phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic sinh bacteriocin từ nước dưa lên men truyền thống nhằm bảo quản thực phẩm

Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
i
LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS.
Nguyễn Văn Duy, Bộ môn Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ sinh học và Môi
trường, Trường Đại học Nha Trang đã tận tình hướng dẫn, dạy bảo và tạo mọi điều
kiện cho tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Giám đốc Viện Công nghệ sinh
học và Môi trường, Trường Đại học Nha Trang và các thầy cô trong Bộ môn Công
nghệ sinh học đã tạo môi trường thuận lợi cho tôi trong quá trình thực hiện đề tài.
Trong thời gian qua, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của cô Nguyễn Thị
Hải Thanh, chị Nguyễn Minh Nhật và một số bạn sinh viên lớp 49, 50 SH. Tôi xin
chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó.


Nha Trang, tháng 07 năm 2011
Sinh viên
Nguyễn Thị Thanh Tâm

Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
ii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH vii
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chƣơng I. TỔNG QUAN 2
1.1. Tình hình bảo quản nguyên liệu thực phẩm 2
1.1.1. Trên thế giới 2
1.1.2. Ở Việt Nam 6
1.2. Tổng quan về bacteriocin 8
1.2.1. Đặc điểm chung về bacteriocin 8
1.2.2. Phân loại bacteriocin 9
1.2.3. Một số tính chất của bacteriocin 11
1.2.3.1. Độ bền nhiệt 11
1.2.3.2. Độ bền pH 11
1.2.3.3. Độ bền với các enzyme 11
1.3. Tổng quan về vi khuẩn lactic 13
1.3.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic 13
1.3.2. Phân loại vi khuẩn lactic 13
1.3.3. Đặc điểm sinh trưởng 15
1.3.4. Ứng dụng 16
1.4. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lactic sinh bacteriocin 18
1.4.1. Trên thế giới 18
1.4.2. Ở Việt Nam 21
Chƣơng II. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23
2.1. Vật liệu 23

Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
iii
2.1.1. Mẫu 23
2.1.2. Chủng vi khuẩn chỉ thị 23
2.1.3. Thiết bị chuyên dụng 24
2.1.4. Hóa chất, môi trường và thuốc thử 24
2.2. Phƣơng pháp nguyên cứu 28
2.3. Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic từ mẫu nƣớc dƣa lên
men truyền thống có khả năng sinh bacteriocin 29
2.3.1. Phân lập vi khuẩn 29
2.3.2. Nuôi cấy và bảo quản chủng vi khuẩn 31
2.3.3. Xác định hoạt tính kháng khuẩn của vi khuẩn lactic 32
2.3.4. Thử với enzym proteinase K và α-chymotrypsin 34
2.3.5. Xác định độ bền nhiệt của dịch bacteriocin 35
2.3.6. Xác định độ bền pH đối với dịch bacteriocin thô 36
2.3.7. Xác định đặc điểm hình thái tế bào vi khuẩn lactic sinh bacteriocin 36
Chƣơng III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38
3.1.Phân lập vi khuẩn lactic từ nƣớc dƣa muối lên men truyền thống 38
3.2.Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic sinh bacteriocin 38
3.2.1. Hoạt tính kháng khuẩn của các chủng vi khuẩn lactic 38
3.2.2. Kết quả kiểm tra với enzym proteinase K và α-chymotrypsin 41
3.3. Một số tính chất của dịch bacteriocin thô 42
3.3.1. Độ bền nhiệt của dịch bacteriocin thô 43
3.3.2. Độ bền pH của dịch bacteriocin thô 44
3.4. Một số đặc điểm sinh học và phân loại của vi khuẩn lactic sinh
bacteriocin 45
3.5. Đặc điểm của các chủng vi khuẩn sinh bacteriocin đƣợc phân lập bổ
sung từ ruột cá giò 47
3.5.1. Phân lập chủng vi khuẩn sinh bacteriocin từ ruột cá giò 47

3.5.2. Hoạt tính kháng khuẩn của vi khuẩn từ mẫu ruột cá giò 48
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
iv
3.5.3. Kết quả kiểm tra với enzym proteinase K và α-chymotrypsin 50
3.5.4. Một số tính chất của dịch bacteriocin thô của chủng CT 1.1 51
3.5.5. Một số đặc điểm sinh học và phân loại của vi khuẩn phân lập từ mẫu ruột cá
giò sinh bacteriocin 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
v
DANH MỤC TỪ, KÍ TỰ VIẾT TẮT

TT
Kí hiệu viết tắt
Nghĩa
1
LAB
Lactic Acid Bacteria
2
MRS
de Man, Rogosa and Sharpe
3
APW
Alkaline Peptone Water
4
TSB
Tryptone Soya Broth
5
TSA
Tryptone Soya Agar
6
RV
Rappaport - Vassiliadis
7
XLD
Xylose Lysine Desoxycholate Agar
8

B 1.1
Bacillus B 1.1
9
C1
Vibrio C1
10
Sal 1
Salmonella Sal 1












Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
vi
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1. Bảng phân loại bacteriocin 10
Bảng 2. Tính chất hóa lý của một số bacteriocin của vi khuẩn Gram dương 12
Bảng 3. Bảng lấy mẫu phân lập vi khuẩn lactic 23
Bảng 4. Số chủng vi khuẩn phân lập được từ nước dưa, ruột cá giò 38
Bảng 5. Bảng khảo sát khả năng kháng khuẩn của dịch ngoại bào từ vi khuẩn lactic 39

Bảng 6. Đường kính vòng kháng Bacillus B1.1 của dịch bacteriocin từ các chủng
T8 và T13 sau khi xử lý nhiệt và pH……………………………………………… 43
Bảng 7. Bảng khảo sát khả năng kháng khuẩn của dịch ngoại bào của các chủng vi
khuẩn được phân lập từ ruột cá giò………………………………… 46
Bảng 8. Đường kính vòng kháng Bacillus B1.1 của dịch bacteriocin từ chủng CT
1.1 sau khi xử lý nhiệt và pH …………………………………………………….49














Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
vii
DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Cấu trúc của nisin 8
Hình 2. Cấu trúc của colicin 9
Hình 3. Kiểu hoạt động của bacteriocin của vi khuẩn lactic (LAB) 11
Hình 4. Một số chủng vi khuẩn lactic 15
Hình 5. Pho mát chứa loại vi khuẩn có thể làm ra loại thuốc kháng sinh có khả năng

chống nhờn thuốc 21
Hình 6. Sơ đồ cách tiếp cận các nội dung nghiên cứu của đề tài 29
Hình 7. Sơ đồ pha loãng mẫu 30
Hình 8. Quy trình thử hoạt tính kháng khuẩn của dịch bacteriocin thô với các chủng
chỉ thị…. 33
Hình 9. Các chủng vi khuẩn lactic phân lập từ nước dưa thể hiện tính kháng với
chủng chỉ thị Salmonella Sal 1 trên môi trường XLD 40
Hình 10. Các chủng vi khuẩn lactic phân lập từ nước dưa thể hiện tính kháng với
chủng chỉ thị Bacillus B1.1 trên môi trường TSA…………… 40
Hình 11. Kết quả kiểm tra dịch bacteriocin thô của chủng vi khuẩn T13 (A) và T8
(B) với enzym proteinase K trên môi trường TSA với chủng chỉ thị Bacillus B1.1. 41
Hình 12. Kết quả kiểm tra dịch bacteriocin thô của chủng vi khuẩn T8 (A) và T13
(B) với enzym α-chymotrypsin trên môi trường TSA với chủng chỉ thị Bacillus
B1.1 42
Hình 13. Vòng kháng Bacillus B1.1 của dịch bacteriocin từ chủng T13 sau khi xử lý
các nhiệt độ khác nhau. 43
Hình 14. Vòng kháng Bacillus B1.1 của dịch bacteriocin từ chủng T8 sau khi xử lý
ở pH 2-12 ………………………………………………………………………….44
Hình 15. Vòng kháng Bacillus B1.1 của dịch bacteriocin từ chủng T13 sau khi xử lý
ở pH 2-12 45
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
viii
Hình 16. Khuẩn lạc chủng T8 sau 24 giờ nuôi trên môi trường thạch MRS ở pH 6,5
và nhiệt độ 40
O
C 46
Hình 17. Tế bào của chủng vi khuẩn lactic T8 sau khi nhuộm Gram được quan sát
dưới kính hiển vi ở độ phóng đại X-100 46
Hình 18. Tế bào của chủng vi khuẩn lactic T13 sau khi nhuộm Gram được quan sát

dưới kính hiển vi ở độ phóng đại X-100 47
Hình 19. Khuẩn lạc chủng CT 1.1 được nuôi cấy trên môi trường thạch TSA, pH
7,5 và ở nhiệt độ 40
0
C. 48
Hình 20. Các chủng vi khuẩn phân lập từ ruột cá giò thể hiện hoạt tính kháng với
chủng Vibrio C1 trên môi trường thạch TSA ở 40
0
C…………………………….49
Hình 21. Các chủng vi khuẩn phân lập từ ruột cá giò thể hiện tính kháng với chủng
Bacillus B 1.1 trên môi trường thạch TSA, ở 40
0
C. 50
Hình 22. Kết quả kiểm tra dịch bacteriocin thô của vi khuẩn CT 1.1 với enzym
proteinase K trên môi trường TSA với chủng chỉ thị Vibrio C1 50
Hình 23. Kết quả kiểm tra dịch bacteriocin thô của vi khuẩn CT 1.1 với enzym α-
chymotrypsin trên môi trường TSA với chủng chỉ thị Vibrio C1 51
Hình 24. Vòng kháng Vibrio C1 của dịch bacteriocin từ chủng CT 1.1 sau khi xử lý
các nhiệt độ khác nhau. 52
Hình 25. Vòng kháng Vibrio C1 của dịch bacteriocin từ chủng CT 1.1 sau khi xử lý
ở pH 2-12 53
Hình 26. Khuẩn lạc chủng CT 1.1 phân lập từ ruột cá giò được nuôi cấy trên môi
trường thạch TSA sau 7 ngày nuôi ở 40
0
C 53
Hình 27. Tế bào của chủng vi khuẩn CT 1.1 sau khi nhuộm Gram được quan sát
dưới kính hiển vi ở độ phóng đại X-100 54

Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
1
LỜI NÓI ĐẦU

Thực phẩm là một trong những nhu yếu phẩm không thể thiếu trong đời sống
hằng ngày của mỗi người. Thực phẩm phải tươi, ngon theo đúng nghĩa của nó mà
không bị mất đi giá trị dinh dưỡng ban đầu, không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con
người. Những yêu cầu trên cũng chính là đòi hỏi hàng đầu của các phương pháp bảo
quản thực phẩm. Vì hầu hết các loại nông sản thực phẩm tươi sống ở nước ta
thường được bảo quản bằng các chất hóa học. Tuy nhiên, phương pháp này chưa
đáp ứng được yêu cầu về an toàn thực phẩm. Hiện nay trên thế giới, các nhà khoa
học đã tìm được một phương pháp bảo quản thực phẩm bằng sinh học nhưng còn
khá mới mẻ ở nước ta – chính là sử dụng bacteriocin làm chất bảo quản sinh học an
toàn. Mặc dù có một vài phương pháp khác bacteriocin, nó có thời gian bảo quản
lâu hơn nhưng ngày nay con người càng ý thức nhiều về sức khỏe nên họ tránh
dùng những thực phẩm được bảo quản bằng chất hóa học.
Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài:
―Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic sinh bacteriocin từ nước dưa lên
men truyền thống nhằm bảo quản thực phẩm‖ là rất cấp thiết.
Đề tài này được tiến hành với các mục tiêu sau:
+ Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic sinh bacteriocin từ nước dưa muối lên
men truyền thống
+ Xác định một số tính chất của dịch bacteriocin thô từ các chủng tuyển chọn
được
+ Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn sinh bacteriocin

Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
2
Chƣơng I. TỔNG QUAN

1.1. Tình hình bảo quản nguyên liệu thực phẩm
1.1.1. Trên thế giới
Trong suốt chiều dài lịch sử, con người đã thích ăn thực phẩm còn tươi hơn
là các dạng thực phẩm khác như bị ươn, thực phẩm dạng sấy khô…. Tuy nhiên, do
thực phẩm hư hỏng rất nhanh nên từ lâu loài người đã phải phát triển những phương
pháp để bảo quản nguyên liệu thực phẩm.
Có rất nhiều phương pháp bảo quản thực phẩm trên thế giới, song nhìn
chung các phương pháp đều tuân thủ theo ba nguyên tắc Bioza, Abiosis và
Anabioza. Thực chất các nguyên tắc này như sau:
Theo nguyên tắc Bioza (Bios = sự sống) thì thực phẩm được cất giữ ở điều
kiện vệ sinh tốt, với môi trường vô trùng tuyệt đối để luôn luôn giữ nguyên trạng
thái tươi sống ban đầu của nguyên liệu. Ví dụ, thịt lợn, thịt bò tươi trong phòng
mát, vô trùng luôn được giữ ở nhiệt độ 0
0
C – 10
0
C. Tuy nhiên, các phương pháp
này không thích hợp ở điều kiện nhiệt đới, lại đòi hỏi thiết bị đắt tiền, do vậy ở Việt
Nam rất ít ứng dụng.
Còn theo nguyên tắc Abioza (Abiosis = không sống), người ta dùng những
biện pháp đình chỉ hoàn toàn sự sống của vi sinh vật gây nhiễm. Dưới tác dụng của
các yếu tố diệt khuẩn như vậy thì bản thân khối nguyên liệu được bảo quản cũng
thay đổi trạng thái, không còn tươi sống nữa. Thuộc nguyên tắc này có ba phương
pháp được sử dụng như thanh trùng ở nhiệt độ cao, chiếu xạ và siêu âm, dùng hóa

chất bảo quản. Thanh trùng ở nhiệt độ cao còn gọi là sử dụng quá trình nhiệt nóng.
Vì là dưới tác dụng của nhiệt, hoặc do chính các tế bào vi sinh vật bị tiêu diệt, hay
do chính các enzym quan trọng của chúng bị bất hoạt, do vậy không gây nhiễm
được. Cũng tùy vào loại thực phẩm người ta có thể thực hiện việc khử trùng nguyên
liệu ở ba khoảng nhiệt độ khác nhau, kéo dài trong những khoảng thời gian nhất
định. Ví dụ như đối với loại thực phẩm có nhiều đường bột dễ cháy cần duy trì ở
80
0
C–90
0
C trong 30–45 phút, những nguyên liệu dạng đạm duy trì ở 90
0
C–100
0
C
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
3
trong 45–60 phút còn với những nguyên liệu dạng đồ hộp hoặc vỏ giáp cứng có thể
duy trì ở 110 –150
0
C ở áp suất 1,2 -1,5at.
Phương pháp chiếu xạ và siêu âm sử dụng các tia hồng ngoại, tia bức xạ
dạng α, β, γ …gây oxi hóa hoặc ion hóa ; do đó tạo ra một trong những hiệu quả
dưới đây đối với vi sinh vật: thay đổi thành phần cấu trúc tế bào, phá vỡ màng, bất
hoạt hệ enzym và song siêu âm với tần số trên 20000 Hz phá vỡ màng tế bào. Trên
thế giới, 37 quốc gia đã có luật cho phép chiếu xạ thực phẩm và có hơn 30 nhà máy
chiếu xạ thực phẩm đã được xây dựng. Ở Mỹ cho đến nay Cục quản lý thực phẩm
và thuốc của Mỹ đã cấp phép cho các loại thực phẩm: lúa mì, bột mì, khoai tây, thịt
lợn, hoa quả, rau, gia vị, gia cầm, thức ăn gia súc, thịt đỏ, trứng, sò. Đối với thực

phẩm đã chế biến và hải sản đang được xem xét để cấp phép. Tuy nhiên, hạn chế
lớn của phương pháp này là giá thành rất cao và đôi khi không an toàn cho người
thực hiện cũng như người tiêu dùng do thiếu hiểu biết về cách thức sử dụng, do đó
ít được sử dụng ở các nước kém phát triển.
Phương pháp sử dụng hóa chất để bảo quản có tác dụng sát trùng bằng các
loại hợp chất vô cơ cũng như hữu cơ. Cơ chế tác dụng của nó thể hiện qua nhiều
phương thức khác nhau như: phá hủy thành phần cấu trúc tế bào, ngăn ngừa sự sinh
tổng hợp enzym và các protein cấu trúc khác (theo cơ chế cảm ứng hoặc ức chế),
gây rối loạn quá trình thẩm thấu qua màng tế bào. Các loại hóa chất thường dùng
gồm:
Các hợp chất sulfit và bisulfit như K
2
SO
3
, Na
2
SO
3
, Na
2
HSO
3
, KHSO
3
,
Ca(HSO
3
)
2
. Các hợp chất này thường dùng với nồng độ dưới 3%. Tác dụng của nó

ức chế quá trình sinh tổng hợp protein có chứa S (theo cơ chế cảm ứng). Điều cần
lưu ý là những hợp chất này là những hợp chất trên đều gây độc hại cho người tiêu
dùng, do vậy không được dùng quá liều quy định.
Ngoài các hợp chất nói trên người ta còn sử dụng một số vài loại kháng sinh
có hoạt tính kháng khuẩn mạnh như Tyrozin, Biomycine… những chất này có tác
dụng tốt với vi khuẩn nhưng ít hiệu quả với nấm mốc.
Cuối cùng là nguyên tắc Anabioza (= giảm sức sống) (Anabiosis = dạng sống
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
4
ngầm = sống tiềm sinh), người ta áp dụng những biện pháp nhằm hạn chế sự phát
triển của vi sinh vật và hạn chế các hoạt tính của các enzym nhưng không giết chết
hoặc đình chỉ hoàn toàn. Thuộc nguyên tắc này có 5 biện pháp chính thường được
sử dụng:
Ứng dụng quá trình lạnh là phương pháp có tên gọi khác là ― Lưu trữ thực
phẩm ở trạng thái lạnh hay đông lạnh‖. Clarence Birdseye, nhà phát minh người
Mỹ, chế tạo hệ thống làm lạnh nhanh. Với một cái quạt điện, vài thanh đá lớn và ít
nước muối ông đã hoàn thành hệ thống làm đông lạnh nhanh của mình. Hệ thống có
thể làm đóng băng các hộp dẻo thức ăn dưới áp suất cao. Năm 1929 , tủ cấp đông
rau cải đầu tiên trên thế giới ra mắt người tiêu dùng. Thực phẩm được lưu trữ ở
những nhà lạnh ở nhiệt độ 0
0
C sẽ bảo quản trong vài tháng còn thực phẩm giữ ở
trạng thái đông lạnh tức là ở những căn phòng mà nhiệt độ được giảm từ từ cho đến
khi đạt tới -10
0
C đến -20
0
C ( nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đóng băng của nước đá ). Ở
nhiệt độ này có thể bảo quản từ 6 tháng đến vài năm. Ở nhiệt độ thấp sự sinh trưởng

và phát triển của vi sinh vật tạm ngừng, hoạt động của các enzym bị đình chỉ, các
quá trình sinh hóa trong thực phẩm bị ức chế, nhưng nếu đem khối nguyên liệu trở
về nhiệt độ thường thì mọi hoạt động có thể được phục hồi, bởi lẽ vi sinh vật không
bị giết chết ( nhất là nấm mốc), nó chỉ giữ ở trạng thái tiềm sinh mà thôi. Do vậy
thực phẩm đông lạnh sau khi lấy ra khỏi nơi bảo quản cần được sử dụng sớm, trước
khi khối nguyên liệu tan giá.
Bảo quản thực phẩm bằng cách phơi hay sấy khô cũng là một biện pháp để
bảo quản thực phẩm. Phần lớn vi khuẩn chỉ sinh trưởng và phát triển được trong
điều kiện tối thiểu là 15%. Khi đem phơi hoặc sấy khô thực phẩm tức là làm cho độ
ẩm tối thiểu 15%. Khi đem phơi hay sấy khô thực phẩm ,tức là làm cho độ ẩm của
nguyên liệu nhỏ hơn độ ẩm tối thiểu, khiến cho các vi sinh vật gây nhiễm không thể
phát triển được. Nếu sấy hoặc phơi không kỹ, hoặc sau khi phơi, sấy bao gói không
tốt để nguyên liệu bị ẩm trở lại thì thực phẩm sẽ bị hư hỏng. Biện pháp này thường
được áp dụng đối với các loại hải sản và nấm ăn.
Bảo quản thực phẩm bằng cách tạo áp suất thẩm thấu và áp suất nén cao
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
5
phương pháp dựa trên nguyên tắc chênh lệch áp suất. Cụ thể tạo áp suất thẩm thấu
cao là khi môi trường bên ngoài có áp suất cao hơn bên trong tế bào vi sinh vật sẽ
xảy ra hiện tượng ―co nguyên sinh‖ có nghĩa là nước trong tế bào vi sinh vật bị rút
ra ngoài, nguyên sinh chất bị đông đặc rồi tách khỏi màng tế bào dần dần chết đi.
Để tạo áp suất thẩm thấu cao cho môi trường cần chú ý chọn những tác nhân không
gây độc, bởi vì phải sử dụng một nồng độ khá cao mới đủ ngưỡng bảo quản.
Thường thường người ta dùng muối ăn (NaCl) và đường kính (saccharose). Ngoài
ra hiện nay ở Mỹ, người ta đang nói nhiều về loại nước cam, sau 12 tuần giữ lạnh
vẫn có hương vị như nước cam tươi, hay chuối không bị thâm đen sau một thời gian
dài. Bí quyết đằng sau những sản phẩm này chính là công nghệ bảo quản áp suất
cao. Thực phẩm đóng gói chân không sẽ được nhúng vào trong các thùng nước. Sau
đó các thùng này sẽ được đóng kín lại và bơm thêm nước vào. Khi áp suất của nước

tăng lên, thực phẩm sẽ bị nén lại. Quá trình này sẽ giúp tiêu diệt các loại vi khuẩn,
enzym và nấm mốc bằng cách bẻ gãy các cấu trúc phân tử và làm vỡ thành tế bào
của chúng. Sau khi dừng nén áp suất, thực phẩm sẽ quay trở lại kích thước và hình
dạng ban đầu. Công nghệ này thực sự góp phần cải thiện chất lượng mùi vị của thực
phẩm chế biến. Qua nhiều cuộc kiểm tra, các chuyên gia thẩm định mùi vị đều đánh
giá thực phẩm bảo quản bằng cao áp có mùi vị ngon hơn so với bảo quản bằng phụ
gia. Hạn chế của công nghệ này là chi phí quá cao và sản phẩm sau xử lý vẫn cần
phải giữ lạnh. Ngoài ra, công nghệ này không đạt hiệu quả cao đối với các sản
phẩm rau và nó có thể làm phai màu thực phẩm nếu áp suất quá cao. Vì thế, hiện
nay các nhà chế biến chỉ ứng dụng công nghệ này đối với các thực phẩm đắt tiền
như thịt gà tây, hàu và đồ ăn sẵn như thịt gà nướng.
Người ta còn bảo quản thực phẩm bằng acid vì đa số các loại vi sinh vật gây
nhiễm cho thực phẩm đều hoạt động tốt ở khoảng pH trên 4,5 , khi pH hại xuống
mức này chúng ngừng phát triển. Ngâm thực phẩm vào acid tức là tạo ra xung
quanh khối nguyên liệu một môi trường có pH thấp dưới 4,5. Loại axit thường dùng
nhất là axit acetic. Biện pháp này được dùng để ngâm chua các loại củ quả ăn thay
rau (dưa chuột, su hào, củ cải, nấm mỡ…). Riêng đối với các dạng nguyên liệu có
hàm lượng cellulose cao người ta thường dùng hai loại axit khác là axit tractic và
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
6
axit lactic.
Một trong những nguyên nhân gây hư hỏng thực phẩm là do tác dụng của oxy
có trong không khí, khi phân tử O
2
tiếp xúc với nguyên liệu sẽ tham gia vào các
phản ứng oxy hóa khử làm cho một số thành phần có trong nguyên liệu bị phân giải
và biến tính. Để khắc phục tình trạng này người ta tìm ra biện pháp bảo quản thực
phẩm bằng khí trơ và khí cacbonic, tức là ngăn cách khối nguyên liệu với không khí
bằng cách dùng một khối lượng khí trơ N

2
được hóa lỏng ở -127
0
C. Cũng có thể
dùng một biện pháp thứ hai là điều chỉnh tỷ lệ của bầu không khí trong kho chứa
thực phẩm bằng cách giảm thấp lượng O
2
và tăng lượng CO
2
. Khi hạ tỷ lệ O
2
/ CO
2

đã cùng lúc tạo ra hai hiệu quả là tránh hiện tượng phân hủy nguyên liệu và ức chế
sự sinh trưởng và sự phát triển của bọn vi sinh vật hiếu khí.
Cùng với các biện pháp bảo quản thực phẩm khác còn sử dụng cách bảo quản
thực phẩm bằng cách tạo điều kiện cho một quá trình lên men có lợi. Biện pháp này
đơn giản, rẻ tiền vì không tốn nhiên liệu để sấy, không cần đến các hoá chất đắt tiền
và đặc biệt là không gây hại đối với người tiêu dùng, do vậy đang được áp dụng
rộng rãi để bảo quản rau, quả, nấm ăn, thịt động vật.
Mới nhất hiện nay, các nhà nghiên cứu trên thế giới đã tìm ra một phương
pháp sinh học an toàn, đó là sử dụng bacteriocin để bảo quản thực phẩm. Phương
pháp này giải quyết được khá nhiều nhược điểm của các phương pháp đã được trình
bày ở trên ở chỗ: dễ sử dụng, tiết kiệm chi phí bảo quản, không làm biến đổi tính
chất của thực phẩm và đặc biệt là không ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu
dùng thực phẩm đó. Then chốt của phương pháp sinh học này là việc ứng dụng của
một số protein có ở vi khuẩn cụ thể là bacteriocin được sản xuất và phân lập từ
nhiều nguồn khác nhau cụ thể là vi khuẩn lactic với khả năng ức chế và tiêu diệt
những loại vi khuẩn gây bệnh có trong thực phẩm.

1.1.2. Ở Việt Nam
Ở nước ta hiện nay ngoài các phương pháp bảo quản thông thường như vận
chuyển thực phẩm tươi, làm lạnh, lên men thực phẩm nhưng vẫn nổi trội hơn cả là
phương pháp bảo quản bằng hóa chất đang được người dân và các nhà sản xuất
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
7
dùng rất phổ biến. Nhu cầu thực phẩm công nghệ ngày càng tăng. Để các loại thực
phẩm lâu hư, các nhà sản xuất đều phải dùng chất bảo quản (nằm trong danh mục
cho phép của Bộ y tế). Tuy nhiên, đây vẫn là chất hóa học và việc sử dụng vượt
mức cho phép đều độc hại, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người dùng. Việc sử dụng
các hóa chất và phụ gia trong xử lý, chế biến thực phẩm đã và đang trở thành một
vấn đề đáng chú ý. Sức khỏe và thực phẩm có mối quan hệ gắn bó hữu cơ mật thiết
với nhau, và chất lượng thực phẩm cũng ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con
người. Trước những vấn đề bất cập như vậy, trong nước ta hiện nay cũng đang phát
triển một số nghiên cứu và đang dần triển khai những phương pháp bảo quản mới
như sử dụng phương pháp chiếu xạ ở Trung tâm chiếu xạ - Viện Năng lượng
Nguyên tử Việt Nam (ở phía Bắc) và Trung tâm Nghiên cứu và triển khai công
nghệ bức xạ (ở phía Nam) thực hiện việc chiếu xạ thực phẩm, tại Trung tâm Nghiên
cứu và Triển khai Công nghệ bức xạ. Mỗi năm, có khoảng 5.000 tấn thực phẩm và
2.000 mét khối dụng cụ y tế các loại đã được đưa vào để chiếu phóng xạ với liều
lượng cho phép để diệt khuẩn, hay sử dụng màng sinh học để bảo quản thực phẩm,
nghiên cứu các phương pháp sinh học mới mà thế giới đang quan tâm đó là sử dụng
bacteriocin. Theo báo cáo khoa học công nghệ mới đây thì các nhà nghiên cứu
thuộc Viện Công nghệ sinh học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam) vừa hoàn
thiện quy trình sản xuất và sử dụng chất diệt khuẩn sinh học nisin và enterocin để
ứng dụng trong bảo quản nông sản thực phẩm vừa cho hiệu quả bảo quản cao, lại an
toàn cho người sử dụng. Đây là chính là hướng nghiên cứu mới hiện nay mà trên thế
giới đang nghiên cứu để bảo quản thực phẩm tốt hơn. Bacteriocin được sử dụng
trong thực phẩm lên men từ vi khuẩn trong những thế kỷ qua để giữ gìn giá trị dinh

dưỡng của thức ăn và thức uống qua một thời gian bảo quản lâu (Deegan v.v…,
2006). Mặc dù có một vài phương pháp khác bacteriocin, nó có thời gian bảo quản
lâu hơn và khả năng diệt khuẩn cao hơn, nhưng ngày nay con người càng ý thức
nhiều về sức khỏe nên họ tránh dùng những thức ăn được bảo quản bằng chất hóa
học. Bacteriocin của vi khuẩn lactic không gây ảnh hưởng đến hiệu suất lên men,
những vi khuẩn sinh ra nó, người sử dụng thực phẩm và có ý nghĩa lớn về mặt kinh
tế.
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
8
1.2. Tổng quan về bacteriocin
1.2.1 . Đặc điểm chung về bacteriocin
Để hạn chế sử dụng quá nhiều thuốc kháng sinh hóa học trong thực phẩm
trong quá trình bảo quản thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, một sự lựa chọn hợp lý là
ứng dụng một số protein của vi khuẩn như thuốc kháng sinh. Trong số đó, sự sản
xuất bacteriocin từ vi khuẩn lactic đã thu hút nhiều sự cố ý.
Bacteriocin bản chất là peptid kháng khuẩn sinh ra bởi vi khuẩn để chống lại
vi khuẩn khác. Như vậy, loại vi khuẩn tạo ra bacteriocin nào thì có khả năng kháng
lại chính bacteriocin đó. Ngoài ra không gây ra phản ứng dị ứng trong con người và
vấn đề về sức khỏe, bị phân hủy nhanh bởi enzym protease, lipase.
Bacteriocin được Gratia tìm thấy đầu tiên năm 1925 trong quá trình nghiên
cứu tìm cách tiêu diệt vi khuẩn, kết quả của công trình này đã thúc đẩy sự nghiên
cứu về chất kháng sinh và chất kháng khuẩn sinh ra từ vi khuẩn. Ông gọi chất phát
hiện ra đầu tiên là colicin vì nó có khả năng tiêu diệt E.coli.

Hình 1. Cấu trúc của nisin

Hiện nay có nhiều tài liệu ghi bacteriocin chính là antibiotic (modern food
microbiology – sixth edition, James) hoặc xếp nó vào peptid antibiotic vì nó có bản
chất là polypeptide, có khả năng kháng khuẩn. Gần đây, những nghiên cứu về
bacteriocin chủ yếu tập trung vào vi khuẩn Gram âm, trong đó điển hình là colicin.
Tuy nhiên, những nghiên cứu về bacteriocin được tổng hợp bởi vi khuẩn Gram
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
9
dương cũng đang được tiến hành nghiên cứu trong đó có vi khuẩn lactic.
1.2.2 . Phân loại bacteriocin
Có một lượng lớn những bacteriocin được sản xuất từ vi khuẩn lactic và được
phân loại theo những đặc tính hóa sinh và di truyền học. Chia chúng thành 4 nhóm
trong đó nhóm III, IV chưa được nghiên cứu nhiều, chủ yếu là nhắc đến các ứng
dụng của nhóm I, II.
Nhóm I lantibiotic nhỏ(<5 kDa) là những peptid ổn định nhiệt, hoạt động theo
những cấu trúc màng tế bào. Lantibiotic bacteriocin thì thoạt nhiên được chia cắt
vào trong hai lớp phụ được dựa vào những sự giống nhau cấu trúc. Lớp phụ Ia bao
gồm một cách tương đối hình thon dài, nói chung nó hoạt động bằng việc tạo những
lỗ trong màng tế bào chất của các loài nhạy cảm. Nisin cũng thuộc vào nhóm này.
Lớp phụ Ib là những peptid đặc trưng hình cầu, chúng thường hoạt động trong
những phản ứng lên men quan trọng của vi khuẩn nhạy cảm(Deegan v.v…,2006).

Hình 2. Cấu trúc của colicin
Nhóm II non – lantibiotic có trọng lượng phân tử biến thiên nhưng thông
thường nhỏ(<10 kDa), ổn định nhiệt, chứa những amino acid thông thường. Nhóm

này được chia cắt vào trong ba nhóm nhỏ. Nhóm IIa là những peptid thường kháng
Listeria, đặc trưng là Leucocin A, PA-1 pediocin(Venema v.v…,1997) và sakacin.
Nhóm IIb hình thành bởi một phức chất của hai peptid riêng biệt. Những peptid này
có ít hoặc không có hoạt động nào và nó không có sự giống nhau giữa các peptid bổ
sung. Trong nhóm này điển hình là lactococcin G, plantaricin EF và plantaricin JK.
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
10
Nhóm IIc bao gồm các peptid nhỏ, ổn định nhiệt. Trong lớp phụ này được tìm thấy
ở những bacteriocin divergicin A và acidocin B.
Nhóm III là các peptid lớn, với trọng lượng phân tử quá 30 kDa. Đại diện cho
lớp này là helveticin J (Joerger và Klaenhammer, 1986) và helveticin V (Vaugham
v.v…,1992), acidofilicin A và lactacin A,B.
Ngoài ra đối với bacteriocin của vi khuẩn lactic (LAB) có thể chia theo nhóm
dựa vào cấu trúc, cũng có thể dựa vào kiểu hoạt động. Một vài bacteriocin của lớp I
như nisin, nó có hai kiểu hoạt động, chúng có thể kết hợp với lớp lipid I như xe
chuyên chở peptidoglycan subunits từ tế bào chất vào thành tế bào, vì thế ngăn cản
sự tổng hợp thành tế bào dẫn đến tế bào chết.
Bảng 1. Bảng phân loại bacteriocin
Nhóm I
Nhóm II
Nhóm III
Nhóm IV
- Chuỗi ngắn
kích thước nhỏ
dưới 6 kDa,
thường có các axit
amin lạ
- Bền nhiệt
- Lưỡng cực

- Điện tích dương

- Chuỗi dài
- Bền nhiệt
- Điện tích dương
- Chuỗi dài (>15
kDa)
- Kém bền nhiệt
- Có cấu trúc
domain
- Dạng vòng
- Kém bền nhiệt
- Có cấu trúc
domain

Ngoài ra, chúng có thể sử dụng lớp lipid II như cắt phân tử để bắt đầu quá
trình gắn vào màng và hình thành kênh dẫn đến chết tế bào nhanh chóng.
Lantibiotic có hai chuỗi peptid như lacticin 3147, chúng có thể có hai hoạt động này
do cả hai peptid tham gia.
Nhưng ngược lại, mersacidin có duy nhất một hoạt động gắn vào lipid II
nhưng không hình thành kênh. Thông thường những peptid lớp II có cấu trúc
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
11
amphiphilic helical được cài vào tế bào gốc của màng dẫn đến sự khử cực và chết.
Bacteriocin của nhóm III như lysostaphin có thể tác động trực tiếp vào thành tế bào
vi khuẩn Gram dương dẫn đến chết và làm tan tế bào gốc.

Hình 3. Kiểu hoạt động của bacteriocin của vi khuẩn lactic (LAB)
1.2.3 . Một số tính chất của bacteriocin

1.2.3.1. Độ bền nhiệt
Hiện nay, một số nghiên cứu cho thấy các loại bacteriocin của những loài
khác nhau thì khả năng chịu nhiệt cũng khác nhau. Mỗi loài có khả năng chịu nhiệt
ở một khoảng nhất định nhưng chủ yếu chúng thuộc nhóm I, II. Chủng ST28MS và
ST26MS được sản xuất bởi Lactobaccillus plantarum không giảm khả năng hoạt
động chống vi khuẩn sau 90 phút tại 100
0
C hay 20 phút tại 121
0
C (Torodov and
Dicks, 2005). Hay đặc điểm tính chịu nhiệt có thể liên quan đến cấu trúc phân tử
của bacteriocin.
1.2.3.2. Độ bền pH
Cũng như độ bền nhiệt, một số bacteriocin có thể hoạt động tốt dưới những
khoảng pH nhất định. Chủng ST28MS và ST26MS (Torodov and Dicks, 2005)
ngoài có độ bền nhiệt cao, chúng lại có thể hoạt động ổn định trong 2 giờ tại những
giá trị pH từ 2-12. Những đặc tính này đều dựa vào bản chất thành phần cấu trúc
của bacteriocin đó. Độ bền nhiệt độ và pH rất quan trọng trong quá trình bảo quản
nguyên liệu thực phẩm. Tùy vào trạng thái, nhiệt độ thực phẩm mà chúng ta có thể
lựa chọn loại bacteriocin bổ sung vào sao cho phù hợp với mục đích sản xuất.
1.2.3.3. Độ bền với các enzym
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
12
Bảng 2. Tính chất hóa lý của một số bacteriocin của vi khuẩn Gram dƣơng
(Torodov and Dicks, 2005)
Tên bacteriocin
Nhiệt độ cho
phép
Khoảng pH

bền
Enzym thủy phân
1. 1. Megacin A-216
60
0
C/30 phút
2-7
Chymotrypsin,
Pepsin,
Trypsin
2. Clostocin A
100
0
C/30 phút
4-9
Trypsin,
Chymotrypsin,
Pronase P, Rnase,
Dnase
3. Clostocin B
80
0
C/10 phút
4-9
Trypsin
Chymotrypsin, Pronase
P, Rnase, Dnase
4. Clostocin C
80
0

C/10 phút
4-9
Trypsin,
Chymotrypsin, Pronase
P Rnase, Dnase
5. Clostocin D
100
0
C/30 phút
4-9
Trypsin
Chymotrypsin, Pronase
P, Rnase, Dnase
6. Boticin E-S5
100
0
C/10 phút
1,1-9,5
Trypsin, Chymotrypsin,
Pepsin, Pronase P, Rnase,
Dnase
7. Boticin P
60
0
C/30 phút
6,5-7,5
Trypsin, Rnase, Dnase,
Alkaline phosphotase,
Phospholipases C,D
8. Butyricin 7423

100
0
C/10 phút
2-12
Trypsin
9. Perfreingocin
11105
100
0
C/30 phút
2-12
Trypsin

Mỗi loại bacteriocin có thành phần cấu trúc các amino acid khác nhau nên sẽ
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
13
chịu sự phân cắt đặc hiệu của các enzym khác nhau, thích hợp với nó. Khi bị phân
cắt bởi các enzym này sẽ khiến bacteriocin mất đi hoạt tính kháng khuẩn. Đồng thời
đây cũng là dấu hiệu giúp ta nhận biết được đó có phải là bacteriocin không. (bảng 2)
1.3. Tổng quan về vi khuẩn lactic
1.3.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic
Axit lactic đầu tiên được phát hiện ra từ sữa bò lên men chua bởi nhà toán
học Thụy Điển Carl Scheelle năm 1780 và được gọi là axit sữa. Năm 1857, Louis
Pasteur lần đầu tiên đã chứng minh rằng việc làm ra sữa chua bò là do nhóm vi sinh
vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic. Năm 1878, Josph Lister lần đầu tiên phân lập
được một loại vi khuẩn lactic đặt tên là Bacterium lactic ( hiện nay gọi là
Streptococcus lactic). Từ đó đến nay nhiều loài vi khuẩn lactic khác nhau đã được
phân lập và nghiên cứu.
Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn Gram dương, không sinh bào tử, hầu hết

không di động, có khả năng lên men đường để tạo axit lactic. Chúng thu nhận năng
lượng nhờ phân giải hydrocacbon và tiết ra axit lactic. Nhóm vi khuẩn lactic được
xếp chung vào họ Lactobacteriace và được xếp vào bốn chi: Streptococcus,
Pediococcus, Lactobacillus và Leuconostoc. Ngày nay người ta còn bổ sung vào
nhóm vi khuẩn lactic những chủng thuộc giống Bifidobacterium.
Nhóm vi khuẩn này có rất nhiều hình dạng khác nhau như hình trực khuẩn
ngắn, dài ở dạng đơn, đôi hoặc xếp thành dạng chuỗi; hình cầu hoặc cầu trực khuẩn
ở dạng đơn, đôi, đám hoặc xếp thành dạng chuỗi. Ngoài ra, vi khuẩn lactic còn có
dạng hình que. Khuẩn lạc tròn nhỏ, trong bong, có màu môi trường, màu trắng đục
hoặc màu vàng kem hay khuẩn lạc có kích thước to hơn tròn lồi trắng đục. Đặc biệt
khuẩn lạc tỏa ra mùi chua của acid, khuẩn lạc dạng S.
1.3.2 . Phân loại vi khuẩn lactic
Người ta thường dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành hai
loại: vi khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình.
Vi khuẩn lactic lên men đồng hình bao gồm:
Lactobacterium casei là những trực khuẩn rất ngắn, gây chua sữa tự nhiên.
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
14
Yếm khí tùy tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo ra môi trường có từ 0,8-
1% axit lactic. Ở điều bình thường, chúng gây chua sữa trong vòng 10-12 giờ.
Nguồn nitơ của vi khuẩn này là pepton. Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là
10
0
C, tối ưu là 35
0
C và tối đa là 45
0
C. Chúng thủy phân casein và gelatin rất yếu.
Streptococcus cremoris thường tạo thành chuỗi dài, thường phát triển ở nhiệt

độ thấp hơn Lactobacterium casei, tối ưu từ 25
0
C-30
0
C, lên men đường glucose,
galactose.
Lactobacterium bulgaricus có dạng trực khuẩn rất dài, nhiệt độ phát triển tối
ưu là 20
0
C, có khả năng lên men glucose, lactose. Chúng có khả năng tạo độ acid
cao (3,7% acid lactic).
Lactobacterium delbruckii thường gặp trên hạt đại mạch, đây là trực khuẩn
lớn. Trong quá trình phát triển của mình chúng có khả năng tạo sợi. Nhiệt độ tối ưu
của chúng phát triển từ 45
0
C-50
0
C, khác với các loài khác chúng không có khả năng
lên men đường lactose vì vậy chúng không được dùng trong chế biến sữa.
Lactobacterium cueumeris fermenti thường tìm thấy chúng trong sữa ủ chua.
Chúng là trực khuẩn, không chuyển động, thường tạo thành tế bào đơn và có khi tạo
thành chuỗi. Thường chúng tạo thành chuỗi trong quá trình lên men, khả năng tạo
acid tối đa trong môi trường từ 0,9-1,2 %.
Vi khuẩn lactic lên men dị hình bao gồm:
Streptobacterium hassice fermentatae thường thấy chúng trong dịch lên men
chua rau cải. Chúng tồn tại từng tế bào riêng biệt hoặc ghép thành từng đôi hoặc
chuỗi ngắn có khi ghép thành chuỗi dài hình sợi. Khi lên men rau cải chua tạo thành
axit lactic, axit acetic, rượu etylic và CO
2
. Lên men đường saccarose tốt hơn lên

men đường lactose.
Lactobacterium lycopersici là trực khuẩn gram dương, sinh hơi, tế bào tạo
thành chuỗi hay đơn, có khi ghép thành đôi một. Khi lên men chúng tạo thành acid
lactic, rượu etylic, acid acetic và CO
2
. Chúng có khả năng tạo bào tử, tế bào sinh
dưỡng thường chết ở nhiệt độ 80
0
C.
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
15

Lactobacillus casei

Streptococcus Cremoris

Lactobacillus bulgaricus
Hình 4. Một số chủng vi khuẩn lactic
1.3.3 . Đặc điểm sinh trƣởng
Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic khác nhau, đặc biệt nhu cầu về
vitamin và nitơ. Vi khuẩn lactic có thể sử dụng được rất nhiều loại hydratcacbon từ
các loại hexose, các đường đôi cho đến các polysaccharide. Một vài loại vi khuẩn
lên men dị hình, phân lập được từ các sản phẩm thực phẩm, trong quá trình trao đổi
chất chúng tạo ra CO
2
, axit acetic và axit lactic. Do chủ yếu các vi khuẩn lên men
lactic trong thực phẩm là vi khuẩn lên men lactic dị hình. Phương trình tạo thành
axit lactic:
C

6
H
12
O
6
—> CH
3
COOH + CO
2
+ C
2
H
5
COOH
Một số lớn vi khuẩn lactic không thể sinh được các hợp chất hữu cơ phức tạp
có chứa nitơ. Vì vậy để đảm bảo cho sự phát triển của mình chúng phải sử dụng
nguồn nitơ có sẵn trong môi trường. Chỉ một số ít loài vi khuẩn lactic có khả năng
sinh tổng hợp các chất hữu cơ từ nguồn nitơ vô cơ. Vì vậy để sinh trưởng và phát
triển bình thường ngoài nitơ dưới dạng hỗn hợp các acid amin, vi khuẩn lactic còn
cần những hợp chất hữu cơ phức tạp như chứa nitơ như các sản phẩm thủy phân
protein từ thịt, casein, pepton…
Các vi khuẩn lactic rất cần vitamin cho sự phát triển. Thường phải bổ sung
vào môi trường các chất vitamin như khoai tây, cà rốt, dịch tự phân nấm men và
nhiều chất khác. Vitamin đóng vai trò là coenzym trong quá trình trao đổi chất của
tế bào. Rất ít vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp được vitamin.
Để đảm bảo sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic cần rất nhiều
các hợp chất vô cơ như đồng, sắt, natri, kali, lưu huỳnh, mangan. Đặc biệt là
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
16

mangan vì mangan ngăn cản sự tự phân của tế bào và nó cần thiết cho quá trình
sống bình thường của của vi khuẩn sau này. Mặt khác một vài enzym có sự tham
gia của các ion kim loại như Fe
2+
, Mg
2+
, Mn
2
trong cấu trúc của trung tâm hoạt
động.
Ngoài axit amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn có nhu cầu rất lớn về các hợp
chất hữu cơ khác cho sự phát triển của chúng như: axit hữu cơ (axit acetic…) có tác
động đến sự sinh trưởng của tế bào, các bazơ nitơ như adenine, guanine, urasin,
thimin…sẽ thúc đẩy sự phát triển nhất định của vi khuẩn. Axit amin như L-
asparagin, L-glutamin.
Nhiệt độ, pH là một trong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới sinh
trưởng của vi khuẩn lactic. Tùy thuộc vào nhiệt độ tối ưu cho lên men và cho sự
sinh trưởng, vi khuẩn lactic được chia làm hai loại : loại ưa nhiệt và loại ưu ấm.
Loại ưu nhiệt gồm có: Lactobaterium bulgaricus, L.thermophilus,
L.delbruckii…phát triển tốt ở 45-62
0
C. Loại ưa ấm gồm có: L.causasicus, L.lactic,
L.helveticus, L.acidophilus, L.bifidus phát triển tốt ở 37
0
C-45
0
C, L.casein,
L.plantarum, L.leichmanii, L.brevis, L.buchneri, L.pastorianus phát triển tốt ở 28-
32
0

C, pH thích hợp từ 6,3-6,5.
1.3.4. Ứng dụng
Từ xa xưa, vi khuẩn lactic được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Chúng
được dùng để sản xuất axit lactic theo cách lên men đồng hình. Nguyên liệu dùng
để sản xuất lactic là rỉ mật, đường, tinh bột đã được đường hóa. Nồng độ đường sử
dụng cho quá trình lên men lactic từ 8-20%. Nếu nguyên liệu là rỉ mật phải làm
trong để loại bỏ các hợp chất chứa nitơ. Quá trình lên men lactic xảy ra rất tốt trong
môi trường acid, tuy nhiên vi khuẩn lactic không có khả năng chịu được nồng độ
axit quá cao. Khi nồng độ acid quá cao sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn
lactic vì vậy cần phải điều chỉnh độ pH của môi trường từ 6,3-6,5. Trong thực tế sản
xuất người ta thường xuyên bổ sung vôi tôi hoặc cacbonatcanxi để giữ pH của môi
trường không thay đổi. Axit lactic thu được sẽ ở dạng muối canxilactat. Nhiệt độ tối
ưu cho quá trình lên men lactic là 50
0
C. Trong quá trình lên men lactic có nhiều vi
Đồ án tốt nghiệp Tháng 7/2011
Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang
17
khuẩn tham gia vì vậy sản phẩm thu được ngoài acid lactic còn có CO
2
và một số
sản phẩm phụ khác.
Trong ngành công nghiệp nhẹ, axit lactic là dung môi cho công nghiệp sản
xuất sơn, vecni, nhuộm. Trong công nghiệp sản xuất rượu, axit lactic được dùng
dưới dạng muối của canxi.
Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm từ sữa, vi khuẩn lactic
được sử dụng rất nhiều giống khác nhau tùy theo mục đích sản xuất. Vi khuẩn lactic
đồng hình giúp lên men nhanh, làm giảm pH, vi khuẩn lactic lên men dị hình lên
men chậm và tạo mùi thơm đặc trưng là nguyên tắc làm sữa chua. Sữa từ dạng lỏng
chuyển sang dạng keo sệt và có mùi vị thơm ngon.

Ngoài ra để sản xuất phomat người ta dùng enzym đông kết tủa casein trong
sữa, sau đó tiếp tục cho lên men lactic với nồng độ muối loãng. Tùy loại phomat mà
trong quá trình ủ chín người ta sử dụng các loài vi sinh vật khác nhau. Các loại vi
sinh vật thường được sử dụng để làm chín phomat là vi khuẩn propionic, nấm
mốc…
Vi khuẩn lactic còn được ứng dụng trong việc muối chua rau quả. Muối chua
rau quả nhằm hai mục đích cơ bản: bảo quản nguyên liệu và làm tăng giá trị dinh
dưỡng, giá trị cảm quan của rau quả. Nguyên tắc để muối chua rau quả là tạo điều
kiện để phát triển vi khuẩn lactic đồng thời hạn chế tác dụng của vi khuẩn gây thối
rữa.
Một ứng dụng khác mà từ lâu người ta đã biết sử dụng quá trình lên men
lactic để ủ chua thức ăn gia súc. Phương pháp ủ chua thức ăn gia súc. Phương pháp
ủ chua thức ăn gia súc đặc biệt cần thiết đối với các trại chăn nuôi gia súc. Nguyên
liệu dùng làm thức ăn cho gia súc nếu đem phơi khô sẽ làm giảm 50% giá trị của
chúng. Nhưng nếu ta đem ủ chua thì chỉ giảm khoảng 10% giá trị. Đặc biệt bằng
phương pháp ủ chua sẽ tăng nhiều chỉ số dinh dưỡng khác của thức ăn.
Hiện nay vi khuẩn lactic còn được quan tâm nhiều do chúng có khả năng
sinh bacteriocin, một loại protein có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn khác do sự tạo
thành các kênh làm thay đổi tính thấm của màng tế bào, nhiều loại bacteriocin còn