nghiên cứu quá trình lên men axit lactic từ tinh bột hạt mít

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



HỒ THỊ HẢO



NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN
AXIT LACTIC TỪ TINH BỘT HẠT MÍT


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT




Đà Nẵng – Năm 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG


HỒ THỊ HẢO


NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN
AXIT LACTIC TỪ TINH BỘT HẠT MÍT


Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG

Mã số: 60 54 02

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS.TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH



Đà Nẵng - Năm 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



HỒ THỊ HẢO



NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LÊN MEN AXIT LACTIC
TỪ TINH BỘT HẠT MÍT



Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và ñồ uống
Mã số: 60 54 02

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT





Đà Nẵng - Năm 2011

Công trình ñược hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG



Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH



Phản biện 1: PSG.TS. TRẦN THỊ XÔ



Phản biện 2: PGS.TS. PHẠM NGỌC ANH


Luận văn ñược bảo vệ trước hội ñồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật họp tại Đại Học Đà Nẵng vào ngày 23
tháng 4 năm 2011.

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng.
DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang

1.1

Hình thái và kiểu lên men lactic của một số vi khuẩn lactic

11

1.2

Thành phần hóa học của hạt mít

21

2.1

Thành phần môi trường lên men axit lactic

28

2.2 Thành phần môi trường MRS Agar 29

3.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ xút ñến quá trình tách lớp vỏ nâu ở
hạt mít
31
3.2 Hàm lượng tinh bột của hạt mít 33
3.3 Kết quả ño OD của dịch kiểm chứng và mẫu thí nghiệm 34
3.4 Hàm lượng ñường khử tạo thành sau quá trình thủy phân 38
3.5 Hiệu suất lên men theo nồng ñộ dịch ñường 48
3.6 Các ñiều kiện thí nghiệm TYT 2
2
51
3.7 Kết quả thí nghiệm theo thực nghiệm TYT 2
2
52
3.8 Bảng giá trị tính phương sai dư 55
3.9
Kết quả tính bước chuyển ñộng
j
δ
của các yếu tố
56
3.10 Kết quả thực nghiệm tối ưu hóa theo ñường lên dốc 57






DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

hình
Tên hình Trang
1.1

Hai dạng ñồng phân của axit lactic

5

1.2 Lên men axit lactic ñồng hình nhờ các phản ứng theo con ñường
EMP
8
1.3 Lên men axit lactic dị hình theo các phản ứng của con ñường
PP
9
1.4 Lactobacillus casei 12
1.5 Lactobacillus bulgaricus 13
1.6 Lactobacillus acidophilus 13
1.7 Streptococcus lactic 13
1.8 Thuốc Biolactyl 15
1.9 Cây mít 20
1.10

Hạt mít

20

1.11 Hình chụp phân tử tinh bột hạt mít 22
2.1

Máy so màu hiệu JENWAY 6305

23

2.2

Tủ sấy nguyên liệu

23

3.1 Bột hạt mít thu nhận 33
3.2 Khuẩn lạc L.casei sau khi hoạt hóa 36
3.3 Đường chuẩn glucoza 37
3.4 Dịch ñường sau thủy phân 39
3.5 Dịch ñường ñã khảo sát nồng ñộ trước lúc lên men 40
3.6 Các khuẩn lạc Lactobacillus casei ở các mức pha loãng 10
-
3
42
3.7 Đường cong biểu diễn mật ñộ tế bào ở các mức pha loãng
khác nhau
42
3.8 Dịch ñường ñã chuẩn bị trước lúc lên men 43
3.9 Quá trình lên men lactic 44
3.10 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến hàm lượng axit lactic tạo thành 45
3.11 Ảnh hưởng của tỷ lệ giống ñến lượng axit lactic tạo thành 46
3.12 Ảnh hưởng của nồng ñộ dịch ñường ñến hàm lượng axit lactic tạo
thành
47
3.13 Ảnh hưởng của thời gian lên men ñến hàm lượng axit lactic tạo
thành

49
3.14 Các mẫu dịch sau khi kết thúc quá trình lên men 50














DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

EMP : Embden-Mayerhoff-Parnas
ATP : Adenosine Triphosphate
ADP : Adenosine Diphosphate
PP : Pentoza Phosphat
L.bulgaricus : Lactobacillus bulgaricus:
L. acidophilus : Lactobacillus acidophilus
Opt : Optimum



LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Số liệu, kết quả báo cáo trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược
công bố ở bất cứ công trình nào khác.

Tác giả



Hồ Thị Hảo

- 1 -

MỞ ĐẦU

1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Axit lactic là axit hữu cơ không màu, có hương vị nhẹ. Axit lactic ñược hình
thành do quá trình lên men tự nhiên trong các sản phẩm như phomai, sữa chua,
nước tương, bột chua, sản phẩm từ thịt, rau muối chua… Axit lactic ñược dùng sản
xuất trong một số thực phẩm như các sản phẩm bánh, ñồ uống, các sản phẩm từ
sữa, thịt, xà lách Trong các sản phẩm thực phẩm ñồ uống, axit lactic ñược sử dụng
ñể ñiều chỉnh ñộ pH hoặc như một chất bảo quản [27], [30].


Trong công nghiệp nhẹ, axit lactic là dung môi cho công nghiệp sản xuất sơn,
vecni, nhuộm và thuộc da. Trong công nghiệp rượu, axit lactic ñược dùng dưới
dạng muối của canxi. Đặc biệt là gần ñây, các nhà khoa học trên thế giới ñã nghiên
cứu tổng hợp nhựa axit polylactic (PLA) – một loại nhựa sinh học từ axit lactic.
PLA là sự lựa chọn thích hợp thay cho nhựa có nguồn gốc từ dầu mỏ, vì nó vừa có

thể phân huỷ ñược, vừa ít ñộc tính ñối với con người. PLA ñược sử dụng làm
nguyên liệu sản xuất bao bì phân bón, thực phẩm và các loại bát, ñĩa dùng một lần.
Đặc biệt trong y học và dược học, kết hợp với sự phát triển của công nghệ sinh học
và di truyền, axit lactic ñược nghiên cứu nhằm sản xuất phục vụ những nhu cầu
thiết yếu về sức khỏe của con người. Trong phẫu thuật chỉnh hình, các hợp chất cao
phân tử tổng hợp từ axit lactic và những dẫn xuất của nó là những chất liệu cấy
ghép sinh học thích hợp và hiệu quả cao. Canxi lactat là loại dược phẩm nhằm bổ
sung canxi dưới dạng dễ hấp thu cho cơ thể. Sắt lactat ñược sử dụng ñể chữa bệnh thiếu
máu…[16], [28], [37].


Axit lactic ñược sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như rỉ ñường,
củ cải ñường, nước mía, tinh bột Nhằm ñể hạ chi phí sản xuất axit lactic, ngày
nay ñang có rất nhiều nghiên cứu thay thế nguồn cacbon và nitơ ñắt tiền trong môi
trường lên men bằng các nguyên vật liệu rẻ tiền hơn. Trong ñó, tập trung chủ yếu
- 2 -

vào việc tận dụng các phế phẩm nông nghiệp như bã mía, bã ngô, lõi ngô, cám mỳ,
rơm rạ, rỉ ñường [16],[23],[28],[36].
Mít là loại trái cây nhiệt ñới có giá trị. Quả mít ñã ñược sử dụng ñể ăn tươi từ
lâu ñời. Trong những năm gần ñây mít ñược sử dụng rất nhiều trong các ngành chế
biến thực phẩm ñể tạo ra các sản phẩm khác nhau như: mứt mít, mít sấy, sản xuất
bánh kẹo,…Hạt mít ở trong quả mít chiếm trung bình từ 10 – 15% trọng lượng trái,
ngoài ra trong hạt mít chứa một hàm lượng khá lớn tinh bột và protein. Mặc dù
khối lượng nhiều nhưng nó chỉ ñược coi là phế phụ phẩm và thường bị loại bỏ
trong quá trình sử dụng, sản xuất và gây khó khăn cho việc xử lý rác thải ô nhiễm
môi trường
.
Chúng ta ñã biết sử dụng hạt mít ñể chế biến một số món ăn nhỏ tuy
nhiên sự hiểu biết về các thành phần dinh dưỡng còn hạn chế [35].

Quá trình nghiên cứu xác ñịnh thành phần dinh dưỡng của hạt mít ñã ñược
khảo sát trong thời gian gần ñây, trong hạt mít có chứa tới 77,76% tinh bột và là
một nguồn nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có [38], [43]. Thủy phân tinh bột từ hạt mít ñể
lên men sản xuất cồn và axit lactic là một hướng mới nhưng chưa ñược nghiên cứu nhiều
.
Việc tận dụng ñược nguồn phụ phẩm rẻ tiền, dễ kiếm, cũng như nhằm hạn
chế lượng chất thải trong quá trình chế biến, chống ô nhiễm môi trường là một
thiên hướng lớn ñối với các nhà nghiên cứu. Trong công nghệ sản xuất axit lactic,
việc sử dụng các nguồn nguyên liệu như ñường, rỉ ñường, nước mía ép, củ cải
ñường, tinh bột…ñã ñược nghiên cứu nhiều nhưng hiện nay việc sử dụng tinh bột
hạt mít ñể sản xuất axit lactic thì chưa thấy công bố.
Ở nước ta, việc sử dụng axit lactic trong công nghệ thực phẩm và phi thực
phẩm khá nhiều nhưng chủ yếu là thu mua từ nước ngoài với giá thành cao.
Nghiên cứu quá trình thủy phân tinh bột hạt mít (một nguồn phế phẩm công nghiệp
khổng lồ và rẻ tiền) ñể làm nguyên liệu trong công nghệ lên men lactic nhằm hạ giá
thành cho sản phẩm axit lactic là thật sự có ý nghĩa không chỉ về mặt kinh tế mà
còn có ý nghĩa rất lớn về bảo vệ môi trường sống của chúng ta.
Chính vì những thực tế trên, chúng tôi mạnh dạn chọn ñề tài “Nghiên cứu quá
trình lên men axit lactic từ tinh bột hạt mít” là một việc làm cấp thiết hiện nay.

- 3 -

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

- Sử dụng hạt mít làm nguyên liệu chính ñể tiến hành thủy phân thu nhận dịch lên men.
- Xác ñịnh các thông số công nghệ tốt nhất như nồng ñộ dịch ñường, nhiệt
ñộ lên men, thời gian lên men, pH lên men cho quá trình lên men axit lactic bằng
cách sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa nhằm thu ñược

hàm lượng axit lactic sau lên men là cao nhất.
- Đề xuất ñược quy trình lên men axit lactic từ tinh bột hạt mít.
3. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Sử dụng hạt mít làm nguồn nguyên liệu chính ñể tiến hành thủy phân thu
nhận dịch ñường.
- Sử dụng chế phẩm enzyme α-amylaza do hãng Novozymes – Đan Mạch sản
xuất và chế phẩm γ-amylaza của Genencor Bio-products Co.Ltd, China sản xuất.
- Sử dụng chủng vi khuẩn Lactobacillus casei ñể lên men dịch sau thủy phân.
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Sử dụng hạt mít ñược thu mua tại các ñầu mối nguyên liệu của Công ty cổ
phần Vinamit trên Daklak.
- Lên men axit lactic từ dịch thủy phân từ tinh bột hạt mít.

5.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp lấy mẫu, chuẩn bị mẫu và bảo quản mẫu.
- Phương pháp hóa lý
- Phương pháp hóa học
- Phương pháp hóa sinh
- Phương pháp vi sinh vật
- Phương pháp toán học
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
- Phân tích và xác ñịnh hàm lượng tinh bột của hạt mít, thành phần dịch lên
men và xác ñịnh hàm lượng axit lactic bằng các phương pháp hóa học
.
- Thực hiện lên men axit lactic trên môi trường lỏng.

- 4 -

- Tối ưu hóa các ñiều kiện lên men bằng phương pháp quy hoạch thực
nghiệm và phương pháp tối ưu nhằm thu ñược hàm lượng axit lactic là cao nhất.
7. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
- Tận dụng lượng phế phụ phẩm trong quá trình chế biến các sản phẩm từ
quả mít ñể tạo ra nguồn nguyên liệu chính ñể sản xuất axit lactic.
- Giải quyết ñược vấn ñề ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng ñồng,
nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất.
- Tăng nguồn thu nhập cho người trồng mít
- Giảm lượng axit lactic ngoại nhập, chủ ñộng sản xuất, tiết kiệm ngoại tệ.
8. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Ngoài phần mở ñầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, trong
luận văn gồm có các chương sau:
+ Chương 1: Tổng quan.
+ Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu.
+ Chương 3: Kết quả và thảo luận.












- 5 -

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về axit lactic
1.1.1. Lịch sử lên men lactic
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa kỵ khí ñường tạo thành axit lactic ñã
ñược biết và sử dụng từ lâu ñời trong dân gian như: lên men chua rau quả, làm sữa chua…
Năm 1780 nhà bác học Thụy Điển Shale lần ñầu tiên ñã tách ñược axit lactic
từ sữa bò lên men chua. Năm 1857 Pasteur ñã chứng minh ñược sự lên men chua
sữa là do nhóm vi khuẩn lactic. Năm 1878 Lister phân lập thành công vi khuẩn
lactic ñầu tiên và ñặt tên là Bacterium lactis, nay gọi là Streptococus lactic. Về sau
các nhà khoa học liên tiếp phân lập ñược nhiều loại vi khuẩn lactic khác nhau. Từ
ñó công nghiệp lên men sản xuất axit lactic ñược hình thành từ năm 1881 [1], [3].
Ngày nay, việc sản xuất và tiêu thụ axit lactic trên thế giới khá nhiều. Vì axit
lactic ñược lên men từ nhiều nguyên liệu khác nhau, chủ yếu là những nguyên liệu
có chứa tinh bột, ñường và nguyên liệu có khả năng chuyển hóa thành ñường. Hơn
nữa, ña số các loại nguyên liệu này thường là phế phẩm trong nhiều ngành công
nghiệp như rỉ ñường, rơm rạ… [16], [25], [28], [36].
1.1.2. Cấu tạo của axit lactic
Công thức phân tử: C
3
H
6
O
3
, khối lượng phân tử là 90,08; tỉ trọng 1,21;
nhiệt ñộ sôi 122
o
C; ñiểm tan 18
o

C [1]. Axit lactic là hỗn hợp của 2 dạng ñồng phân
D-axit lactic và L-axit lactic:
D-axit lactic L-axit lactic

Hình 1.1. Hai dạng ñồng phân của axit lactic [52].
- 6 -

Axit lactic là axit hữu cơ không màu, có mùi nhẹ, tan trong nước và trong
cồn. Trong cấu tạo phân tử của chúng có một cacbon bất ñối xứng nên chúng có
hai ñồng phân quang học: D-axit lactic và L-axit lactic. Hai ñồng phân quang học
này có tính chất hóa lý giống nhau, chỉ khác nhau khả năng làm quay mặt phẳng
phân cực ánh sáng, một quay sang phải và một quay sang trái. Do ñó tính chất sinh
học của chúng hoàn toàn khác nhau.
Loại L-axit lactic ở dạng tinh thể không màu. Chúng có khả năng tan trong
nước, tan trong cồn etylic, tan trong eter, không tan trong CHCl
3
. Nhiệt ñộ nóng
chảy là 28
o
C, góc quay cực ở 15
o
C là 2,67
o
.
Loại D-axit lactic là dạng tinh thể, tan trong nước, tan trong cồn. Nhiệt ñộ
nóng chảy là 28
o
C, nhiệt ñộ sôi 103
o
C, góc quay ở 15

o
là -2,26
o
.
Nếu D-axit lactic và L-axit lactic có trong hỗn hợp theo tỉ lệ 50:50, người ta
gọi là hỗn hợp raxemic. Hỗn hợp này ñược kí hiệu là DL-axit lactic. Trong quá
trình lên men không có một hỗn hợp lý tưởng này mà chỉ có ñược hỗn hợp này khi
tiến hành tổng hợp hữu cơ. DL-axit lactic là dịch lỏng dạng sino, có khả năng tan
trong nước, trong cồn, không tan trong CHCl
3
, nhiệt ñộ nóng chảy của chúng là
16,8
o
C, nhiệt ñộ sôi là 122
o
C [1], [3].
1.1.3. Cơ sở của qúa trình lên men axit lactic
Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình lên men lactic là những phản
ứng chuyển hydro và ñiện tử. Các enzyme xúc tác quá trình tách nguyên tử hydro
khỏi cơ chất là các enzyme oxy hóa – khử (dehydrogenase, oxydase…) chủ yếu từ
vi sinh vật. Như vậy, lên men là quá trình oxy hóa - khử sinh học ñể thu năng lượng
và các hợp chất trung gian. Tùy thuộc vào các sản phẩm tạo thành mà quá trình lên
men lactic ñược chia thành 2 loại: lên men lactic ñồng hình và lên men lactic dị
hình [8], [11].
Lên men lactic ñồng hình, thực tế chỉ xuất hiện axit lactic, còn trong lên men
dị hình các sản phẩm cuối cùng khá ña dạng: axit lactic, etanol, axit axetic và CO
2
.
Chỉ có lên men lactic ñồng hình là có ý nghĩa về mặt công nghiệp.
- 7 -

Các vi khuẩn lactic ñồng hình phân giải glucose theo con ñường EMP [3].
Tùy thuộc vào tính chuyển hóa không gian của men xúc tác cho phản ứng tạo axit
lactic, lactac dehdrogenase, và tùy vào sự tồn tại của men lactate-racemase mà có
thể xuất hiện các dạng decacboxyl hóa và chuyển thành axit axetic, etanol và CO
2
cũng như tạo thành axeton. Mức ñộ tạo thành sản phẩm này phụ thuộc vào sự có
mặt của oxi.
Sự hình thành nên axit lactic trải qua hàng loạt giai ñoạn trung gian với sự
tham gia của các enzyme tương ứng. Các phản ứng chuyển hóa glucose theo con
ñường EMP ñược chia làm 2 giai ñoạn:
- Giai ñoạn ñầu ñược gọi là giai ñoạn ñầu tư năng lượng, gồm 5 phản ứng
ñầu tiên. Ở giai ñoạn này, ñường ñược hoạt hóa bởi sự photphoril hóa. Phản ứng
này tạo ra 1 mol ñường 6 cacbon ñã ñược photphoril hóa, fructozo – 1,6 –
diphotphat. Đường này sau ñó ñược cắt thành 2 mol trizophotphat. Hai mol
trizophotphat ñược hình thành từ 1 mol glucose sau 2 lần photphoril hóa mức ñộ
cơ chất tạo thành 4 mol ATP.
- Giai ñoạn thứ hai, là giai ñoạn phát sinh năng lượng. Giai ñoạn này gồm
những phản ứng còn lại. Ở giai ñoạn này, các trizophotphat sẽ ñược hoạt hóa tiếp
ñể tạo thành hai hợp chất chứa các liên kết photphat cao năng 1,3-
diphotphoglycerat và photpho enolpiruvat. Cả hai hợp chất này ñược coi như hợp
chất siêu cao năng lượng. Hai chất này sẽ chuyển photpho cao năng cho ADP ñể
tạo thành ATP. Quá trình này ñược gọi là photphoril hóa ở mức cơ chất.
Lượng axit lactic tạo thành chiếm hơn 90%. Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị
khử cacbon ñể chuyển thành axit lactic, etanol, CO
2
và axeton [1], [3].
Phương trình phản ứng tạo axit lactic: C
6
H

12
O
6
= 2CH
3
CHOHCOOH
+225cal. Sự lên men lactic ñồng hình ñược biểu diễn theo sơ ñồ sau:




- 8 -

Glucose
Gluco-6- photphat
Fructo-1,6-diphotphat
Glyceraldehyt-3-photphat
Dihydroaxeton photphat
NAD
NADH
2

1,3-Diphotphoglyxerat
3-Photphoglyxerat
2-Photphoglyxerat
Photphoenol pyruvat
Pyruvat
NADH
2

NAD
Lactat
Hình 1.2. Lên men axit lactic ñồng hình nhờ các phản ứng theo con ñường EMP [3].
Các vi khuẩn lactic dị hình thiếu các enzyme chủ yếu của con ñường EMP,
do bị ñột biến một hoặc nhiều hơn một enzyme của con ñường này, ñó là aldolase
và trizophotphatizomerase.
- 9 -




Hình 1.3. Lên men axit lactic dị hình theo các phản ứng của con ñường PP [4].
Trong sự lên men lactic dị hình, nhiều sản phẩm khác nhau ñược tạo thành. Các
tác nhân gây lên men lactic dị hình là Lactobacillus brevis, Leuconostoc mensenteroides.
- 10 -

Sự lên men lactic dị hình xảy ra khi vi khuẩn gây lên men thiếu enzyme cơ bản
của sự ñường phân là aldolase và trioso isomerase. Khi ñó, glucose ñược chuyển hoá
theo con ñường pentosophosphat từ glucoso 6 phosphat ñến xiluloso 5 phosphat. Sau ñó,
dưới tác dụng của enzyme pentosophosphat cetolase mà xiluloso 5 phosphat bị phân ly
tạo thành glyceraldehyd 3 phosphat và acetyl phosphat. Acetyl phosphat có thể ñược
chuyển hoá tiếp tục thành ethanol hoặc axit axetic tuỳ theo hệ enzyme của từng vi sinh
vật. Còn glyceraldehyd 3 phosphat thì bị khử H
2
ñể chuyển thành axit lactic giống như
trường hợp lên men lactic ñồng hình.
Sự lên men lactic dị hình ñược ứng dụng trong lên men thức ăn gia súc và muối
chua rau quả. Các vi khuẩn có khả năng gây lên men các ñường mono và disaccharid
(sau khi ñã thuỷ phân thành monosaccharid nhờ enzyme tƣơng ứng của vi khuẩn).
1.2. Tác nhân tổng hợp axit lactic

Vi sinh vật là tác nhân chủ yếu gây nên sự lên men. Trong tế bào vi sinh vật
có một hệ enzyme rất phức tạp. Tuy nhiên, không phải tất cả vi sinh vật ñều có khả
năng tổng hợp một phức hệ enzyme như nhau. Nhiều thí nghiệm nghiên cứu các
enzyme riêng biệt có nguồn gốc từ vi sinh vật chứng tỏ rằng ngay cả cùng một loài,
khác nhau về lượng enzyme tổng hợp ñược. Vì vậy, việc tuyển chọn chủng có hệ
enzyme ñặc trưng cho một sản xuất nào ñó luôn luôn liên quan tới việc khảo
nghiệm hàng chục, hàng trăm loài vi sinh vật khác nhau. Để có ñược chủng ứng
dụng cho từng sản xuất riêng là vấn ñề khó khăn, phức tạp và lâu dài [1].
1.2.1. Phân loại vi khuẩn lactic
Theo khóa phân loại Bergey, nhóm vi khuẩn lactic thuộc:
Giới: Bateria
Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Lactobacillates
Họ: Lactobacillaceae & Streptococcaceae…
Vi khuẩn lactac có chung các ñiểm như: bắt màu gram (+), không di ñộng,
không tạo bào tử (dù vậy, ngày nay người ta tìm thấy một số vi khuẩn sinh axit
- 11 -

lactic có khả năng tạo bào tử), nhu cầu dinh dưỡng phức tạp, kị khí tùy ý, tế bào
không chứa cytochobrom và enzyme catalase, lên men tổng hợp axit lactic [1], [5].
Bảng 1.1. Hình thái và kiểu lên men lactic của một số vi khuẩn lactic [1], [3].
Giống vi sinh vật Kiểu Sản phẩm chính Cấu hình
lên men (tỉ lệ phân tử) axit lactic
Trực khuẩn
Lactobacillus lactic ñồng hình lactat D(-)
L. helveticus ñồng hình lactat DL
L. acidophilus ñồng hình lactat D(-)
L. bulgaricus ñồng hình lactat D(-)
L. delbrueckii ñồng hình latcat D(-)

L.casei ñồng hình latcat L(-)
L. plantarum ñồng hình lactat DL
L. brevis dị hình - DL
L. fermentum dị hình - DL
L. viridescens dị hình - DL
Bifidobacterium bifidum dị hình lactat: acetat(2:3) L(+)
Cầu khuẩn
Stretoccus ñồng hình lactat L(+)
S. faeclis ñồng hình lactat L(+)
S. salivarius ñồng hình lactat L(+)
S. pyogenes ñồng hình lactat L(+)
S. cremoris ñồng hình lactat L(+)
S. thermophilus ñồng hình lactat L(+)
S. diacetilactics ñồng hình lactat L(+)
Pediococcus cerevisiae ñồng hình lactat DL
Leuconostoc cremoris dị hình lactat : acetat : CO
2
(1:1:1) D(-)
Leuconostoc mesenteroides dị hình lactat : acetat : CO
2
(1:1:1) D(-)
- 12 -

Nhóm vi khuẩn lactic bao gồm nhiều loài khác nhau về hình dạng, song về
mặt sinh lý và khả năng lên men chúng tương ñối ñồng nhất. Môi trường sinh
trưởng của chúng ngoài gluxit, khoáng, muối amon, photphat còn cần vitamin
nhóm B, vitamin H, axit folic, axit nicotinic và axit amin khác [1], [11].
1.2.2. Một số vi khuẩn lactic ñiển hình
Lactobacillus casei:
- Thuộc loại trực khuẩn nhỏ, có kích thước rất ngắn.

Chúng có thể tạo chuỗi, không di ñộng, gram (+).
- Có khả năng lên men một số loại ñường như
glucose, fructose, galactose, maltose, mannose, lactose.

- Trong quá trình lên men chúng tạo ra L-axit lactic
Hình 1.4. Lactobacillus casei [52]
- Lactobacillus casei thuộc nhóm các vi khuẩn lên men lactic ñồng hình.
Cấu trúc tế bào của lactobacillus casei thường thẳng, hình que và sắp xếp
theo dây chuyền. Kích thước tế bào khoảng 0,7-1,1 x 2,0-4,0 micrometer. Nó thuộc
dạng yếm khí tùy tiện. Điều này có nghĩa nó là một sinh vật có khả năng phát triển
trong cả hai môi trường hiếu khí và kỵ khí, nhưng phát triển tốt hơn và nhanh hơn
trong sự hiện diện của oxygen.
Điều ñặc biệt của vi khuẩn này là có khả năng hoạt ñộng trong một khoảng
nhiệt ñộ và pH tương ñối rộng, nhiệt ñộ hoạt ñộng nằm trong khoảng: 30-40
o
C, pH
tối thích vào khoảng 5.5.
Các nhà khoa học ñã tìm thấy lactobacillus casei có nhiều ñặc tính có lợi hỗ
trợ sức khỏe con người. Nó có thể cải thiện và tăng cường tiêu hóa. Một số chủng
vi khuẩn giúp kiểm soát tiêu chảy, có tác dụng chống viêm ruột, giảm dung nạp
ñường lactose, giảm táo bón, Ngoài ra, nó còn là vi sinh vật sử dụng ñể sản xuất
axit lactic, một sản phẩm ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học và trong
ngành công nghiệp thực phẩm. Lactobacillus casei ñược sử dụng rộng rãi trong
công nghiệp, nhất là trong sản xuất sữa.

- 13 -

Lactobacillus bulgaricus:
- Thuộc loại trực khuẩn có kích thước rất dài, liên kết với nhau tạo thành
chuỗi, gram (+).

- Chúng không có khả năng di ñộng
- Chúng có khả năng lên men ñược các loại ñường
như glucose, lactose, galactose, fructose
- Chúng không có khả năng tạo ra nitrit từ nitrate.
Hình 1.5. L.bulgaricus
[52]
Lactobaciilus acidophilus:
- Thuộc loại trực khuẩn gram (+) di ñộng
- Kích thước: rộng 0,6µ – 0,9µ
- Trong thiên nhiên chúng tồn tại riêng lẽ. Đôi
khi cũng tạo thành chuỗi ngắn.
- Có khả năng lên men một số loại ñường như
glucose, fructose, galactose, maltose, mannose, lactose,
saccharose ñể tạo thành axit lactic. Hình 1.6. L.acidophilus [52]
- Chúng không có khả năng lên men một số loại ñường như xylose,
arabinose, rhamnose, glycerol, mantitol, sorbitol, dulcitol, inositol.
- Nhiệt ñộ phát triển tối ưu là 45 – 50
o
C.
Streptococcus lactic:
- Có dạng hình cầu, dạng chuỗi
- Nhiệt ñộ thích hợp phát triển: 30
o
C
- Chúng lên men ñược các loại ñường như:
glucose, maltose, rhamnose, lactose. Hình 1.7. Streptococcus lactic[52]

1.3. Ứng dụng của axit lactic
1.3.1. Trong công nghệ thực phẩm
Vi khuẩn lactic có nhiều trong thiên nhiên, do ñó chúng rất gần gũi với

những hoạt ñộng sống của con người, trong ñó phần lớn là trong ngành chế biến
thực phẩm.
- 14 -

Ứng dụng vi khuẩn lactic ñể len men sữa chua: nhiều loại vi khuẩn lactic
ñược ñưa vào quá trình sản xuất sữa chua. Sự lên men lactic trong quá trình sản
xuất vừa tăng giá trị dinh dưỡng vừa có tính chất chữa bệnh ñường ruột giúp ăn
ngon miệng, dễ tiêu hóa vừa có tác dụng bảo quản lâu hơn sản phẩm sữa khỏi bị hư hỏng.
Ứng dụng ñể sản xuất dưa chua: muối chua rau quả là một quá trình hoạt
ñộng của vi khuẩn lactic và vi khuẩn axetic. Trong rau quả, vi khuẩn sẽ phát triển
tạo axit lactic và axit axetic cùng với một số chất hữu cơ khác. Các axit hữu cơ này
làm giảm pH của dịch, chống lại sự phát triển của các vi sinh vật gây thối làm hư
thối rau quả. Bên cạnh ñó, nhờ có lượng axit hữu cơ tạo thành sẽ làm tăng hương vị
của khối ủ chua rau quả, ñồng thời giữ ñược màu tự nhiên và bảo ñảm ñược chất
lượng của sản phẩm ủ chua. Vì vậy, cũng như sản xuất sữa chua, muối chua rau quả
là quá trình vừa mang ý nghĩa chế biến vừa mang ý nghĩa bảo quản.
Ứng dụng trong sản xuất tương: sản xuất tương theo phương pháp của người
miền Bắc (Việt Nam) có giai ñoạn ngả nước ñậu sau khi rang. Quá trình ngả nước
ñậu này có nhiều phản ứng sinh hóa khác nhau xảy ra, trong ñó có quá trình lên
men lactic tạo pH thích hợp cho sản phẩm và làm tăng hương vị cho sản phẩm.
Ứng dụng sản xuất ñậu phụ: giai ñoạn kết tủa protein của ñậu trong quá trình
sản xuất ñậu phụ theo phương pháp truyền thống thường dùng nước dưa chua (có vi
khuẩn lactic) ñể tạo kết tủa nhờ pH giảm ñến ñiểm ñẳng ñiện của protein ñậu nành.
Ứng dụng ñể sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa: các sản phẩm sữa có sử
dụng lên men lactic thông thường là: sữa chua uống, sữa chua ăn, phomat, bơ…Các
qúa trình biến ñổi và chuyển hóa trong sản xuất ñều làm cho sản phẩm thêm giàu
dinh dưỡng và tạo cho sản phẩm có hương vị ñặc trưng.
Ứng dụng ñể ủ thức ăn cho gia súc: về nguyên tắc trên các loại cỏ, lá cây có
chứa các chất dinh dưỡng phù hợp với vi khuẩn lactic nên khi tiến hành ủ các loại
cỏ, lá cây thì khối ủ này trở nên chua và giữ ñược màu sắc hương vị của cây, lá.

Quá trình ủ chua này cũng góp phần bảo quản thức ăn cho gia súc [5], [8], [15].


- 15 -

1.3.2. Trong y học
Ứng dụng vi khuẩn lactic ñể chữa bệnh
ñường ruột: nước Pháp ñã sản xuất và ñưa ra thị
trường hàng chục năm nay một sản phẩm mang tên
biolactyl. Sản phẩm này chuyên trị tiêu chảy bằng
một nhóm nhiều vi khuẩn lactic.

Hình 1.8. Thuốc Biolactyl [50]
Ứng dụng axit lactic theo phương pháp vi lượng ñồng cân (homeopathy):
trong quá trình vận ñộng của cơ thể, mô cơ hoạt ñộng mạnh và trong một thời gian
dài sẽ gây ra hiện tượng mệt mỏi. Hiện tượng mệt mỏi này do các phản ứng sinh
hóa xảy ra trong mô cơ, tạo axit lactic. Các thầy thuốc ñã tạo ra một vị thuốc bao
gồm axit lactic kết hợp với cây kim sa có khả năng giúp cơ thể không còn mệt mỏi
và có khả năng làm việc trong thời gian dài.
Ứng dụng axit lactic trong phẩu thuật chỉnh hình, người ta thường sử dụng
loại vật liệu có tên là purasorb.
- Purasorb là một hợp chất cao phân tử ñược sản xuất từ axit lactic.
- Purasorb ñược sử dụng như những ñinh gim, gắn phần xương lại với nhau;
khi xương ñịnh hình, purasorb sẽ tự tiêu hủy.
Ứng dụng axit lactic trong nha khoa: Trong nha khoa có hai chế phẩm ñược
sử dụng nhiều ñó là puramex và puracal. Puramex gồm các thành phần như
amulinium lactac, Fe-lactac, Mg-lactac, Mn-lactac, Zn-lactac; puracal chỉ có canxi
lactac. Các chế phẩm này thường làm răng khỏe hơn.
Ứng dụng trong sản xuất vật liệu sinh học (biomaterials): các nhà khoa học
ñang nghiên cứu tạo ra những vật liệu sinh học dùng trong y học bằng các

copolymer của axit lactic. Các copolymer này có tính năng rất giống những bộ
khung xương ñộng vật. Hướng này ñang ñược nghiên cứu và trong tương lai nó sẽ
ñược ứng dụng nhiều.