Đánh giá ảnh hưởng của chất xơ hòa tan từ khoai lang đến sự phát triển của vi khuẩn LACTOBACILLUS

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

------- ----------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT xo HÒA TAN

TÙ KHOAI LANG ĐÉN sụ PHÁT TRIỀN

CỦA VI KHUẤN LACTOBACILLUS

Ngi hướng dẫn

: ThS. TRẦN HỒNG QUN

Sinh viên thục hiện

: LÊ THỊ NHƯ HOÀI


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hồi - Lớp 1101

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới Ths Trần Hoàng Quyên tại
Trung tâm thực nghiệm sản xuất và chuyển giao công nghệ thực phẩm, Viện Cơng
nghiệp thực phẩm đã tận tình hướng dẫn, chi bảo, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực

hiện khóa luận này.
Xin chân thành cám ơn, Ths Lê Văn Bắc, Ths Nguyễn Minh Châu cùng tập thể
cán bộ, học viên tại Trung tâm thực nghiệm sàn xuất và chuyên giao công nghệ thực

phẩm, Viện Công nghệp thực phẩm đã nhiệt tình giúp đờ, truyền đạt kinh nghiệm quý

báu cho em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.

Qua đầy, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Công
nghệ Sinh học, Viện Đại học Mở Hà Nội đã hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho em
trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.

Và em cũng xin được gứi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè cùa em đã khơng
ngừng giúp đỡ, chiạsẻ và động viên trong sựổt quá ụình J1ỌC tâp. cũng như thực hiện

,, , , A

khóa luận.

Thư viện Viện Đại học Mớ Hả N‘ội

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Lê Thị Như Hoài

Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hồi - Lớp 1101

MỤC LỤC
MỞ ĐÀU

Error! Bookmark not defined.

Phần I
TÔNG QUAN......................................................

Error! Bookmark not defined.

1.1.

Chất XO’ trong khoai lang....................

Error! Bookmark not defined.

ỉ.

1.1. Khái niệm chất xơ khoai lang...

1.1.2.

Phân loại chất xơ trong khoai lang.

Error! Bookmark not defined.

Error! Bookmark not defined.

LI.2.1. Phân loại theo cấu trúc hóa học............ Error! Bookmark not defined.
1.1.2.2. Phân loại theo tính tan........................... Error! Bookmark not defined.

1.1.3.

Vai trị của chat xơ khoai lang....................... Error! Bookmark not defined.

1.1.4:

Tình hình nghiên cứu, san xuất chất xơ ở Việt Nam và trên thế giói:

..................................................................................Error! Bookmark not defined.
1.2.

Vi khuẩn Lactobacillus..................................... Error! Bookmark not defined.

7.2.7.7ỉM»íỊẢ’Ị'..Y..iệ!Ị...Y..iện..ĐạiL.họcMờJà^AtoMrtnot defined.
1.2.2. Đặc diem hình thái, sinh lí, sinh hóa cùa vi khuẩn Lactobacillus... Error!

Bookmark not defined.
1.2.2.1.

Đặc điếm hình thái cùa vi khuan Lactobacillus:. Error! Bookmark not

defined.

1.2.2.2.

Đặc tính và chức năng sinh học cùa vi khuan Lactobacillus [14]:

............................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.2.

1.3.

Vai trò của vi khuẩn Lactobacillus. [6]..... Error! Bookmark not defined.

Một số chủng Lactobacillus tiêu biểu dưọc sử dụng sản xuất chể phẩm

probiotic...................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1.

Lactobacillus acidophilus:......................... Error! Bookmark not defined.

1.3.2.

Lactobacillus casei:.....................................Error! Bookmark not defined.

1.3.3.

Lactobacillus plantarum:........................... Error! Bookmark not defined.


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hồi - Lớp 1101

Các nghiên cứu về sự phát triển của vi khuấn Lactobacillus trên mơi

1.4.

trường có bỗ xung chất XO'.................................... Error! Bookmark not defined.

Phần II
VẶT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CƯU....... Error! Bookmark not defined.
2.1.

Vật liệu nghiên cứu............................................ Error! Bookmark not defined.

2.1.1.

Chủng Lactobacillus sử dụng.................... Error! Bookmark not defined.

2.1.2.

Giống khoai lang sử dụng trong nghiên cứu.......... Error! Bookmark not

defined.
2.1.3.

Hóa chat, thiết bị và mơi trường sử dụng trong nghiên cứu.........Error!

Bookmark not defined.

2.2.

2.1.3.1.

Hóa chất:.............................................Error! Bookmark not defined.

2.1.3.2.

Thiết hi:............................................... Error! Bookmark not defined.

2.1.3.3.

Môi trường sử dụng............................... Error! Bookmark not defined.

Phưưng pháp nghiên cứu.................................. Error! Bookmark not defined.

2.2.1

. Phuong pháp ^ậệặịnli fịìph\tháị khuẩn lục; EifiprfifBflokmark not defined.

2.2.2

Xác đinh khả năng sinh trưởng của vi khuẩn bằng phương pháp đo mật

độ quang. P],..........................................................Error! Bookmark not defined.

2.2.3

Phương pháp xác định khả năng sinh axit. [18].... Error! Bookmark not

defined.
2.2.4

. Phương pháp xác định khả năng sinh enzyme ngoại bào: [1 ]... Error!

Bookmark not defined.

2.2.5

Phương pháp nhuộm Gram: [10].............. Error! Bookmark not defined.

2.2.6

Phương pháp xác định đặc điếm sinh lý, sinh hóa: [10]...Error! Bookmark

not defined.
2.2.6.1.

Xác định khả năng lên men các loại đường:.. Error! Bookmark not

defined.
2.2.

Ó.2. Xác định phản ứng catalase:............ Error! Bookmark not defined.

2.2.

6.3. Xác định khả năng di động:.............. Error! Bookmark not defined.

PHÀN III:


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hồi - Lớp 1101

KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................... Error! Bookmark not defined.
Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của chủng Lactobacillus sử dụng.

3.1.

...................................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1.

Đặc điếm hình thái......................................... Error! Bookmark noi defined.

3.1.1.1.

Đặc điếm hình thái khuẩn lạc:.......... Error! Bookmark not defined.

3.1.1.2.

Hình thái thế hào................................ Error! Bookmark not defined.

3.1.2.

Đặc điếm sinh lý, sinh hóa của hai chủng sử dụng....Error! Bookmark not

defined.
3.1.2.1.

Khá năng lên men các loại đường:... Error! Bookmark not defined.

3.1.2.2.

Phán ứng catalase:............................ Error! Bookmark not defined.

3.1.2.3.

Khả năng di động:.............................. Error! Bookmark not defined.

Anh hưởng của việc bo sung FOS ( fructoligosaccaride) den sự phát trien

3.2.

của hai chủng Lactobacillus sử dụng...................... Error! Bookmark not defined.

3.2.1.

Khá năng sinh trưởng của hai chủng Lactobacillus khi bố sung FOS:

.............. Thif-việỉì“ViệifĐạ-i4iọe-MéfỉửW?Ắ:w’arẮ: not defined3.2.2.

Khả năng sinh axit của hai chủng Lactobacillus khi bố sung FOS ở các

nồng độ:................................................................Error! Bookmark not defined.
Ảnh hưởng của việc bổ sung Inulin đến sự phát triển của hai chủng

3.3.

Lactobacillus sử dụng.................................................Error! Bookmark not defined.
3.3.1.

Khả năng sinh trưởng của hai chủng Lactobacillus khi bo sung Inulin:

.................................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.2.

Khá năng sinh axit của hai chủng Lactobacillus khi bo sung Inulin ởcác

nồng độ:............................................................... Error! Bookmark not defined.
Đánh giá bổ sung chất xơ hòa tan từ khoai lang đến sự phát triển của hai

3.4.

chủng Lactobacillus sử dụng.....................................Error! Bookmark not defined.
3.4.1.

Đánh giá khả năng sinh trưởng của Lactobacillus trên môi trường bố sung

chất xơ hòa tan từ khoai lang............................... Error! Bookmark not defined.
3.4.2.

Đánh giá khá năng sinh axit của Lactobacillus trên môi trường bổ sung

chất xơ hòa tan từ khoai lang.............................Error! Bookmark not defined.


Khóa luận tốt nghiệp K18
3.4.3.

Lê Thị Như Hồi - Lớp 1101

Đánh giá khả năng sinh enzyme ngoại bào của Lactobacillus trên mơi

trường bổ sung chất xơ hịa tan từ khoai lang.... Error! Bookmark not defined.
PHÀN IV: KÉT LUẬN.................................................... Error! Bookmark not defined.

4.1.

Kết luận.............................................................. Error! Bookmark not defined.

4.2.

Kiến nghị............................................................. Error! Bookmark not defined.

PHẢN V: TÀI LIỆU THAM KHÁO.............................. Error! Bookmark not defined.
PHÀN VI: PHỤ LỤC

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hồi - Lớp 1101

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cây khoai lang............................................... Error! Bookmark not defined.

Bàng 1.2: Chat xơ thuộc nhóm polysaccharide ( khơng phải là tinh bột):............. Error!
Bookmark not defined.

Hình 1.2: Vi khuẩn Lactobacillus...................................Error! Bookmark not defined.

Hình 1.3: hình dạng, kích thước vi khuẩn Lactobacillus [24]..... Error! Bookmark not
defined.

Hình 1.4: Hai loại đồng phân axit lactic........................ Error! Bookmark not defined.
Hình 1.5: Lactobacillus acidophilus............................... Error! Bookmark not defined.

Hình 1.6: Lactobacillus casei......................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.7: Hình thái L. Plantarum.................................. Error! Bookmark not defined.

Hình 1.8: Một so sản phâm bo sung chat xơ trên thị trường........ Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.1: Giống khaỉ lahg sii^ng ^kgí?^ál9Gu™Ếitìp! Bookmark not defined.

Hình 3.1: Đặc điếm khuẩn lạc của hai chủng Lactobacillus easel (trái) và Lactobacillus
plantarum (phải).............................. Error! Bookmark not defined.

Hình 3.2: Hình thái hai chùng Lactobacillus................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3: Phàn ứng lên men các loại đường của hai chủng Lactobacillus........... Error!
Bookmark not defined.

Hình 3.4: Phán ứng của hai chúng Lactobacillus nghiên cứu với H2O2.............. Error!

Bookmark not defined.

Hình 3.5: Khả năng di động của Lactobacillus plantarum (ống 2) và Lactobacillus
casei (ong 3).................................................... Error! Bookmark not defined.


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hồi - Lớp 1101

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Diện tích và sản lượng khoai lang của nước ta trong những năm gần đây
[23]:.................................................................................. Error! Bookmark not defined.

Bàng 1.2: Chat xơ thuộc nhóm polysaccharide ( không phải là tinh bột):.............Error!
Bookmark not defined.

Bàng 3.1: Giá trị đo OD của hai chùng Lactobacillus trên môi trường MRS và môi
trường bổ sung FOS........................................................ Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.2: Hàm lượng axit của hai chủng Lactobacillus sinh ra tại các thời điêm nuôi
cấy khi bổ sung FOS:...................................................... Error! Bookmark not defined.

Bàng 3.3: Giá trị đo OD của hai chủng Lactobacillus trên môi trường MRSB và môi
trường bổ sung Inulin...................................................... Error! Bookmark not defined.

Bảng 3.4: Hàm lượng axit của hai chủng Lactobacillus sinh ra tại các thời diêm nuôi
cấy khi bo sung Inulin:.................................................... Error! Bookmark not defined.
Báng 3.5: Giá trị đo ờị cùa lĩtỉí
Inkỉ tWilg MRS và mơi

trường bố sung chất xơ hòa tan từ khoai lang:............... Error! Bookmark not defined.

Bàng 3.6: Hàm lượng axit cùa hai chủng Lactobacillus sinh ra tại các thời điếm nuôi
cay khi bố sungchất xơ hòa tan từ khoai lang:............... Error! Bookmark not defined.

Bàng 3.7: Khâ năng sinh enzyme ngoại bào phân giải cơ chất cùa hai chủng
Lactobacillus kiểm ngiệm:.............................................. Error! Bookmark not defined.

Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hồi - Lớp 1101

DANH MỤC BIẾU ĐÒ
Biêu đồ 1: Sinh trướng chúng Lactobacillus plantarum trên môi trường MRS và môi

trường bổ sung FOS:...................................................... Error! Bookmark not defined.

Biêu đồ 2: Sinh trường chúng Lactobacillus casei trên môi trường MRS và môi trường
bổ sung FOS.................................................................... Error! Bookmark not defined.

Biếu đồ 3: Chủng Lactobacillus plantarum sinh trướng trên môi trường MRS và môi
trường bổ sung Inulin:.....................................................Error! Bookmark not defined.
Biếu đồ 4: Chúng Lactobacillus casei sinh trưởng trên môi trường MRS và môi trường

bổ sung Inulin:................................................................. Error! Bookmark not defined.
Bicu do 5: Chúng Lactobacillus plantarum sinh trường trên mơi trường MRSB và mơi
trường bổ sungchất xơ hịa tan từ khoai lang:............... Error! Bookmark not defined.

Biêu đồ 6: Chùng Lactobacillus casei sinh trướng trên môi trường MRSB và mơi
trường bổ sungchất xơ hịa tan từ khoai lang:............... Error! Bookmark not defined.

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội


MỎ ĐẦU
Ó Việt Nam, khoai lang là cây lương thực truyền thống đứng thứ ba sau lúa, ngô

và đứng thứ hai về giá trị kinh tế. Khoai lang là nguồn thực phẩm quen thuộc và phổ

biến có thể được sử dụng trong khẩu phần ăn hàng ngày, có giá trị dinh dưỡng cao
chứa nhiều caroten, vitamin, chất chống oxy hóa... đặc biệt là hàm lượng chất xơ cao.
Chất xơ trong khoai lang có vai trị vơ cùng quan trọng đối với q trình tiêu
hóa cũng như hệ vi sinh vật trong đường ruột. Chất xơ từ khoai lang không bị tiêu hóa

ở dạ dày và ruột non, chúng được vận chuyến gần như nguyên vẹn đến ruột già, tại đây
chúng có tác dụng kích thích sự phát triền một số chủng vi sinh vật có lợi sinh sống
trong đường ruột như vi khuan Lactobacillus , Bifidobacteria ... giúp các vi sinh vật

này sản sinh ra các chất dinh dưỡng mà cơ thể hấp thụ được, ngăn ngừa các vi khuấn

có hại sinh sơi trong đường ruột. Ngồi ra các chất xơ này cịn kết nối với các chất có
nguy cơ gây hại cho đường tiêu hóa và đào thài ra ngồi.

Lactobacillus] llốiloạlờỉì lỉtíỉvtồậìl lỉhiệtì”Mộn^ iron's (ơb thể con người mà
khơng gây bệnh. Trong cuộc song, Lactobacillus đã có mặt từ rất lâu và luôn song
hành cùng chúng ta. Trong công nghiệp thực phẩm vi khuân Lactobacillus được ứng
dụng để sàn xuất nhiều sàn phẩm lên men như rau quả muối chua, yaourt, phomat...

Chúng đóng vai trị bảo qn thực phẩm khỏi sự hư hỏng, cung cấp chất dinh dưỡng
cho thực phẩm hoặc tạo mùi vị đặc trưng cho sàn phấm. Đặc biệt vi khuẩn
Lactobacillus có vai trị vơ cùng quan trọng trong hệ tiêu hóa của con người, chúng là

những vi sinh vật có lợi giúp tăng cường hệ miền dịch, kìm hãm sự phát triển của vi

khuẩn, nấm gây hại, phòng chống và chữa trị một số bệnh liên quan đến đường tiêu hóa
như tiêu chày, táo bón.... Bởi vậy. Lactobacillus ngày càng trở thành yeu tố quan

trọng , thiết yếu trong cuộc sống và là nguồn nguyên liệu cho sự ra đời cùa các sàn

phẩm probiotic phục vụ con người.


Từ những kết quả nghiên cứu và công bố về ảnh hưởng của chất xơ nói chung

và của chất xơ từ khoai lang nói riêng đến hệ vi khuẩn Lactobacillus chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của chất XO' hòa tan từ khoai lang đến

sự phát triển của vi khuẩn Lactobacillus” với mục tiêu :
-

Đánh giá sự phát triến của các chùng Lactobacillus trên môi trường dinh
dường so với trên mơi trường có bổ sung chất xơ thực phẩm và mơi trường
ni cấy có bồ sung chất xơ hòa tan từ khoai lang.

-

Đánh giá khả năng sinh axit và khả năng sinh enzyme của chùng vi khuấn
Lactobacillus trên mơi trường ni cấy có bổ sung chất xơ hịa tan từ khoai

•ang.

Thư viện Viện Đại học Mở Hà Nội

2

Phần I

TÓNG QUAN
1.1. Chất XO’ trong khoai lang.

1.1.1. Khái niệm chất XO’ khoai lang
Chất xơ là thành phần chiếm hàm lượng lớn trong khoai lang gồm có hai loại là

chất xơ hịa tan và khơng hịa tan. Chúng có băn chất hóa học là polysaccharide thuộc
nhóm carbohydrate có khối lượng phân tử từ thấp đen cao (nhưng không bao gồm tinh
bột), được tạo thành từ các gốc đường đơn ( các monosaccharide gồm: glucose,
mantose, fructose) thông qua các mối liên kết Glycoside.

Khoai lang có danh pháp là ipomoea batatas thuộc : giới Plantae, bộ Solanales,
họ Convolvulaceae, chi Ipomoea, loài I. batatas.

Hình 1.1: Cây khoai lang

Khoai lang có thế được sử dụng như lương thực và rau ăn nhưng chủ yếu sừ

dụng là phần cù rễ phình to chứa nhiều chất dinh dưỡng, các vitamin, khoáng chất, đặc
biệt là hàm lượng chất xơ cao. Chúng có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ,
được con người trồng cách đây trên 5.000 năm. Ớ Việt Nam, khoai lang là cây lương

3


thực truyền thống được trồng phố biến, có chất lượng và sản lượng cao, được trồng ở

khắp mọi nơi trên cà nước từ Đồng bằng đến Miền núi, Duyên hái Miền Trung và vùng

Đồng bàng Sông Cửu long [22].

Báng 1.1: Diện tích và san lượng khoai lang của nước ta trong những năm gần đây

[23]:
TjaTrr~~~~~~~____jrhcHigj^

Diện tích ( ha )

Sán lượng ( nghìn tấn )

2009

146,6

1211,3

2010

150,8

1318,5

2011

148,5

1390,6

Khoai lang chứa hàm lượng chất xơ cao, trong một nửa chén phần lượng (125 ml)

khoai lang có vỏ có chứa hơn.2g chất xơ ,(4 2]

X . > rT5 XTA •

Thự ỵiẹn Viện Đại nọc Mơ Hà Nội

Với hàm lượng chât xơ cao đặc biệt là thành phân chât xơ hịa tan có trong

khoai lang nên chúng được xem như một nguồn prebiotic hiệu quà, hỗ trợ tốt cho sự

phát triển của hệ vi sinh vật có lợi trong đường ruột.
1.1.2. Phân loại chất XO’ trong khoai lang.

1.1.2.1. Phân loại theo cấu trúc hóa học.
Dựa theo cấu trúc hoá học chất xơ trong khoai lang được phân loại như sau:
Các polysaccharide ( không phái là tinh hột): chiếm thành phần chủ yếu, gồm

có: cellulose, các hemicellulose, các pectinvà các loại gum. Các polysaccharide

khác nhau ở các gốc đường đơn ( glucose, galactose và các monomer của axit
uronic) và các mối liên kết hóa học giữa chúng với nhau.

4


Bảng 1.2: Chất Xff thuộc nhóm polysaccharide ( khơng phái là tinh bột):
Tên loại chất xơ

Mơ tả
Là ngun liệu chính cũa thành tế bào thực vật, giúp

mơ thực vật có độ bền cơ học và tính đàn hồi, được

Cellulose

trùng hợp từ các phân tử glucose mạch thẳng bằng

liên kết [3-1,4 glucoside.
Là nhóm polysaccharide khơng tan trong nước, tan

trong dung mơi kiềm. Ngồi liên kết [3-1,4 glucoside,

hemicellulose cịn có liên kết [3-1,3 và [3-1,6
Hemicellulose

glucoside tạo mạch nhánh, chúng được phân loại

theo đường đơn có trong các dãy chính và trong các
nhánh bên.
Là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn

Pectírỉlir viện

phíhitixlạ gạlạctorbhãe ị.'k.từìạỉiộỉnetylic, trọng lượng
phân từ từ 20.000 - 200.000 đvC.

Có cấu trúc khác nhau tuỳ theo nguồn gốc, thường là

Gums

polysaccharide thứ yếu trong hầu hết các loại thức

ăn.
Là lớp màng biếu bì và dưới biểu bì, có cấu trúc

chuỗi polymer cao phân tử gồm D- galactose, DPsyllium

glucose,

lignin,

L- rhamnose,

D-

xylose,

L-

arabinose, D- manose với những chuỗi bên uronic

axit.

- Thành phấn không phái polysacharide : chủ yếu là Lignin

Lignin: chứa các hồn hợp phenolic có cấu trúc phân tử khơng gian ba chiều rất
phức tạp. Lignin có trong thành phần gỗ cứng khó phân rã của hầu hết các loại

5

thức ăn từ cây cở. Dù số lượng ít nhưng lignin lại ảnh hưởng lớn tới khả năng
tiêu hóa.

1.1.2.2. Phân loại theo tính tan.

Phân loại theo khả năng phân tán trong nước chất xơ trong khoai gồm hai loại là
chất xơ hịa tan và chất xơ khơng hịa tan.

- Chất xơ khơng hịa tan: là các polisaccharide mạch dài, khơng tan trong
nước, gồm cellulose, hemicellulose, lignin... chúng có mặt chủ yếu trong các loại

hạt ngũ cốc.

- Chất xơ hòa tan: là các polisaccharide mạch ngắn, có thế tan trong nước, một
số hợp chất đặc biệt được vi sinh vật sử dụng gọi là prebiotic, Gồm gum, mucilage,

pectin... Chất xơ hòa tan có nhiều trong rau xanh, củ quà tươi và các loại hạt đậu. [5]
Chất xơ hòa tan được sừ dụng như nguồn prebiotic hiệu quả đế sản xuất

probiotic phổ biến hiên nay thuộc nhóm Oligosaccharide, bao opm ba loại chính được

’’

■

Tn ứ' viện yệnĐạr nọc:M0’Ha NỘI

sử dụng trên quy mơ thương 'mại hóà rộng rãi:

+ Galacto-oligosaccharide (GOS): là nhóm polymer có phân từ thành phần là
các Galactose nối với nhau bàng liên kết p-galatoside

+ Fructo-oligisaccharide (FOS): là nhóm Polymer (chiều dài chuồi từ 2 -10) có
phân tử thành phần là các Fructose nối với nhau bằng liên kết glycoside.

+ Inulin: có thành phần và cấu trúc liên kết tương tự FOS nhưng mức độ
polymer hóa cao hơn ( chiều dài chuồi có thể lên đến 60) [3].

1.1.3.

Vai trị của chất XO’ khoai lang.

Một số vai trị chính của chất xơ khoai lang gồm [ 17] :

- Hỗ trợ tiêu hóa: Chất xơ trong khoai giúp phịng bệnh táo bón, kiếm sốt nồng
độ axit trong dạ dày, góp phần làm giảm các cơn đau và viêm loét dạ dày. Chúng được

vi sinh vật ở ruột già sử dụng tốt, chúng thủy phân thành đường chống lại các vi khuẩn

6


lên men thối và vi khuấn gây bệnh, kích thích sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn có
lợi cư trú ở ruột.

- Làm giảm lượng cholesterol trong máu: Cơ thế tống hợp muối mật tại gan bằng

nguyên liệu là cholesterol và đổ vào ruột non qua ống mật chủ. Tại ruột, chất xơ hút
nước sẽ nở ra và giữ muối mật trong các lớp nhầy rồi đấy theo phân ra ngoài làm giảm

sự hấp thu lại muối mật. Chất xơ cịn có tác dụng làm giảm cholesterol có hại (LDL)

và tăng cholesterol có lợi (HDL).

- Tham gia điều hịa đường huyết: Chất xơ có tác dụng làm tinh bột lưu lại lâu
hơn trong dạ dầy tạo câm giác no và làm chậm quá trình phân giải và hấp thu glucose
làm lượng đường máu tăng lên từ từ, không tăng đột ngột nên điều hòa được lượng

đường huyết. Người bị bệnh đái đường chế độ ăn nên tăng cường chất xơ.
- Hỗ trợ giảm cân: Khẩu phần ăn nhiều chất xơ sẽ ít năng lượng nhưng lại tạo
cảm giác no, làm giảm thèm ăn đồng thời ngăn cản hấp thu các chất béo do đó hỗ trợ

việc giảm cân đối với người bị béo phì.

- Chất xơ với bệnh ung thư: Chất xơ cho thấy rõ vai trò đối với việc làm giám
nguy cơ đối với ung thư đại tràng thơng qua các vi khuấn có lợi tại ruột tạo ra các chất
ức chế sự phát triển cùa tế bào ung thư và giúp tăng bài xuất các chất có khả năng gây

ung thư ra khỏi cơ thế. Chất xơ cịn có tác dụng đối với giảm nguy cơ ung thư vú do
làm giảm lượng estrogen trong máu.

1.1.4:

Tình hình nghiên cứu, sản xuất chất xơ ở Việt Nam và trên thế giói:

Một số nghiên cứu cứu về chất xơ nổi bật trên thế giới và ở Việt Nam [2]:

Trong những năm 1970 - 1975 , Nhật Bản đã bắt đầu nghiên cứu sán xuất chất xơ

thực phẩm dạng oligosaccharide.

Vào đầu những năm 1980 đến cuối những năm 1990, cùng với sự phát triển của
công nghệ sản xuất enzyme một vài loại oligosaccharide đã được sản xuất ờ quy mô

công nghiệp như: Maltooligosaccharide, Isomaltooligosaccharide, Cyclodextrin (CDs),

Fructooligosaccharide...

7


Năm 1984, De Vries, J. A và cộng sự đã tiến hành so sánh đặc điềm cấu trúc
của pectin thu được từ táo và pectin thu được từ vỏ quả citrus.
Năm 1990, May, c. D. đã thu nhận pectin từ vỏ cam ứng dụng trong che biến

thực phẩm và dược phẩm.
Năm 1996, OUYANG Linghua, PU Biao, ZHANG Xuemei, Li Singmin (

người Đài Loan ) đã nghiên cứu công nghệ tách chiết chất xơ thực phẩm từ vò quả
chanh.
Năm 1997 Xu Yunshe ( Trung Quốc ) đã nghiên cứu thành công công nghệ

tách chiết chất xơ từ quả chuối; Yin Boxing , Sun Jian, Zhang Cuiying đã nghiên cứu

ứng dụng chất xơ thực phẩm trong sản xuất sữa chua.
Năm 2004, Chau, c. F.; Huang, Y. L đã thu nhận chất xơ khơng hịa tan từ hạt

quả chanh dây.

Năm 2006, T. Prakongpan và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu sân xuất chất xơ
thực phấm và cellulose từ lõi dứa nhận được bang phương pháp trích ly bằng cồn.

Tống lượng chất xơ thực phấm và cellulose thu được trong nghiên cứu này đạt 99,8%
và 95,2% ( so với lượng chất khô).
Năm 2006, TS.Katrin Hasekopf, viện nghiên cứu Frauenhof IVV, Freising (Đức) đã

kết hợp với trường đại học Mailand (Ý) và 11 nhà sản xuất thực phẩm và các chất phụ
gia đã triển khai dự án sàn xuất chất xơ thực phẩm từ đậu tương và ứng dụng trong các

sản phẩm thực phẩm như súp ăn liền, bột làm bánh, pizza, đồ uống, các loại xúc xích...

ơ Việt Nam đã có một số cơng trình nghiên cứu về chất xơ được cơng bố như ;
Năm 2003, TS. Trịnh Kim Vân - Viện công nghiệp Thực phẩm đã tiến hành

cơng trình nghiên cứu sản xuất Fructooligosacchride từ đường saccarose.

Năm 2005, ThS. Đàm Lam Thanh- Viện công nghiệp Thực phẩm đã tiến hành

nghiên cứu công nghệ sản xuất Cyclodextrin từ tinh bột sắn,

8


Năm 2007, ThS. Nguyễn Thúy Hường - Viện công nghiệp Thực phẩm đã tiến

hành nghiên cứu sản xuất pectin có chỉ số methoxyl thấp từ vở cam. Cũng trong năm

2007, tác giả Nguyền Đăng Diệp - Phân Viện công nghiệp Thực phẩm ( Tp. Hồ Chí
Minh), tiến hành nghiên cứu sản xuất pectin từ vò trái cây bằng phương pháp thủy
phân axit.
Năm 2009, ThS. Hồ Kim Vĩnh Nghi - Viện cơng nghiệp Thực phấm tiến hành

nghiên cứu quy trình sản xuất chất xơ thực phẩm từ nguồn nguyên liệu thực vật ứng

dụng làm hoạt chất sinh học bô sung vào thực phấm ăn liền và thực phàm chức năng .
Trong vài năm gần đây, sản phẩm chất xơ thực phẩm đã được một sổ Viện
nghiên cứu và công ty ứng dụng để sản xuất thực phẩm chức năng cho bệnh nhân tiểu

đường, cho mục đích giảm cân, bồ sung chất xơ vào sản phấm sữa bột, bột dinh dường

cho trẻ em... Tuy nhiên, các chế phẩm chất xơ sứ dụng đều được nhập ngoại. Việc sán
xuất chất xơ từ nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền trong nước hiện vẫn chưa được

nghiên cứu.

1.2. Vi khuấn Lactobacillus .
1.2.1. Khái niệm.
Lactobacillus là vi khuẩn “thân thiện”, thuộc nhóm các vi khuân lactic, ngành

Firmicute , lớp Bacilli, bộ Lactobacillales, họ Lactobacillaceae .[20]

Hình 1.2: Vi khuẩn Lactobacillus

9


Lactobacillus là vi khuẩn sống trong hệ tiêu hóa, chù yếu là ruột kết, chúng sẽ sử

dụng nguồn chất xơ mà cơ thể khơng tiêu hóa được đế lên men tạo ra các chất có lợi
cho cơ thế và axit lactic ức chế các vi khuân gây thối và tạo bacteriocin. Chúng tham
gia vào các quá trình lên men thực phẩm làm tăng giá trị dinh dưỡng, cảm quan...

Lactobacillus là chủng được sử dụng đế sản xuất probitic phố biến ở Việt Nam và

nhiều nước trên thế giới.
1.2.2. Đặc điểm hình thái, sinh lí, sinh hóa của vi khuẩn Lactobacillus.

1.2.2.1. Đặc điếm hình thái của vi khuẩn Lactobacillus:
Lactobacillus là vi khuân Gram dương, không sinh bào tử, không di động, kỵ khí

tùy ý, kích thước khoảng 0,5 - 1,2 X 1 - 10 pm; các tế bào thường đứng xếp đơi thành
chuỗi hoặc đơn lè. Hình dạng cùa chúng thay đổi từ : que thẳng dài hoặc que hơi cong

như hình lưỡi liềm cho đến que trịn. Chiều dài của hình que và mức độ cong tùy thuộc

vào tuổi cùa giống, thành phan cúa môi trường nuôi cấy và hàm lượng oxy [201.

Thư viển Viện ĐạiI nọc MỞ Ha Nọi

Hình 1.3: hình dạng, kích thước vi khuấn Lactobacillus [24]

Vi khuẩn Lactobacillus cần chế độ dinh dưỡng đặc biệt, chúng phát triển rất tốt trên

mơi trường có chứa nhiều phức chất. Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn
Lactobacillus là 30 -40°C. Nhưng chúng có thể sinh trưởng trong phạm vi nhiệt độ 5 53°c. Lactobacillus có khả năng chịu đựng được mơi trường có tính axít, pH tối ưu cho

sự phát triển cúa chúng là pH 5,5 - 5,8. [20]

10


1.2.2.2.

Đặc tính và chức năng sinh học của vi khuẩn Lactobacillus [14]:

Lactobacillus có một số đặc tính sinh hóa đặc trưng như:

-

Phân giải protein:
Lactobacillus sản sinh enzyme protease phân giãi protein thành các polypeptide

mạch ngắn.
Hoạt tính này của vi khuấn giúp cho protein được cơ thể vật chủ tiêu hóa một cách

dề dàng. Vì vậy, các chế phẩm từ hoạt động lên men của Lactobacillus được đánh giá
là nguồn dinh dưỡng có giá trị cao cho các đối tượng trẻ sơ sinh, người đang dưỡng

bệnh, người già hay gia súc non.

-

Phân giải lipit:

Nhờ có enzyme lipase, Lactobacillus có khả năng phân cắt chất béo ờ dạng
triglyceride thành các axit béo và glycerol.
Có những nghiên cứu lâm sàng và tiền lâm sàng cho rang Lactobacillus phân giải

được cholesterol trop|1^>ựị^|ếọ^hgj^jiy|gL;nỊệỊ.(£:ỊLj^ũ^^ năng này đều có ý

nghĩa về mặt lâm sàng.
-

Phân giải lactose:
Lactobacillus mang enzyme beta - galactosidase, glycolase và lactic dehydrogenase

có tác dụng chuyền hóa đường lactose thành axit lactic. Đây là một axit hữu cơ có
những đặc tính sinh học đặc biệt.

về mặt sinh lý học axit lactic có những ưu điếm sau:
-

Tăng cường khả năng tiêu hóa protein sữa thơng qua sự đơng vón.

-

Tăng cường hoạt tính Ca, P, Fe.

-

Kích thích sự tiết dịch vị.

-

Tăng nhanh cử động đấy nhanh thức ăn đi xuống dạ dày.

-

Là nguồn năng lượng cho quá trình hơ hấp.

11

Tùy thuộc vào lồi và điều kiện ni cấy, axit lactic sản xuất hai loại đồng phân

quang học : D(-) và L(+). Ớ người cả hai loại đồng phân này đều được hấp thụ trong

đường ruột
COOH

COOH

H__

I
c __
I

OH

I
OH__ c __ H
I

CH,

CH,
L (+) axít lactic

D (-) axit lactic

Hình 1.4: Hai loại đồng phân axit lactic

Axit lactic còn làm hạ pH đường ruột cịn 4-5, do đó sự phát triền cùa sinh vật gây thối

và E.coli (thích nghi ở pH 6-7 ) bị ức chế.

- Sản xuất bacteriolk va' (ịăể cơ chát kháng UỀÌÍùẫii:
Bacteriocin là chất kháng khuẩn có bản chất là peptide được tổng hợp ở cả vi khuẩn

Gram (-) và Gram ( + ) đe ức chế các vi khuẩn cạnh tranh khác. Các tế bào sản xuất thì
miễn dịch với hoạt tính bacteriocin. Chúng có hoạt tính kháng khuấn cao dù ở nồng độ

rất thấp, đặc tính diệt khuẩn cao hơn ở pH thấp, tương đối bền ở nhiệt độ cao và không
bị ảnh hưởng của các dung môi hữu cơ. Do có băn chất là protein nên bacteriocin

khơng gây tác dụng phụ, không gây dị ứng trong cơ thể người. Chúng hoạt động theo
cơ chế: ức chế sự nảy mầm của bào tử và ngừng hoạt động cúa các chất mang anion

thông qua các tương tác tĩnh điện với các phospholipide tích điện âm

Các chùng vi khuấn Lactobacillus khác nhau thì tạo ra các cơ chất kháng khuẩn
khác nhau

12


Báng 1.3: Một vài loại cơ chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus

Loài sản xuất

Tên bacteriocin

Acidolin

L.acidophdus

Acidophilin

L.acidophilus

Lactacin B

L.acidophilus

Lactacin F

L.acidophdus

Bulgarin

L.bulgaricus

Plantaricin A

Lplantarum

Lactolin

L.plantarum

Plantaricin B

L.plantarum

Lactol in 27

L.plantarum

Helveticin J

L.herveticus

TtoWn Viện Đí li họẠạííẠà Nội
Lactobrévin

L.brevis

Lactobacillin

L.brevis

1.2.2. Vai trị của vi khuẩn Lactobacillus. [6]

- Sản xuất thực phẩm lên men: Các chúng vi khuan Lactobacillus được sử dụng

lên men các loại thực phẩm muối chua truyền thống như dtra muối, cà muối, kim chi;
lên men sữa tạo các sản phấm phong phú hơn về dinh dưỡng, mùi vị đặc trưng như sữa
chua, phomat, bánh mì, bánh bao...
Trong quá trình muối chua rau quả, các vi khuân Lactobacillus trong rau quả tạo ra

một lượng axít đáng kể làm giảm pH môi trường, làm chua rau quả và ức chế sự phát

triển cùa các vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm.

13


- Bảo quản thực phẩm: trước đây việc báo quản thực phầm dựa trên việc sử dụng
các chất phụ gia tổng hợp hóa học khiến người tiêu dùng lo ngại do những ảnh hường

có hại đến sức khỏe, vi khuân Lactobacillus có khả năng tạo cơ chất kháng khuân
bacteriocin tiêu diệt các vi sinh vật không mong muốn nên ngày nay người ta sử dụng

chúng đê bảo quàn thực phẩm, tăng thời hạn sử dụng, hạn chế truyền mầm bệnh, giúp

bảo quản giá trị dinh dường, vitamin, đáp ứng nhu cầu sàn xuất và tiêu dùng.

- Vi khuẩn lactic được sử dụng để lên men thu axit lactic, có vị chua dễ chịu
và có đặc tính bào qn nên có thê làm gia vị với các loại nước uống nhẹ, tinh dầu,

dịch quả, mứt. Chúng được dùng để axit hóa rượu vang và hoa quả nghèo axit, giúp
bảo quản bột trứng khơ, dùng trong đóng gói ơliu Tây Ba Nha nhằm ngăn chặn sự hư
hỏng và sự lên men...

- Tham gia vào quá trình sản xuất bánh mì: các chủng nấm men được bồ sung vào
trong quá trình ủ bột, sinh trưởng trong điều kiện hiếu khí, tạo ra COị tạo các khoang
trống trong khối bột, làm khối bột.ỊỊỞ xốp. .Nấm men Saccharomyces exiguous, cùng
Thu’vỉÂn ViÂn Píoi hnc I\/1A' H',1 l\lní
với một số lồi Lactobacillus tạo ra axit lactic tạo vị chua và mùi thơm đặc trưng của

bánh mỳ.

- Trong chăn ni thú y: Lactobacillus có hiệu quả trong phục hồi sự cân bằng hệ
vi sinh vật đường ruột và giúp hình thành hệ vi sinh vật dạ con. Nhờ vào sự giảm nồng
độ NH3 và hạn chế vi sinh vật gây thối nhiễm vào đường ruột. Lactobacillus có hiệu

quả kích thích tăng trưởng ở thú ni.

Ngồi ra người ta còn dùng Lactobacterium casei và Lactobacterium planetarium
để ủ rơm rau cho gia súc ăn. Trong quá trình lên men vi khuẩn lactic sản sinh ra một số

sản phấm có giá trị dinh dưỡng như vitamin, chất thơm, kháng sinh làm cho thức ăn
gia súc ủ chua có giá trị dinh dưỡng cao, tăng năng suất vật nuôi.

- về sức khỏe :

Nhờ vào khả năng sàn xuất axit lactic và bacterium trong đường

ruột, Lactobacillus cải thiện được tình trạng tiêu chày, tăng nhu động ruột, chừa được

chứng táo bón.

14


Chất xơ được vận chuyến gần như nguyên vẹn đến ruột kết, tại đây
Lactobacillus sẽ lên men các chất xơ hịa tan, tạo các chất có lợi hấp thụ lại cơ thể con

người, làm mềm các chất xơ khơng hịa tan. Làm giảm chứng đầy hơi, tăng hấp thu

đường ruột, làm mềm phân, kết dính các chất có hại và thãi ra ngồi.

Lactobacillus duy trì pH âm đạo khoảng 4 - 4,5 nhờ vào hoạt động lên men
glycogen thành axit lactic. Mơi trường này khơng thích hợp cho mầm bệnh phát triển
như Trichomoncisvaginaleic (protozoa kí sinh) và Candida albicans ( nấm men)...

Trong nha khoa có hai chế phẩm được sử dụng nhiều nhất là Puramex và Puracal.
Puramex gồm có: almulinium lactat, Fe-lactat (được dùng trị bệnh thiếu máu), Mg-

lactat, Zn-lactat. Cịn Puracal chi có lactat canxi. Các chế phẩm này thường làm cho
răng chắc khỏe hơn.

- Trong các ngành công nghiệp : Lactobacillus được dùng tạo các chế phẩm sinh
học đươc sử dụng trong công nghiệp thuộc da, dệt, nhuộm, sơn và chất dẻo nhằm đem

đen sản phâm an toàn hon cho người sử dụng, hạn chế sự thải loại các chất hóa học ra
mơi trường.

1.3.

Thu' vjện Viện £)ạj học Vlở Hà Nội

Một số chủng Lactobacillus tiêu biểu duọc sử dụng sản xuất chế phẩm

probiotic.
Các chủng Lactobacillus tiêu biểu dược sử dụng sản xuất chế phẩm probiotic bao

gồm: Lactobacillus acidophilus,

Lactobacillus casei,

Lactobacillus bulgaricus,

Lactobacillus plantarum ...
1.3.1. Lactobacillus acidophilus:

Hình 1.5: Lactobacillus acidophilus

15


- Là trực khuấn hình que, Gram (+), khơng di động, kích thước trung bình 0,6 - 0,9
X 1,5 - 6gm, khơng sinh bào tử, sinh sản bang hình thức trực phân, hô hấp. Chúng phát

triển tốt ở 37 - 40“C ( không phát triển hay phát triển rất kém ờ nhiệt độ dưới 20°C),
pH thích hợp từ 5,5- 6. Chịu được ờ nồng độ 2% NaCl và 2% muối mật. [13]

- Có khả năng đồng hóa: lactose, glucose, maltose. O người, Lactobacillus
acidophilus cư trú ở ruột, âm đạo đế bảo vệ chống lại sự xâm nhập hay gia tăng các vi
khuân có hại [16].

- Lacidophilus cần thiết để đồng hóa các chất dinh dưỡng của cơ thể. Nó hỗ trợ

sản xuất các enzyme quan trọng, tâng tỷ lệ enzyme mà tại đó các vitamin được hấp thu.
Một số chất dinh dưỡng được hấp thu tốt nhất với L.acidophilus là vitamin K và B,

canxi, lactase và các axit béo
1.3.2. Lactobacillus casei:

Hình 1.6: Lactobacillus casei

- Lactobacillus easel là vi khuẩn Gram (+), kị khí, khơng sinh bào tử , khơng di
động, kích thước tế bào 0,7-l,lpmx 2,0-2,4pm, là vi khuân chịu axit và chịu nhiệt từ

15- 45°c.
Lactobacillus casei là vi sinh vật khơng gây hại và được chứng minh là có lợi

cho sức khỏe con người, giúp bảo vệ cơ thề con người khỏi bệnh tật bằng cách hạn chế
sự phát triền của vi khuấn có hại gây nhiễm trùng [8]. Theo một số báo cáo, các nhà

khoa học đã tìm thấy tác dụng của L.casei có các đặc tính có lợi hỗ trợ sức khỏe con
người, giúp cải thiện và tăng cường chức năng hệ tiêu hóa. Một số chúng vi khuẩn

giúp kiếm soát tiêu chảy, trong khi chủng khác có tác dụng chống viêm ruột. Ngồi ra

16