Giáo trình vi sinh vật học lý thuyết và bài tập giải sẵn (tập 2) phần 2

V I S I N H V Ậ T H Ọ C
Ạ
T H Ự C P H À M & C Ô N G N G H I Ệ P
Food & industrial microbỉology
9.1. MỤC TIÊU

OBJECTIVES

you
have mastered this chapter, you s
Khi đã nắm vững chương này bạn phảiOnce
có khả
năng:
able tó:
• Mơ tả trao đổi chất của vi sinh vật có
thể được
• Describe
how microbial metabolism can be
điêu khiển để sản xuất thực phẩm như thế nào. manipulated for food production.
• Xác định các đặc tính cùa thực phẩm và sự •cóExamine how food characteristics and the
mặt của vi sinh vật trong thực phẩm có thể dẫnpresence of microorganisms in food can lead to
đến sự hư hỏng thực phẩm bằng cách nào.
food spoilage.
• Kể một vài phương pháp ngăn ngừa sự hư hịng
• List several methods for the prevention of food
thực phẩm.
spoilage.
• Kể một số trong các sản phẩm thương mại được
• List some of the various commercial products
sản xuất bởi vi sinh vật.
produced by microorganisms.

• Giải thích bằng cách nào nước và nước thải có• Explain how water and wastewater are treated to
thể dược xử lý để làm cho chúng trở nên an tồn
make thèm safe and usable.
và có thể sử dửng được.
• Describe the process of bioremediation.
• Mõ tả quá trinh liệu pháp sinh học.
• Discuss the problem of acid mine drainage.
• Thảo luận về vấn đè thốt nước axit trang khai
• Describe the role of genetically manipulate
thác quặng.
microorganisms in industrial and agricultural
• Mơ tả vai trị của các vi sinh vặt được thao tác processes
vé
and the basics of industrial-scale
mặt di truyền trong các quá trinh công nghiệp vàtermentation.
nống nghiệp vá cơ sở của lẽn men ở quy mơ• Detine the terms used to describe microbial
cơng nghiệp.
relationships wĩthin the environment.
• Định nghĩa các thuật ngữ được sử dửng để m
tả
•ơExplain
the iníluence of competition, antago
những mói quan hệ giữa các vi sinh vật bên and cooperation ơn microbial survival.
trong mơi trường.
• Distinguish betvveen freshwater and marine
• Giải thích ảnh hưởng của cạnh tranh, đối khánghabitats in terms of characteristics and microbial
và hợp tác lên sự tổn tại của vi sinh vật.
• Phân biệt giữa các nơi sống nước ngọt và nước
biển vé phương diện các đặc tính và các quần

MO

Chương chín • VI sinh vải học thực phẩm ế cống nghiệp

thể vi sinh vặt.
populations.
• Mơ tả một sổ bệnh do vi sinh vật gây ra nhiễm
từ
• Describe
several microbial illnesses thát can be
các môi trường đất và nước.
acquired from terrestrial and aquatic
• Kểracác tiêu chuẩn được sử dửng để đánh giáenvironments.
vi sinh vật có khả năng tiêm tàng dùng lầm vũ
• Identity the criteria used to assess microorganisms
khí sinh học.
for potential use as biological vveapons.
• Kể ra các đặc tính của các tác nhân được c•hoList the characteristics of agents deemed of
rằng có nguy cơ lớn được sử dửng làm tác nhân
signiíicant risk for use as biological agents against
sinh học chống lại con người, động vật, thực vật.humans, animals, and plants.
• Mõ tả một vài biện pháp có thể được sử dửng• để
Describe several measures thát can be taken to
hạn chế tiếm năng của các vử khủng bố sinh limit the potential for bioterrorist attack.
học.
• Discuss how recombinant DNA technolog
• Thảo luận bằng cách náo cõng nghệ ADN tái tổbe used to produce moditied biological agents.
hợp có thể được sử đửng để sản xuất các tácCore concepts

nhân sinh học đã bị biến đổi.
To most of us, Escherichia con, one of the m
9.2. Các khái niệm cơ bản
Hầu hết chúng ta biết vé E.coli như mộtwell-known
trong causes of food poisoning, bút for millions
of
những tác nhân gáy bệnh ngộ độc thực phẩm, songAmericans suffering trịm diabetes, E. con bacteria
are liíesavers thát produce roughly half of all the
đối với hàng triệu người Mỹ đang bị bệnh tiểu đường
thi các vi khuẩn E. con lại la cứu cánh của họ - insulin
chúng thát diabetics require to survive and lead
normal
lả kẻ sản xuất ra gắn một nửa số insulin mà những lives.
people produce the insulin required
người bị bệnh tiểu đường cán tới để sống sót vàHealthy
để
the
body'
s
cells to take úp the glucose they need.
sống một cuộc sống binh thường.
Diabetics,
hovvever,
either do nót produce this
Con người khỏe mạnh sinh ra insulin cắn thiết để
hormone,
cannot
produce
enough of Ít, or cannot
các tế bào của cơ thể có thể hấp thu glucoza mà

properly
u
s
e
what
ihey
produce,
so they must rely ôn
chúng cẩn. Tuy nhiên những người bị bệnh tiểu
of externally produced insulin to
đường, hoặc do không sản xuất dược loại hocmoinjections
n
Before the 198ŨS, the only insulin availnày, hoặc khơng thể sản xuất đủ, hoặc khơng thểcompensate.
sử
able
w
a
s
obtained
trịm animals, bút since then the
dửng nó một cách hợp lý những gì họ sản xuất ra,
h
u
m
a
n
g
e
n
e

thát
codes
íorinsulin was successtully
nén họ phải dựa vào những liêu thuốc insulin đưa từ
a
d
d
e
d
to
a
plasmid
and
inserted
into E. con. Human
bên ngồi vào để bù lại. Trước những năm 1980
insulin
produced
b
y
a
genetically
modiíied
bacterium
nguồn cung cấp insulin duy nhất là từ động vật, song
works
m
o
r
e

effectively
in
the
h
u
m
a
n
b
o
d
y
than
kể từ thời gian náy, gen của người mã hoa insulin
insulin
fram
animals.
E
v
e
n
though
animal
insulin
is
đã được dưa thành cõng vào một plasmit và được
still
available,
its
use

is
being
p
h
a
s
e
d
out
gradualíy
gắn thành cóng vào E.colí. Insulin của người, được
This chapter examines the astounding variety of
sản xuất ra nhờ một chủng vi khuẩn dã được cải biến
ways we use microbes today, from food praduction
vế di truyền, trong cơ thể người dã làm việc hiệu quả
to medical treatments to waste management to
hơn so với insulin từ động vật. Mặc dù insulin đồng
defense against bioterrorism—all topics in the fields
vật vẫn có mặt, song sự sử dửng nó giờ đây đang
of applied and environmental microbiology.
dán dần được loại bỏ.
Chương này sẽ nghiên cứu hàng loạt phương
thức đáng ngạc nhiên mà ngày nay chúng ta đang
sử dửng vi sinh vật, từ việc san xuất các thực phẩm,
việc điều trị y học, việc quản lý chất thải tới sự đấu

tranh chống lại sự khủng bố sinh học - là tất cả các
đế tài trong lĩnh vực vi sinh vật học ứng dửng và vi

Giáo trinh vi sinh vại học - Lý thuyết và bài tập giải sẵn

241

Các hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật ảnhThe metabolic activities of microorganisms shape
hưởng lớn đến môi trường của chúng ta và nhiêu much of our environment, and many microbial
phản ứng vi sinh vật mang ý nghĩa thiết yếu choreaclions
sự
are essential to life ôn Earth. Bacteria and
sống trên Trái Đát. Vi khuân và nấm cố khả năngfungi in particular are capable of many metabolic
đặc biệt đỗi với nhiêu quá trinh trao đổi chất có ýprocesses thát are useful to humans. Chapter 8
nghĩa cho con người. Chương 8 đã giới thiệu cácintroduced
kỹ
techniques of recombinant DNA
thuật của cõng nghệ ADN tái tổ hợp có thể kích thích
technology thai enhance the natural processes of
các quá trinh tự nhiên của vi sinh vật và trong mộtmicroorganisms
số
and, in some cases, give thèm new
trường hợp, tạo được nhiêu chức năng mới làm cíunctions
ho
thát make thèm valuable in industry.
chúng trở nên có giá trị trong cõng nghiệp, nông agriculture, or medicine. In this chapter we examine
nghiệp hay y học. Trong chương này chúng ta sẽother areas of applied microbiology, as well as topics
nghiên cứu các lĩnh vực khác của vi sinh vật học inứngthe
field microbiology,
of environmental
Applied
themicrobiology.
commercial use of

dửng cũng như các vân đè trong lĩnh vực vi sinhmicroorganisms,
vật
encompasses two distinct fields:
học mõi trường.
food microbiology, which includes the use of
Vi sinh vật học ứng dửng, là sự sử dửng thương
microorganisms in food production and the
mại các vi sinh vật, bao gôm hai lĩnh vực: vi sinhprevention
vật
of food spoilage and food-related
học thực phẩm liên quan tới sự sử dửng vi sinhillnesses,
vặt
and industrial microbiology, which involves
trong việc sản xuất thực phẩm và việc phòng ngboth
ừa the applìcation of microbes to industrial
sự hư hỏng thực phẩm cũng như các bệnh có liên
manacturing processes and the solution of
quan đến thực phẩm, và vi sinh vật học cõng nghiệp
environmental, health, and agricultural problems.
bao gồm cà việc ứng dửng vi sinh vật cho các quá
Environmental microbiology explores where
trinh sản xuất cõng nghiệp lẳn việc giải quyết các microorganisms are found in nature, what they do
vấn đế môi trường, sức khoe vá nông nghiệp. Vi there,
sinh and how their activities affect other organisms
vật học mõi trường tìm hiểu vi sinh vật gặp ở đâu(including humans) and the environment itself. We
trong tự nhiên, chúng làm gi ờ đó và bằng cách Food
nào b
microbiology
begin
y considering food microbiology.

hoạt động của chúng tác động lên các sinh vật khác
Microorganisms are involved in producing ma
(kể cả con người) và đến chinh mịi trường đó. of our íavorite foods and beverages, trịm bread to
Chúng ta sẽ bắt đẩu bằng việc xem xét vi sinh yogurt
vật to wine. Indeed, fermented foods are among
học thực phẩm.
some of the oldest foods knovvn and are culturally
9.2.1. Vi sinh vật học thực phẩm
very diverse. The characteristic tlavors, aromas, and
Vi sinh vật tham gia vào việc sản xuất consistencies
nhiêu loại of such foods result from the presence
thực phẩm và đồ uống ưa thích của chúng ta từ bánh
of acids or sugars made by microbes during
mi, yagua tới rượu vang. Trong thực tế, thực phẩm
íermentation. Besides conferring taste and aroma,
lên men nằm trong số những thực phẩm cổ nhất fermentation also acts as a preservative, destroys
đã biết và rất đa dạng vé mật văn hóa. Hương vịmvà
any pathogenic microbes and toxins, and, in some
độ bén vững đặc trưng của các thực phẩm này cases,
bắt adds nutritional value in the form of vitamins
nguồn từ sự có mặt của các axit và đường do vi or
sinhũther nutrients. In the following sections we
vật tạo nén trang lên men. Ngoài việc tạo ra hương
explore how our knowledge of microbial growth and
và vị, lên men cũng hoạt động như một phương metabolism
tiện
enables us to use microbes iníood
bảo quản, phá huy nhiễu vi sinh vật gây bệnh và production
độc
and to control microbial activity thát

tố, và trong một số trường hợp, bổ sung giá trị dinh
results in food spoilage.
dưỡng dưới dạng vitamin hay các chất dinh dưỡng
khác. Trong phần sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu
bằng cách nào những hiểu biết của chúng ta vé sinh

trưởng vả trao đổi chất của vi sinh vật đã cho phép
chúng ta sử dung vi sinh vật trong sản xuất thực


242

Phương chín • Vi sinh vật học thực phẩm ế cõng g j j ẽ j

dẫn đến sự hư hỏng thực phẩm.
Vai trò của vi sinh vật trong sản xuất Tthực
phẩm
he roles
of microorganisms in food production
Bánh mi
Breaơ
Trong khi bánh mì không nở như các loại "bánh VVhereas unleavened breads such as 'quick
mi nhanh" hay các bánh mi dẹt được sàn xuất khống
breads" or *flat breads" are made vvithout the
cấn bổ sung nấm men, thì bánh mi nở có nguồnaddition
gốc of yeast, leavened breads result tròm the
từ sự trao dổi chất kỵ khi của s.cerevisiae. Sữanaerobic
a nóng metabolism of s. cerevisiae. Warm milk or
hoặc nước nóng được bổ sung vào bột nấm menwater
khô is added to dried yeast powder to reconstitute

để phửc hổi lại nó, sau đó bốt nhão đã được tạoÍt, raand then the dough produced by mixmg this liquid
bằng cách trộn dịch lỏng này với bột mi, muối vàwith
các flour, salt, and other ingredients is kneaded to
thành phấn khác sẽ được nhào trộn để đưa khôngintroduce air. The dough rises when metabolic
khi vào. Bột sẽ nở khi các phản ứng giải phóng C0
reactions release CO;, producing air pockets within
sinh ra các túi khí trong bơi nhão. Trong khi nướng
the dough. During baking, any ethanol produced by
bánh mi etanol sinh ra trong lên men sẽ bị bốctermentation
hơi.
evaporates. Sourdough bread is made
Bánh mi làm bằng bột chua sử dửng giống khởi động
using starter cultures consisting of yeast and lactic
chứa cả nấm men lẫn vi khuẩn íactic. Axit lactic được
acid bactena. Lactic acid produced by the bađena
sản xuất bời các vi khuẩn này sẽ làm cho bột chgives
ua sourdough its characteristic taste.
có vị đặc trưng.
Fermentation refers to the partial oxidation of
Lén men là sự oxi hóa từng phán đường đểsugars
giải toreleaseenergy using organic molecules as
phóng năng lượng bằng cách dùng các phân tử hữu
electron acceptors. In food microbiology, however,
cơ làm chất nhận điện tử. Tuy nhiên, trong vi sinhlermentalion
vật
reters to any desirable changes thát
học thực phẩm, lên men được coi là bất kỳ sựoccur
thayto a food or beverage as a result of microbial
đổi mong muốn nào xảy ra đối với một thực phẩm
growth. By contrast, spoilage denotes any unwanted

hay một loại đó uống bắt nguồn từ sự sinh truồng
change to a food thát could occur from undesirable
của các vi sinh vật. Ngược lại, sự hư hịng có ng
hĩa
fermentation
reactions, the growth of pathogenic
Grains, fruits, and vegetables are often
là bất kỳ sự thay đổi không mong muốn náo đốimicroorganisms,
với
or the general presence of any
associated with natural microbial populations
thực phẩm có thể diễn ra do các phản ứng lèn m
unevnvanted microorganisms in the food.
capable of íermentative metabđlism. In antiquity,
không mong muốn, do sự sinh ừưởng của các vi sinh
people relied ơn such spontaneous íermenlation to
vật gãy bệnh, hoặc sự có mát nói chung cùa bất kỳ
produce various foods and drinks. Hovvever the
vi sinh vặt không mong muốn nào trong thực phẩm.
same microbes are nót alvvays present ôn a food
Hạt ngũ cốc, hoa quả và rau thưởng chứa các
trịm harvest to harvest; therore, most modem
qn thể vi sinh vật tự nhiên có khả năng lên men.
commercial food and beverage production relies, ôn
Vào thời cổ đại, con người đã dựa vào những quá
starter cultures composed of known microorganisms
trình lẽn men ngẫu nhiên như vậy để sàn xuất các
thát pertorm speciíic íermentations consistently. In
loại thực phẩm và đố uống khác nhau. Tuy nhiên
addition to an initial starter culture, seconơary

cùng một loại vi sinh vật khống phải bao giờ cũng có
cultures may be added to turther modity the davor ÓT
mật trên một loại thực phẩmở các vử thu hoạch
aroma of some foods. Thus although the same
khác nhau; do vậy hầu hết các quá trình sản xuất
starter culture is used to initiate cheese íomiation,
thực phẩm và đồ uống hiện đại trẽn thị trường đêu
Swiss cheese and blue cheese are different because
dùng các loại giông khỏi động chứa các vi sinh vật
of the secondary cultures used.
đã biết có thể tiến hành các quá trình lên men dặc
biệt một cách ổn định. Ngồi gióng khởi động ban
đấu, các giống thứ cấp cũng có thể được bổ sung để

làm biến đổi hơn nữa hương vá vị của một số loại
thực phẩm. Chảng hạn, mặc dầu cùng một loại
2


Giáo trinh vi sinh vật học • Lý thuyết và bài lập giải sin

243

lam là những loại khác nhau do các giống thứ cấp
đã dược sử dửng.
Rau lên men
Fermented vegetables
Dân cư khắp nơi trên thế giới đêu lên men nhiêuPeople around the world ferment many types oi
loại rau. Hầu hết các loại sản phẩm rau náy đêuvegetables.
là

Most of these vegetable products are
kết quả hoạt đông của các vi khuẩn lactic như the result of the actions of lactic acid bacteria such
streptococcus, Leuconostoc, Lactobacilus
và
as streptococcus,
Leuconostoc, Lactobacillus,
Lactococcus. Bọn này sàn xuất axit lactic mótLactococcus,
cách
which speciíically produce lactic acid
đặc hiệu trong q trinh lẽn men. Sự có mặt axitduring íermentation. The presence oi lactic acid
lactic sẽ axit hoa thực phẩm vá lâm cho nó có acidifies
vi
the food and produces a "sour" ílavor. other
"chua". Các vi khuẩn hoặc nấm khác có trong thực
bacteria or fungi in the food may also contribute
phẩm cũng có thể đóng góp vào các sản phàm fermentation
lên
products to enhance ílavor and aroma.
men nhằm làm tăng hương và vị của chúng.
Many common food products are derived from
Nhiêu sản phẩm lẽn men thường gặp cố nguồn
the íermentation of vegetables. Sauerkra trịm
gốc từ sự lên men các loại rau. Dưa muối Germany and kimchi tròm Korea are both types of
(Sauerkrau) ở Đức vá kim chi ở Hàn Quốc lá cáccavíbbage fermented by lactic acid bacteria. Soy
dử vé bắp cải được lẽn men bởi vi khuẩn lactic. sauce is made by the íermentation of soybeans and
Nước chấm được sản xuất bằng cách lên men đậu
vvheat by Lactobacillus, yeast, and the fungus
lương và lúa mạch nhờ các Lactobacilus, nấm
men
Aspergillus

oryiae. Chocolate is derived from the
và nấm Aspergillus oryzae. Sôcôla bắt nguồn
từ
sự of cacao seeds. Coffee production
fermentation
lén men hạt cacao. Sự sản xuất cà phê dựa trênrelies ôn natural fermentation and enzymatic
việc lẽn men tự nhiên và sự phân huy bằng enzimdegradation
để
to release the bean from the outer
giải phóng hạt cà phê khỏi các lớp vỏ ngồi của layers
hột of the coffee berry so thát the bean can then
cà phê, sau đó hạt có thể được lâm khô và rang.be dried and roasted.
Dưa chuột muối là một loại thực phẩm lên men Pickles are a common fennented food. White
thường gặp. Đối với người da trắng, thì "dưa chuốtpeople often equate "pickles" with cucumbers, other
muối" (pickles) dồng nghĩa với dưa chuột, tuy nhiên
toods such as beets and eggs can be pickled
các thực phẩm khác như củ cải đường hoặc trứng
Pickling refers to the process of preserving or
cũng có thể dùng để sản xuất dưa chuột muồi. ở ílavoring foods with brine (saturated salt water) or
dây muối có nghĩa là bảo quản hoặc làm tăng hương
acid. The acid may result from microbial fermentavị của thực phàm bằng nước muối bão hoa hoặc tion
axit. - as is done with diu pickles. Various spices can
m
entetod the
íoods
arerTtsolution
madetofor
Axit có thể được sinh ra từ sự lẽn men như khi ta
be Faedrd
ed

pickling
enhahnucm
eanlaste.
consumption
alone.
Silage.
a
product
u
s
e
d
as animal
ngâm dưa chuột. Các gia vị khác có thể được thêm
Because pickled foods are acidic, few pathogenic
is mmaki
adentròm
the natural
vào dung dịch muối dưa chuột để làm tăng vị. Vi feed
các ôn many íarms,
microorganisms
survive,
g pickling
an
fermentation
of com, grass,
thực phẩm muối có tính axit, ít vi sinh vật gây bệnh
excellent
preservation
method.grain stalks, potatoes,

and other types of green foliage. The vegetation is
có thể sống được cho nên phương pháp muối được
cút úp and stored in silos thát are closed to air. Uncoi là một phương pháp bảo quản thực phẩm tuyệt
der such moist, anaerobic conditions, the vegetation
vời.
in the silos íerment, producing many organic
Cấc sàn phẩm lên men không chỉ được sản xuất
com
pounds thát make the silage both aromatic and
để phửc vử một minh con người, cò ù chua. một
sản
phẩm được sử dửng làm thức ăn gia súcở nhiêutasty to livestock. Some íarmers produce silage by
trang trại, được sản xuất nhờ lên men tự nhiên ngũ
cốc, cỏ, thân cây, cà chua và các loại lá xanh khác.

Thực vật được cắt và được giữ trong các kho ủ thiếu
không khí. Dưới các điếu kiện ẩm và kị khí như vậy


244

Chương chín - VI sinh vãi học thực phẩm ế cồng nghiệt

chua bằng cách thu thập cỏ khô va rơm ra saubaling
dó hay and grasses and then wrappmg the bale
dóng trang những túi chất dẻo tạo điếu kiện cho quá
in plastic to allow fermentation to occur.
trinh lẽn men điển ra.
Các sản phẩm thít lèn men
Fermented meat products

Nếu khơng được làm khô hoặc lèn men theo mộtUnless dried, cured, smoked, or íermented in
cách nào đó thì thịt sẽ cố khuynh hướng bị hỏng some way, meat has a tendency to spoil rapidly. The
nhanh. Việc kết hợp lén men với sấy khò hốc hcombinalion
un
of fermentation and drying or smoking
khói đã được sử dửng từ nhiêu thế kỷ nay để báo
has been used for centuries to preserve meats
quản thịt, đặc biệt là dối với thít lợn và thịt bị. Xparticularly
úc
pork and beef. Dry sausages such as
xích khơ như salami và pepperoni được chế tạo bằng
salami and pepperoni are made by grinding certain
cách nghiên mót số loại thịt, trơn với cấc loại giameats,
vị mixing in various spices and starter cultures.
khác nhau và các loại giống khởi đơng, qua đó allovving
cho the mixture to íerment in the cold, and then
phép hỗn hợp được lẽn men trong điếu kiện lạnh,stuffing
rối Ít into casings. Headcheese isn't cheese át
nhối chúng vào các túi bọc. Thịt ướp nấu đống all, bút rather pork pickled in brine and spices and
(headcheese) hốn tồn khơng phải là một loại stuffed into casings. Fermented fish - common in
phomat, ngược lai, đó là loại thịt lợn được muối trong
Asian countries - are prepared by grindmg fish in
nước muối cơng với gia vị rói đóng vào các túi bọc.
brine. Naturally occurring microbes feiment the
Cá lên men - thường gặpở các nước châu Á, được
mixlure. The solids are removed and pressed lo tom
chuẩn bị bằng cách nghiên cá trong nước muối. Các
a fish paste, while the liquid portion is drained off
vi sinh vật có mặt trong tự nhiên sẽ lén men hỗn and mixed with Aavoring agents to form fish sauce.
Fermented dairy products

hợp. Phán chất rắn được loại ra và ép thành dạng
patê, còn phẩn dịch lòng được rút ra và trộn với cácMilk fermentation relies, for the most part, ôn the
activities of lactic acid bacteria. Milk in an udder is
yếu tố gia vị thành nước mắm.
sterile, bút because milking introduces many
Các sản phẩm sữa lén men
nót all of which are desirable, raw
Sự lẽn men sửa trong đại đa số trường hợp microorganisms,
đêu
milk is pasteurized betore Ít is packaged or used in
dựa trẽn hoạt dõng của các vi khuẩn sinh axit lactic.
the production of termented dairy products.
Sữa trong bầu sữa vốn vồ trùng song do quá trinh
Buttermilk is made tròm skim milk (milk tròm
vát sữa đã đưa nhiêu vi sinh vặt vào trong đó khơng
phải tất cả đêu là các vi sinh vật mong muốn chowhich fat has been removed) by adding a starter
culture of Lactococcus lactis subspecies cremoris
nên "sữa thô" sẽ dược khử trùng Pasteur trước khi
and Leuconostoc citrovorum. The metabolic
nó được đóng gói vá sử dửng trong sản xuất các
products of fermentation give buttermilk and other
sản phẩm sữa lên men .
milk products their characteristic textures
Sữa bơ được sản xuất từ sữa trong (tức là sữíermented
a
and aromas.
mà phần mỡ dã được loại bị) bằng cách thêm vào
Yogurt production utilizes starter cultures of
một giống khởi động có tên là Lactococcus lactis
streptococcus

thermophiluss anđ Lactobacil
dưới lồi cremoris vá Leuconostoc citrovorum.
Các
bulgaricus.
Pasteurized
milk, milk solids.
sản phẩm trao đổi chất của lên men sẽ làm cho sữa
and other ingredients are mixed to a
bơ và các sản phẩm sữa lên men khác có kiến sweeteners,
trúc
uniform consistency, and then the starter culture IS
vá hương thơm đặc trưng.
added. The mix is fermented át 43°c and then
Sự sản xuất yagua sử dửng các gióng khởi động
cooled to stop microbial activity. Flavors are added
streptococcus thermophilus vá Lactobacillus
bulgaricus. Sữa đã được khử trùng Pasteur, sữpriortopackaging.
a đặc,
chất lầm ngót vá các thành phấn khác được trộn tới
một đô đậm đặc đổng nhất, sau đó bổ sung giống
khởi địng. Hỗn hợp được lên men ờ 43°c va sau đó

được làm nguôi để dừng hoat động của vi sinh vật.


Giáo trình vi sinh vật học • Lý thuyết và bài lập giải sin

245

Phomat đươc phân loại thánh phomat chín và Cheeses are classiíied as unripened or ripened;

phomat khơng chín; ngồi ra phomat chín có thể íurthermore,
là
ripened cheeses can be hard or sott,
phomat rắn hoặc mém, dịu hoặc gắt. Tuy nhiên bất
and mild or sharp. Regardless oi the end product.
kể sản phẩm cuối cùng là gi, quá trinh chế tạo hovvever, the cheese-makingprocess always begms
phomat đêu đi từ sữa dã khử trúng Pasteur. Các with pasteurized milk. Proteins in mílk are
protn có trong sữa được lâm đơng bằng cácốngcoagulated by cultures oi Lactococcus lactis to form
giống Lactococcus lactis để tạo thành các cửc
đông (solids) and whey (liquids). For unripened
curds
và dịch đường sữa. Đối với các loại phomat không
cheeses such as cottage cheese, the curd is
chín như phomat đống què người ta sẽ lấy cửc đông
removed, cút into small pieces, and packaged.
ra, cắt thành từng mảnh và đóng gói. Trong cách Alternatively, the curdling process can be
làm khác, quá trinh tạo cửc dơng có thể được tăng
accelerated by the addition of the enzyme rennin.
nhanh nhờ việc bố sung enzim rennin.
Ripened cheeses are made from milk curds
Các loại phomat chín dược tạo ra từ cửc sữahave been pressed to remove water. Hard cheeses,
đóng đã được ép để loại nước. Phomat cứng nhưsuch as Parmesan and cheddar, are pressed such
Parmesan và cheddar, được ép sao cho chỉ cịn lại
thátít little water remains, while some soft cheeses,
nước, trong khi mót số loại phomat mém như such as Camembert, retain enough moisture to
Camembert, cắn giữ đủ độẩm để cho chúng có m
thểake thèm spreadable. Once pressed, new minở ra. Một khi đươc ép các chủng vi khuẩn mới crobial
sẽ cultures are added and the cheese is ripened
dược bố sung và phomat sẽ được làm chín (thành
(aged) for months to years vvhile continued microbial

thửc) trong nhiêu thảng hoặc nhiêu năm trong khiactivity imparts lo the cheeses their characteristic
hoạt dõng của vi sinh vật vẫn tiếp tửc diễn ra nhsmells
ằm and tastes. The longer a cheese is ripened,
tạo cho phomat các đặc tinh vé mùi và vị đặc trưng.
the more lactic acid is produced, and the sharper the
Một loại phomat càng được làm chín làu thì càng taste.
có Forof"mold-ripened"
cheeses such as Roquetort
Products
alcoholic termentation
nhiêu axit lactic được tạo thành và vị càng gắt. Với
or "blue
cheese",
fungi
are
ded process
instead ũfbybacteria.
Alcoholic fermentation isadthe
which
các loại phomat được làm chín nhờ tác dửng củavarious species of microorganisms convert simple
nấm móc như phomat Roquefort hoặc "phomat màu
sugars such as glucose into alcohol (ethanol) and
lam" thi nấm được đưa vào thay cho vi khuẩn. carbon dioxide (C 0). These two products of
Các sản phẩm lẽn men rượu
íermentation take ơn ditĩerent importance for
Lên men rượu là q trinh mà nhờ đó các lồidifferent
vi
foods and beverages. As is the case for the
sinh vật khác nhau chuyến hóa các đường đơn như
production of fermented dairy products, spectíic

glucoza thành rượu (etanol) và đioxit cacbon (C0starter
).
cultures are used in the large-scale
Hai sản phẩm lẽn men này có tấm quan trọng khác
commercial applications of alcohol íermentation. In
nhau đối với các loại thực phẩm và đồ uống khácthe next subsections, we consider the role of
nhau. Giống như trong trường hợp sàn xuất các sản
íermentation in the production of wine and spirits,
phẩm sữa lẽn men, các giống khởi động đặc biệt beer, vinegar, and bread.
đã được sử dửng trong lên men rượu thương mại Wine
quy and spirits
mồ lớn. Trong các phấn tiếp theo, chúng ta sẽ xemIn the production of wine, Saccharomyces
xét vai trò của lên men trong sự sản xuất rượu vang
cerevisiae is commonly used to íerment sugar in fruit
vá rượu mạnh, bia, dấm và bánh mì.
juice to alcohol. VVeather conditions and soil
Rượu vang và rượu mạnh
composition affect the sugar content of fruit, which in
Trong sản xuất rượu vang, Saccharomyces
tùm greatly affects the quality of the wine. Generally,
cerevisiae thường được sử dửng để lẽn men wine
dườngproduction proceeds as fotlows:
trong dịch quả thành rượu. Các điếu kiện thời tiết và
thành phần của đất ảnh hưởng đến hâm lượng

đường trong quả, hám lượng đường lại ảnh hường
2

2

Chương chín - VI sinh tật học mực phẩm ế củng nga Ép

246

Figure 34. Sơ đó một hệ thống sản xuất dám ăn
(Diagram of a vinegar generator)
[From Madigan, Michael T, Martinko John Mand ParkerJack, 2002.
Brock Biology of Microorganism, Ninth Edition, Prentice Hall]
• Chuẩn bị dịch ép. Các nhà sản xuất rượu vang • Preparation of must. Wine make
nghiền quả và loại thân để thu được dộch ép (các and remove the stems to fomn must (truit solids and
chất rắn và dịch của quả). Họ sản xuất rượu vang đỏ juices). They make red wines trịm the entire must of
từ tồn bộ dịch ép của các loại nho có màu tối, trong dark grapes, whereas white wines are made using
khi rượu vang trắng được sản xuất bằng cách chỉ sử only the juice of either dark or light grapes.
dửng dịch quả của các loại nho trắng hoặc tối.
• Lẽn men. Một lớp màng mỏng vi khuẩn vá nấm • Fermentation. A thin dim of bacteria and yeast
men bao phủ tự nhiên trên các quả nho và các loại naturally covers grapes and other fruit, and in some
quả khác, và trong mót số xưởng làm rượu vang các vvineries these microbes produce the wine.
vi sinh vật này sẽ sản sinh ra rượu vang. Tuy nhiên, However, in most commercial operations, sulíur
trong háu hết các hoạt động thương mại, đioxit lưu dioxiđe (S0) is added to retard bacterial growtti,
huỳnh (S0) được thêm vào dể ngăn chặn sự sinh and then starter cultures of yeast are added to
trưởng của vi khuẩn và sau đó các giống khởi động ensure thát wine of a consistent quality is generated
của nam men sẽ được bổ sung vào để đàm bảo tạo tròm year to year.
ra được loại rượu vang có chất lượng ổn định từ năm
này sang năm khác.
• Sự làm trong. Các chất rắn được loại bằng cách • Clarification. Solids are removed by either filtration
lọc hoặc để lắng.
or settling.
• Làm chín. Rượu vang được làm chín trong những • Aging. The wine is aged in vvooden barrels.
thùng gỗ. Trao đổi chất của nấm men dược tiếp tửc Continued yeast metabolism and the leaching of

và sự thấm của các hợp chất từ gỗ ra sẽ bổ sung compounds tròm the wood add taste and aroma to
hương và vị cho rượu vang.
thewine.
2

2




Giáo trinh ví sinh vài học - Lý thuyết tà Mi lập giải sản

247

• Đóng chai. Rượu vang sau đó được đóng chai•và
Bottling. The wine is then bottled and distributed
được phân phổi.
Dry vvines are those in which all the sugar
Vang khơ là các loại rượu vang máở dó toan bộ
been allowed to terment, whereas sweet or dessert
dường đã được cho lên men. trong khi các loại rượu
wines retain some sugar.
vang ngọt và rượu vang dùng để tráng miệng thi vẫn
Most table wines have a final alcohol conten
giữ lại một chút đường
10—12%, bút distilled spirits (discussed next) are
Háu hết các loại rượu vang để uống đêu có hàm
a
lượng cịn cuối cùng khoảng từ 10-12%, song các dded to increase the alcohol content of so-called
loại rượu mạnh chưng cất (sẽ thảo luận ngay sau fortified wines to about 20%, Champagne is

đây) cũng được thêm váo để làm tăng hàm lượngproduced by the addition of sugar and a second
cònở các loại rượu vang "mạnh" tới khoảng 20%.íermentation thát produces CO; inside the bottle.
Sâm banh được sản xuất bằng cách bổ sung thêm Distilled spirits are made in a process similar to
đường và thêm mót lấn lèn men thứ hai nhằm sản
wine-making in thát Saccharomyces ferments íruits,
xuất ra C0 ở bên trong chai.
grains, or vegetables. The difference is thát during
Rượu mạnh chưng cất dược sản xuất trong một
the aging process, the alcohol is concentrated by
quả trinh giống như sản xuất rượu vangỏ chỗ distillation. In this process, the liquid is heated under
Saccharomyces sẽ lẽn men dịch quả, ngũ cóc
a vh
acauyum to drive off water. The nét result is an
rau. Sự khác biệt nằm ở chỗ, trong quá trinh chín,
increase in the alcohol content (100 proof spirits
cồn được cô đặc bằng cách chưng cắt. Trong quá
have the equivalent content of 50% alcohol).
trinh này, dịch lỏng được đun nóng trong chân Brandies are made trịm truit ịuices, whiskeys are
không để loại nước. Kết quà cuối cùng là sự tăngmade from cereal grains, and vodka comes from
hàm lượng cồn (rượu mạnh chưng cất loại 100 độ
potatoes.
cất chuẩn tương đương với nóng dọ 50% cồn). Các
Beer and Sake beer is made tròm barley in
rượu mạnh được sản xuất từ dịch q, whisky được
following steps:
íâm từ hạt ngũ cóc, cỏn vodka thi có nguồn gốc• từ
Malting. Barley is moistened and germinated, a
khoai tây.
process thát produces catabolic enzymes, which
Bia và sake được làm từ đại mạch theo các bước

convert starch into sugars, primarily maltose. Drying
sau đày:
halts germination, and the bariey is crushed to
• Tạo mắm mạch. Đại mạch được làmẩm vàproduce malt.
cho nảy mắm, một quá trinh sẽ sản sinh ra các • Mashing. Malt and aơộuncts (such as starch
enzim phân giải, các enzim này sẽ chuyển hóa tinh
sugar, rice, sorghum, or com) are combined with
bột thành đường, trước hết là maltoia. Việc sấywkhô
arm water, allovving the enzymes released during
sẽ làm dừng sự nảy mầm, và lúa mạch sẽ được maiting to generate more sugars. Adjuncts serve as
nghiền để sản xuất ra mạch nha.
additional sources of carbohydrate for the enzymes
• Đường hóa. Mạch nha vá các nguyên liệu bổ
to cataboize.
sung (như tinh bột, đường, gạo, lúa miến hoặc ngó)
• Preparation for fermentalion. The spent gr
được hóa với nước ấm, từ đó cho phép các enzim
moved from the sugary liquid Ịwort), and hops—the
dã tiết ra trong quá trình tạo mầm mạch sinh ra dried flower-bearing parts of the vine—like hops
nhiều đường hơn. Các nguyên liệu bổ sung được plant— are added. The mixture is boiled to halt
dùng làm nguồn bổ sung hidratcacbon làm cơ chất
enzymatic activity, extract davors from the hops. kin
chocácenzim.
most microorganisms, and concentrate the wort.
• Sự chuẩn bị cho lên men. Các hạt đã được
• Fermentation. A starter culture of Saccharo
phân huy sẽ bị loại khỏi địch đường, và huplon phán mang hoa đã được làm khô cùa cây leo - như

cây huplon - sẽ được bổ sung. Hỗn hợp dược đun
2

248

Chuụng chớn ã Ơ1 sinh vt hc thc phm cng nghiệt

được cấy vào dịch đường hóa. Hấu hết các loại isbiaadded to the wort. Most beers are made with the
đêu được sản xuất bằng chủng nấm men lên meso-called
n
bottom-íermenting yeast s. carlsbergensis
"dày" s. carlsbergensis . Bia Ales được sàn (karlsberg-en
xuất
sis). Ales are produced with the topbăng chủng nấm men lẽn men nổi s. cerevisiae
termenting yeast s. cerevisvte (so-called because
(được gọi như vậy vi nấm men nổi trên bé mặt thung
the yeast Aoats in the vát).
lẽn men).
• Aging. The beer is aged, pasteurized or (ilt
• Làm chín. Bia được làm chín, khử trùng and bottled or canned. Beer has a considerably
Pasteur hoặc lọc và đóng chai hoặc đóng hộp. lower
Bia alcohol content (about 4%) than either wine ĨT
có nóng đó cồn (khoảng 4%) khá thấp so với rượu
distilled spirits.
vang va rượu cát.
Sake (so-cled rice wine) is more correctly "nce
Sake (cịn gọi là rượu gạo) đúng hơn là bia gạo
beer" because the starch in cooked rice is fìrst
vi rằng tinh bót trong gạo đã chín lúc đáu được converted to sugar (by the fungus Aspergillus
chuyển thành đường (nhở nấm mốc Aspergillus
oryzae) and then the sugar is íermented by

oryzae) rối sau đố đường được lên men nhSaccharomyces.
ở
Sake has ăn alcohol content of
Saccharomyces. Sake có mót hám lượng đường
vào
about14%.
khoảng 14%.
Vinegar. Vinegar is produced when the ethanol
Dấm. Dấm được sản xuất khi rượu sinh ra từ quá
resulting tròm the termentation of a fruit, grain, or
trinh lẽn men quả, ngũ cốc, hoặc rau được oxi hóa
vegetable is íurlher oxidized to acetic acid. This
tiếp tửc thành axit axetic. Sự chuyển hóa trao đổisecondary metabolic conversion is pertormed by
chát bậc hai này được tiến hành bởi các vi khuẩnacetic acid bacterìa such as Acelobacler or
sinh axit axetic như Acetobacter hoặc
Gluconobacter, and generates roughly 4% acetic
Gluconobacter, và tạo ra khoảng 4% axit axetic.
acid. Different ílavors of vinegar are derived tròm
Hương vị khác nhau của dâm bất nguồn từ các different starting materials. Cider vinegar, for
nguyên liệu khởi đấu khác nhau. Dâm rượu táo, example, is made from apples.
chẳng hạn, được làm từ táo.
The causes and prevention of food spoilage
9.2.2. Nguyên nhân và cách phòng ngừa
sự hư many chemical reactions involving
VVhereas
hỏng thực phẩm.
food are desirable because they enhance taste.
Tronạ khi nhiêu phản ứng hóa học liên quan đến
aroma, or preservation, other reactions are nót.
thực phẩm là các phản ứng mong muốn vi chúngSpoilage of food leads nót only to economic loss,

làm tăng hương thơm, vị và khả nàng bảo quản bút
thi potentially to illness and even death. In this
Causes oííood spoilage
các phản ứng khác lại không. Sự hư hỏng thực section
we examine the causes of food spoilage
ds may spoil - thát is, be adversely affected
phẩm không chỉ dẫn đến những tổn thất vé kinhbore
tế, Fooconsidering
ways to prevent Ít.
nó cịn có tiêm năng gãy bệnh và thậm chi gây in
tử nutrition or appearance - because oi inherent
properties of the food itself. Such intrinsic factors
vong. Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu các
include qualities such as nutrient content, water
nguyên nhãn của sự hư hòng thực phẩm trước khi
activity, pH, and physical structure of the food, as
xem xét cách phịng ngừa nó.
well as the competitive activities of microbial
Các nguyên nhắn cùa sự hư hỏng thực phẩm
popuíations. Alternatively, food spoilage may be the
Thực phẩm có thể bị hỏng - tức là, bị ảnh hưởng
result of extrinsic íactors thát have nothing to do with
xấu vé dinh dưỡng và vẻ ngoài - do các đặc điểm
the food itselí, bút instead with the way ít is
vốn có của bản thân thực phẩm. Các yểu tố bên
processed or handled.
trong này bao gồm các tính chất như hàm lượng
chất dinh dưỡng, hoạt đõ nước, pH, các câu trúc vật
lý của thực phim cũng như hoạt động cạnh tranh
của cấc quán thể vi sinh vật. Mặt khác, sự hư hỏng

thực phẩm có thể là kết quả của các yểu tố bẽn
ngồi khơng có liên quản gi đến bản thân thực phẩm


Giáo trinh vi sinh vệt học - Lý thuyết và hài lập giải sẵn

249

Các yếu tố bên trong trong sự hư hỏng thực phẩm. Intrínsic tactors in food spoilage
Thành phân dinh dưỡng của thực phẩm xác định
The nutritional cornposiilon of food determines
cả kiểu vi sinh vật có mặt lẫn khả năng chúng có both the types oi microbes present and whether they
sinh trưởng được hay không; chẳng hạn, các loại will grow, for example, high-starch foods tend to
thực phẩm có hàm lượng tinh bột cao sẽ có xu thế suppórt a different group of microbes than do highhỗ trợ một nhóm các vi sinh vát khác nhau hơn là protein foods. Some foods contain natural antimicroloại thực phẩm có hàm lượng protein cao. Một số bial agents, such as the benzoic acid in cranberries,
thực phàm chứa các tác nhân kháng vi sinh vật tự and thus are nót prone to spoilage. In contrast,
nhiên như axit benzoic trong cây quất, và do vậy ỉortiíied foods - those enriched in vitamins and
khơng dễ bị lâm hư hỏng. Ngược lại, các loại thực minerals to improve the health of humans - may
phẩm mạnh - tức lá các loại thực phẩm giàu vitamin also, inadvertently, íacilitate growth of mivà muối khống có thể tăng cường sức khỏe cho croorganisms by providing more nutrients.
con người - thì vồ tinh cũng cị thể kích thích sự sinh
Hoạtcủađộvinước
bị liên
với các
trường
sinh là
vặtnước
qua không
việc cung
cấpkếtnhiêu
chất Water activity refers to water thát is nót bound by

chất dưỡng
hịa tanhơn.
hoặc với bé mặt vạ do vậy có thể được
solutes or to suríaces and is thus available to
dinh
cung cấp cho vi sinh vật. Hoạt đồ nước của nướcmicrobes.
tinh
The water activity of pure water is sét át
khiết được Cũi là 1,0, và hấu hết các vi sinh vật 1
đều
.0, and most microbes require environments with a
địi hỏi các mơi trường có hoạt độ nước ít nhất làwater
0,9. activity of át least 0.90. Moist foods with water
Thực phẩm ẩm có hoạt độ nước khoảng 0,9 như activities
thịt
near 0.90, such as íresh meat, support
tươi, sẽ trợ giúp sự sinh trưởng của vi sinh vật trong
microbial grovvth, vvhereas dry íoods with water
khi các thực phẩm khơ có hoạt độ nước gần 0 (chẳng
actìvities near zero (for example, uncooked pasta) do
hạn, như mi sợi chưa chín) khơng hỗ trợ sự sinh nót support microbial growth. The water activity of
trưởng của vi sinh vật. Hoạt độ nước của thực phíoods
ẩm can be reduced either by drying or by adding
có thể bị hạ thấp nhờ sấy khô hoặc thèm muối hoặc
salts or sugars. Thus even though jam looks moist, its
đường. Như vậy mặc dù mứt trông rấtẩm nhưng hàm
sugar content is very high, and its vvater activity is tao
lượng đường của nó lại rất cao, và hoạt độ nước locủa
wT
tohesupport

growth.
pH ofmuctì
foodmicrobial
can either
be an intrinsic
nó lại q thấp để hỗ trợ sự sinh trưởng mạnh của
vi
chemical
property of the food, as in the case of citrus
sinh vật.
fruit, or the result of termentation, as with pickles. In
pH của thực phẩm có thể mang đặc tính hóa either
học case, a pH below 5.0 typically supports little
bên trong của thực phẩm, như trong trường hợp của
microbial growth except by a few molds or lactic acid
quả chanh, hoặc lá kết quả của lẽn men như là trong
bacteria. A pH closer to neutral (7.0) supports a wider
trường hợp dưa chuột muối. Trong cả hai trường hợp,
range of microbial growth. Since the pH of most foods
pH dưới 5 thường kém hỗ trợ sự sinh trưởng củaisviclose to neutral, pH is generally nót a deterrent to
sinh vật trừ một số nấm móc hoặc các vi khuân lactic.
spoilage microorganisms.
pH gần trung tinh (7,0) hỗ trợ một phạm vi rộng sinh
Physical structure is a visible intrinsic íactor.
trỵậng của vi sinh vật. Vì rằng pH của háu hét thực
Rinds or thick skins naturally protect many fruits and
phẩm nằm gán trung tính nên pH nói chung khơngvegetables, and eggs have shells. These coverings
ngăn cản các vi sinh vật làm hỏng thực phẩm. are dry and nutritionally poor, and thus they support
Cấu trúc vật lý là một yếu tó bén trong dễ thấy.
little microbial grovvth. lí the outer covering is broken

Vỏ cây hoặc vỏ dày bảo vệ một cách tự nhiên nhiều
or cút, hovrever, microbes can reach the moist intenor
loại quả và rau, cũng như trứng có vị. Những lớpofbathe
o food and cause Ít to rót. Additionally, moisture
phủ này khơ và nghèo chất dinh dưỡng, và do vậylefthỗôn the rind or skin can create conditions thát
trợ yếu sự sinh trưởng của vi sinh vật. Tuy nhiên, nếu
lớp vỏ ngoai bị vỡ hoặc cắt thi vi sinh vật cố thể xâm
nhập vào các vùng bẽn trongẩm ướt và lâm thói thực

phẩm. Ngồi ra, độẩm cịn lại trên vỏ da có thể tạo


250

Chng chớn ã Ơ1 sinh vt hc mc phm câng BgMệp

nên các điêu kiện trợ giúp sinh trưởng của nấm msupport
ốc
mold and bacterial growtti. Ground
và vi khuân. Thịt băm viên trợ giúp sự sinh trưởng hcủa
amburger supports microbial growth, and thus spcnls
vi sinh vật và do vậy bị hỏng nhanh hơn so vớifaster,
các than whole steaks or roasts, because grinding
miếng thịt rán nguyên vẹn, vỉ sự nghiên tạo nên các
creates air pockets and more surfaces thai can
túi khi và làm tăng bế mặt có thể chứa chấp các harbor
vi microbes. In uncut meats, the largest volume
sinh vật. ở các miếng thịt khơng bị cắt nhỏ, thể tích
of the meat is anaerobic and nót exposed to
lớn của thịt lá kị khí và khơng được tiếp xúc với vimicroorganisms.

sinh
vật.
To some extent, microbial competition can a
ở một mức độ nào đó, sự cạnh tranh của vi sinh
be an intrinsic factor in food spoilage, espedally in
vật cũng có thể là một yếu tố bên trong trong sựtermented
hư
foods. Fermented foods are populated with
hỏng thực phẩm, đặc biệt làở các thực phẩm lènlarge numbers of fermentative bacteria. bút few
men. Các thực phẩm lên men được định cư bởi pathogens,
một
because the latter đo nót readily grow in
số lượng lớn các vi khuẩn lên men và ít các lác nhãn
the environment produced by termentation.
gây bệnh vi rằng các tác nhãn gãy bệnh không sinh
Furthermore, pathogens thát require the rích nutrient
trưởng nhanh trong mơi trưởng do lên men tạo ra.levels found in the human body are nót typically
Hơn nữa, các tác nhãn gây bệnh đối hỏi hàm lượng
capable
of growing
ơn in
"lower
nutrient"
foods.
Extrinsic
tactors
íooơ
spoilage
chất dinh dưỡng caoở cơ thể con người nói chung sẽExtrinsic tactors including how food is processed,
không thể sinh trưởng trên các thực phẩm "dinh handled, and stored, also govern food spoilage.

dưỡng thấp".
Microorganisms enter food in a variety of ways; some
Các yếu tố bên ngoài trong sự hư hỏng thực
phẩm. accidentally during harvesting tron)
are introduced
Các yếu tố bên ngoài bao gồm cách thức chếsoil or contamined vvater; and others are introduced
biến, quản lý và bảo quản thực phẩm cũng quyết định
during commercial food processing. Mechanical
sự hư hỏng thực phẩm. Vi sinh vật xâm nhập vào
vectors such as flies can also deposit microbes tròm
thực phẩm theo nhiêu con đường khác nhau; mộttheir
số feet onto food. Most microbial contaminants
được đưa vào mốt cách võ tinh khi thu hoạch chúng
leading to spoilage, however, can be traced to
từ đất hoặc từ nước bị nhiễm bẩn; còn những loại improper handling by consumers. Methods to prevent
khác được đưa vào trong quá trinh chế biến thực the introduction of microbes into food, or to limit their
phẩm thương mại. Các vectơ cơ học như ruồi cũnggrowth,
có will be presented shortly.
thể mang vi sinh vật từ thức ăn của chúng đến thực
phẩm. Tuy nhiên, hầu hết các vi sinh vặt lây nhiễm
Classiíying ìoods in terms oi potentìal for spoilag
dẫn tới hư hỏng đêu có thể được lần ra từ những thao
Foods can be grouped into three broad categories
tác không hợp lý của người tiêu thử. Các phương based ôn their likelihood of spoilage. HigNy
pháp ngăn ngừa sự xâm nhập của vi sinh vật vàoperishable foođs, such as milk, spoil relatively quickly
thực phẩm hoặc hạn chế sự sinh trưởng của chúng
(within days). Perishable foods tend to be nutrient
sẽ được trinh bày ngay sau đây.
rích, moist, and unprotected by rinds or coverings,
Phàn loại thực phẩm theo tiềm năng bộ ahư

hỏngto be kept COM. Semi-períshable foods,
nd need
Thực phẩm có thể được chia thành ba nhóm such
lớn as tomato sauce, can be stored in sealed
dựa trẽn khả năng bị hư hỏng của chúng. Các thực
containers for months vvithout spoiling so long as ttiey
phẩm dể thối nhất như sữa bị hỏng tương đói nhare
anhnót opened. Once opened, however, they may
(trong vài ngày). Thực phẩm dẻ thối có khuynh hướng
spoil vvithin several weeks. Many termented foods are
giàu chất dinh dưỡng, ấm, không được bảo vệ bởisemi-perishable.
vỏ
Nonperishable foods are usually dry
và các lớp bao bên ngoài và cán phải dược giữ lạnh.
toods, such as pasta or uncookeđ rice, or canned
Các thực phẩm bán-dễ thối như nước sốt cà chua, có
thể được bảo quảnở trong những hộp kín hàng tháng

mà khơng bị hỏng chừng nào chúng chưa được mở
ra. Tuy nhiên, mót khi đã mở ra, chúng có thể bị hỏng


Giao trình vi sinh vài học - Lý thuyết va bài tập giải sin

251

thường là những loại thực phẩm khô, như lá mi sợigoods thát can be stored almost indeíinitely vvithout
hoặc gạo hoặc các thực phàm đóng hóp có thể được
spoiling. Nonperishable foods are typically either
dự trữ gán như vĩnh viển ma khơng bị hư hỏng. Thơng

nutritionally poor, dried. íermented. or preserved.
thường, các thực phẩm không dẻ thổi lá các chất
nghèo dinh dưỡng, khơ, lên men hoặc được bảo
Prevention ío spoilage
quản.
Food spoilage can occur during production,
Ngăn ngừa sự hư hỏng thực phẩm
processing,
packaging, or handling. Spóilage can
Việc hư hỏng thực phẩm có thể xảy ra khi sản
xuất, chế biến, đóng gói hốc xử lý. Sự hư hỏngresult
có in signiticant economic losses, especially to
producers - in the form of lost productivity, food
thể dẫn đến những tồn thất nặng né vế kinh tế đặc
recalls, and even the loss of jobs resulting from the
biệt lá đói với những người sản xuất - như mất sẩn
shutdovvn of unsaíe food processing íacilities - bút
lượng, mất trắng và thậm chí mất việc do phải đóng
also- to consumers in the form of medical expenses
cửa các thiết bị chế biến thực phẩm khơng an tồn
nhưng cũng cà đối với những người tiêu thử dưới and time lost from work.
Food processing methods
dạng những phí tổn vé y tế và mất thời gian lao động.
Industrial canning is a major food packaging
Các phương pháp chế biến thực phẩm
methodology
for preserving foods. After food is
Đóng hộp cịng nghiệp là phương pháp đóng
gói
prepared by washing, sorting, and processing, Ít is

thực phàm chủ yếu đối với các thực phẩm đóng hộp.
Sau khi thực phẩm được chuẩn bị bằng cách rửa,then packaged into cans or jars and subjected to high
phân loại và chế biến, nó sẽ được đóng gói vào heat
các (115°C) under pressure for a given amount ũf
lon hoặc các lọ và xử lý bằng nhiệt (115°C) dướitime,
áp depending ôn the food. This is followed by rapid
suất cao trong một thời gian nhất định tuy thuộc cooling.
vào The heat kills vegetative mesophilic bacteria
loại thực phẩm. Sau đó nó được làm nguội nhanh.and destroys endospores formed by Badllus and
Although canning results in the eliminaNhiệt sẽ giết chết thể dinh dưỡng của các vi khuẩnClostridium.
ưa
tion of most contaminating microorganisms, Ít does
ấm và phá huy nội bào tử do Badllus và Clostridium
tạo thành. Mặc dù việc đóng hộp sẽ loại bỏ hầu nót
hết sterilize food; hyperthermophic microbes remain,
các vi sinh vặt lây nhiêm, song nó khơng tiệt trùngbút because they cannot grow át room temperature,
thực phẩm; các vi sinh vật siêu ưa nhiệt vẫn tồn they
tại, đo nót pose a threat.
Canning
is usually a very effective means of
nhưng vi rằng chúng không thể sinh trưởngở nhiệt độ
preservation. Spoilage, hovvever, can occur if the
phóng cho nên chúng khơng gãy đe dọa.
food is under-processed, or if mesophilic microbes
Sự đóng hộp thường là một phương tiện bào quản
the can during cooling or thereaíter. The
rất hiệu quả. Tuy nhiên, sự hư hỏng có thể xảy racontaminate
nếu
two
m

o
s
t
frequent
contaminants íound in canned
thực phẩm được chế biến tồi hoặc nếu các vi sinh vật
oods are Clostridium spp. and coliforms, anaerobic
ưa âm nhiễm hộp trong lúc lầm nguội hoặc sau gđó.
organisms thát grow well in low-acid íoods.
Hai loại vi sinh vật lây nhiễm thường gặp nhất trong
with the resistant endospores of
các thực phẩm đóng hộp lá Clostridium spp. Contamination
và các
Clostridium
is especially problematic because if the
coliíorm, các vi sinh vật kị khí sinh trưởng tốt trong
cans or jars are nót heated sufficiently, the
các thực phẩm có nồng độ axit thấp. Việc lây nhiễm
germinate, grow and release toxins
với các nội bào tử bén nhiệt của Clostridium làendospores
một
vấn đè đáng quan tâm dặc biệt vi nếu các hộp vàinside
lọ the container.
is less rigorous than canning
không được xử lý bằng nhiệt một cách đầy đủ thi Pasieurừation
các
nội bào tử sẽ nảy mắm, sinh trưởng và giải phóng typically
độc used primarily with beer, wine, and dairy
products because Ít does nót degrade the ílavor ũf
tố bên trong các hộp.

foods. By heating foods only
Khử trùng Pasteur là biện pháp ít nghiêm these
ngặt more delicate
e
n
o
u
g
h
to
k
i
n
mesophilic,
nonendospore-íorming
hơn so với dóng hộp và thường được sử dửng chủ
yếu đối với bia, rượu vang và các sản phẩm sữa vi


252

Chương chín • VI sinh vại học thúc phẩmỊ cống nghiệt

chì giết chết các vi sinh vật ưa ấm, khơng hình thành
microbes (including most pathogens), pasteunzatK)n
bào tử (bao gồm háu hết các tác nhãn gây bệnh) lowers
khử the overall number of microbes. bút because
trùng Pasteur còn hạ thấp sổ lượng VI sinh vậtsotổng
me microbes survive, pasteurized foods lend lo
số. nhưng do một số vi sinh vật vẫn sống sót chospoil

nênvvithout retrigeration.
các thực phẩm được khử trùng Pasteur có khuynh
hướng bị hư hỏng khi không được giữ trong tủ lạnh. Because moisture is essential for microtnal
growth, desiccation (drying) is an excellent food
Vỉ rằng độ ẩm là điêu kiện thiết yếu đối với sinh
technique. Drying greatly reduces, if nót
trường vi sinh vật, cho nên sự làm khơ (sấy khơ) preservation
là
eliminates,
microbial
growth, bút Ít does nót kin
một kỹ thuật bảo quàn thực phẩm tuyệt tác. Sây khỏ
bacterial endospores. Although drying by leavmg
làm giảm đáng kể, nếu không phải là loại bỏ, sự sinh
foods in the sun is still used for some fruils. today
trưởng của vi sinh vặt nhưng nó khơng giết chết nội
ost commercially dried foods are processed in
bào tử của vi khuẩn. Mặc dù sấy khô bằng cáchm
để
ovens or heated drums thát evaporate the water from
thực phẩm dưới ánh mặt trời vẫn được sử dửng dối
với một số loại quả, song ngày nay háu hết các the
loạifoods.
thực phẩm làm khó bấn trẽn thị trường đêu dược chế Lỵophilization, or ừeeze-drying, involves treeáng
biên trong các lị hoặc các trống được đốt nóng cófoods and then using a vacuum to draw off the ice
khả năng làm bốc hơi nước cùa thực phẩm.
crystals. Freeze-dried foods such as soups and
Đông khô hay đông lạnh bao gồm việc làm
đông
sauces

can be reconstituted by mixing vvith water.
lạnh thực phẩm, sau đó sử dửng mót thiết bị chân
Gamma radiation, produced primarily by the
không để rút các tinh thể băng. Thực phẩm được isotope cobalt-60, can penetrate truits, vegelables,
đông khô như súp hoặc nước chấm có thể phửcfish,
hồi and poultry to cabse irreparable (and thus fatal)
lại bằng cách trộn với nước.
damage to the DNA of microbes in these foods. Such
Các tia gamma, được sinh ra chủ yếu bởi chấtionizing irradiation is controversial because some
đồng vị phóng xạ coban-60, có thể xâm nhập vào consumers,
hoa
believe thát irradiated foods become
quả, rau, cá và gia cầm để lầm hỏng ADN của viradioactive,
sinh
are less nutritious, or contain toxlns.
vật trong các loại thực phẩm này một cách khơng Nevertheless, because Ít can achieve complete
thuận nghịch (và do vậy gây chết). Sự chiếu xạ ion
sterilization, Ít is used routinely to preserve some
hóa như vậy lá vấn đê dang còn được tranh cãi vifoods such as spices.
rằng một số người tiêu thử cho rằng các thực phẩm uv light is nót ioniáng and does nót penetrate
được chiếu xạ sẽ cỏn nhiễm chất phóng xạ, chứavery
ít far. ít is used to treat packing anđ cooling water
chất dinh dưỡng hơn và còn chứa độc tố. Tuy nhiên,
used in industrial canning and to treat work surtaces
vi có thể dạt được sự tiệt trùng tuyệt dối cho nênannó
d utensils in industrial meat processing plants.
vẫn được sử dửng để bảo quản một số loại thực In aseptic packaging, paper or plastic contai
phẩm như các loại gia vị.
thát cannot vvithstand therigorsof canning or
Tia tử ngoại khơng phải lá tia ion hóa vả khơngpasteurization are sterilized with hót peroxide

xâm nhập quá sâu. Nó dược SỪ dửng để xử lý nước
solutions, uv light, or super-heated steam. Then a
dùng cho đóng gói và làm nguội dùng trong cơng conventionally processed food is added to the aseptic
nghiệp đóng hộp và xử lý bé mặt làm việc va cácpackage, which is sealed without the need toi
cống cử trong các nhà máy chế biến thịt cõng nghiệp.
additional processing.
Trong phép đóng gói vô trùng, các hộp giấy
Thehoặc
use of preservatives
chất dẻo không thể chịu được sự ép của sự đóng hộp
hoặc sự khử trùng Pasteur sẽ dược khử trùng bằng
dung dịch peoxit nóng, tia tử ngoại, hoặc hơi nước
siêu nóng. Sau đó một thực phẩm dược chế biến theo

phương pháp thông thường sẽ được bổ sung váo các
bao gói vơ trùng, được hàn lại, dán kín lại và khơng


Giáo trinh vi sinh vệt học - Lý thuyết và bài tập giải sẩn

253

Muối hoặc đường là hai chất bảo quản hóa họcSau and sugar are two chemical preservatives
đã được loài người sử đửng từ thời cố đại. Muối và
known even to ancient humans. They draw vvater out
đường sẽ rút nước khỏi thực phẩm cũng như khỏiofvifoods and microbes alike; high concentrations of
sinh vật; các nống độ cao của muối hoặc đường salt
đêuor sugar both kin microbes present during progiết chết các vi sinh vật có mặt trong quá trinh chếcessing and retard the growth of any subsequent
biến vá lâm chậm sự sinh trường của các vi khuẩnmicrobial
kế

contaminants. Ham and bacon are
tiếp. Thịt hộp và thịt muối là những ví dử vé những
examples of high-salt foods; jams and jellies are
thực phẩm chứa nồng độ muối cao, mứt và thạchexamples
là
of high-sugar foods.
những ví dử vé các thực phẩm chứa nóng độ đườngWhereas salt and sugar act by removing water,
cao.
other natural preservatives such as onions, garlic,
Trong khi muối vầ đường tác đông bằng cách loại
many herbs, spices, and oils actively inhibit microbial
nước, các loại chất bảo quản tự nhiên khác như hành,
enzymes or disrupt cytoplasmic membranes. Garlic
tỏi, nhiêu loại cỏ, các loại gia vị và dầu ức chế mcontains
ạnh
allicin, an antimicrobial compound thát
các enzim vi sinh vật và phá vỡ màng tế bào chất.inhibits
Tỏi enzyme function. Benzoic acid, produced
chứa alixin, một hợp chất kháng vi sinh vật có khảnaturally by cranberries, also interteres with
năng ức chế hoạt động của các enzim. Axit berưoic,
enzymatic function. Cloves, cinnamon, oregano, and
dược tạo ra tự nhiên trong quả quất cũng can thiệp
thyme produce oils thát intertere with the membrane
vào chức năng của các enzim. Đinh hương, quế, íunctions of microorganisms.
oregano, và cây húng tây tạo ra các loại tinh dầu cóAs we have seen, fermentation (vvhether natural
khả nâng can thiệp vào các chức năng của màngởorvicommercial) preserves some íoods by producing
sinh vật.
an acidic environment thát is inhospitable to most
Như chúng ta đã thấy, lèn men (dù tự nhiên hmicrobes.
ay

For other foods such as meats, the use of
thương mại) đêu bảo quản một số thực phẩm bằng
wood smoke during the drying process introduces
cách tạo ra một môi trường axit khơng thích hợp growth
đối inhibitors thát help preserve the food. other
với sự trú ngử của hấu hết các vi sinh vật. Đói vớinaturally
các occurring chemicals and several synthetic
thực phẩm khác như thịt, việc sử dửng khói củi trong
ones can be purposely added to foods as chemical
quá trinh làm khó sẽ đưa các chất ức chế sinh trưởng
preservatives. Acceptable food additives should be
vào giúp bảo quản thực phẩm. Các hóa chất có h
mặt
amnless to the consumer and should nót alter the
trong tự nhiên khác và một vài hóa chất tổng hợptaste
có or appearance of the food to any great extent.
thể được bổ sung một cách cố ý vào thực phẩm Organic
như acids such as benzoic acid, sorbic acid, and
lá các chất bảo quản hóa học. Các chất bổ sung thực
propionic acid are commonly used in beverages,
phẩm dược chấp nhận cán phải vô hại đối với người
dressings, baked goods, and a variety of other foods.
tiêu thử và không làm thay đổi vị hoặc vẻ ngồi G
của
ases such as sulíur dioxide and ethylene oxide are
thực phẩm ở mọi mức độ. Các axit hữu cơ như axit
used to preserve dried fruit, spices, and nuts. AU such
benzoic, axit socbic, axit propionic, thường được sửchemical preservatives inhibit some function of the
dửng trong các loại đổ uống, các loại bánh ngọt vàmicrobial cell to prevent growth, bút many do nót achàng loạt loại thực phẩm khác. Các loại khí như dioxit
tually kin microbes; in other words, they are

lưu huỳnh và etilen oxit được sử dửng để bảo quản
germistatic rather than germicidal. Some chemicals
các loại quả khò, gia vị vá quả hạch. Tất cả các work
chất better against bacteria than against fungi, and
Attention to temperature during processing a
bảo quản này ức chế một hoạt động nào đó củavice
tế versa. Benzoic acid, for example, has a largely
bào vi sinh vật nhằm ngăn ngừa sinh trưởng song antitungal íunction and does nót affect the grovvth of
nhiêu trong số chúng thực ra khơng giết chết vi sinh
many bacteria.
vát; nói cách khác, chúng là các chất ức khuẩn chứ
không phải là các chất diệt khuẩn. Một số hóa chất
hoạt động chống lại các vi khuẩn tốt hơn chống lại

nấm, và ngược lại. Chăng hạn axit bereoic, có hoạt
động kháng nấm mạnh song khơng có hiệu quả lên


254

Chương chín • VI sinh vãi học mực phẩm ế cõng nghiệp

quản
storage
Nói chung, nhiệt độ cao là nhiệt độ mong muốnIn general, higher temperatures are desirable
trong chế biến và chuẩn bị thực phẩm nhằm ngăn during food processing and preparation to prevent
ngừa sự hư hỏng của thực phẩm, trong khi nhiệtfood
độ spoilage, vvhereas lovver temperalures are
thấp lá nhiệt độ mong muốn để dự trữ thực phẩm.
desirable for food storage. High temperatures such as

Nhiệt độ cao như các nhiệt độ trong khử trùng those during pasteurization, canning, or cooking kin
Pasteur, đóng hộp hoặc đun sôi sẽ giết chết các tác
potential pathogens because proteins and enzymes
nhân gây bệnh tiêm tàng vì rằng các protein vá enzibm
ecome irreversibly denatured. (Heat does noi
sẽ bị biến tính khơng thuận nghịch. (Nhiệt khơng làInactivate
m
many toxins; for example, botulism toxin
bất hoạt nhiêu loại độc tố; chang hạn độc tố ngô m
độc
ay remain in cooked foods even when the bactena
thịt có thể giữ trong thực phẩm dã đun sơi thậm thát
chí produced Ít are dead.) Unlike heat, cold rarely
khi các vi khuẩn sản sinh ra nó đã chét). Khác vớikills
sứcmicrobes, bút instead only retards their growth by
nóng, sự làm lạnh ít khi giết chết vi sinh vật mà ngược
slowing their metabolism. Even treếng fails to kin au
lại chì ngăn chặn sự sinh trưởng bằng cách làm chậmicroorganisms
m
and may only lower the level of
lại sự trao đổi chất của chúng. Ngay cả việc làm đổng
microbial contamination enough to reduce the
lạnh cũng khơng thể giết chết tốn bộ vi sinh vật likelihood
mà To prevent
of foodfood
poisoning
afterfoods
frozenshould
foods bheave
spoilage,

chì có thể hạ thấp mức lây nhiễm do vi sinh vật, đủ
beeđể
n thavved.
prepared
át sufficiently high temperatures and then
làm giảm khả năng ngộ độ thực phẩm sau khi thực
stored under conditions thát do nót facilitate miCTObial
phẩm đông lạnh đã được làm tan.
growth. Wrapping lettovers or putting thèm in
Để ngăn ngừa sự hòng thực phẩm, thực phẩmcontainers enables íoods to be stored away trịm
phải dược chuẩn bị ờ các nhiệt độ cao và sau dóexposure
phải
to air or contact thát could result in
được bảo quản trong các điếu kiện không thuận lợi
contamination. storing toods in the cold of a
cho sự sinh trưởng của vi sinh vật. Việc bao góirrigerator
và
or freezer combines the protection of
đặRhúng trong các binh chứa tạo diếu kiện cho thực
packaging with growth-inhibiting temperatures.
phẩm được dự trữ mà khơng tiếp xúc với khơng One
khí microbe for which cold storage does no
hoặc các tiếp xúc khác dẫn đến [ây nhiễm. Thực suppress grovvth is Listería monocytogenes, the
phẩm được dự trữ trong điêu kiện lạnh hoặc mậy causative agent of listeriosis and a common envidông lạnh sẽ tận dửng cà việc bảo vệ nhờ bao góironmental
lẫn
bacterium, which is prevalent in certain
nhiệt độ ức chế sinh trưởng.
dairy products (such as soft cheeses). Because this
Một vi sinh vật mà việc bảo quản lạnh khơngbacterium
ức

grows quite well under refrigeration, ít is
chế sinh trưởng là trường hợp của Listeriabest to prevent its entry into and presence in foods
monocytogenes, tác nhân gây bệnh listeriosis và
là production
during
and packaging.
Food-borne
illnesses
một vi khuẩn thường gặp trong môi trường, thường Spoiled food, if consumed, can result in illness, bút
sống trong một số sàn phẩm sữa (như các loại nót all food-borne illnesses result from actual food
phomat mém). Vi vi khuẩn này sinh trưởng rất tót spoilage.Food-bome illnesses may also result tròm
trong điêu kiện của tù lạnh cho nén tốt nhất là nênthe consumption of harmful microbes or thãr
ngăn ngừa sự xâm nhập của chúng và sự có mặt products
của
in food.
chúng trong thực phẩm khi sản xuất và đóng gói. Food-borne illnesses, or food poisoning, can
9.2.3. Các bênh sinh ra từ thửt phẩm divided into two types: food iníections, caused by the
Thực phẩm hư hỏng, nếu ăn phải có thể gâyconsumption
ra
of living microorganisms, and food
bệnh, nhưng khống phải tất cả các bệnh sinh ra từ
thực phẩm đêu có nguồn gốc từ chính sự hư hỏng
thực phẩm. Các bệnh sinh ra từ thực phẩm có thể bắt
nguồn từ sự ăn phải các vi sinh vật có hại hoặc các
sản phẩm của chúng trong thực phẩm.

Các bệnh sinh ra từ thực phẩm hoặc sự ngộ độc


Giáo trinh vi sính vật học • Lý thuyết và Hài tệp giải sin

255

độc thực phẩm do ăn phải các đốc tố vi sinh vật intoxications,
thay
caused by the consumption of microbial
vi bản thân các vi sinh vặt. Dấu hiệu và các triệu toxins instead of the microbes themselves. Typical
chứng điển hình cùa sự ngộ độc thực phẩm nói chu
ng and symptoms of food poisoning are, generally
signs
lá giống nhau dù nguyên nhân lá gi, và bao gốm buồn
the same regardless of the cause and include
nôn, nõn mửa, tiêu chảy, sốt, mệt, chuột rút. Các triệu
nausea, vomỉting, diarrhea, íever, íatigue, and muscle
chứng xuất hiện trong vòng 2-48 giở sau khi nuổt phải
cramps. Symptoms occur vvithin 2 to 48 hours after
thức ăn và hậu quả của bệnh có thể kéo dài nhiêuingestion, and the effects of the illness can linger for
ngày. Hầu hết các vử bùng phát ngộ độc thức ăn days.
đêu Most outbreaks of food poisoning are commonlà các vử dịch có cùng nguồn gốc, tức là nguồn source
thực epidemics, meaning thát a single food source
phẩm duy nhất chịu trách nhiễm đói với nhiều trưởng
is responsible for many individual cases of illness.
hợp bệnh riêng lẻ.
According to the Centers for Disease Contro
Theo Trung tâm Kiểm soát và Phồng ngừa bệnh
Prevention, roughly 76 million cases of food
thi khoảng 76 triệu trường hợp ngộ dộc thực phẩm
poisoning occur each year. Of these, about 325,000
xảy ra hàng năm. Trong số náy khoảng 325 nghìnpeople require hospitalization and 5200 die. Known
người phải vào bệnh viện và 5200 người tử vong. Các

pathogens account for only 14 million of the total
tác nhân gáy bệnh đã biết chỉ có liên quan tới 14 cases.
triệu The United states Department of Agriculture
trường hợp. Bộ Nóng nghiệp Mỹ tinh rằng chi phí estimates
kinh
the economic cost of food poisoning - due
tế cho ngõ độc thực phẩm - do giảm năng suất,tochi
loss of productivity medical expenses, and death phi y tế và tử vong - nằm váo khoảng 5-10 tỉ đõ laát mỗi
roughly $5-10 billion per year.
năm.
More than 250 different food-borne diseases have
Đến nay trên 250 bệnh khác nhau sinh ra từ thực
been described. 10 out oi the common causes of
phẩm đã được mô tả. Trong số 10 tác nhân gây food-borne
bệnh
illness, except for the protozoan
phổ biến nhạt, trừ nguyên sinh động vật ToxoỊlasma
Toxoplasma
gondii, all are bacterial agents. A few
Industrial microbiology
gondii còn tất cả đêu là các tác nhân vi khuân. fungi
Một (Aspergillus and Penicillium) and viruses
potential
usesalso
ofcause
microorganisms
vài loại nấm {Aspergillus and Penicillium)The
và vimt
(hepatitis
A, noroviruses)

food poisoning. for pr
valuable compounds, as environmental sensors, and
(viêm gan A, các norovirut) cũng gâyrangộ độc thực
in the genetic modification of plants and animals
phẩm.
9.2.4. Vi sinh vật học cõng nghiệp makes industrial microbiology one of the more
Khả năng sử dửng tiếm tàng các vi sinhimportant
vật để íields of study vvithin the microbiological
In the subsections thát fol!ow we will
sản xuất các hợp chất có giá trị cũng như làm cácsciences.
vật
cảm biến mơi trường, và trong sự cải biến di truyềnexamine the use of microbes in industrial ferin the production of several industrial
động thực vật đã lầm cho vi sinh vật công nghiệpmentation,
trở
thành một trong nhưng tĩnh vực nghiêm cứu quan products, in the treatment of water and wastewater, in
trọng hơn trong số các chuyên ngành của khoa họcthevi disposal and cleanup of biological wastes, and in
the treatment of mine drainage.
sinh vật học. Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ nghiên
cứu việc sử dửng vi sinh vật trong lẽn men cõng The roles of microbes in industrlal fermentations
nghiêp, trong sự sản xuất một vài sản phẩm công
nghiệp, trong sự xử lý nước và nước thải, trong việc
loại bó và làm sạch các chất thải sinh học, và trongIn industry, the word termentation is used a bít
differently than Ít is used in food microbiology. Industviệc xử lý các loại nước có nguồn gốc từ khai thác
mồ.
Vai trò của các vi sinh vật trong lên men công
nghiệp
Trong công nghiệp, thuật ngữ lên men dược sử
dửng hơi khác so với trong vi sinh vật học thực phẩm.

256

Chương chín • »1 sinh vài học mực phẩm ế câng nghiệp

Lên men công nghiệp bao gồm sự sinh trường ở qria/
uy termentatíons involve the large-scale growtfi of
mõ lớn của các vi sinh vật nhất định nhâm san xuất
particular microbes for producing some type of
một loại hợp chất có ích nào đó. Các amino axit benicial
và
compound. Examples include amino ds
vitamin là những ví dử. Do quy mó của nó, lên am
nden vitamins. Beoause cf its scale, industrial
công nghiệp dược tiến hành dưới các diêu kiện được
fermentation is pertormed under highly controlled
kiếm soát chặt chẽ trong các nổi lẽn men khổng lổconditions
có
in huge vats thát can be readily filled,
thể được nạp vào, thoát ra và khử trùng dẻ dàng. emptied,
Các
and sterilized. Vats are typically made tròm
nổi lẽn men thường được chế tạo từ thép khổng stainless
gì
steel to enabíe thèm to be cleaned and
cho phép chúng có thể được làm sạch và khử trùng
sterilized using heat, steam, or chemicals befcxe
khi dùng nhiệt, hơi nước và các hóa chất trước khi being used again. Temperature, aeration, and pH are
chuyển sang sử dửng lần sau. Nhiệt độ, sự thõng all
khí,regulated to maintain optimal microbial growti

và pH tất cả đêu được điêu chỉnh để duy tri các conditions.
điêu
Generally, industrial termentations start
kiện sinh trưởng tối ưu cho vi sinh vật. Nói chungwith
các the cheapest grovvth medium available, often the
quá trinh lên men cõng nghiệp được bắt đấu bằngvvaste product from another industrial or foođ
một mõi trường sinh trưởng rẻ nhất dễ kiếm, thường
preparation
(suchequipment
as whey is
from
cheeselo
Industrial process
fermentation
designed
là sản phẩm thải từ các quá trinh công nghiệp hoặc
production).
achieve one of two types of production, depending ôn
chuẩn bị thực phẩm khác (như dịch đường sữa trong
the nature of the product being produced. In balch
sản xuất phomat).
production, organisms are allowed to íerment their
Thiết bị lên men cơng nghiệp được thiết kế sao
substrate until Ít is exhausted, and then the end
cho phù hợp với một hoặc hai kiểu sản xuất tùy thuộc
product is harvested all át once. In continuous fíow
vào bản chất của sàn phẩm cán tạo ra. Trong quá
production, the vát is continuously fed new medium
trinh sản xuất tĩnh các sinh vật được cho lèn mwhile
en cácvvastes and product are continuously removed.

cơ chất của chúng cho đến hết và sau đó sản phFẩo
m
r this setup to work, the organism must seerete its
cuối cùng được thu hoạch một lẩn. Trong sản xuất
product into the surrounding medium.
dòng liên tục cấc nồi lên men được nạp mới Industrial
môi
products are produced as either pri
trường một cách liên tửc, trong khi các chất thải vàor secondary metabolites by the microorcanisms.
sản phẩm dược liên tửc loại bò. Đổi với loại thiết bịPrimary metabolites such as ethanol are produced
trinh này, sinh vật phải tiết sản phẩm của chúng raduring active grovvth and metabolism because ttiey
môi truờng xung quanh.
are either required for the production of new
Các sản phẩm công nghiệp được tạo ra dưới organisms or are by-products of active metabolism.
dạng chất trao đổi bậc một hoặc chát trao đổi bậcSecondary
hai
metabolites such as penicillin are
nhờ vi sinh vật. Các chất trao đổi bậc một như etanol
produced after cells have left the log phase of growth
được tạo ra trong pha sinh trưởng và trao dổi chấtanđ have entered the stationary phase, during which
mạnh vi chúng cắn cho sự tạoracác cơ thể mới hoặc
time the substances produced are nót immediately
chúng là các sản phẩm phử của quá trinh trao đổineeded for growth.
chất hoạt động. Các chất trao đổi bậc hai như In Chapter 8 we examined many of the
penixilin được tạo ra sau khi tế bào đã rời pha sinh
recombinant DNA techniques used for the production
trưởng logarit và bước vào pha cân bằng, là thời gian
of recombinant microorganisms, and some of their
mà các chất dược tạo ra không trực tiếp cẩn cho uses.
sinh Most genetically modiAed organisms used in

trưởng.
industry have been speciíícally designed either to
Trong chương 8 chúng ta đã nghiên cứu nhiêu produce
kỹ
a stable, high-yield output of desirable
thuật ADN tái tổ hợp được sử dửng để tạo ra cácchemicals
cớ
and complex molecules or to pertorm certhề tái tổ hợp, và một số ứng dửng của chúng.
tainHầu
novel tunctions. still others are designed to
hết các cơ thể được cải biến vé mặt di truyền đượcdeliver
sử pesticiđes or grovvth-enhancing genes to
dửng trong công nghiệp đêu đã được thiết kế một

cách đặc biệt đê* tạo ra một sản lượng cao, ổn định


Giáo trinh vi sinh vải học - Lý thuyết lì nai tệp giải sẩn

257

diệt sâu hại hoặc các gen tăng sinh trưởng dối vớiplants, hormones to livestock, or disease-curing
thực vật, các hocmon đối với gia cấm hoặc các gen
genes to humans.
chữa bệnh đối với con người.
Các sản phẩm công nghiệp của vi sinhIndustrial
vặt
products of microorganisms
Vi sinh vật, đặc biệt là các vi khuẩn, tạo ra một Microorganisms, particularly bacteria, produce an
lượng vồ kể các loại hóa chất có ích trong công incredible array of industrially usetul chemicals during

nghiệp trong các hoạt động trao đổi chất của chúng,
theír metabolic aclivities, including enzymes, food
bao gồm các enzim, các chất diêu vi và các chấtadditives
bổ
and supplements, dyes, plastics, and fuels.
sung thực phẩm, các thuốc nhuốm, chất dẻo, vá Recombinant organisms add to this diversity by
nhiên liệu. Các co thể tái tổ hợp bổ sung váo tínhproducing
đa
pharmaceuticals such as human insulin
dạng này bằng cách tạo ra các loại thuốc như insulin
thát are nót nonmaly manactured by microbial celỉs,
cùa người vốn khơng được tạo ra bởi các tế bào avind genetically modified crops. In the subsections
sinh vật, và các cây trổng được cải biến vế mặt dithát follow we will consider a variety of industrial
truyền, Trong phần sau đây chúng ta sẽ xem xét một
products produced by microbes, including enzymes
loạt sản phẩm công nghiệp do vi sinh vật tạo ra gaồnm
d other industrial products, alternative fuels,
các enzim và các sản phẩm cống nghiệp khác, các
pharmaceuticals, pesticides and agricultural products,
loại nhiên liệu thay thế, dược phẩm, chất diệt sâu hại
and biosensors and bioreporters.
Emyrnes and other industríal products
vá các sàn phẩm nông nghiệp cũng như các bộ cảm
Enzymes are among the more important products
biến sinh học và bộ tường trinh sinh học.
m
a
de by microbes. Most are naturally occurring
Các eraim và các sản phẩm công nghiệp khác
e

n
z
Enzim nằm trong số các sản phẩm quan trọng doymes for which industrial uses have been
Amylase, produced by Aspergillus oryzae, is
vi sinh vật tạora.Hầu hết đêu là các enzim tồn devised.
tại
used as a spot remover. Pectinase, obtained from
trong tự nhiên mà sự sử dửng cõng nghiệp của chúng
dã dược thực hiện. Amilaza, được tạo ra bởi species of Cbstridium, erưymatically releases
Aspergillus oryzae dược sử dửng để loại cáccellulose
vết bẩn. fibers tròm flax, which are then made into
linen.
Pectinaza, nhận được từ các loài Clostridium sẽ
giảiProteases from a variety of microbes are used
phóng các sợi xenluloza nhờ enzim từ cây lanh đểas glues, meat tenderizers, and spot removers.
streptokinases and hyaluronidase are used in
sản xuất vải lanh. Các proteaza từ nhiêu loại vi sinh
medicine to dissolve blood clots and enhance the
vật được sử dửng để làm mém keo, thịt và loại các
absorption of injecled Auids, respectively. The
vết bẩn. Các streptokinaza và các hialuronidaza được
enzymatic
tools of recombinant DNA technology are
sử dửng trong y học để làm tan các cửc máu đông
và
m
a
d
e
b

y
microbes and include restriction enzymes,
lầm tăng khả năng hấp thử dịch tiêm, theo thứ tự. Các
ligases,
and
polymerases.
công cử enárn của công nghệ ADN tái tổ hợp dược
M
a
n
y
o
f
the products made naturally by
tạoranhờ vi sinh vật và bao gốm các enám giới hạn,
microorganisms for their own growth can be usetul to
các ligaza, và các polimeraza.
humans in the form of food additives and food
Nhiễu sản phẩm được tống hợp một cách tự nhiên
của vi sinh vật dùng cho sinh trưởng của bản thânsupplements. Food additives generally enhance a
chúng có thể có ích cho con người dưới dạng cácfood in some way, such as color or taste, whereas
chất điêu vị thực phẩm hoặc bổ sung thực phẩm. food
Nói supplements make úp for nutritional deíiciencies,
either in a food or in the consumer. Amino
chung các chất điêu vị thực phẩm cải biến thực phẩm
acids
a
n
d
vitamins are two important microbial

theo một số cách như màu hoặc vị, trong khi các chất
products
u
s
e
d as additives or supplements. Vitamins
bổ sung thực phẩm bù đắp những thiếu hửt vé dinh
dưỡng trong một loại thực phẩm hoặc trong một are added directly to foods or sold as single or
muítivitamin tablets. Amino acids are either used
người tiêu thử. Các amino axit và cấc vitamin là hai
directly
to make new compounds, such
san phẩm vi sinh vật quan trọng được sử dửng làm or combined
chất điêu vị và chất bố sung. Các vitamin được bổ
sung trực tiếp vào thực phẩm hoặc được bán dưới


Chng chín - »1 sinh tắt học múc phẩm ế cam ngtẩậ>

258

dạng các viên riêng rẽ hoặc viên đa vitamin. Các as the svveetener aspartame (made tròm the amino
amino axit được sử dửng trực tiếp hoặc kết hợp acids
để phenylalanine and aspartic acid). Many organic
tạo nên các hợp chất mới như aspactam có vị ngọtacids, such as citric acid, gluconic acid. and aceíc
hơn (được tạo ra từ các amino axit phenilalanin và acid (vinegar). are also used in food manuíactunng
aspactic). Nhiêu axit hữu cơ như axit xitric, axit Citric acid is used as an antioxidant in foods. while
gluconic, và axit axetic (dấm) cũng được sử dửng gluconic acid is used medically to íadlitate calaum
trong sản xuất thực phẩm, Axit xitric được sử dửng
ũptake.

lảm mọt chất chống oxi hóa trong thực phẩm, trong
khi axit gluconic được sử dửng trong y học tạo diêu
Alternative íueĩs
kên dễ dàng trong việc hấp thử canxi.
Photosynthetic microorganisms use the energy in
Các nhiên liệu thay thế
Các vi sinh vật quang hợp sử dửng năng lượngsunlight
có to convert C0 in air into carbohydrates thát
trong ánh sáng mặt trời để chuyền C0 có trong can be used as fuels. This process is one type of
khơng khí thành các hiđratcacbon có thể được sử bioconversion, in vvhich organisms produce organic
materials for fuels. Olher microorganisms convert
dửng như các nhiên liệu. Quá trinh này là một trong
những kiểu chuyển hóa sinh học mà ở đó sinh vậtbiomass (plants, crops, or wastes) into renewable
alternative fuels, including ethanol, methane, and
sản sinh ra các nguyên liệu hữu cơ có thể dùng lầm
hydrogen.
nhiên liệu. Các vi sinh vật khác chuyển hóa sinh khối
Ethanol,
which is made during alcoholic
(thực vật, cây trổng hoặc chất thải) thành các dạng
nhiên liệu thay thế có thể tái sinh bao gơm etanol, íermentation and is the simplest alternative fuel to
synthesize, can be mixed with gasoline to make
metan và hiđro.
Etanol, được tạo thánh trong quá trinh lên men gasohol, which is used in existing cars. C urrently,
rượu và là nhiên liệu thay thế đơn giàn nhất có thểcrops such as com are íermented to ethanol, bút in
tổng hợp dược, có thể được trộn với xăng để tạo the future new types of crops may be grown
for the production of ethanol. The most
thành côn khí, được sử dửng cho các xe hơi daspecítĩcally
ng
efficient

production
of alternative fuel would utilize
thịnh hành. Hiện nay, các cây trồng như ngô đã được
Mewasies
thane gas,
another
renewable
energy source,
crop
for
example,
com stalks.
lên men thành etanol nhưng trong tương lai, các loại
can be piped through natural gas lines to be used for
cây trồng mới có thể được tráng một cách đặc biệt để
cooking and heating. The largest potential source of
sản xuất etanol. Việc sản xuất nhiên liệu thay thế
methane is trịm landíills where methanogens
hiệu quả nhất sẽ sử dửng các chất thải của cây trồng,
anaerobically convert vvastes into methane vía
chẳng hạn thân cây ngơ.
fermentation. Some cornmunities already use
Khí metan, một nguồn năng lượng có thể tái sinh
methane trịm landfills to produce energy. Methane
khác, có thể dược dẫn qua cácống dẫn khí tự nhiên
can also be used as a fuel in cars.
để sử dửng cho đun nấu và sưởi ấm. Nguồn metan
Although hydrogen is produced by a variety of mitiếm năng nhất là từ các cánh đóng, noi các vi khuẩn
crobes-as part of their normal metabolism and can
sinh metăn chuyển hóa kỵ khi các chất thải thành

also be produced by photosynthetic microorganisms
metan qua con đường lên men. Một số cộng đổng
through the photolysis of water, neither production
đã sử dửng metan tử các cánh đồng để sản xuât
route is especially efficient. Theoretically. the
năng lượng. Metan cũng có thể được sù dửng làm
production of hydrogen fuel using sunlight would
nhiên liệu cho xe hơi.
have widespfead applications and enormous appeal,
Mặc dù hiđro được sản xuất bởi một loạt các vi
bút much research is needed to develop technologies
sinh vật như là một bộ phận trong trao dổi chất binh
to produce and efficiently use hydrogen as a viable
thường của chúng và cũng có thể được sản xuất bởi
các vi sinh vật quang hợp nhờ váo hiện tượng phân ly
nước, song khơng có con đường nào trong các con

đường náy dặc biệt có hiệu quà. vé mặt lý thuyết, sự
sản xuất nhiên liệu hiđro bằng cách sử dửng ánh
2

2


Giáo trinh vi sinh vải học - Lý thuyết và bai tập giải sần

259

hấp dẫn lớn, nhưng nhiêu nghiên cứu sẽ cấn thiếtenergy
để source.

phát triển các công nghệ sản xuất vá sử dửng có hiệu
quả hiđro như một nguồn năng lượng khả thi.
Mọi vi sinh vật đêu lổng hợp hiđrocacbon như là AU microorganisms synthesize hydrocarbons as
một bộ phận trong trao đoi chất binh thường của part of their normal metabolism, bút only some
chúng, nhưng chỉ có một số vi sinh vật tạo ra microbes produce hydrocarbons thát could be usul
fuels. One colonial alga, Botryococcus braunìi for
hiđrocacbon được sử dửng như nhũng nguồn nhiên
example, produces hydrocarbons thát account for
liệu có ích. Một loài tảo sống táp đoàn Botryococcus
braunii chẳng hạn, tạo ra hiđrocacbon chiếm tới30
3%
0%of its dry weight. The technology to harvest such
hydrocarbons
does nót yet exist, bút one day this
trong lượng khô của chúng. Cõng nghệ dể thu nguồn
alga
m
a
y
b
e
an
important source of fuel.
hidrocacbon như vậy hiện chưa tổn tại, song một
ngày nào đó tảo này có thể trở thành một nguồn Pharmaceuticals
nhiên liệu quan trong.
Foremost among the pharmaceutical substances
Các loại dược phẩm
microorganisms produce are antimicrobial drugs.
Đứng đấu trong sổ các chất có dược tính mà Betvreen

vi
5000 and 6000 antimicrobial substances
sinh vật sản xuất ra là các thuốc kháng vi sinh vật.
have been described since penicillin was first
Khoảng 5000 đến 6000 chất kháng vi sinh vặt produced during VVorld War li. Of these, 100 or so
dã dược mõ tả tử khi lân đáu tiên penixilin được sản
have current medical applications. Even though
xuất trong Chiến tranh thế giới lẳn thứ hai. Trong streptomyces,
số
Bacillus, and Penicillium synthesize
này, khoảng 100 đang có ứng dửng trong y học. the
Mặcmajority of useíul antimicrobials, recombinant
dù Sừeptomyces, Bacillus, và Penicillium
tổng
hợp enable the moditication of microbes
DNA
techniques
dược đa số các chất kháng vi sinh vặt có ích, cáctokproduce
ỹ
new versions of old drugs.
thuật ADN tái tố hợp cho phép cải biến các vi sinh vật
In additiontoantimicrobials, genetically modified
để sản xuất ra những phiên bản mới của các loại microbes are producing homiones and other cell
dược phẩm cũ.
regulators. For example, Escherichia con and s.
Ngoài các chất kháng vi sinh vặt, các vi sinh vặt
cerevisiae have been manpulated genetically to
được cải biến vé mặt di truyén đang sản xuấtracác
produce a variety of such molecules. Some of the
hocmon vá các chất điêu hóa tế bào khác. Vi dử, compounđs made by £ co// include human insulin,

Escherichia con và s. cerevisiae dã được h
thao
di h tactor, interleukin-2, a-interferon, taxol
umantácgrovvt
truyền để sản xuất ra hàng loạt các phân tử như vậy.
(useđ to treat cancer), and epidemnal growth tactor
Một số trang các hợp chất do E.coli tổng hợp (useđ
bao to treat bums and vvounds). Genetically altered
gôm insulin của người, nhân tố sinh trưởng của người,
s. cerevisiae produces hepatitis B proteins for use in
inteleukin-2, a-interferon, taxol (sử dửng để diêu trịthe
Pesticìdes
agricultural proơucts
hepatitis Band
vaccine.
ung thư), và nhân tố sinh trường biểu bi (được sử Microbes anđ their produđs are also being used in
dửng để điêu trị bỏng và các vết thương), s. a variety of agricultural applications, particularly with
cerevisiae bị biến đổi vé mặt di truyền sản xuấtregard
ra cácto crop management. Though some people
protein viêm gan B được dùng cho vacxin viêm gan
are leery of the prospect of transgenic foods derived
B.
tròm these plants while ottiers contend thát the
Các chất diệt sâu hại và các sản phẩm nông
geneticnghiệp
manipulation of crops is crucial if we are to
Vi sinh vật và các sản phẩm của chúng đang continue to feed the worid's population, one thing is
được dùng trong hàng loạt ứng dửng nông nghiệp,clear: The genetic manipulation of plants is big
đặc biệt là vé phương diện quản lý mùa màng. Mặc
đẩu một số người phần nàn vé triển vọng của các

thực phẩm chuyển gen bắt nguồn tử các thực vật nảy

trong khi những người khác lại vừa lòng rằng thao tác
di truyén các cây trồng sẽ có tắm quan trọng sóng


260

Chng chín - ¥1 sinh vải học thực phẩm ế cõng

giới, song có một diếu rõ ràng lá : thao tác di truyẽn
ỏ
business.
các thực vật là một công việctotát.
Pseuơomonas syringae là một trong những
vi dử
Pseudomonas
syringae is one example of an
vé một cơ thể có nhiêu sự ứng dửng cơng nghiệp.organism with many industrial applications. Whereas
Trong khi vi khuẩn nay sản xuất một protein được this bactenum produces a protein thát serves in the
dùng làm hạt nhân của nước để tạo thành các tinhnucleation of water to form ice crystals, the protein IS
thể băng, thi protein lại không cắn thiết cho sự sóng
nót essential to the survival of the organism. and can
sót của sinh vặt này và có thể bị loại bỏ. Khi phunbelênremoved. When sprayed ôn crops such as
các cây trồng như dâu tây, chủng thiếu đặc điểm náy
stravvberries, the strain lacking this trait, known as
được gọi là Pseudomonas syringae ("băng-âm"),
sẽ
Pseudomonas
syringae ("ice-minus"). inhibits the

ức chế sự tạo thành băng qua đó bảo vệ thực vật
formation of ice, protecting the plants trịm freeze
khỏi bị hư hỏng do bị đơng lạnh.
damage.
Bacillus thuringiensis là một trong những
cơ thể thuringiensis is one of the most widely
Bacillus
được sử dửng rông rãi trong nông nghiệp vi rằng used organisms in agriculture because during
trong sự hình thành bào tử nó tạo ra độc tố Bt, dóc
tố
sporulation
Ít produces Bt-toxin, thát when digested
này khi được nuốt bởi ấu trùng của một số loại sâu
by a caterpillar of such pests as gypsy moths.
hại như bướm di CƯ, bướm lưng kim cương và sâudiamondback
cà
moths, and tomato homvvorms,
chua, sẽ phá huy niêm mạc trong của thành ruột destroys
côn
the lining oi the insects gút wall, eventually
trùng, bằng cách đó cuối cùng giết chết nó. Độc tổkilling
Bt Ít. Bt-toxin can be spread as a dust ơn plants.
có thể được phun dưới dạng bót lên thực vật nhưng
bút through recombinant DNA technology many
nhờ kỹ thuật ADN tái tổ hợp, nhiêu loại thực vặt plants (for example, com, soy beans, and cotton) can
(chăng hạn ngõ, đậu tương và bơng) có thể tự bảoprotect
vệ themselves by manufacturingttieirown Btbằng cách tạo ra độc tó Bt củariêngminh.
toxin.
Tuy nhiên, có những bằng chứng vé tinhThere
đê is evidence, however, of insect resistance to

kháng của cồn trùng đối với độc tố Bt. Những dảiBt-toxin.
đất Large tracts of u.s. farmland are devoled to
nông nghiệp lớn ờ Mỹ dã được dànhriêngcho việc
raising Bt-toxin-expressing plants, which places
ni trồng các cây biểu hiên độc tó Bt, các thực selective
vật
pressure ôn the insect population to spread
này đã gãy ra một áp lực chọn lọc đối với quấnresistance
thể
to the toxin to survive. Although no crops
cồn trùng, bọn này đã phải phát triển tính đè kháng
have yet been lost to Bt-toxinresistant insects, the
vời độc tố để sống sót. Mặc dù chưa có cây trồngsituation
nào must be closely monitored. other species of
bị tổn thất do các côn trùng đề kháng với dộc tốBacillus
Bt
used as pesticides include B. sphaericus.
gây ra, song tinh trạng này cần phải được giám sất
used to control mosquito populations, and B.
Bìosensors
and
một cách chặt chẽ. Các lồi Bacillus được sử popộliiae,
dửng
used bioreporters
to control Japanese beetle inA
m
o
n
g
the

relatively new applications of
như các chất diệt sâu hại trong dó có 8. sphaericus
íestations.
to solve environmental problems are
đã được sử dửng để kiểm soát quần thể muỗi vámicroorganisms
s.
biosensors
and
bioreporters. Biosensors are devices
popilliae được sử dửng để kiểm soát sự lấn tràn của
thát combine bacteria or microbial products (such as
bọ cánh cứng Nhật Bàn.
Bô cảm biền sinh học và bộ tường trình enzymes)
sinh họcwith electronic measuring devices to detect
other
Trong sổ các ứng dửng tương đối mới cùa vi sinh bacteria, bacterial products, or chemical
compounds in the environment. Bioreporters are
vát để giải quyết các vấn đề mơi trường có bộ cảm
omewhat simpler sensors thát are composed of
biến sinh học và bộ tường trinh sinh học. Bộ cảm sbiến
sinh học là những công cử liên kết vi khuẩn hoặc các
sản phẩm của vi khuân (như là các enám) với các
dửng cử đo điện để phát hiện ra các vi khuẩn khác,
các sàn phẩm của vi khuẩn hoặc các hợp chất hóa

học trong mõi trường. Bộ tường trinh sinh học là các


Giảo trinh vi sinh vài học - Lý thuyết và bai tập giải sin

261

bộ cảm biến đơn giản hơn mót chútchứa các vi sinh
microbes (again usually bacteria) with innate
vật (vân thường là các vi khuẩn), có các khả năng signaling capabilities, such as the ability to glow in
gây tín hiệu bẩm sinh như là khả năng phát sàng the
khi presence of biological or chemical compounds.
có mặt các hợp chát sinh học hoặc hóa học.
Currently, biosensors and bioreporters are u
Hiện nay, các bộ cảm biến sinh học và bộ tường
detect the presence of environmental pollutants (for
trinh sinh học đang được sử dửng để phát hiện sựexample,
có
petroleum) and to monitor efforts to remove
mặt của các chất gây ị nhiễm mơi trường (vi dử harmíul
như substances; they may also be useful in
dâu mỏ) và dể giám sát những có gắng nhằm loạidetecting
bỏ
bioterronist attacks. Because bacteria are
các chất dóc; chúng cũng có thể có ích trong việc so sensitive to their environments, they can detect
phát hiện của các cuộc tân cơng khủng bó sinh học.
compounds in very small amounts. Biosensors and
Vi rằng vi khuẩn rất mẫn cảm với môi trường cùa bioreporters could serve as early warning systems
chúng, chúng cò thể phát hiện các hợp chất có mặtthát
ở wouỉd give public health officials more time to
sổ lượng rất nhỏ. Các bộ cảm biến sinh học và tường
respond by detecting the metabolic waste products of
trinh sinh học có thể được dùng lâm các hệ thốngweaponized biological agents.
cảnh báo sớm cho phép các cán bộ y tế cịng đổng
có nhiêu thời gian hơn để trả lời lại nhờ phát hiệnVraVater and wastewater treatment

các sản phẩm thài trao đổi chất của các tác nhân
Clean water is vital for people and their activi
sinh học được dùng làm vũ khí.
In this section we will consider the treatment of
9.2.5. Xử lý nước và nước thải
drinking
Nược sạch lá điếu kiện sống còn đối với
con water and of wastewater (sewage). In both
cases,
treatment is designed to remove
người và hoại động của họ. Trong chương này, chủng
microorganisms,
chemicals, and other pollutants to
ta sẽ xem xét sự xử lý nước uống và nước thải (nước
prevent
h
u
m
a
n
illness.
cống). Trong cả hai trường hợp, sự xử lý được thiết ké
để loại bỏ các vi sinh vật, các hóa chất, vá các chất
Treatment oi drinking water
gây ô nhiễm khác nhằm ngăn ngừa bệnh tật cho conPotable vvater is vvater thát is considered safe to
người.
drink, bút the tem potable) does nót imply thát the
Xử lý nước uống
water is devoid of all microorganisms and chemicals.
Nước uống được là nước được coi là an tồn Rather, Ít implies thát the levels of microorganisms or

nhưng thuật ngữ uống được không ngử ý rằngchemicals
nước in the water are low enough thát they are
không chứa mọi vi sinh vật và hóa chất. Ngược lại,nót
nóa health concern. VVater thát is nót potable is
ngử ý rằng nồng độ vi sinh vật và hóa chất trong nước
polluted; thát is, Ít contains organisms or chemicals in
đủ thấp để chúng không gây lo lắng cho sức khỏe.
excess of acceptable values.
Nước không uống được là nước bị ó nhiêm; tức là nó
The permissible levels of microbes and chemicals
chứa các sinh vật hoặc hóa chất vượt quá các giáintrịwater varies tròm state to state, and ơn vvhether or
cho phép.
nót the water is used for drinking. The u.s.
Nồng đõ chấp nhận được của các sinh vật và Environmental
các
Protection Agency (EPA) requires thát
hóa chất trong nước thay đổi tuy quốc gia, và tuy drinking
vào water have a colitorm count of 0 (zero)
việc nước có được dùng để uống hay khơng. Cơ quan
coliíorms per 100 mi of waler and thát recreational
Bảo vệ Mõi trường của Mỹ (EPA) đòi hỏi rằng nước
waters have no more than 200 colĩtorms per 100 mi
uống phải chứa một chỉ số coliíorm bằng 0 trên 10of
0mwater.
l
Recall thát colitorms are intestinal bacteria
nước và rằng nước dùng cho giải trí chứa khơng q
such as E. con. The presence of coliíorms in water
200 coliform trẽn 100ml nước. Nhớ lại rằng colitormindicates
là

fecai contamination and thus an increased
các vi khuẩn đường ruột như E. con. Sự có mặtlikelihood
của thát disease-causing microbes are present.
coliíorm trong nước chì ra sự nhiễm phân và do vậy

có nhiêu khả năng các vi sinh vật gây bệnh dang có
mặt.


262

Chng chín • VI sinh tật học thực phẩm ộ cồng ngWỊ>

Sự xử lý nước uống có thể được chia ra làm bT
ahe treatment of drinking vvater can be divided irtto
giai đoạn:
three stages:
• Để lắng
• Sedimentation
Trong sự để lắng, nước được bom vào các bể During sedimentation, water is pumpeơ mto
chứa, ở đó cấc nguyên liệu dạng hạt (cát sỏi và các
holding tanks vvhere particulate materials (sand. silt
nguyên liệu hữu cơ) sẽ lắng xuống. Nước được làm
and organic material) settle. The partially clantied
trong một phần sau đó sẽ được bơm váo một bểwater
thứ is then pumped into a secondary tank for
hai được gọi là bể ngưng kết trong đó phèn chua ílocculation. in vvhich alum (aluminum potassium sul(suntat kali nhõm) được đưa vào nước sẽ tạo phứcfate)
hệ added to the water complexes with suspended
với các hạt lơ lửng và các vi sinh vật nhằm tạo raparticles
các

and microorganisms to form large
hạt lớn dược gọi lá các đám bông, các đám này sẽ
aggregates, called flocs, which settle to the bottom of
lắng xuống đáy của bể. Nước ở phía trẽn sẽ được the tank. The water above the sediment IS then
bom vào một bể lọc.
pumped into a different tank for ti ttration.
• Lọc
• Piltration
Trong giai đoạn này, số lượng vi sinh vật bị giảm In this stage, the number of microbes is reduced
đi khoảng 90% nhờ một số cách. Một phương pháp
by about 90% in one of several ways. One method
sử dửng cát và các nguyên liệu khác mả vi sinh vật
uses sand and other materials to which microbes
hấp thử vào đó để tạo thành các màng sinh học absorb
sẽ andtombioíilms thát tráp and remove other
bắt giữ và loại bỏ cấc vi sinh vật khác. Các bộ lọc
microbes. Slow sand íilters are composed of a 1bằng cát chảy chậm bao gồm một lớp cát mịn dày
meter layer of fine sand or diatomaceous earth and
khoảng một mét hoặc đất chứa tảo silic và dượcare
sử used in smaller cities or towns to process 3
dửng trong các thành phố hoặc thị trấn nhỏ để lọc
million gallons per acre oi filter per day. Large cities
khoảng ba triệu galông nước trên một arc mỗi ngày.
use rapid sam/ tilters thát contain larger particles and
Các thành phổ lớn sử dửng các bộ lọc bằng cát chày
gravel and can process 200 million gallons per acre
nhanh chứa các hạt hoặc các viên sỏi lớn có thể xử
perlýday. Both types of fiIters are cleaned by. back200 triệu galon/arc/ngày. cả hai loại bộ lọc nãy đêu
Aushing with water. Two other dltration methods are
• Disiníection tiltration, which uses a íilter with a pore

được làm sạch bằng cách cho thối ngược bằng nước.
membrane
this0.2
stage,
light,
chlorinationcharcoai
is
Hai phương pháp lọc khác là phương pháp lọc bằng
sizeIn of
ụm, ozone,
and theuvuse
oi or
activated
u
s
e
d
to
ki
n
m
o
s
t
microorganisms
prior
to
release
màng, sử dửng một bộ lọc có kích thước lỗ khoảng
tilters, vvhich provide the added benetit of removiofng

public consumption.
Chlorine treatment
0,2 um, và sử dửng bộ lọc bằng than hoạt the
cungfor chemicals
stinh,
omewater
organic
tròm the water.
most vvidely used in the United states because ít is
cấp lợi ích bổ sung trong việc loại một sổ chất hữuis cơ
least expensive.
khỏi nước.
Chlorine gas, an oxidizing agent, is thought to kin
• Diệt khuẩn
Trong bước này, ozon, ánh sáng tử ngoại hoặcbacteria, algae, fungi, and protozoa by denaturing
do được sử dửng đế giết hầu hết vi sinh vật trướctheir
khi proteins within approximately 30 minutes of
treatment.
Chlorine levels must be constaníy
đưa nước vào sử dửng cổng cộng. Việc xử lý bằng do
được sử dửng phổ biến nhấtở Mỹ vi nó rẻ nhất. adjusted to redect estimates of microbial loaó, the
numgiết
ber of microbes in a unit of vvater - a higher load
Khí do, một tác nhân oxi hóa, có khả năng
requires more chlorination. Chlorination does nót kin
chết vi khuẩn, tảo, nấm vả nguyên sinh động vật nhờ
làm biến tính các protein của chúng trong khoảng all
30 microbes: Most viruses are nót inactivated by
chlorine,
and bacterial endospores and protozoan

phút xử lý. Nồng độ do phải được điêu chỉnh không
cysts
are generally unaffected by any chemical
đổi tương đương với tải lượng vi sình vật, tức
là con
số vi sinh vật có trong một đơn vị thể tích nước - tải
lượng càng cao thi đòi hỏi càng nhiêu do. Việc do

hóa khơng giết chết tồn bộ vi sinh vật : các virut
khơng bị bất hoạt bởi do, cịn các nội bào tử vi khuẩn


Giáo trinh vi sinh vật học - Lý thuyết và hài lập giải sẩn

263

không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ một sự xử lý hóatreatment.
học
Only mechanical nitration can completely
nào. Chì có bằng phép lọc cơ học mới loại được rtốn
emove viruses, endospores, and cysts.
bô các virut, nội bào tử và bào nang.
Kiểm tra chất lượng nước
Water quality testing
Sự kiểm tra chất lượng nước là một kỹ thuật sử Water quality testing is a technique thát uses the
dửng một số vi sinh vật chi thị nhất định đe chí ra
sự of certain indicator organisms to indicate
presence
có mặt có thể có của các tác nhân gây bệnh trong
the possible presence of pathogens in drinking water

nước uống hoặc trong các hệ thống nước tự nhiên.orVìnatural aquatic systems. Because the majority of
rằng đa số các bệnh sinh ra từ nước là do sự nhiêm
water-borne illnesses are caused by fecal
phân gây ra cho nên sự có mặt của E.coli (sinh
vật
contamination,
the presence of E. con (the most
chỉ thị được dùng phổ biến nhất) và các coliíorm fecal
commonly used indicator organism) and other fecal
(coliíorm phân) khác trong nước chỉ ra xác suất cao
coliforms in water indicates a high probability thát
vé sự có mặt của các tác nhân gây bệnh. E. con
rõ
pathogens
are present as well. E. con clearly meets
ràng đáp ứng các tiêu chuẩn của một sinh vật chỉ the
thị: criteria for a good indicator: ít is consistently
Nó thường xuyên chiếm ưu thế trong chất thải củaprevalent in human wastes, survives in watey as long
người, sống trong nước lâu như háu hết các tác nhân
as (if nót longer than) most pathogens, and is easily
gãy bệnh (nếu không lâu hơn) và dể dàng phát hiện
detected by simple tests.
được bởi các phép thử đơn giản.
Several common testing methods are use to
Một số phương pháp thử thường gặp được sử assess water quality. An older and unwieldy test is
dửng để đánh giá chất lượng nước. Một phép thửthe
cũ most probable number (MPN) test, a statistical
hơn và không phức tạp lá phương pháp nhiêu ổng test thát provides only an estimate of contamination.
(MPN), một phép thử thống kê chỉ cung cấp mộtAsựmore common testing method is the membrane
nhiễm khuẩn tương đối. Phương pháp được sử dửng

tiltration method, which is simple to pertorm: A 100 mi
phổ biến hơn là phương pháp màng lọc dễ thực hiện
: sample is poured through a fìne membrane,
vvater
100 mi mẫu nước được đố qua một màng lọc mịn,
which is then placed ôn solid EMB (eosin methylene
màng này sau đó dược dặt lẽn trẽn mối trường đặc
blue) agar and incubated. Any fecal coliíorms thát
EMB (xanh eozin metylen) và ủ ấm. Mọi coliform m
c exhibit a characteristic metallic green sheen.
groọw
được sẽ thế hiện bằng một vẻ óng ánh màu lửc T
kim
he colonies are then counted and reported as
loại đặc trưng. Các khuẩn lạc sau đó sẽ được đếmnuvà
mber of colonies per 100 mi.
báo cáo bằng con số khuẩn lạc trên 100ml.
In another common test, water samples are added
Trong một phép thử thông dửng khấc, mẫu nước
to small bottles containing both ONPG (o-nitrophenylđược đưa vảo các chai nhò chứa ONPG và MUG
(4D-galactopyranoside)
and MUG (4-methylumbilliferylmetylumbilliferyl-p-D-glucouronit) là những nguồn P-D-glucouronide) as sole nutrients. Most coliíorms
dinh dưỡng duy nhất. Hầu hết coliíorm đêu sản sinh
produce p-galactosidase, an enzyme thát reacts with
ra p-galactozidaza, một enzim phẫn ứng với ONPO
GNPG to produce a yellovv color, bút the fecal
để tạo thành một mầu vầng, nhưng colitorm fecal coliíorm E. con produces a different enzyme, pE.coli lại tạo ra một enzim khác là p-glucuronidaza,
glucuronidase, which reacts with MUG to form a
enzim này phản ứng với MUG để tạo thành một chợp
ompound thát duoresces blue when exposed to

chất có màu xanh huỳnh quang khi tiếp xúc với ánh
long-wave uv light. This test allows for the rapid
sáng tử ngoại có bước sóng dài. Phép thử này chodetection of coliíorms bút, like the MPN, does nót
phép phát hiện nhanh các colitorm, song cũng giống
give an actual number.
như phương pháp MPN, không cho một con số thực
The presence of viruses and specitic bacteri
chất.
pathogens cannot be determined with these tests;
Sự có mặt cùa virut và các tác nhân gây bệnhtheir
vi presence mu
st be confirmed by genetic
khuẩn đặc biệt không thể được xác định bằng các íingerprinting techniques, in vvhich water samples are
phép thử này; sự có mặt của chúng phải được khẳng