi sinh vật gây thối rữa là nguyên nhân
chính gây hư hỏng thực phẩm giàu protein.
Muốn phân giải protein, cũng giống như đối với các hợp chất cao phân tử khác,
đầu tiên vi sinh vật phải tiết ra các enzyme phân giải protein ngoại bào và làm chuyển
hóa protein thành các hợp chất có phân tử nhỏ hơn (các polipeptit và các oligopeptit).

Các chất này hoặc tiếp tục được phân hủy thành axit amin nhờ các peptidaza ngoại
bào, hoặc được xâm nhập ngay vào tế bào vi sinh vật sau đó mới chuyển hóa thành
axit amin. Một phần các axit amin này được vi sinh vật sử dụng trong quá trình tổng
hợp protein của chúng, một phần khác được tiếp tục phân giải theo những con đường
khác nhau để sinh NH
3
, CO
2
và nhiều sản phẩm trung gian khác.
Những vi sinh vật không có khả năng sinh ra các enzyme phân giải protein ngoại
bào rõ ràng là không có khả năng đồng hóa được các loại protein thiên nhiên. Chúng
chỉ có thể sử dụng được các sản phẩm thủy phân của protein (polipeptit, oligopeptit,
axit amin).
Vi sinh vật là tác nhân chủ yếu gây thối rữa, bao gồm hai nhóm, một nhóm là
những vi sinh vật tồn tại trong nguyên liệu trong quá trình sinh sống, còn một nhóm là
do ô nhiễm trong quá trình bảo quản và chế biến. Rất nhiều loài vi sinh vật khác nhau
tham gia vào quá trình phân giải protein, đáng chú ý nhất là các loại sau:
Vi sinh vật học thực phẩm 19

VI KHUẨN: Bacillus mycoides, B. mesentericus, B. subtilis, B. cereus, B.
megaterium, B. histoliticus, Proteus vulgaris, Chromobacterium prodigiosum,
Pseudomonas fluorescens, P. aeruginosa, P. putreficans, E. coli, C. sporogenes, C.
welchii…
XẠ KHUẨN VÀ NẤM: Streptomyces griseus, S. rimosus, S. fradiae, Aspergillus
oryzae, A. flavus, A. terricola, A. niger, A. saitoi, A. awamori, A. alliaceus, Penicillium
camemberti, Ceplialothecium, spp., Rhizopus, spp., Mucor, spp., Gliocladium
roseum…
Trong cơ thể vi sinh vật, các axit amin thường được chuyển hóa nhờ quá trình
khử amin, và quá trình khử cacboxyl hoặc đồng thời vửa khử amin vừa khử cacboxyl.
Sản phẩm quá trình thối rữa tùy thuộc vào từng loại vi sinh vật, phụ thuộc vào

tính chất của protein, vào độ thoáng khí, độ ẩm và nhiệt độ. Trong quá trình thối rữa
chủ yếu là phân hủy các axit amin thành các chất cấp thấp như indol, skatol, phenol,
các loại axit có đạm, axit béo cấp thấp, H
2
S, CH
4
, NH
3
, CO
2
… nhưng cũng còn phân
giải, phân hủy các chất khác.
Quá trình thối rữa không phải dựa theo một quy luật mà do các điều kiện thích
hợp hiện tại quyết định. Những tác dụng oxi hóa khử hoặc do những chất bị phân giải
ra, lại hợp thành những chất khác… thường thường thì rất nhiều sự biến hóa lẫn lộn
với nhau khó mà tìm ra được quy luật đặc trưng nhưng cũng có những sự biến hóa đơn
độc.
Trong sản phẩm thối rữa có chất độc tồn tại cho nên khi ăn phải những sản phẩm
đó sẽ bị trúng độc. Một số chất độc hay thấy nhiều nhất là histamin, methylamin, một
số chất khác ít hơn là cholin, muscarin, tyramin, cadaverin, putrescin, monoamin… và
một số chất khác, cá biệt như:
Gadinin (





) tìm thấy trong thịt cá tuyết thối rữa.
Paridin (




) trong cá thu, ngừ thối rữa.
Coridin (



) có trong thịt cua thối rữa.
Sardinin (





) có trong thịt cá trích thối rữa.
Scombrin (



) có trong thịt cá thu thối rữa.
Pepton là sản phẩm phân giải chưa hoàn toàn của protein, có thể sản xuất công
nghiệp nhờ enzyme pepsin thủy phân protein. Đây là hợp chất được dùng nhiều trong
Vi sinh vật học thực phẩm 20

các phòng thí nghiệm để nuôi cấy vi sinh vật. Pepton gồm khoảng 30% acid amin tự
do, phần còn lại là dipeptide, tripeptide và polypeptide hòa tan trong nước, nhưng
không còn bị kết tủa khi đun nóng hay tác dụng bởi acid.

Vi sinh vật học thực phẩm 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài Liệu Tiếng Việt
[1]. Nguyễn Lân Dũng (chủ biên) - Nguyễn Đình Quyến - Phạm Văn Ty, Vi sinh vật
học, NXB Giáo dục, 2010
[2]. Trần Quốc Huy, Vi sinh vật học thực phẩm, Đại học Công nghiệp thực phẩm
TP.HCM (Lưu hành nội bộ), 2011
[3]. Đàm Sao Mai (chủ biên) và cộng sự, Hóa Sinh Thực Phẩm, NXB ĐHQG
TP.HCM, 2011