luận văn thạc sĩ nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh dùng trong chăn nuôi heo

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG







HOÀNG ĐỨC AN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI SINH
DÙNG TRONG CHĂN NUÔI HEO





LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH
MÃ SỐ: 60.54.10

NHA TRANG, 8/2008



2

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 5
DANH MỤC CÁC BẢNG 6
DANH MỤC CÁC HÌNH 7
MỞ ĐẦU 9
PHẦNI.TỔNGQUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHẾ PHẨM SINH HỌC 10
1.1.1. Chế phẩm sinh học là gì ? 10
1.1.2. Thành phần của chế phẩm sinh học 11
1.1.3. Tác dụng của chế phẩm sinh học 40
1.2. VI SINH VẬT HỌC ĐƯỜNG TIÊU HÓA CỦA ĐỘNG VẬT 47
PHẦN II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 50
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50

2.2.1. Phương pháp phân tích hóa học 50
2.2.1.1. Phương pháp xác định amoniac (đạm thối) bằng cách cất kéo hơi
nước 50
2.2.1.2. Phương pháp phân tích hàm lượng H
2
S 51
2.2.2. Phương pháp phân tích vi sinh 52
2.2.2.1. Phương pháp xác định số lượng vi khuẩn 52
2.2.2.2. Phương pháp kiểm tra vi sinh vật tổng số 53
2.2.2.3. Phương pháp kiểm tra tổng số Coliform 56
2.2.2.4. Định lượng E.coli bằng phương pháp đếm khuẩn lạc 58
2.2.2.5. Phương pháp phân lập 59
2.2.2.6. Phương pháp giữ giống và cấy chuyền 60
2.2.3. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa 60
2.2.3.1. Xác định mật độ quang 60


3

2.2.3.2. Xác định khả năng sinh acid của vi khuẩn lactic 60
2.2.3.3. Phương pháp nhuộm Gram 61
2.2.3.4. Xác đinh khả năng phân hủy tinh bột và protein của vi khuẩn
Bacillus 61
2.2.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm 62
2.2.4.1. Bố trí thí nghiệm tổng quan để sản xuất chế phẩm vi sinh 62
2.2.4.2. Bố trí thí nghiệm thử nghiệm chế phẩm trên heo 62
2.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 64
PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 65
3.1. PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐỂ SẢN
XUẤT CHẾ PHẨM 65

3.1.1. Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic từ tự nhiên 65
3.1.2. Quan sát hình thái khuẩn lạc của các chủng lactic phân lập được 66
3.1.3. Phân lập và tuyển chọn chủng Bacillus có hoạt tính amylase và protease 70
3.1.4. Đặc điểm hình thái của các chủng Bacillus phân lập và được lựa chọn 72
3.1.5. Quan sát hình thái khuẩn lạc nhóm vi khuẩn quang dưỡng 74
3.2. MỘT SỐ ĐẶC TÍNH LÝ HÓA CỦA CÁC CHỦNG ĐÃ LỰA CHỌN 76
3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tới khả năng sinh trưởng của các vi
khuẩn lactic, vi khuẩn Bacillus và vi khuẩn quang dưỡng 76
3.2.2. Ảnh hưởng của pH tới khả năng sinh trưởng của các chủng vi khuẩn
lactic, vi khuẩn Bacillus và vi khuẩn quang dưỡng. 79
3.2.2.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng của vi khuẩn lactic 79
3.2.2.2. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng của vi khuẩn Bacillus 83
3.2.2.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng của nhóm vi khuẩn
quang dưỡng 85
3.2.2.4. Ảnh hưởng tỷ lệ giống tới khả năng sinh trưởng của các chủng vi
khuẩn lactic, vi khuẩn Bacillus và vi khuẩn quang dưỡng 86
3.3. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SẢN XUẤT SINH KHỐI VI KHUẨN DÙNG ĐỂ
SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI SINH 87


4

3.3.1. Chọn phương pháp thu hồi sinh khối của các chủng vi khuẩn 87
3.3.2. Thử nghiệm sản xuất chế phẩm vi sinh vật và đánh giá khả năng bảo
quản của chế phẩm 88
3.3.3. Đề xuất quy trình sản xuất chế phẩm sinh học từ các chủng vi khuẩn đã
lựa chọn và phân lập 90
3.4. SƠ BỘ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH DÙNG CHO
CHĂN NUÔI HEO 92
3.4.1. Đánh giá mức độ ô nhiễm của phân heo 92

3.4.2. Kết quả sử dụng chế phẩm sinh học trong chăn nuôi heo 932
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 987
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1001
PHỤ LỤC 1032
PHỤ LỤC 1. MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY CÁC VI KHUẨN 1032
PHỤ LỤC 2. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1054



5

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
VSV: Vi sinh vật
CFU: Colony forming units
BOD (Biochemical Oxygen Demand): nhu cầu oxy sinh hóa.
TSA: Tryptone Soya Agar
VRB: Violet Red Bile Agar
BGBL: Brilliant Green Lactose Borth
SPW: Saline Pepton Water
OD (Optical Density): mật độ quang
TM: Cacbonat agar
LA: Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus
ND1, ND2, ND3, ND4, ND5: Các chủng vi khuẩn lactic được phân lập nước
dưa chua
SC1, SC2, SC3, SC4, SC5: Các chủng vi khuẩn lactic được phân lập từ
sữa chua
D1, D2, D3, D4, D5: Các chủng vi khuẩn Bacillus phân lập được từ đất

6

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT

DANH MỤC CÁC BẢNG TRANG

1
Bảng 1.1. Nhu cầu vitamine cần cho sự phát triển của một số loài
vi khuẩn lactic
17
2
Bảng 3.1. Sự thay đổi giá trị pH của các chủng vi khuẩn lactic
phân lập từ sữa chua và nước dưa chua theo thời gian nuôi cấy
64
3
Bảng 3.2. Hoạt tính enzyme protease, amylase và đường kính
vòng phân giải của 5 chủng Bacillus phân lập được
70
4
Bảng 3.3. Kết quả thu hồi sinh khối của các chủng nghiên cứu
(CFU/ml)

87
5 Bảng 3.4. Số lượng vi sinh vật sống của chế phẩm theo 88
6 Bảng 3.5. Kết quả phân tích phân heo 91
7
Bảng 3.6. Hiệu quả sử dụng chế phẩm bổ sung vào thức ăn heo
mẹ
92
8
Bảng 3.7. Hiệu quả sử dụng chế phẩm bổ sung vào thức ăn heo
3 tháng tuổi
92
9
Bảng 3.8. Hiệu quả tăng trọng khi sử dụng chế phẩm sinh học
bổ sung vào thức ăn nuôi heo 3 tháng tuổi
95

7

DANH MỤC CÁC HÌNH

STT DANH MỤC CÁC HÌNH TRANG
1 Hình 1.1. Hình ảnh giống heo Landrace 55
2
Hình 3.1. Hình thái khuẩn lạc của chủng Lactobacillus
acidophillus trên môi trường MRS
65
3
Hình 3.2. Hình dạng của chủng Lactobacillus
acidophillus khi nhuộm tiêu bản tươi
66
4
Hình 3.3. Hình thái khuẩn lạc của chủng ND2 trên môi
trường MRS
87
5
Hình 3.4. Hình dạng của chủng ND2 khi nhuộm tiêu
bản cố định
88
6
Hình 3.5. Hình dạng của chủng ND2 khi nhuộm tiêu
bản tươi

91
7
Hình 3.6. Hình dạng thái khuẩn lạc của chủng SC4 trên
môi trường MRS
67
8
Hình 3.7. Hình dạng của chủng SC4 khi nhuộm tiêu cố
định
67
9
Hình 3.8. Hình dạng của chủng SC4 khi nhuộm tiêu
bản tươi
68
10
Hình 3.9. Hình ảnh về tế bào Bacillus subtilis nuôi trên
môi trường NB
71
11
Hình 3.10. Hình ảnh về tế bào vi khuẩn D3 nuôi trên
môi trường NB
71
12
Hình 3.11. Hình dạng của chủng Bacillus subtilis dưới
kính hiển vi quang học
72
13
Hình 3.12. Hình dạng của chủng D3 dưới kính hiển vi
quang học
72
14

Hình 3.13. Hình ảnh khuẩn lạc của vi khuẩn quang hợp
xanh lục và vi khuẩn tía trong ống thạch nghiêng
73
15
Hình 3.14. Ảnh khuẩn lạc vi khuẩn tía khi nhuộm tiêu
bản cố định
74
16
Hình 3.15. Ảnh khuẩn lạc vi khuẩn xanh lục khi nhuộm
tiêu bản cố định
76


8

17
Hình 3.16. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh
trưởng của vi khuẩn lactic
76
18
Hình 3.17. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh
trưởng của vi khuẩn Bacillus
77
19
Hình 3.18. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh
trưởng của nhóm vi khuẩn quang dưỡng
79
20
Hình 3.19. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng
sinh trưởng của chủng Lactobacillus acidophilus

79
21
Hình 3.20. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng
sinh trưởng của chủng Lactobacillus sp1
80
22
Hình 3.21. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng
sinh trưởng của chủng Lactobacillus sp2
80
23
Hình 3.22. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng
sinh trưởng của chủng vi khuẩn Bacillus subtilis
82
24
Hình 3.23. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng
sinh trưởng của chủng vi khuẩn Bacillus sp
83
25
Hình 3.24. Ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng
sinh trưởng của chủng vi khuẩn quang dưỡng
84
26
Hình 3.25. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến khả năng
sinh trưởng của các chủng vi khuẩn
85
27
Hình 3.28. Hiệu suất xử lý của chế phẩm đối với hàm
lượng H
2
S và NH

3
của heo mẹ
94
28
Hình 3.29. Hiệu suất xử lý của chế phẩm đối với hàm
lượng H
2
S và NH
3
của heo 3 tháng tuổi
94






9

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một đất nước với trên 75% dân số sống bằng nghề nông nghiệp.
Trong sản xuất của Nông nghiệp, chăn nuôi là một lĩnh vực đóng vai trò cực kỳ
quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm cho người tiêu dùng. Trong lĩnh vực
chăn nuôi ở nông thôn Việt Nam, chăn nuôi heo là một nghề có tỷ trọng lớn. Ngày
nay do yêu cầu của thị trường nên nghề chăn nuôi heo có xu thế chuyển từ quy mô
nuôi phân tán sang nuôi tập trung - nuôi công nghiệp. Do việc nuôi tập trung và
nghề nuôi lại chưa được quy họach và đầu tư một cách đầy đủ dẫn tới nguy cơ ô
nhiễm do các phế thải của chăn nuôi heo như: nước tiểu, phân, các vi sinh vậy gây
bệnh,… Do vậy việc nghiên cứu nhằm có một biện pháp hữu hiệu để kiểm soát

nguồn ô nhiễm này rất cần thiết. Trên cơ sở đó chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên
cứu sản xuất chế phẩm vi sinh dùng trong chăn nuôi heo” với mục đích sản xuất
ra một chế phẩm vi sinh dùng để bổ sung vào thức ăn nuôi heo dưới dạng dịch với
mục đích hạn chế mùi hôi thối và làm giảm số lượng vi sinh vật gây bệnh trong
phân heo thải ra môi trường.
* NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN
1) Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic và vi khuẩn Bacillus có
hoạt tính sinh học cao từ môi trường tự nhiên.
2) Nghiên cứu các điều kiện thích hợp nuôi cấy để thu nhận sinh khối của các
chủng vi sinh vật đã tuyển chọn.
3) Nghiên cứu thử nghiệm sản xuất chế phẩm vi sinh dưới dạng dịch lỏng.
4) Bước đầu thử nghiệm sử dụng chế phẩm bổ sung vào thức ăn nuôi heo để
giảm thiểu ô nhiễm từ phân heo.
* Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
Các số liệu khoa học thu được sẽ làm phong phú thêm hiểu biết về ứng dụng của vi
sinh vật trong chăn nuôi. Mặt khác kết quả nghiên của luận văn sẽ là các số liệu thực tế
để bổ sung vào lĩnh vực giảng dạy môn học vi sinh vật của Trường Đại học Nha Trang.
* Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Thành công của đề tài là cơ sở để ứng dụng sản xuất chế phẩm vi sinh vật
dùng trong chăn nuôi động vật và xử lý môi trường.


10

PHẦN I. TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU VỀ CHẾ PHẨM SINH HỌC
1.1.1. Chế phẩm sinh học là gì ?
Chế phẩm sinh học là một tập hợp các chủng vi sinh vật có ích. Đó là các tế
bào sống của các chủng vi sinh vật, sống hợp sinh và sản sinh ra một số hợp chất có
tác dụng đến đời sống cây trồng, vật nuôi và cải thiện môi trường, đồng thời cũng

có thể tác dụng dương tính đối với cơ thể con người khi đưa chế phẩm này vào
đường ruột [2].
* Cơ sở khoa học của việc sử dụng vi khuẩn trong sản xuất chế phẩm sinh học
Đặc điểm quan trọng của vi khuẩn là sinh trưởng nhanh. Tuy nhiên, tốc độ
sinh trưởng của vi khuẩn phụ thuộc đáng kể vào điều kiện dinh dưỡng, nhiệt độ,
mức độ hiếu khí và các yếu tố khác. Trong điều kiện thuận lợi, tế bào có thể phân
chia sau 20-30 phút. Như vậy, sau 24 giờ có tới 48-72 vòng tăng đôi số lượng và từ
1 tế bào có thể đạt được khối lượng hàng ngàn tấn. Tuy nhiên, trong thực tế không
thể có điều kiện lý tưởng để tăng sinh khối như vậy. Trong điều kiện nuôi cấy bình
thường, vi khuẩn cần có thời gian để làm quen với môi trường mà chưa thể sinh
trưởng ngay. Ở giai đoạn này, thường được gọi là pha lag. Khi đã qua giai đoạn làm
quen, thì vi khuẩn bắt đầu sinh sản bằng cách nhân đôi theo cấp số nhân. Ở giai
đoạn này, sinh khối tăng mạnh, các chất dinh dưỡng trong môi trường được sử dụng
mạnh. Khi môi trường đã cạn kiệt dinh dưỡng, sự tăng trưởng dừng lại và cuối cùng
tế bào già đi và chết. Tùy theo từng loại vi khuẩn và điều kiện nuôi cấy mà có thể
thu hồi lượng sinh khối tối đa trong khoảng thời gian thích hợp.
Một trong những đặc điểm thuận lợi cơ bản khi sử dụng vi khuẩn để sản xuất chế
phẩm sinh học là tốc độ sinh trưởng. Có thể nuôi cấy vi khuẩn trên cơ chất rẻ tiền và
sinh ra lượng lớn sinh khối một cách ổn định. Mặt khác, vi sinh vật cũng là nguồn cung
cấp những enzyme cần thiết, thực hiện quá trình sinh học trong những điều kiện đơn
giản, không đòi hỏi phương pháp phức tạp. Những vi sinh vật sử dụng trong sản xuất
chế phẩm sinh học phải được lựa chọn trên cơ sở bảo toàn những đặc tính sinh học theo
thời gian, không có nguy cơ biến đổi về di truyền học [14].


11

Việc sử dụng vi sinh vật để sản xuất chế phẩm sinh học hoàn toàn có cơ sở khoa
học và đáp ứng với nhu cầu thực tiễn bởi vi sinh vật trong chế phẩm sinh học có những
ưu điểm cơ bản. Trước hết là diện tích nuôi cấy nhỏ, tốc độ sinh trưởng nhanh, có thể thu

được lượng sinh khối lớn trong vòng 20-30 giờ. Mặt khác, các enzyme sinh ra có hoạt
lực cao, nguồn nguyên liệu sử dụng dễ kiếm, phong phú và rẻ tiền. Có thể thay đổi một
cách dễ dàng môi trường nuôi cấy để đạt hiệu quả như mong muốn. Đặc biệt, việc sản
xuất không phụ thuộc vào sự thay đổi của thời tiết vì diện tích nhỏ nên có thể khống chế
được nhiệt độ cần thiết [5].
Nói chung các vi sinh vật dùng làm chế phẩm sinh học thường phải có các đặc
điểm sau đây [2]:
- Có khả năng bám dính vào niêm mạc tiêu hóa của vật chủ.
- Dễ nuôi cây.
- Không sinh ra chất độc và không gây bệnh cho vật chủ.
- Có khả năng tồn tại độc lập trong một thời gian dài.
- Có khả năng sinh các enzyme hoặc các sản phẩm cuối cùng mà vật chủ có
thể sử dụng.
- Chịu được pH thấp ở dạ dày và muối mật ở ruột non.
- Biểu hiện hiệu quả có lợi đối với vật chủ.
Cơ chế tác dụng của các vi sinh vật trong chế phẩm sinh học đã được giải thích:
- Cạnh tranh thức ăn và vị trí bám với các vi sinh vật gây bệnh.
- Làm bất hoạt các độc tố hoặc các sản phẩm trao đổi chất có hại do các vi sinh
vật gây bệnh sinh ra.
- Tạo ra các chất ức chế sinh trưởng của các vi sinh vật gây bệnh, ví dụ chất
kháng sinh, hydroperoxit.
1.1.2. Thành phần của chế phẩm sinh học
Chế phẩm sinh học thường có những nhóm vi sinh vật sau:
Các nhóm vi sinh vật cơ bản:
- Vi khuẩn lactic.
- Vi khuẩn Bacillus.


12

- Vi khuẩn quang dưỡng khử H
2
S-vi khuẩn tía có lưu huỳnh, vi khuẩn tía
không lưu huỳnh và vi khuẩn xanh khử H
2
S.
- Nấm men (Saccharomyces).
Các nhóm vi sinh vật phụ:
- Nhóm vi khuẩn nitrat (Nitrosomonas và Nitrobacter).
- Nhóm xạ khuẩn.
- Nhóm nấm mốc.
Trong số này nhóm xạ khuẩn, nấm mốc thường chỉ dùng khi chế phẩm bổ sung
vào phân hủy rác thải hoặc nuôi cấy chủng sinh ra một lượng enzyme đáng kể dùng bổ
sung vào chế phẩm để hổ trợ sự phân hủy hợp chật hữu cơ [8].
* Vi khuẩn lactic
Từ lâu vi khuẩn lactic đã được con người ứng dụng rộng rãi để chế biến các
loại thức ăn chua (sữa chua, muối dưa, muối cà, ), ủ chua thức ăn cho gia súc hoặc
để sản xuất acid lactic và các loại muối của acid lactic. Ngay từ năm 1780 nhà hóa
học người Thụy Điển Scheele lần đầu tiên tách được acid lactic từ sữa bò lên men
chua. Năm 1875, L.Pasteur đã chứng minh được rằng việc làm chua là kết quả của
một nhóm vi sinh vật đặc biệt là vi khuẩn lactic. Năm 1878, Lister đã phân lập được
vi khuẩn lactic và đặt tên là Bacterium lactic (ngày nay gọi là Streptococus lactic)
và ngành công nghiệp lên men nhờ vi khuẩn lactic đã hình thành từ năm 1881.
Trong tự nhiên, vi khuẩn lactic phân bố rộng rãi đặc biệt hay gặp trong các sản
phẩm muối chua: dưa chua, cà muối, mắm chua, tôm chua, nem chua, sữa chua
Theo khóa phân loại của Bergey thì vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ
Lactobacteriaceae và chia thành hai nhóm là Streptoccaceae và Lactobacteriaceae.
Mặc dù chúng không đồng nhất về mặt hình thái, gồm cả vi khuẩn hình que và hình
sợi song về mặt sinh lý thì tương đối đồng nhất. Tất cả đều là vi khuẩn Gram dương,
không tạo bào tử, không di động, không có enzymee oxydase, catalase và

nitratreductase. Chúng có khả năng lên men, sử dụng carbohydrate là nguồn năng
lượng và tạo thành acid lactic là sản phẩm cuối cùng chủ yếu hoặc duy nhất. Vi
khuẩn lactic sống từ kỵ khí đến vi hiếu khí [8].


13

Vi khuẩn lactic được chia làm các giống chủ yếu sau đây [18]:
* Giống Lactobacillus hình que, thường có kích thước (0,5-1,2)x(1-10)µm.
Đây là loại vi khuẩn sinh acid lactic phổ biến và điển hình nhất. Kích thước của
chúng thay đổi tùy loài, chẳng hạn Lactobacillus plantarum có dạng hình que xếp
chuỗi hoặc đứng riêng lẽ (Pederson, 1936), Lactobacillus casei có dạng hình que
ngắn hoặc dài, tế bào hình que mảnh, đôi khi hơi cong, xếp thành cặp hay chuỗi.
Giống Lactobacillus là loài trực khuẩn, có thể sống ở pH=3,8 hoặc thấp hơn,
hoạt động hô hấp thấp. Nhiệt độ tối thích là 30-40
0
C. Lactobacillus phân bố rộng rãi
trong môi trường, đặc biệt trên những thực phẩm có nguồn gốc thực vật và động
vật, thường sống trong ruột chim và động vật hữu nhũ.
* Giống Leuconostoc có hình dạng hơi dài hoặc hình oval, đường kính từ
0,5÷0,8µm, chiều dài khoảng 1,6µm. Đôi khi chúng có dạng hơi tròn, chiều dài
khoảng 1÷3µm, xếp thành chuỗi và không tạo thành một đám tập trung. Lên men dị
hình sản phẩm là acid lactic cùng với CO
2
, etanol, các acid bay hơi. Chúng phát
triển được ở 10
0
C, nhưng không mọc được ở 45
0
C.

Chỉ lên men được mono- và disaccharide, sống hiếu khí tùy ý. Phân bố rộng
rãi trên thực vật, sản phẩm sữa và các sản phẩm khác.
* Giống Streptococus gồm Enterococci, Lactis streptoccoci và Streptococci,
có tế bào hình tròn hoặc oval, đường kính khoảng 0,5÷1µm, xếp riêng biệt, cặp đôi
hoặc chuỗi dài. Một số chủng có dạng hơi giống trực khuẩn vì chiều dài lớn hơn
chiều rộng, chẳng hạn Streptococus lactis là trực khuẩn rất ngắn, nhỏ
1,0÷1,5µmx0,5÷1,0µm gây chua sữa tự nhiên.
Sống hiếu khí tùy ý. Nhiệt độ phát triển 25-45
0
C, tối thích ở 37
0
C. Ký sinh
trên động vật có xương sống, đặc biệt vùng miệng và ruột.
* Giống Pediococcus có dạng hình cầu, đường kính 0,5÷1,2µm, đứng riêng lẻ,
kết đôi hay tạo đám tứ cầu hay bát cầu khuẩn. Chúng là các thể kỵ khí hoặc vi hiếu
khí, thường yêu cầu có CO
2
cho sự phát triển, lên men đồng hình. Một số chủng có
thể tạo thành màng nhầy từ saccharose.
Nhiệt độ thích hợp là 25-40
0
C. Thường xuất hiện trên rau quả và các loại thực
phẩm khác.


14

* Giống Enterococcus có dạng tế bào hình cầu hoặc hình trứng, kích thước
(0,6-2,0)x(0,6-2,5)µm, thường xuất hiện ở dạng cặp hoặc chuỗi ngắn trong môi
trường lỏng. Hiếu khí tùy ý, lên men nhiều loại đường khác nhau tạo thành sản

phẩm chính là acid lactic nhưng không sinh gas, pH cuối cùng là 4,2÷4,6.
Môi trường dinh dưỡng phức tạp. Có thể phát triển ở 10-45
0
C (tối thích 37
0
C),
pH= 9,6; 6,5% NaCl. Thường lên men lactic lactose. Hiện diện rộng rãi trong tự
nhiên đặc biệt trong phân động vật có xương sống.
* Giống Lactococus có dạng tế bào hình cầu hoặc hình trứng, kích thước (0,5-
1,2)x(0,5-1,5)µm, thường xuất hiện dạng cặp hoặc chuỗi ngắn trong môi trường lỏng.
Hiếu khí tùy ý, lên men nhiều loại carbohydrate với sản phẩm chủ yếu là acid
lactic nhưng không sinh gas. Phát triển được ở 10-45
0
C, tối thích ở 30
0
C. Được tìm
thấy phổ biến nhất trong các sản phẩm sữa và ở thực vật.
- Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic
Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic khác nhau thì khác nhau, đặc biệt là
nhu cầu về vitamine và nitơ. Chẳng hạn, loài Lactobacillus được coi là nhóm vi
khuẩn có đòi hỏi về dinh dưỡng cao nhất. Chúng đòi hỏi không chỉ các chất hữu cơ
phức tạp chứa cacbon, nitơ, photphat và lưu huỳnh mà còn nhu cầu lớn về các yếu
tố cần cho sự phát triển như vitamine, muối vô cơ [8].
- Nhu cầu dinh dưỡng Cacbon
Vi khuẩn lactic có thể sử dụng được rất nhiều loại hydratcacbon, từ các hexoza
(glucosese, fructose, mantoza, galactoza), các đường đôi (saccaroza, lactoza,
maltoza) cho đến các polysaccarit (tinh bột, dextrin).
Nguồn năng lượng quan trọng nhất cho vi khuẩn lactic là monosaccarit và
disaccarit. Nguồn cacbon này được dùng để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu
trúc tế bào và sinh ra các acid hữu cơ như acid malic, pyruvic, fumaric, axetic

(Krasilnikov, 1965; Wittenbyry, 1965; Flesch, 1968; Bottazzi, 1971).
Một vài loại vi khuẩn lactic lên men dị hình, phân lập được từ các sản phẩm
thực phẩm, có thể sử dụng các acid glucosenic và glactorunic tạo thành CO
2
, acid
axetic và acid lactic.


15

Trong quá trình lên men các cơ chất chứa cacbon, vi khuẩn lactic có thể sử
dụng cả các loại acid amine như acid glutamic, acginin, tirozin làm nguồn cung cấp
năng lượng. Khí đó xảy ra quá trình decacboxyl và tạo ra CO
2
.
Các loại vi khuẩn lactic khác nhau đòi hỏi nguồn cacbon khác nhau. Ví dụ
Lactobacillus delbrueckii có thể sử dụng các đường maltoza, glucosese, galactoza,
saccaroza, dextrin và không sử dụng được lactoza, raffinoza trong khi đó
Lactobacillus bulgaricus có thể sử dụng được đường lactoza nhưng lại không sử
dụng được maltoza và saccaroza. Một số vi khuẩn lactic lại có thể sử dụng được
dextrin và tinh bột [8].
- Nhu cầu về nitơ:
Một số lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các hợp chất hữu cơ
phức tạp có chứa nitơ, vì vậy để đảm bảo cho sự phát triển của mình chúng phải sử
dụng nguồn nitơ có sẵn trong môi trường. Chỉ có một số ít loài vi khuẩn lactic có
khả năng sinh tổng hợp các hợp chất nitơ hữu cơ từ nguồn nitơ vô cơ. Đôi khi trong
một số trường hợp sự phát triển của một vài loài vi khuẩn lactic, như Lactobacillus
helviticus, có thể bị kích thích bởi sự có mặt của muối amoni trong môi trường
Theo Orla-Jensen dựa vào nhu cầu nitơ có thể chia vi khuẩn lactic ra làm ba nhóm:
- Các vi khuẩn lactic cần hỗn hợp phức tạp các acid amine trong môi trường

(chi phụ Thermobacterium).
- Các vi khuẩn có thể phát triển tốt trên môi trường chỉ có sistein và muối
amoni (chi phụ Streptobacterium).
- Các vi khuẩn có thể phát triển trên môi trường có nguồn nitơ duy nhất là
muối amoni (giống Streptococcus)
Như đã nói trên, để sinh trưởng và phát triển bình thường ngoài nitơ dưới dạng hỗn
hợp các acid amine, vi khuẩn lactic còn cần những cơ chất hữu cơ phức tạp chứa nitơ
như các sản phẩm thủy phân protein từ thịt, lactanbumin, casein, pepton, peptid [8].
- Nhu cầu Vitamine:
Các vi khuẩn lactic, đặc biệt là loài Lactobacillus rất cần vitamine cho sự phát
triển. Thường thì phải bổ sung vào môi trường các chất có chứa vitamine như nước


16

khoai tây, ngô, cà rốt, dịch tự phân nấm men và nhiều chất khác. Các vitamine đóng
vai trò là các coenzymee trong quá trình trao đổi chất của tế bào. Rất ít vi khuẩn
lactic có khả năng tổng hợp được vitamine.
Rogosa và cộng sự (1961) đã chỉ ra rằng acid nicotinic (vitamine B
5
) và acid
pantotenic (vitamine B
3
) rất cần thiết cho sự phát triển của tất cả các loài vi khuẩn
lactic. Trong khi đó vi khuẩn lactic lên men dị hình rất cần thiamine (vitamine B
1
),
nhưng acid folic và acid p-amineobenzoic không ảnh hưởng đến sự phát triển của
loài Lactobacillus.
Có thể tích tụ các vitamine trong tế bào vi khuẩn lactic đang được nghiên cứu.

Người ta cho rằng tế bào của loài Lactobacillus leichmanii và Lactobacillus
delbrueckii có chứa vitamine B
12
hấp thụ từ môi trường với tỷ lệ khoảng 0,5µg/g
chất khô. Khi đó hầu như toàn bộ lượng vitamine này được phát hiện thấy ở trong
thành tế bào liên kết chặt chẽ với các chuỗi polypetid ở đó (Sasaki, 1972). Tế bào vi
khuẩn lactic có thể hấp thụ một lượng vitamine như: vitamine B
6
, thiamine, lớn hơn
nhu cầu của chúng để tạo ra một số lượng lớn trong tế bào (còn gọi là sự tiêu thụ
thừa vitamine).
Nhu cầu vitamine còn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ nuôi cấy,
pH, lượng CO
2
ban đầu và thế oxy hóa khử của môi trường. Chẳng hạn khi thay đổi
nhiệt độ khoảng 3-4
0
C thì nhu cầu trao đổi riboflavin với môi trường bên ngoài của
Lactobacillus helveticus thay đổi khoảng 25%.
Nhu cầu vitamine cũng vị ảnh hưởng bởi thành phần môi trường nuôi cấy.
Điều này có liên quan chặt chẽ tới sự có mặt của các acid amine, acid hữu cơ,
dezoxyribozit Chẳng hạn vi khuẩn lactic sẽ không cần vitamine B
12
nếu trong môi
trường đã có dezoxyribozit. Tương tự như vậy bazơ purin cũng ảnh hưởng tới nhu
cầu acid p-amineobenzoic của vi khuẩn lactic [8].


17

- Các chất hữu cơ khác cần cho sự phát triển của vi khuẩn lactic
Ngoài các acid amine và vitamine ra vi khuẩn lactic còn có nhu cầu rất lớn về các
hợp chất hữu cơ khác cho sự phát triển của chúng. Dưới đây là một số hợp chất hữu cơ
ảnh hưởng đến sựu phát triển hoặc kích thích sự phát triển của vi khuẩn lactic:
- Các bazơ nitơ: Adenin, hypoxantin, guanin, uraxin, thimin, thimidin.
- Acid hữu cơ: acid axetic và nhiều acid hữu cơ không bay hơi khác.
- Acid amine: L-asparagin, L-glutamine.
Trong môi trường có chứa các acid amine tự do, vitamine và nhiều cấu tử cần
thiết khác, protein chưa thủy phân hoàn toàn sẽ thúc đẩy sự phát triển nhất định của
vi khuẩn lactic. Có khả năng là các peptid thực hiện vai trò cung cấp các acid amine
cần thiết cho quá trình đồng hóa. Chúng kích thích sự phát triển của tế bào hiệu quả
hơn so với các acid amine tự do (Raines, Haskell, 1986).
Một loạt chất thuộc về nhóm các yếu tố phát triển hữu cơ là acid axetic và acid
xitric. Có sự ảnh hưởng thuận lợi của xitrat đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn
lactic đã được chứng minh đó là lý do tại sao hiện nay người ta lại sử dụng rộng rãi
xitrat làm thành phần môi trường nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi
khuẩn lactic.
Tương tự xitrat, acetate hay acid axetic có tác động quan trọng đến sự sinh
trưởng của tế bào. Acetate được dùng làm chất đệm cho môi trường khi nuôi cấy
nhiều vi khuẩn lactic.
Một loại acid hữu cơ quan trọng khác có ảnh hưởng lớn đến sự sinh trưởng của hầu
hết các loại vi khuẩn lactic là acid oleic (có thể thay thế bằng linoleic và acid linolenic).
Đó chính là nguyên nhân tại sao người ta lại sử dụng Tween-80, một dẫn xuất của acid
oleic (polyoxythlen sorbitol monolat), trong thành phần môi trường phân lập, nuôi cấy vi
khuẩn lactic. Một vài loài vi khuẩn lactic (Lactobacillus acidophillus và Lactobacillus
bulgaricus) rất cần các acid béo không no cho sự phát triển. Các acid béo không no ở đây
có tác dụng chuyển hóa thành biotin (vitamine H) chất sinh trưởng rất cần thiết cho vi
khuẩn lactic [8].

18

Bảng 1.1. Nhu cầu vitamine cần cho sự phát triển của một số loài vi khuẩn
lactic (Theo Títtler và cộng sự 1952; Snell, 1954) [8]
Vitamine Loại vi khuẩn Nhu cầu (µg/ml)
Acid P-amimobenoic
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus arabinosus

Biotin (B
7
,H)
Lactobacillus plantarum
Lactobacillus arabinosus
Streptococcus faecalis
0-02
Acid folic
Lactobacillus casei
Lactobacillus faecalis
0-0,15
Acid nicitinic (B
5
)
(Vitamine PP)
Lactobacillus arabinosus
Leuconostoc mesenteroides
Streptococcus faecalis
0,400
Acid pantotenic
(Vitamine B

3
)
Lactobacillus casei
Leuconostoc mesenteroides
Streptococcus faecalis
0-0,20
Riboflavin
(Vitamine B
2
)
Lactobacillus casei
Streptococcus lactis
0-1
Thiamine (Vitamine B
1
)
Lactobacillus fermenti
Streptococcus lactis
0-5
Pyridoxin
(Vitamine B
6
)
Lactobacillus casei
Lactobacillus faecalis
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus delbrueckii
0-0,7
0-0,4
Vitamine B

12

Lactobacillus lactis
Lactobacillus leichmanmii
0-0,05
0-0,05
- Nhu cầu các muối vô cơ
Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic cần rất nhiều
các hợp chất vô cơ như đồng, sắt, mangan, natri, kali, lưu huỳnh, magie đặc biệt là


19

mangan. Chính mangan ngăn cản quá trình tự phân của tế bào và nó cần thiết cho
quá trình sống bình thường của vi khuẩn này. Đối với Lactobacillus thì Mn
2+,
Mg
2+
,
Fe
2+
có tác động tích cực lên sự phát triển và sinh sản acid amine (Ledesma, 1976).
Một vài enzyme có sự tham gia của các ion kim loại này trong cấu trúc trung tâm
hoạt động (Krischke, 1991), chẳng hạn như trường hợp của photphoructokinaza.
Nhìn chung mangan và magie là những chất đóng vai trò chủ yếu sau:
- Tham gia cấu trúc và đảm bảo chức năng hoạt động của enzyme.
- Giải độc tế bào khỏi sự có mặt của oxy. Mn
2+
thay thế dioxyt dimustaza để
thải các gốc O

2-
.
- Ổn định cấu trúc tế bào. Mn
2+
tham gia vào việc làm ổn định riboxom.
- Mg
2+
là chất hoạt động trong các quá trình lên men lactic bằng cách giúp vi
khuẩn sử dụng tốt hơn các loại đường [8].
Hoạt tính enzyme protease, lipase và nuclease của vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic có hoạt tính proteolitic để tác dụng lên protein và peptid là các
enzyme proteinase và peptidase.
Hoạt tính proteolitic có ở các dạng cầu khuẩn cũng như ở các dạng trực khuẩn
hoặc liên cầu khuẩn chịu nhiệt. Trong quá trình phân giải protein của sữa, đặc biệt
là trong thời gian đầu nuôi cấy chủng (vi khuẩn vào sữa, sẽ xuất hiện sự tạo thành
các acid amine bao gồm asparagin, glycine, serin, acid glutamic, threonin, tyrosin,
valine, phenylalanine, isoleucine) cũng như các peptid.
Trực khuẩn lactic có hoạt lực proteolitic cao hơn cầu khuẩn. Chẳng hạn như:
L.Bulgaricus, L.casei có khả năng phân giải casein sang dạng hòa tan tới 25-30%,
còn Str.cremoris và Str.lactis chỉ chuyển hóa được 15-17%.
Hoạt lực proteolitic của vi khuẩn lactic được đánh giá bằng hàm lượng
N-amine tự do hòa tan trong môi trường. Cần lưu ý, khi xác định hàm lượng N-
amine tự do phi protein đã có trong môi trường trước khi vi khuẩn hoạt động.
Thủy phân protein của vi khuẩn lactic là do sự tác động của enzyme protease nội
bào cũng như ngoại bào. Các dịch chiết từ tế bào (sau khi nuôi vi khuẩn 24 giờ, rồi phá
vỡ vỏ tế bào, ly tâm lấy dịch) ta đều thấy có hoạt tính enzyme này. Tại đây ta thấy có


20

mặt của 2 enzyme liên kết với màng tế bào, một enzyme khác liên kết với tế bào chất.
Protease màng tế bào bị phá hủy ở nhiệt độ từ 3 đến 20
0
C, còn protease ở tế bào chất
ổn định ở 3
0
C, nhưng bất hoạt ở - 20
0
C.
Một số kim loại (Mg
2+
, Mn
2+
; Co
2+
) có tác dụng kích thích peptidase ở vùng
pH 5,5-6,0. Ngày nay người ta dùng một số tác nhân đột biến (tia cực tím, tia X,
etylenimin ) có thể thu được một số thể đột biến của vi khuẩn chọn được những
giống có hoạt tính để đưa vào sản xuất sinh khôi vi khuẩn lactic - làm giống ban đầu
(hay khởi động) - stalet kullter hay zakvas, cho sản xuất hàng loạt các sản phẩm
sữa. Một trong những quá trình chế biến để thu sản phẩm này là quá trình chín của
phomat có chất lượng cao: hương vị và hàm lượng acid amine tự do được tạo thành
nhờ hoạt tính protease của giống ban đầu. Quá trình tạo thành các acid amine làm
cải thiện hương vị của phomat sẽ tốt hơn. Leucine và valine có thể là tiền chất của
3-metybutanal và 2-metylpropanat là hai hợp chất tạo ra vị đặc biệt của phomat.
Vi khuẩn lactic nói chung là không có hoạt tính lipase (enzyme phân hủy chất
béo). Có một số nhà nghiên cứu cho rằng, các trực khuẩn và cầu khuẩn lactic có khả
năng sử dụng triglyxerit để tạo nên một số chất béo mới ở dạng tự do cũng như
dạng liên kết.
Một số chủng Lactobacillus (L.fermenti, L.casei, L.salivarius, L.viridescens)

có khả năng sinh enzyme nuclease ngoại bào chứa ADN hoặc ARN. Thỉnh thoảng
có những chủng sinh đồng thời 2 enzyme ngoại bào ADNaza và ARNaza.
Như chúng ta đã biết, vi khuẩn lactic không có khả năng tạo thành catalaza.
Song, vài chục năm trở lại đây hàng loạt các tác giả đã thông báo tìm thấy hoạt tính
catalaza ở những vi khuẩn lactic khác nhau. Thật vậy, một vài loài vi khuẩn lactic
có khả năng phân giải H
2
O
2
được tạo thành trong việc sử dụng các cơ chất xác định,
sự có mặt hoạt tính này ở các loài vi khuẩn lactic được gọi theo tên khác là
Pseudocatalaza (Whittenbery, 1964). Pseudocatalaza tìm thấy ở các loài
Pediococcus pentosaceus, Leuconostoc mesenteroides và Lactobacillus plantarum
khi nuôi ở môi trường dinh dưỡng với 0,05% thạch, nhưng không có đường
glucosese. Hoạt tính Pseudocatalaza giảm đáng kể khi pH môi trường giảm từ 7
xuống 4,5 [8].


21

Các chất bacterioxin của vi khuẩn lactic
Trong tự nhiên vi khuẩn lactic phát triển có tác dụng ức chế nhiều loại vi sinh
vật khác, thậm chí ức chế nhiều chủng thuộc nhóm vi khuẩn này. Hiện tượng này là
tính sống đối kháng có quan hệ tương tác khá phức tạp. Đặc điểm những mối quan
hệ này phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Mức độ của quan hệ tương tác được xác định
bằng các điều kiện của môi trường sống và có thể được thay đổi trong quá trình phát
triển của vi sinh vật.
Tính đối kháng của vi khuẩn lactic được lặng lẽ ứng dụng vào thực tế đời sống
của loài người từ thuở xa xưa, như trong sản xuất sữa chua, muối chua rau quả, thịt,
cá, ủ chua thức ăn gia súc… nhờ khả năng tạo thành acid lactic trong quá trình lên

men. Trong sách của xứ Tây Tạng cách đây vài ngàn năm đã thấy đề cập đến việc
sử dụng vi khuẩn lactic với mục đích phòng chữa bệnh cho đường tiêu hóa, trong
việc bảo vệ sắc đẹp và là một trong những biện pháp “chống già” cho cơ thể.
Trong thực tế ngày nay người ta vẫn đang khai thác đặc điểm của vi khuẩn
lactic vào đấu tranh với các vi sinh vật gây thối rửa thức ăn và các vi khuẩn gây bệnh
đường ruột (tả, lỵ, thương hàn, các vi khuẩn đường ruột gây viêm nhiễm bên trong cơ
thể có điều kiện như các bệnh do Enterococus hoặc trực khuẩn đường ruột gây ra).
Ngoài khả năng sinh acid lactic do lên men đồng hình và dị hình, vi khuẩn lactic
còn có thể sinh ra hàng loạt các chất có hoạt tính kháng sinh, mặc dù hoạt lực của
chúng không cao. Các chất này được gọi chung là hoạt chất sinh học do vi khuẩn sinh
ra - bacterioxin. Với hoạt tính kháng sinh không cao nên không được dùng trong y
học để chữa bệnh và do đó lại là lợi thế cho chất kháng sinh loại này được dùng trong
bảo quản thực phẩm, trong chăn nuôi với tư cách là chất kích thích sinh trưởng.
Trong nửa cuối của thế kỷ trước nhiều công trình nghiên cứu đã chỉ ra rằng,
tác dụng ức chế nhiều vi khuẩn khác của vi khuẩn lactic ngoài acid lactic do vi
khuẩn này sinh ra còn có tác dụng của các chất bacterioxin như: nizin, diplocoxin,
acidofilin, lactoxidin, lactolin, brevin [8].
+ Diplocoxin do Oxford tìm ra năm 1944. Vi khuẩn Streptococcus cremosis
tạo thành. Nó được tính lũy trong môi trường lên men lactic, dễ hòa tan trong nước
và không hòa tan trong cồn tuyệt đối. Đây là chất tương tự một protein, phân tử


22

lượng tương đối nhỏ và không chứa lưu huỳnh, phospho. Diplocoxin không mất
hoạt tính trong môi trường acid khi đun sôi (môi trường có 0,4% acid axetic) trong
hai giờ, nhưng bất hoạt trong môi trường kiềm. Trong nước thịt pH=7 có thể giữ
được hoạt tính hàng tuần.
+ Nizin: do Mattick, Hirsch tìm ra năm 1944 và 1947. Streptococcus lactis tạo
thành. Nizin là một hợp chất polypetid có phân tử lượng là 3500, thành phần acid

amine và các tính chất khác giống với subtilin-chất bacterioxin do Bacillus subtilis tạo
thành (Gross et ah., 1969). Cấu tạo phân tử của nizin gần giống một phân tử protein.
Trong thành phần có các acid amine như leucine, valine, alanine, glycine, prolin,
histidin, lysine, acid glutamic, acid asparatic, serine, methionin.
Nizin được sản xuất ở qui mô công nghiệp ở Anh. Sản phẩm là loại bột trắng
dạng tinh thể, rất ít hòa tan trong nước, nhưng độ hòa tan được tăng lên ở môi trường
acid (pH = 4,2 tan được 129g/l). Bảo quản nizin ở điều kiện bình thường hoạt lực
kháng sinh giảm không đáng kể. Hoạt lực là 1g = 40 triệu UI (theo hệ thống Riding).
Phần lớn Nizin liên kết với màng và thành vỏ tế bào. Ở đó nó không ở trạng thái tự
do mà ở trong tổ hợp với các polyme khác để tạo thành phức hợp canxi-nizin.
Trong tế bào Str.lactis, nizin tham gia vào chức năng kiểm soát cơ chế kìm
hãm sinh trưởng ban đầu của chủng sản, nhưng không ảnh hưởng đến tốc độ sinh
trưởng. Sinh tổng hợp nizin không xảy ra ở pha tiềm phát. Tác dụng kìm hãm của
nizin thấy rõ ở vi khuẩn propionic, Staphylococus, Sarsina, nhưng không thấy ở
nấm men. Với tác dụng của nizin, khả năng bền nhiệt của bào tử vi khuẩn bị suy
giảm. Nó được hấp phụ lên bề mặt bào tử làm phá hủy sức thẩm thấu của màng và
kìm hãm sự sinh trưởng của tế bào. Cơ chế tác dụng của nizin đến tế bào là do nó có
khả năng liên kết với nhóm sulfohydryl và ảnh hưởng tới hàng loạt enzyme quan
trọng, trước hết là glutamine và acetyl-CoA.
Nizin bị phá hỏng ở nhiều vi sinh vật có khả năng sinh enzyme nizinase.
Trong đường tiêu hóa nó mất hoạt tính ở vùng pH kiềm. Nizin không được dùng
làm thuốc kháng sinh chữa bệnh, vì nó hòa tan rất kém trong môi trường trung tính
và bị phân hủy trong phần cuối của đường tiêu hóa.


23

Nhiều nước trên thế giới cho phép dùng nizin trong bảo quản và chế biến thực
phẩm, như ở Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Nga, Úc… Nó được dùng chủ yếu trong đồ hộp để
ngăn ngừa sự phá hỏng của các vi khuẩn sinh bào tử. Thêm 100-200mg nizin vào 1kg

sản phẩm có thể rút ngắn thời gian thanh trùng và ngăn chặn sự phá hỏng sản phẩm.
Nizin dùng cho sữa rút ngắn được thời gian hấp Pastơ sữa không đường, sữa
có đường, nâng cao được chất lượng phomat mềm [8].
Acidophilin là bacterioxin do vi khuẩn Lactobacillus sinh ra. Nó được sinh ra
và tích tụ trong môi trường nuôi cấy ở giai đoạn hoạt động mạnh nhất của vi khuẩn.
Song hành nhưng muộn hơn với acidophilin chủng sản còn tạo thành lactocidin-
một bacteoxin có hoạt tính kháng sinh.
Acidophilin bền với nhiệt, đi qua được màng lọc tế bào, pH
max
= 5,0-6,0. Nó
ức chế được vi khuẩn gây thối rửa, những vi khuẩn gây bệnh thương hàn
(Salmonella) tip A và B, lỵ (Disenteria), lao (Turbekulosa), bạch hầu (Difteria) và
cả Streptococcus cũng như Staphylococus [8].
Lactocidin sinh ra bởi trực khuẩn lactic (Lactobacillus). Nó có tác dụng
chống lại các vi khuẩn bền với acid, và cả với nấm mốc, cũng như nấm men
Candida albicans. Nó dễ tan trong nước, bị hấp thụ bởi than hoạt tính ở vùng trung
tính và acid, bị phá hủy ở 110
0
C trong 20 phút.
Trực khuẩn Lactobacillus acidophilus hạn chế những vi sinh vật gây thối rữa
và gây bệnh trong ruột người và động vật. Rất nhiều công trình đã khuyến cáo nên
dùng sữa acidophil cũng như chế phẩm với sinh khối L.acidophilus trong ăn uống
và chữa bệnh, chủ yếu là bệnh đường ruột. Để chữa lỵ, euterocolit, rối loạn tiêu hóa
ở trẻ em và người lớn, người ta thường uống sữa acidophil hoặc sinh khối khô của
vi khuẩn (với tên thường gọi là biolactovin-chế phẩm của viện công nghệ sinh học)
sau 15 ngày có thể ngừng diễn biến của bệnh. Liệu pháp này còn áp dụng có kết quả
với bệnh thiếu vitamine, bệnh thiếu máu. Ở cộng hòa Pháp và một số nước khác đã
dùng chế phẩm hỗn hợp sinh khối các chủng thuộc các giống L.acidophilus,
L.bulgaricus và Str.lactis đặc biệt hiệu quả trong việc phục hồi sự cân bằng hệ vi
sinh vật đường ruột của động vật có vú và người do dùng thuốc kháng sinh dài ngày

hoặc liều cao [8].


24

* Vi khuẩn Bacillus
Các vi khuẩn Bacillus là nhóm trực khuẩn sinh bào tử sống hiếu khí tùy tiện,
nhưng trong điều kiện hiếu khí hoạt động mạnh hơn. Chúng rất phổ biến trong tự
nhiên. Một số loài của giống này còn thấy trong khoang miệng, trong đường ruột
của người và động vật. Tất cả các loài Bacillus đều có khả năng phân giải hợp chất
hữu cơ chứa nitơ, như protein khá mạnh nhờ sinh ra protease ngoại bào. Ngoài ra,
chúng còn có khả năng sinh ra amylase làm loãng tinh bột, biến chất này thành dễ
hòa tan và thủy phân tiếp theo thành các dextrin và các loại đường hợp thành. Một
số chủng thuộc loài Bacillus subtilis, B.mesentericus… có thể có khả năng sinh ra
enzyme cellulase và hemicellulase phân hủy cellulose, hemicellulose.
Quá trình thủy phân có thể tóm tắt như sau:

Sản phẩm của quá trình là amoniac (NH
3
) trong dung dịch amoniac ở dạng ion
amon (NH
4
+
) và kiềm hóa môi trường (từ trung tính sang kiềm). Do đó, vi khuẩn
Bacillus còn được gọi là vi khuẩn amon hóa hay các vi khuẩn gây thối rửa. Ngoài
amoniac, sản phẩm còn tạo ra H
2
S do phân giải các acid amine chứa lưu huỳnh như
xistein, sixtin và methionin. Ngoài H
2

S là một khí độc và thối, còn có các khí thối
khác như indol, scatol và mercaptan là dẫn xuất của lưu huỳnh.
Protease của vi khuẩn Bacillus là protease kiềm được dùng nhiều trong bột
giặt, trong rũ lông thuộc da, trong thủy phân protein của thịt, cá.
Ngoài các enzyme trên, các vi khuẩn còn có khả năng sinh ra bacterioxin - chất có
hoạt tính kháng sinh như subtilin từ Bacillus subtilis, bacitraxin từ B.licheniformis… Các
chất có hoạt tính này thường không dùng trong y tế nên không xảy ra hiện tượng nhờn
thuốc đối với các vi sinh vật gây bệnh, riêng bacitraxin là chất kháng sinh bổ sung vào
thức ăn chăn nuôi để ức chế các vi khuẩn gây bệnh đường ruột và kích thích tiêu hóa
cũng như tăng trọng của vật nuôi.
Các vi khuẩn amon hóa còn thấy ở các giống Pseudomonas, Proteus, E.coli,
Clostridium, xạ khuẩn, nấm sợi… Đây là các vi sinh vật dị dưỡng hoại sinh. Trong
chế phẩm probiotic người ta thường sử dụng các chủng thuộc giống Bacillus:
Protein polypeptit oligopeptit axit amin NH
3




25

B.subtilis, B.mesentericus, B.megathericum, B.licheniformis… Các chủng của
những loài này rất có ích, không gây bệnh cho người và động vật, đặc biệt là trong
đường ruột.
Như đã trình bày, các đại diện của các giống Bacillus đóng vai trò quan trọng
trong việc vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ. Thuộc về giống này là các vi khuẩn hình
que với chiều dài khác nhau, thường gram dương, di động nhờ chu mao và có các
đặc điểm sinh lý khác nhau. Các loài thuộc giống Bacillus đặc trưng cho trực khuẩn
sinh bào tử mà vẫn giữ nguyên hình que khi mang bào tử, trong một số trường hợp
chỉ hơi phình to lên một chút. Tùy thuộc vào từng loại vi sinh vật mà bào tử nằm ở

chính giữa, nằm ở gần đầu hoặc ở đầu tế bào.
Nội bào tử của vi khuẩn được sinh ra không phải để sinh sôi nảy nở mà để
chịu đựng với các điều kiện bất lợi. Đó là những tế bào ở trạng thái nghỉ mà trong
chúng các quá trình sống bị ức chế rất mạnh. Bào tử có màng nhiều lớp, chứa ít
nước tự do và do đó có thể chịu đựng tốt với nhiều tác động bất lợi có thể làm chết
các tế bào dinh dưỡng. Ở phần lớn vi khuẩn, trong tế bào chỉ có một bào tử. Khi bào
tử được hình thành, ta thấy tế bào và các phần còn lại bị hủy đi và làm cho bào tử
được rời ra. Gặp các điều kiện thuận lợi bào tử sẽ nảy mầm. Mỗi bào tử cho ra một
tế bào dinh dưỡng.
Khi quan sát tiêu bản vi khuẩn sống, rất dễ dàng phân biệt được bào tử bởi vì
chúng làm chiết quang rất mạnh. Với các phương pháp nhuộm màu thông thường
bào tử không bị nhuộm màu hoặc chỉ nhuộm được màu rất nhạt trông giống như các
thể ẩn nhập sáng trên một nền tế bào chất nhuộm màu. Để nhuộm bào tử phải được
xử lý bằng các dung dịch thuốc nhuộm đậm đặc và vừa nhuộm vừa phải đun nóng.
Để xác định được vị trí của bào tử trong tế bào phải được sự nhuộm màu tương
phản so với phần còn lại của tế bào. Phương pháp tốt nhất để quan sát bào tử và vị
trí của chúng trong tế bào là phương pháp soi các tế bào sống với kính hiển vi có
thiết bị tương phản pha [8].