Bacillus subtilis var Natto

Bacillus subtilis var. natto và ứng dụng của chúng trong công nghiệp
thực phẩm
I. Đặc điểm Bacillus subtilis var. natto
II. Natto – một thực phẩm tốt cho sức khỏe
III. Các ứng dụng của Bacillus subtilis var. natto trong công nghiệp thực phẩm
3.1 Sản xuất Natto công nghiệp
Ngày nay, Natto được sản xuất bằng cách sử dụng B. Natto được nuôi cấy thuần túy.
Đậu nành ngâm nước qua đêm, nấu chín cho mềm. Hỗn hợp đã nguội được cấy vào môi
trường nuôi cấy B. natto thương mại (hỗn dịch lỏng hoặc bột giống tinh bột), trộn trong
thùng quay. Sau đó, các gói tươi được chuẩn bị bằng cách gói 50 đến 100 g bột nghiền
với một miếng màng polyetylen có đục lỗ mỏng hoặc bằng cách đặt hỗn hợp vào khay gỗ
hoặc polystyrene nơng. Chúng được xếp chồng lên nhau trong phịng lên men ở 30 đến
40°C (86 đến 104 ° F) trong 24 giờ hoặc cho đến khi đậu nành được bao phủ hồn tồn
bởi acid poly-γ-glutamic trắng, dính (Chettri R và cs., 2006). Sau đó sản phẩm được
chuyển vào phịng lạnh để bảo quản hoặc vận chuyển ra thị trường (Lester A. Wilson,
1995).
Trong vài năm gần đây, một số nhà máy sản xuất Natto quy mô lớn đã được thành
lập. Sự tồn tại của chúng là kết quả trực tiếp của các hệ thống kiểm soát nhiệt độ và độ
ẩm ở trạng thái rắn đã tạo điều kiện thuận lợi cho các kỹ thuật sản xuất tự động. Ngoài ra,
việc phát triển các phương pháp xử lý enzyme hoạt tính để phân hủy tinh bột và protein
đã làm giảm thời gian ngâm và nấu, đẩy nhanh quá trình phân hủy đậu nành đã nấu chín
và làm mềm kết cấu sản phẩm. Những chất phụ gia này được cho là có thêm lợi ích hỗ
trợ q trình tiêu hóa thức ăn từ đậu nành trong ruột con người (Lester A. Wilson, 1995).
3.2 Acid poly-γ-glutamic
Axit poly-γ-polyglutamic (PGA), một acid amin polymer, không được tổng hợp bởi
protein ribosom; nhưng được tổng hợp bởi vi khuẩn Gram dương và một số vi khuẩn
Gram âm được sản xuất dưới dạng polyme bên ngoài tế bào (Moraes và cs., 2013). Vi
khuẩn sản xuất PGA chủ yếu là Bacillus subtilis (Kambourova và cs., 2001). PGA là một
trong những đặc tính chức năng của vi sinh vật có trong thực phẩm đậu tương lên men
(Tamang và cộng sự, 2016). PGA là một hợp chất anion, có thể phân hủy sinh học, tan
trong nước, khơng độc và có thể ăn được.

γ-PGA có cấu trúc gồm 5.000–10.000 đơn vị D - và L-glutamic acid tạo ra một
dung dịch có độ nhớt cao khi nó tích tụ trong mơi trường ni cấy (Ashiuchi và cộng sự,
2001 ; Tanimoto và cộng sự, 2001).


PGA được sản xuất bởi Bacillus spp. có các ứng dụng tiềm năng như chất làm đặc,
chất bảo vệ lạnh, chất giữ ẩm, chất mang thuốc, chất kết dính sinh học, chất hấp thụ kim
loại nặng, v.v., với khả năng phân hủy sinh học trong các lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm,
y học và xử lý nước (Ogunleye và cs., 2015)
3.3 Nattokinase (Subtilisin NAT)
Nattokinase (Subtilisin NAT) là một enzyme được chiết xuất từ đậu tương lên men
– một món ăn truyền thống của Nhật Bản. Nattokinase là một protease serine
profibrinolytic có hoạt tính phân hủy fibrin mạnh và nó được sản xuất chủ yếu bởi
Bacillus subtilis var. natto. Nattokinase hiện nay có thể được sản xuất bằng các phương
pháp gene tái tổ hợp và ni cấy từng đợt, thay vì dựa vào việc chiết xuất từ
Nattō .Nattokinase được sử dụng làm thuốc điều trị bệnh tim mạch và được dùng như
một phụ gia thực phẩm (Dongbo Cai và Cs., 2017).

Hình 1: Cấu trúc tinh thể nattokinase từ Bacillus subtilis natto. PDB
3.4 Các dẫn xuất isoflavone-phosphate
Isoflavone là một nhóm các chất chuyển hóa thứ cấp của thực vật chủ yếu ở phân họ
Papilionoideae của họ Leguminosae. Đậu nành là nguồn isoflavone dồi dào nhất. Các
nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng isoflavone có thể có lợi cho sức khỏe như ngăn ngừa ung


thư vú, ung thư tuyến tiền liệt, giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, tăng mật độ khối
lượng xương để ngăn ngừa loãng xương và giảm các triệu chứng mãn kinh (Xu Chen,
2015).
Do sự tương đồng về cấu trúc hóa học giữa các chất chuyển hóa của isoflavone và
estrogen-estradiol của con người, daidzein và genistein được tìm thấy để liên kết với các

thụ thể estrogen. Tuy nhiên, theo Chỉ số Merck và tài liệu, Daidzein và genistein biệt
không tan trong nước và cho thấy khả dụng sinh học kém. Bacillus subtilis var. natto có
khả năng chuyển đổi isoflavone thành các dẫn xuất isoflavone-phosphate có khả năng tan
trong nước.
Một ví dụ có thể kể đến khi ủ Bacillus substilis var. natto BCRC 80517 với
daidzein và genistein, hai dẫn xuất mới được tạo ra daidzein 7-O-phosphate và genistein
7-O-phosphate tan tốt trong nước (Chen Hsu và Cs., 2013).
3.5 Luteolin phosphate
3.6 Levan
IV. Ứng dụng của Bacillus subtilis var. natto tại Việt Nam
V. Tài Liệu tham khảo
1. Ashiuchi M., Kamei T., Baek D. H., Shin S. Y., Sung M. H., Soda K., et al., 2001.
Isolation of Bacillus subtilis (chungkookjang), a poly-γ-glutamate producer with high
genetic competence. Appl. Microbiol. Biotechnol. 57: 764–769.
2. Chettri R, Bhutia MO, Tamang JP., 2016. Poly-γ-Glutamic Acid (PGA)-Producing
Bacillus Species Isolated from Kinema, Indian Fermented Soybean Food. Front
Microbiol.7:971.
3. Cai D, Zhu C, Chen S., 2017. Microbial production of nattokinase: current progress,
challenge and prospect. World J Microbiol Biotechnol. 33(5):84.
4. Chen H, Hsiao, WenHoaChi, FonChangbShang, TaWangaTing, Fang M, HsiungLeec,
WeiSu, 2013. Food Research International. 53(1): 487 – 495.
5. Kambourova M., Tangney M., Priest F. G., 2001. Regulation of polyglutamic acid
synthesis by glutamate in Bacillus licheniformis and Bacillus subtilis. Appl. Environ.
Microbiol. 67:1004–1007.
6. Lester A. Wilson , 1995. Practical Handbook of Soybean Processing and Utilization,
Elsevier Inc.
7. Moraes L. P., Brito P. N., Alegre R. M., 2013. The existing studies on biosynthesis of
poly(γ-glutamic acid) by fermentation. Food Public Health. 3: 28–36.
8. Ogunleye A., Bhat A., Irorere V. U., Hill D., Williams C., Radecka I. (2015). Poly-γglutamic acid: production, properties and applications. Microbiology 161: 1–17.
9. Tamang J. P., Shin D. H., Jung S. J., Chae S. W., 2016. Functional properties of

microorganisms in fermented foods. Front. Microbiol. 7:578.


10.
Tanimoto H., Mori M., Motoki M., Torii K., Kadowaki M., Noguchi T., 2001.
Natto mucilage containing poly-γ-glutamic acid increases soluble calcium in the rat
small intestine. Biosci. Biotechnol. Biochem. 65: 516–521.
11.
Xu Chen, 2015. Studies on the Biotransformation of Soy Isoflavone by Bacillus
subtilis BCRC 80517. Airiti Library. 42: 14-23.