Bước đầu nghiên cứu thu nhận Bacteriocin từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum Atcc8014 ứng dụng làm phụ gia thực phẩm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC


BÁO CÁO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP


Tên đề tài:
BƢỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU THU NHẬN BACTERIOCIN
TỪ VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM ATCC8014
ỨNG DỤNG LÀM PHỤ GIA THỰC PHẨM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD: Th. S Nguyễn Thị Lệ Thủy
Th. S Nguyễn Thị Phƣơng Khanh
SVTH: Trần Thị Toán
MSSV: 1053010806
Khóa: 2010-2014



Bình Dƣơng, ngày 16 tháng 6 năm 2014
Nhớ ngày nào còn bỡ ngỡ khi bƣớc chân vào giảng đƣờng đại học nay gần bốn
năm học đã trôi qua, biết bao nhiêu kĩ niệm buồn vui cùng thầy cô và bạn bè giờ phải sắp
chia tay. Bốn năm ấy là một khoảng thời gian vô cùng quý báu cho bản thân em, khoảng
thời gian ấy đã giúp em tích lũy đƣợc nhiều kinh nghiệm và các kĩ năng cần thiết để bƣớc
vào cuộc sống muôn màu và chông gai phía trƣớc. Để có đƣợc những kiến thức ấy là nhờ
sự quan tâm chăm sóc của nhà trƣờng, sự dạy dỗ tận tình của thầy cô, sự chia sẽ, động
viên, giúp đỡ của gia đình và bạn bè.

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trƣờng Đại học Mở thành
phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện về vật chất và tinh thần để em có cơ hội học tập và
phấn đấu.
Lời cảm ơn tiếp theo em xin gửi đến các thầy cô khoa công nghệ sinh học đặc biệt
là các thầy cô trong chuyên ngành thực phẩm.
Tiếp theo em xin chân thành cảm ơn Giảng viên – Th.S Nguyễn Thị Phƣơng
Khanh cùng toàn thể các anh chị, các bạn bè và các em trong phòng thí nghiệm sinh hóa,
phòng thí nghiệm vi sinh-trƣờng Đại học Mở thành phố Hồ chí Minh đã tạo mọi điều
kiện và giúp đỡ em hoàn thành đề tài. Em xin chúc cô luôn luôn mạnh khỏe, gặt hái nhiều
thành công hơn nữa.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đên cô Nguyễn Thị Lệ Thủy đã tận tình hƣớng
dẫn, giúp đỡ, động viên và truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian thực
hiện đề tài thực tập và khóa luận tốt nghiệp. Không chỉ truyền đạt kiến thức cần thiết mà
còn chỉ dạy em cách làm ngƣời và những kinh nghiệm trong cuộc sống. Một lần nữa em
cảm ơn cô, chúc cô luôn vui vẻ, khỏe mạnh bên gia đình, ngƣời thân và bạn bè, chúc cô
gặt hái thêm nhiều thành công hơn nữa trong cuộc sống.
Lời cuối cùng em xin cảm ơn đến ba mẹ, ngƣời đã cho em đến với cuộc đời này,
ngƣời đã nuôi dạy và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em học tập, tiếp xúc với cuộc đời, với
thầy cô, bạn bè, với những cơ hội đang chờ em trong tƣơng lai. Con xin cảm ơn ba mẹ,
con chúc ba mẹ lời chúc sức khỏe, luôn luôn cƣời trong cuốc sống đầy chông gai này.

MỤC LỤC

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT i
DANH MỤC BẢNG ii
DANH MỤC HÌNH iii
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
PHẦN 1: TỔNG QUAN 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC 4
1.1.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic 4

1.1.2. Phân loại vi khuẩn lactic 5
1.1.3. Nhu cầu dinh dƣỡng của vi khuẩn lactic 6
1.1.4. Hoạt động sinh hóa, trao đổi chất của vi khuẩn lactic 7
1.2. GIỚI THIỆU VỀ VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM 8
1.2.1. Đặc điểm 8
1.2.2. Vai trò 8
1.2.3. Cơ cấu gen 9
1.2.4. Sinh thái học và sinh lý bệnh 9
1.3. TỔNG QUAN VỀ BACTERIOCIN 10
1.3.1. Định nghĩa 10
1.3.2. Bacteriocin từ LAB 11
1.3.3. Phân loại bacteriocin 12
1.3.4. Đặc tính của bacteriocin 13
1.3.6. Phổ hoạt động của bacteriocin 15
1.3.7. Phƣơng thức hoạt động của bacteriocin 15
1.3.8. Ứng dụng của bacteriocin 16
PHẦN 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 23
2.1.1. Thời gian 23
2.1.2. Địa điểm 23
2.1.3. Môi trƣờng 23
2.2. VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 24
2.2.1. Chủng vi sinh vật 24
2.2.2. Hóa chất 24
2.3. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25
2.3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu 25
2.3.2. Sơ đồ nghiên cứu 25
2.3.3. Sơ đồ nội dung thí nghiệm 26
2.3.4. Nội dung thực hiện 27

2.3.4.1. Khảo sát sự sinh trƣởng của vi khuẩn Lactobacillus plantarum ATCC8014. 27
2.3.4.2. Khảo sát sự ảnh hƣởng của nguồn carbon đến quá trình sinh tổng hợp
bacteriocin Lactobacillus plantarum ATCC8014. 29
2.3.4.3. Khảo sát sự ảnh hƣởng của nguồn nitơ đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin. 30
2.3.4.4. Khảo sát sự ảnh hƣởng giữa tỷ lệ nguồn carbon và nitơ đến quá trình sinh tổng
hợp bacteriocin Lactobacillus plantarum ATCC8014. 31
2.3.4.5. Khảo sát các điều kiện nuôi cấy ảnh hƣởng đến quá trình sinh tổng hợp
bacteriocin……………… 32
2.3.4.5.1. Khảo sát sự ảnh hƣởng của pH đến quá trình tổng hợp bacteriocin 32
2.3.4.5.2. Khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin. 33
2.3.4.5.3. Khảo sát sự ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin. . 34
2.3.4.6. Khảo sát sự ảnh hƣởng của tác nhân cồn 96
0
đến quá trình thu nhận
bacteriocin… 35
PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38
3.1. Khảo sát sự sinh trƣởng của vi khuẩn Lactobacillus plantarum ATCC8014. 39
3.2. Khảo sát sự ảnh hƣởng của nguồn carbon đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin. . 42

3.3. Khảo sát sự ảnh hƣởng của nguồn nitơ đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin. 44
3.4. Khảo sát sự ảnh hƣởng giữa tỷ lệ nguồn carbon và nitơ đến quá trình
sinh tổng hợp bacteriocin. 47
3.5. Khảo sát các điều kiện nuôi cấy ảnh hƣởng đến quá trình sinh tổng hợp
bacteriocin…. 51
3.5.1. Khảo sát sự ảnh hƣởng của pH đến quá trình tổng hợp bacteriocin 51
3.5.2. Khảo sát sự ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin. 54
3.6. Khảo sát sự ảnh hƣởng của tác nhân cồn 96
0
đến quá trình thu nhận bacteriocin. 59
3.7. Khảo sát sự ảnh hƣởng của tác nhân muối (NH

4
)
2
SO
4
đến quá trình thu nhận
bacteriocin 60
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
PHỤ LỤC ii
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán i

DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu viết tắt Diễn giải
CFU Colony Forming Unit
h Hour
LAB Lactic Acid Bacteria
MRS De man, Rogosa, Sharpe
MRSA De man, Rogosa, Sharpe, Agar
NA Nutrient Agar
NB Nutrient broth
OD Optical density
pH Potential Hydrogen
ĐK Đƣờng kính

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán ii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Đặc tính lí học của một số bacteriocin đƣợc sinh tổng hợp bởi vi khuẩn
Gram dƣơng. 14
Bảng 2.1: Môi trƣờng nuôi cấy và giữ giống vi khuẩn Lactobacillus plantarum
ATCC8014. 23
Bảng 2.2: Môi trƣờng nuôi cấy và giữ giống vi khuẩn gây bệnh Bacillus cereus
và thử hoạt tính kháng khuẩn của bacteriocin. 24
Bảng 2.3: Nguồn carbon và nồng độ nguồn carbon 29
Bảng 2.4: Nguồn nitơ và nồng độ nguồn nitơ 30
Bảng 2.5: Tỷ lệ nguồn carbon và nitơ 31
Bảng 2.6: Các giá trị pH khảo sát 32
Bảng 2.7: Các giá trị thời gian khảo sát 33
Bảng 2.8: Các giá trị nhiệt độ khảo sát 34
Bảng 2.9: Tác nhân tủa và tỉ lệ tủa để thu nhận bacteriocin 35
Bảng 2.10: Tác nhân tủa và tỉ lệ tủa để thu nhận bacteriocin 36
Bảng 3.1: Số khuẩn lạc trung bình trong 1ml dung dịch mẫu theo thời gian 39
Bảng 3.2: Ảnh hƣởng của nguồn carbon đến quá trình tổng hợp bacteriocin. 42
Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của nguồn nitơ đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin 45
Bảng 3.4: Ảnh hƣởng giữa tỷ lệ nguồn carbon và nitơ đến quá trình sinh tổng hợp
bacteriocin 48
Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của pH đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin của vi khuẩn
Lactobacillus plantarum ATCC8014. 51
Bảng 3.6: Ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin. 55
Bảng 3.7: Ảnh hƣởng của thời gian đến quá trình sinh tổng hợp bacteriocin
của vi khuẩn Lactobacillus plantarum ATCC8014. 58
Bảng 3.8: Ảnh hƣởng của cồn 96

0
đến quá trình thu nhận bacteriocin 59
Bảng 3.9: Ảnh hƣởng của muối (NH
4
)
2
SO
4
đến quá trình thu nhận bacteriocin 61

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán iii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Khuẩn lạc của vi khuẩn Lactobacillus plantarum 8
Hình 1.2: Hình thái của vi khuẩn Lactobacillus plantarum… 8
Hình 1.3: Cấu trúc của nisin 11
Hình 2.1: Sơ đồ nội dung thí nghiệm 26
Hình 3.1: Đƣờng cong tăng trƣởng của vi khuẩn Lactobacillus plantarum ATCC8014. . 40
Hình 3.2: Hình thái khuẩn lạc vi khuẩn L.plantarum ATCC8014. 41
Hình 3.3: Khả năng kháng khuẩn của bacteriocin ở các nguồn carbon khác nhau. 44
Hình 3.4: Khả năng kháng khuẩn của bacteriocin khi sử dụng các nguồn nitơ
khác nhau 47
Hình 3.5: Khả năng kháng khuẩn của bacteriocin khi sử dụng tỷ lệ nguồn carbon
và nitơ khác nhau 51
Hình 3.6: Ảnh hƣởng của pH đến khả năng kháng năng kháng khuẩn của bacteriocin. 54
Hình 3.7: Ảnh hƣởng của thời gian đến khả năng kháng năng kháng khuẩn của
bacteriocin của chủng Lactobacillus plantarum ATCC8014. 57
Hình 3.8: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến khả năng kháng khuẩn của bacteriocin 59

Hình 3.9: Ảnh hƣởng của cồn 96
0
đến khả năng kháng khuẩn của bacteriocin. 60
Hình 3.10: Ảnh hƣởng của tác nhân tủa muối (NH
4
)
2
SO
4
đến hoạt tính kháng khuẩn
của bacteriocin. 62


Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Bacteriocin là một loại protein đƣợc tổng hợp bởi vi khuẩn. Nó có khả năng ức
chế sự phát triển của những loại vi khuẩn có cấu trúc tƣơng tự. Bacteriocin đƣợc
A.Gratia tìm thấy đầu tiên năm 1925. Ông thực hiện công trình nghiên cứu tìm cách tiêu
diệt vi khuẩn, kết quả của công trình này tác động mạnh đến sự phát triển của chất kháng
sinh và chất kháng khuẩn đƣợc sinh ra từ vi khuẩn.
Bacteriocin đa dạng về cấu trúc, chức năng, sinh thái. Bacteriocin có khả năng tiêu
diệt các vi khuẩn khác do sự tạo thành các kênh làm thay đổi tính thấm của màng tế bào,
nhiều loại bacteriocin còn có khả năng phân giải ADN, ARN và tấn công vào
peptidoglycan để làm suy yếu thành tế bào. Vì vậy bacteriocin đƣợc dùng nhiều trong
bảo quản thực phẩm, xử lý môi trƣờng, chế biến thức ăn chăn nuôi.
Vi khuẩn lactic hiện nay đƣợc quan tâm nhiều do chúng có khả năng sinh tổng hợp
nên bacteriocin. Vì thế việc nghiên cứu về vi khuẩn lactic và bacteriocin là một vấn đề

hết sức thiết thực và có ý nghĩa to lớn trong cuộc sống con ngƣời.
Vi khuẩn lactic đƣợc ứng dụng trong nhiều ngành sản xuất, đặc biệt là trong công
nghiệp thực phẩm và một số ngành chế biến khác vì chúng có khả năng sinh axit, tạo
hƣơng và kháng một số vi khuẩn nhờ khả năng sinh tổng hợp bacteriocin.
Trong công nghiệp thực phẩm, việc nghiên cứu tuyển chọn cũng nhƣ tạo ra những
chủng vi khuẩn lactic có khả năng tổng hợp bacteriocin cao để sử dụng trong quá trình
lên men lactic không chỉ nhằm mục đích bảo quản mà còn nhằm đƣa ra thị trƣờng các
loại sản phẩm có tính chất và hƣơng vị mong muốn. Các hƣớng ứng dụng của
bacteriocin chủ yếu gồm:
- Bảo quản thực phẩm
- Bảo quản các sản phẩm sữa
- Bổ sung vào thức ăn gia súc
- Muối chua rau quả
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 2

Những năm gần đây những nghiên cứu trên thế giới đã xác định đƣợc bản chất của
bacteriocin đồng thời xác định đƣợc một số loại bacteriocin do vi khuẩn lactic sinh ra và
khả năng ứng dụng của nó. Những công trình này đã có những đóng góp tích cực , nâng
cao chất lƣợng cuộc sống con ngƣời.
Đã có những nghiên cứu trong và ngoài nƣớc quan tâm đến việc sử dụng
bacteriocin do vi khuẩn lactic tổng hợp để bảo quản thực phẩm, thay thế các loại hoá chất
bảo quản độc hại đồng thời tạo ra các sản phẩm có chất lƣợng cao. Tuy nhiên để có thể
thu nhận đƣợc lƣợng bacteriocin cao nhất cần phải tối ƣu hóa môi trƣờng nuôi cấy vi
khuẩn.
Từ những vấn đề cấp thiết trên nên đề tài đƣợc đề xuất “Bƣớc đầu nghiên cứu
thu nhận bacteriocin từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum ATCC8014 ứng dụng làm
phụ gia thực phẩm”.
Mục tiêu :

Tìm đƣợc điều kiện tối ƣu để thu đƣợc lƣợng chế phẩm bacteriocin cao nhất.











Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 3









PHẦN 1: TỔNG QUAN

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 4

1.1. TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTIC
1.1.1. Đặc điểm chung của vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic phân bố rộng trong thiên nhiên, trong đất, trong nƣớc, trong không
khí, ở trên bề mặt lá cỏ, trong các loại rau, quă, sữa, thịt…, một số chủng đƣợc tìm thấy
trong các bộ phận của hệ tiêu hóa ở con ngƣời và động vật
[1].
Đồng thời, nhóm vi khuẩn
lactic thƣờng đƣợc tìm thấy trong các sản phẩm lên men truyền thống nhƣ dƣa cải muối
chua, kim chi, sữa chua, cơm mẻ, nem chua và một số sản phẩm men tiêu hóa đông
khô
[2,10].

Vi khuẩn lactic là những vi khuẩn lên men lactic thuộc họ Lactobacterium, là vi
khuẩn Gram dƣơng. Đây là những trực khuẩn hoặc cầu khuẩn, đa số không sinh bào tử,
thƣờng không chuyển động và kị khí tùy nghi, vi khuẩn hiếu khí, chúng không chứa
cytochrom và enzyme catalase, chúng không có khả năng sinh tổng hợp enzyme
peorxydase rất mạnh, phân giải H
2
O
2

để phát triển. Nhóm LAB là vi khuẩn kị khí tùy
nghi hay hiếu khí, nhƣng chúng có thể phát triển tốt trong điều kiện nuôi cấy có 5%CO
2
.
[1,12]

Đa số chúng lên men đƣợc mono và disaccharide, một số không lên men đƣợc
saccharose, số khác không lên men đƣợc đƣờng maltose. Các vi khuẩn lactic không có
khả năng lên men tinh bột và các polysaccharide khác ( chỉ có loài L. delbruckii là đồng
hóa đƣợc tinh bột)
[1]
.
Vi khuẩn lactic thƣờng có dạng hình cầu, hình oval và hình que, đƣờng kính của
dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5-1,5µm, các tế bào hình cầu xếp thành từng cặp hoặc chuỗi
có chiều dài khác nhau. Kích thƣớc tế bào trực khuần lactic từ 1-8µm, trực khuẩn thƣờng
đứng riêng lẻ hoặc kết thành chuỗi
[1]
.
Các loài vi khuẩn lactic (đặc biệt là trực khuẩn đồng hình) rất kén chọn thành phần
dinh dƣỡng, chúng chỉ phát triển khi trên môi trƣờng có tƣơng đối đầy đủ các yếu tố dinh
dƣỡng cần thiết nhƣ acid amin, peptide, protein, vitamin (B
1
, B
2
, B
6
, PP, các acid
pantonenic và acid folic),
[1]

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 5

Vi khuẩn lactic có hoạt tính protease, chúng phân hủy đƣợc protein của sữa tới
peptide và acid amin. Hoạt tính này ở các loài có khác nhau, thƣờng trực khuẩn là cao
hơn. Chúng chịu đƣợc trạng thái khô hạn, bền vững với CO
2
và cồn ethylic, nhiều loài
vẫn sống đƣợc trong môi trƣờng có 10-15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với
NaCl tới 7-10%. Các vi khuẩn lactic ƣa ấm có nhiệt độ sinh trƣởng tối ƣu là 25-35
0
C, các
loài ƣa nhiệt có nhiệt độ tối ƣu là 40-45
0
C, loài ƣa lạnh có thể phát triển ở nhiệt độ tƣơng
đối thấp (khoảng 5
0
C hoặc thấp hơn). Khi gia nhiệt tới 60-80
0
C hầu hết chúng bị chết sau
10-30 phút
[1]
.
Một số loại có khả năng tạo màng nhầy, một số khác có khả năng đối kháng với
thể hoại sinh và các vi sinh vật gây bệnh và làm thối rữa thực phẩm. Vi khuẩn lactic
ngoài khả năng lên men lactic, chúng còn có khả năng sản sinh ra các chất kháng khuẩn
gọi là bacteriocin và đƣợc ứng dụng nhiều trong y học cũng nhƣ trong bảo quản thực
phẩm.
[1]

Nhóm LAB biến dƣỡng theo hai con đƣờng chuyển hóa carbon: con đƣờng lên
men lactic đồng hình với sản phẩm tạo ra chủ yếu là acid lactic và con đƣờng lên men
lactic dị hình với các sản phẩm tạo ra là acid lactic, acid acetic, ethanol, CO
2
…
[13]
. Hoạt
lực lên men acid lactic tốt nhất của trực khuẩn lactic ở vùng pH=5,5-6
[1]
.
Hơn nữa nhiều loài vi khuẩn lactic có khả năng sinh bacteriocin chống lại sự phát
triển của các vi sinh vật gây hại và có tác động hiệu quả trong bảo quản thực phẩm
[1,2]
.
1.1.2. Phân loại vi khuẩn lactic
Theo khóa phân loại Bergey
[5]
(2009), vi khuẩn lactic đƣợc xếp:
Giới: Bacteria
Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Lactobacillus
Họ I: Lactobacillaceae
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 6

Giống I: Lactobacillus
Giống II: Pendiococcus

Họ II: Enterococceae
Giống: Enterococcus
Họ III: Leuconoscaceae
Giống: Leuconostoc
Họ IV: Streptococcaceae
Giống I: Streptococcus
Giống II: Lactococcus
1.1.3. Nhu cầu dinh dƣỡng của vi khuẩn lactic
Nhu cầu dinh dƣỡng của nhóm vi khuẩn lactic tùy thuộc vào loài vi khuẩn, nhƣng
chúng đều có những nhu cầu cơ bản nhƣ sau:
1.1.3.1. Nhu cầu dinh dưỡng carbon
Vi khuẩn lactic có thể sử dụng nhiều nguồn carbon từ các monosaccharide
(glucose, fructose, manose), các disaccharide (saccharose, lactose, maltose) cho đến các
polysaccharide (tinh bột, dextrin). Chúng sử dụng nguồn carbon này để cung cấp năng
lƣợng, xây dựng cấu trúc tế bào và làm cơ chất cho quá trình lên men tổng hợp các acid
hữu cơ
[12]
.
1.1.3.2. Nhu cầu dinh dưỡng nitơ
Phần lớn các chủng vi khuẩn lactic rất cần nguồn dinh dƣỡng nitơ cung cấp từ môi
trƣờng sống để đảm bảo cho sự sinh trƣởng và phát triển của chúng. Các nguồn nitơ mà
LAB có thể sử dụng đƣợc trong các môi trƣờng nuôi cấy tổng hợp hoặc thành phần nhƣ:
cao thịt, cao nấm men, trypton, dịch thủy phân casein từ sữa, pepton,….
[12]
.

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 7

1.1.3.3. Nhu cầu về vitamin
Đa số các loài vi khuẩn lactic cần các loại vitamin thích hợp có thể có trong các
dịch nƣớc chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men,….
1.1.3.4. Nhu cầu các hợp chất hữu cơ khác
Một số acid hữu cơ có ảnh hƣởng thuận lợi đến tốc độ sinh trƣởng của vi khuẩn
lactic nhƣ acid citric, acid oleic. Hiện nay, các muối citrate và dẫn xuất của acid oleic
thƣờng đƣợc sử dụng làm thành phần môi trƣờng nuôi cấy, phân lập và bảo quản các
chủng vi khuẩn lactic. Bên cạnh đó, acid acetic đƣợc sử dụng dƣới dạng các muối acetate
để làm chất đệm cho môi trƣờng khi nuôi cấy vi khuẩn lactic.
1.1.3.5. Nhu cầu các muối vô cơ khác
Vi khuẩn lactic có nhu cầu về các loại muối vô cơ, nhằm cung cấp các nguyên tố
khoáng nhƣ đồng, sắt, natri, kali, phospho, lƣu huỳnh, magie, đặc biệt là mangan vì
mangan giúp ngăn ngừa quá trình tự phân và có vai trò ổn định cấu trúc tế bào.
1.1.4. Hoạt động sinh hóa, trao đổi chất của vi khuẩn lactic
Hoạt động sinh hóa, trao đổi chất tiêu biểu nhất của vi khuẩn lactic chính là cơ chế
của quá trình lên men lactic. Quá trình lên men lactic diễn ra trong tế bào vi khuẩn. Đầu
tiên, các phân tử đƣờng sẽ đƣợc vi khuẩn lactic hấp thụ vào bên trong tế bào nhờ cơ chế
vận chuyển đặc trƣng của màng tế bào. Nếu phân tử đƣờng là đƣờng đơn nhƣ glucose thì
đƣợc chuyển hóa trực tiếp theo các con đƣờng chuyển hóa C để tạo acid pyruvic để từ đó
tạo năng lƣợng cho tế bào và các sản phẩm trao đổi chất nhƣ các acid hữu cơ (acid lactic,
acid acetic,…), CO
2
, trong trƣờng hợp phân tử đƣờng là đƣờng đôi hay các dạng đƣờng
khác thì phải đƣợc chuyển hóa thành các monosaccharide để từ đó tiếp tục đƣợc chuyển
hóa tƣơng tự nhƣ đã nêu trên. Vi khuẩn lactic đƣợc phân nhóm dựa vào sản phẩm tạo
thành của quá trình lên men, mà ngƣời ta chia chúng ra hai nhóm là vi khuẩn lactic lên
men đồng hình hay vi khuẩn lactic lên men dị hình.

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 8

1.2. GIỚI THIỆU VỀ VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM
1.2.1. Đặc điểm
Hình dạng khuẩn lạc tròn, màu trắng sữa, tế bào có dạng hình”
que thƣờng kết đôi hoặc chuỗi, bắt màu gram dƣơng, không sinh bào tử, sinh trƣởng tốt
trong điều kiện vi hiếu khí.
Tính chất đặc trƣng duy nhất của Lactobacillus plantarum là khả năng dị hóa
arginine, và sinh ra nitric oxide. Lactobacillus plantarum không có khả năng phân giải
amino acid nào ngoại trừ tyrosine và arginine, và có đến 6 con đƣờng khác nhau chuyển
hóa arginine, và đều sinh ra nitric oxide. Việc sinh ra NO giúp ngăn chặn các vi sinh vật
gây bệnh nhƣ Candida abicans, E.coli, Shigella, Helicobacter pylory, các amip và kí
sinh trùng.

Hình 1.1: Khuẩn lạc của vi khuẩn Hình 1.2: Hình thái của vi khuẩn
Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum
1.2.2. Vai trò
[6]

Bằng cách ngăn chặn sự bám dính của E.coli vào màng nhầy, Lactobacillus
plantarum làm giảm nội độc tố do E.coli tiết ra. Lactobacillus plantarum quan trọng
trong việc bảo vệ các chất chống vi sinh vật và chống lại một cách hiệu quả các vi sinh
vật gây bệnh nội bào và ngoại bào.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 9

Lactobacillus plantarum có khả năng giúp tiêu hóa các chất xơ có trong lúa mì,
lúa mạch đen, và trong men bia Do đó chúng cải thiện tốt những vấn đề tiêu hóa nhƣ
đầy hơi, chƣớng bụng.

Lactobacillus plantarum đƣợc chứng minh có khả năng làm giảm cholesterol khi
chúng riêng lẻ hoặc kết hợp với Lactobacillus paracasei trong khẩu phần ăn của chuột.
1.2.3. Cơ cấu gene
[12, 13]

Lactobacillus plantarum có một bộ gene lớn nhất trong số các vi khuẩn axit lactic.
Trong nhiễm sắc thể tròn nó có chứa 3.308.274 cặp base. Bộ gen đƣợc sắp xếp theo trình
tự bằng cách sử dụng trình tự toàn bộ bộ gene nhƣ cách tiếp cận lắp ráp. % GC của nhiễm
sắc thể là 44,5%, các plasmid có xu hƣớng % GC thấp hơn.
Lactobacillus plantarum có ba plasmid, pWCFS101, pWCFS102, và pWCFS103.
Các kích thƣớc plasmid nhƣ sau: pWCFS101 chứa 1.917 bp, pWCFS102 chứa 2.365 bp,
và pWCFS103 chứa 36.069 bp. Plasmid pWCFS101 đƣợc cho là có chứa các protein
nhân rộng. PWCFS102 plasmid đƣợc cho là có chứa các protein nhân bản cũng nhƣ các
protein có chức năng nhƣ kiểm soát số lƣợng bản sao.
Nhiễm sắc thể của Lactobacillus plantarum cho thấy rằng vi khuẩn này có một
khả năng lớn về dị hóa carbon. Trình tự của các nhiễm sắc thể của nó cũng hỗ trợ cực
linh động, tính linh hoạt và khả năng thích ứng với điều kiện môi trƣờng khác nhau.
1.2.4. Sinh thái học và sinh lý bệnh
[7,13]

Lactobacillus plantarum có thể đƣợc tìm thấy trong nhiều môi trƣờng khác nhau,
phổ biến nhất là nó đƣợc phân lập từ thực vật và đƣờng tiêu hóa của con ngƣời. Các nhà
nghiên cứu tin rằng các trình tự bộ gen của Lactobacillus plantarum có các tính năng cho
phép vi khuẩn này linh hoạt và thích nghi với các môi trƣờng khác nhau. Có thể phát
triển ở giữa 15-45°C và có thể phát triển ở các cấp độ pH là 3,2 và lớn hơn. Tính linh
hoạt này cho phép Lactobacillus plantarum cô lập đƣợc tìm thấy trong nƣớc bọt của con
ngƣời, quá trình lên men các sản phẩm sữa, nguyên liệu thực vật, thức ăn ủ chua, và thậm
chí một số nƣớc thải. Nó thu năng lƣợng của mình thông qua việc chuyển đổi lên men
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 10

đƣờng thành acid lactic, miễn là có thể phải đi qua quá trình này, hầu hết các môi trƣờng
sẽ cho phép sự phát triển của vi khuẩn này. Các môi trƣờng sống phổ biến nhất là trong
một môi trƣờng giàu protein nhƣ sữa. Một nghiên cứu cho thấy rằng có 144 N-thiết bị
đầu cuối có thể đƣợc sử dụng để chia tách peptidase. Một phần quan trọng khác để mô tả
các khả năng thích ứng của vi sinh vật này là khả năng của mình để thực hiện chuyển gen
ngang. Lactobacillus plantarum có thể thực hiện những chuyển đổi này vì nó có thể ràng
buộc DNA và hấp thụ DNA.
1.3. TỔNG QUAN VỀ BACTERIOCIN
1.3.1. Định nghĩa
[12]

Bacteriocin là tên chung của các peptide do vi khuẩn tổng hợp có hoạt tính kìm
hãm đặc hiệu hay ức chế mạnh mẽ sự sinh trƣởng và phát triển của một số vi khuẩn khác.
Điểm đặc biệt của các bacteriocin là chúng không có hoạt tính kháng sinh điển hình,
nghĩa là chúng chỉ kìm hãm nhƣng không trực tiếp làm chết vi sinh vật. Chính vì lý do
này nên thời kì đầu ngƣời ta chỉ tập trung vào phát triển các chất kháng sinh, còn các chế
phẩm bacteriocin bị xem nhẹ và không đƣợc quan tâm đúng mức. Theo thời gian sử dụng
chất kháng sinh có hiện tƣợng kháng thuốc xuất hiện và ngày càng trở nên trầm trọng đã
gián tiếp xác nhận đặc tính quý giá của các bacteriocin là nguy cơ gây ra hiệu ứng trên
của chúng rất thấp. Nhờ vậy mà việc nghiên cứu, sản xuất và sử dụng các bacteriocin đã
đƣợc phục hồi và phát triển. Các bacteriocin điển hình là nisin, diplococin, subtilin,
lactostrepcin, bacteriocin S50, monocin (từ Lactococcus), pediocin A, pediocin PA-1,
pediocin AcH (từ Pediococcus), lactocidin, acidolin. Acidophilin, reuterin, lactocin F,
lactocin 27, helveticin J (từ Lactobacillus), leuconocin S, carnocin UI49, micrograd (từ
Leuconostoc), propionicin PLG-1, jensenin G (từ Propionicbacterium).
Bacteriocin đƣợc tìm thấy lần đầu tiên bởi Gratia vào năm 1925, đƣợc sản xuất bởi
một chủng E.coli để chống lại các chủng khác trong dịch nuôi cấy. Thuật ngữ “colicine”
đƣợc đặt tên bởi Gratia và Fredericq (1946), còn “bacteriocin” đƣợc sử dụng bởi Jacob

etal. (1953) nhƣ là thuật ngữ chung cho các protein có đặc tính kháng khuẩn cao. Thuật
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 11

ngữ colicine ngày nay là để chỉ các protein có tính kháng khuẩn đƣợc sản xuất bởi nhiều
loài E.coli và các loài thuộc họ Enterobacteriaceae.

Hình 1.3: Cấu trúc của nisin
1.3.2. Bacteriocin từ LAB
[18]

Hầu hết các nghiên cứu về bacteriocin tập trung chủ yếu ở nhóm vi khuẩn lactic vì
từ xa xƣa ngƣời ta đã biết sử dụng vi khuẩn lactic trong bảo quản thực phẩm và ngăn
ngừa sự nhiễm các vi khuẩn gây bệnh. Bởi vì LAB và chất chuyển hóa của chúng đã
đƣợc tiêu thụ với số lƣợng cao qua nhiều thế hệ ngƣời tiêu thụ các thực phẩm truyền
thống mà không có ảnh hƣởng có hại nào, LAB tiếp tục nhƣ là nguồn sản xuất
bacteriocin sử dụng trong thực phẩm, kể cả các hợp chất tinh khiết hay dịch chiết từ môi
trƣờng phát triển. Có thể thu đƣợc bacteriocin thô bằng cách nuôi chủng LAB sản xuất
bacteriocin trên một phức hợp cơ chất . Dịch lên men thô có chứa các chất khác bên cạnh
bacteriocin. LAB là vi khuẩn nuôi cấy đƣợc sử dụng đầu tiên trong ngành sản xuất thực
phẩm lên men, chúng hiển nhiên đƣợc sử dụng nhiều nhất cho sự biến đổi gen để tạo
chủng công nghiệp bị thiếu gen điều hòa sinh tổng hợp nên bacteriocin mong muốn.

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 12

1.3.3. Phân loại bacteriocin
Hầu hết các bacteriocin từ LAB đều có tính cation, kỵ nƣớc hay phân tử lƣỡng cực

hình thành từ khoảng 20 đến 60 gốc amino acid. Các bacteriocin thƣờng đƣợc phân chia
thành 3 hay 4 nhóm
[4,7]
.
Nhóm I: gồm các lantibiotic là các peptide nhỏ có chứa các amino acid không phổ
biến nhƣ lanthionin, dehydrodlanine và dehydrobutyrine. Nhóm I đƣợc chia thành hai
nhóm nhỏ tùy theo cấu trúc hóa học và hoạt tính kháng khuẩn
[4,7]
.
Nhóm Ia: lanbiotic type A là các peptide đƣợc kéo dài ra với mạng lƣới tích
điện dƣơng, hoạt động thông qua việc hình thành các lỗ trên màng tế bào vi khuẩn. Một
số nhóm nhƣ pep-5 chứa 3 nối monosulfite, epidermin chứa 4 nối monosulfite, nisin A và
Z, subtilin thì lại chứa 5 cầu nối monosulfite. Kích thƣớc phân tử của lớp phụ Ia dao động
từ 1959kDa ở duramycin đến 4635kDa ở carnocin U9
[8,9]
.
Nhóm Ib: lanbiotic type B là các phân tử peptide hình cầu nhỏ hơn và có một
điện tích âm hoặc không điện tích, hoạt tính kháng khuẩn liên quan đến sự ức chế các
enzyme đặc biệt. Một số bacteriocin lớp phụ Ib nhƣ mersacidin, actagardin, cinnamycin
và mutacin A. Trong đó mutacin A tạo ra bởi Streptococcus mutan
[8,9]
.
Nhóm II: Các peptide nhỏ (<10kDa), bền nhiệt, không có các amino acid biến đổi
sau dịch mã có chứa ít nhất một cầu nối disulfur cần thiết cho hoạt động của chúng. Là
nhóm bacteriocin lớn nhất trong hệ thống phân lớp này, các peptide đƣợc chia thành 3
nhóm phụ
[8,9]
.
Nhóm IIa: bao gồm peptide giống pediocin, có trình tự liên ứng đầu N-Tyr
Gly-Asn-Gly-Val-Xaa-Cý. Nhóm phụ này đƣợc quan tâm nhiều bởi vì hoạt tính kháng

Listeria, chúng làm mất cân bằng điện tích và tạo lỗ thủng làm rò rĩ các chất hữu cơ và
gây chết tế bào đích
[8,9]
.
Nhóm IIb: gồm các bacteriocin đòi hỏi phải có 2 peptide khác nhau để có hoạt
tính nhƣ lactococcin M/N, plantaricin EF, JK, enteriocin L50A và enteriocin L50b
[8,9]
.
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 13

Nhóm IIc: bao gồm tất cả các bacteriocin nhóm 2 không phụ thuộc IIa và IIb,
peptide có nhóm thiol có hoạt tính, đòi hỏi phải cắt giảm cysteine để có hoạt tính
[8,9]
.
Nhóm III: nhóm này hiện vẫn chƣa mô tả kĩ. Nhóm này có các protein lớn
(>30kDa), dễ biến đổi bởi nhiệt độ. Một số bacteriocin lớp này là helveticin J tạo bởi
L.helveticus 481 và lactacins A và B tạo bởi L. acidophilus, helveticin V, acidophilicin A.
những loại này ít đƣợc các nhà khoa học trong lĩnh vực thực phẩm quan tâm
[8,9]
.
Klaehammer (1999) đề nghị thêm nhóm 4, là nhóm chứa các bacteriocin phức tạp,
đòi hỏi cacbohydrate hay lipid để có hoạt tính. Tuy nhiên bacteriocin của nhóm này chƣa
đƣợc miêu tả nhiều ở mức độ sinh hóa đê mở rộng định nghĩa. Nhóm này bao gồm cả
glycoprotein nhƣ lactocin 27 hoặc lipoprotein nhƣ lacstrepcin
[8,9]
.
1.3.4. Đặc tính của bacteriocin
1.3.4.1. Thành phần hóa học

Một vài loại enzim cụ thể nhƣ proteinases, lipases đƣợc sử dụng để xác định
thành phần hoá học của bacteriocin. Một trong những bacteriocin đã đƣợc xác định thành
phần hoá học là Streptosin STH1. Thành phần của nó gồm protein, lipid và nhóm
photphat.
Phân tích hoá học cho thấy bacteriocin là loại protein đơn giản, có trọng lƣợng
phân tử thấp. Tuy nhiên với nhiều chủng khác nhƣ Clostridia, Staphylococci,
Lactobacillus thành phần hoá học của bacteriocin bao gồm protein, lipid và carbohydrate.
1.3.4.2. Tính chất vật lý
Đặc tính lí học của một số bacteriocin đƣợc sinh tổng hợp bởi vi khuẩn Gram
dƣơng thể hiện trong bảng sau:

Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 14

Bảng 1.1: Đặc tính lí học của một số bacteriocin đƣợc sinh tổng hợp bởi vi khuẩn
Gram dƣơng.
Bacteriocin
Nhiệt độ cho
phép
Ph
Ảnh hƣởng
của enzyme
Nhạy
Bền
Megacin A-
216
60
0
C/30 phút

2-7
Chymotrypsin

Pepsin


Clostosin A
100
0
C/30 phút
4-9
Trypsin,
Chymotrypsin
Pronase P
Rnase, Dnase
Clostosin B
80
0
C/10 phút
4-9
Trypsin,
Chymotrypsin
Pronase P
Rnase, Dnase
Clostosin C
80
0
C/10 phút
4-9
Trypsin,

Chymotrypsin
Pronase P
Rnase, Dnase
Clostosin D
100
0
C/30 phút
4-9
Trypsin,
Chymotrypsin
Pronase P
Rnase, Dnase
Boticin E-S5
100
0
C/10 phút
1,1-9,5
Trypsin,
Chymotrypsin
Pepsin
Dnase
Boticin P
60
0
C/30 phút
6,5-7,5
Trypsin
Trypsin
Rnase, Dnase,
Alkaline,

Phosphotase,
phospholipases
C,D

Butyricin
7423
100
0
C/10 phút
2-12
Trypsin
Trypsin

Perfringocin
11105
100
0
C/30 phút
2-12
Trypsin


(Nguồn: Hechard & Sahl 2002)
1.3.5. Tính chất ổn định của bacteriocin
Một số nghiên cứu về những đặc tính của bacteriocin cho thấy rằng những phân tử
này có thể hoạt động tốt dƣới những khoảng nhiệt độ và pH nhất định. ST28MS và
ST26MS đƣợc sản xuất bởi Lactobacillus plantarum có thể hoạt động ổn định trong 2 giờ
tại những giá trị pH từ 2-12. Không giảm khả năng hoạt động chống vi khuẩn sau 90 phút
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 15

tại 100
0
C hay 20 phút tại 121
0
C (Torodov and Dicks,2005). Đặc tính chịu nhiệt có thể
liên quan đến cấu trúc phân tử của bacteriocin.
1.3.6. Phổ hoạt động của bacteriocin
[15]

Hầu hết các bacteriocin đƣợc sinh tổng hợp bởi vi khuẩn gram âm có hoạt tính ức
chế các loài cùng họ hàng. Đối với bacteriocin đƣợc sinh tổng hợp bởi vi khuẩn gram
dƣơng có hoạt tính ức chế các loại vi khuẩn gram dƣơng. Tuy nhiên một vài loại vi khuẩn
gram âm bị ức chế bởi bacteriocin hay chất giống bacteriocin đƣợc sinh ra bởi vi khuẩn
gram dƣơng. Những vi khuẩn gram dƣơng có khả năng ức chế vi khuẩn gram âm nhƣ
Lactobacillus acidophilus, Bacillus cereus, Streptococci, Staphylococci, Corynebacteria.
1.3.7. Phƣơng thức hoạt động của bacteriocin
[15]

Cơ chế kháng khuẩn đƣợc thực hiện trên các plasmids. Có 2 lớp plasmid, lớp lớn
là những plasmid có số lƣợng sao chép thấp và lớp nhỏ là những plasmid có số lƣợng sao
chép cao. Những plasmid lớn mang những gen khác nhƣ colicin operon. Colicin operon
thƣờng đƣợc cấu tạo bởi một số gen chính. Những gen này bao gồm một gen miễn dịch,
môt gen cấu trúc colicin và một Brp (bacteriocin release protein). Nghiên cứu cho thấy
việc duy trì plasmid colicin rất quan trọng đối với tế bào có họ hàng với chúng bởi vì nếu
một tế bào mất gen miễn dịch nó nhanh chóng bị phá hủy bởi colicin. Cùng lúc colicin
đƣợc phóng ra từ tế bào phân chia bằng việc sử dụng lysis protein làm chết tế bào.
Bản thân colicin bao gồm 3 phần hình cầu. phần thứ nhất quy định mục tiêu và
gắn với cơ quan cảm nhận của tế bào nhạy cảm. Phần thứ 2 liên quan đến chuyển mã hợp

tác với tế bào mục tiêu. Phần thứ 3 là có chức năng tiêu diệt và tạo ra một lổ trong màng
tế bào mục tiêu hoặc hoạt động nhƣ một hạt nhân dể phân giải DNA hoặc RNA của tế
bào mục tiêu. Bởi vì chúng nhằm vào cơ quan cảm nhận nhất định và sử dụng cơ chế
chuyển mã nhất định nên các tế bào có thể tự thân kháng lại colicin bằng cách ức chế
hoặc xóa bỏ gen cho những protein này. Tế bào có tính kháng nhƣ vậy có thể bị mất một
thành phần chủ chốt (ion sắt hoặc vitamin B) nhƣng có lợi là không bị tiêu diệt. Trong bài
báo cáo Nobel Laureate, Salvador e. Luria, 1969, nhấn mạnh colicin là độc tố phá vỡ sự
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 16

ổn định của màng tế bào.Ông ta không hoàn toàn đúng nhƣng colicin làm mất nguồn
năng lƣợng của tế bào.
1.3.8. Ứng dụng của bacteriocin
Đối với vi sinh vật, bacteriocin là vũ khí để cạnh tranh dinh dƣỡng và không gian
sống giữa các loài, giúp cân bằng sinh thái vi sinh vật
[13]
. Đối với con ngƣời, các peptid
kháng khuẩn này cũng cso tiềm năng ứng dụng rất lớn trong bảo quản thực phẩm, trong
nông nghiệp, trong lĩnh vực y tế cũng nhƣ chăm sóc sức khỏe cho con ngƣời.
1.3.8.1. Ứng dụng trong y tế và chăm sóc sức khỏe
Sự gia tăng nhanh chóng và lan tràn của các vi sinh vật kháng đa thuốc trong
những năm gần đây đang đặt ra những yêu cầu về một giải pháp thay thế trong cuộc
chiến điều trị các bệnh nhiễm trùng. Một trong những hạn chế của việc sử dụng các chất
kháng sinh phổ rộng là tiêu diệt hầu hết các loài vi khuẩn không kháng thuốc. Vì vậy, bên
cạnh hiện tƣợng kháng đa thuốc đang ngày càng lan rộng trong các quần thể vi khuẩn gây
bệnh còn là sự mất cân bằng của quần thể các vi sinh vật hội sinh. Bacteriocin hứa hẹn là
các chất diệt khuẩn thế hệ mới với nhiều ƣu điêm vƣợt trội có thể giải quyết thế lƣỡng
nan này. Với khổ kháng khuẩn hẹp, tính đặc hiệu tế bào đích cao, bacteriocin đƣợc xem
là các dƣợc phẩm thiết kế, là giải pháp cho vấn đề kiểm soát các bệnh nhiễm trùng đang

đặc ra nhiều thách thức hiện nay
[13,16]
.
1.3.8.2. Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm
Thực phẩm hiện nay đƣợc bảo quản chủ yếu dựa vào các chất phụ gia tổng hợp
hóa học hoặc các chu trình xử lý nhiệt độ, áp suất….Điều này khiến ngƣời tiêu dùng lo
ngại về những ảnh hƣởng có hại đến sức khỏe cũng nhƣ đặt ra yêu cầu ngày càng tăng về
độ “tự nhiên” của thực phẩm. Vì vậy, một giải pháp có nhiều tiềm năng hiện nay là sử
dụng các chất kháng khuẩn sinh học để ức chế hay tiêu diệt các vi sinh vật không mong
muốn. Bacteriocin, đặc biệt là các bacteriocin từ vi khuẩn lactic có nhiều đặc tính thích
hợp để đƣợc ứng dụng làm chất bảo quản, đây là các hợp chất an toàn, không hoạt động
và không gây độc trên tế bào ngƣời, dễ dàng bị bất hoạt bởi các protease trong hệ tiêu
Báo cáo khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lệ Thủy

SVTH: Trần Thị Toán Trang 17

hóa, rất ít ảnh hƣởng tới hệ khuẩn đƣờng ruột, bền nhiệt và ổn định trong các pH, có phổ
kháng khuẩn khá rộng đối với nhóm các vi khuẩn gây ngộ độc và hƣ hỏng thực phẩm.
Phƣơng thức kháng khuẩn của bacteriocin là hoạt động trên màng chất của vi khuẩn.
Bacteriocin không có hiện tƣợng kháng chéo với các chất kháng sinh, các yếu tố di
truyền đƣợc quy định trên plasmid, thuận lợi cho việc thao tác di truyền
[4]
. Các
bacteriocin đã biết tới ngày nay hầu hết đều đƣợc phát hiện trong những thực phẩm nhƣ
thịt và các sản phẩm sữa, nơi thƣờng có mặt vi khuẩn lactic. Trên thực tế, vi khuẩn lactic
đã đƣợc con ngƣời sử dụng từ xa xƣa để chế biến và bảo quản thịt, sữa, các loại rau củ.
Nghiên cứu 40 chủng L.lactic dạng dại, các tác giả đã phát hiện 35 chủng trong số đó có
sản sinh bacteriocin
[3]
.

Sử dụng bacteriocin trong thực phẩm mang lại nhiều lợi ích: tăng thời hạn sử dụng
của thực phẩm, hạn chế sự truyền mầm bệnh trong chuỗi thức ăn, giảm thiệt hại kinh tế
do hƣ hỏng thực phẩm, hạn chế sử dụng chất bảo quản hóa học cũng nhƣ giảm bớt nhiệt
độ và áp suất trong quá trình xử lý, vì vậy bảo đảm đƣợc giá trị dinh dƣỡng nhất là hàm
lƣợng vitamin, hƣơng vị màu sắc tự nhiên của thực phẩm
[5]
.
Hiện nay chỉ có bacteriocin của LAB đƣợc phép sử dụng trong thực phẩm lên men
vì LAB đẽ đƣợc sử dụng hàng thế kỉ qua để lên men thực phẩm. Năm 1988, FDA tiến tới
việc sử dụng nisin trong quá trình khử trùng Pasteur fromage, tạo thành một sự kiện
chính thức hợp pháp ở Mỹ trong ứng dụng bacteriocin nhƣ là một chất phụ gia thực
phẩm. Khi ƣớc lƣợng để sử dụng nhƣ là chất phụ gia phổ biến trong quá trình chế biến
thực phẩm.
Từ rất xa xƣa, ngƣời ta sử dụng phổ biến nitrate để ngăn chặn sự phát triển của
Clostridium nhƣng vì sự an toàn cho công nghiệp thực phẩm cần có một phƣơng pháp
bảo quản khác. Nisin có tác dụng ngăn chặn sự phát triển của bào tử C.botulinum trong
fromage, đƣợc thƣơng mại và sử dụng rộng rãi. Ƣu điểm lớn của nisin là hầu nhƣ không
tác dụng lên các loài vi khuẩn Gram âm nên việc sử dụng chúng không làm ảnh hƣởng
đến hệ vi sinh vật đƣờng ruột có lợi của con ngƣời, chúng dễ dàng bị phân hủy trong
đƣờng tiêu hóa và hoàn toàn an toàn ở liều sử dụng. Ví dụ: liều bảo quản hiệu quả trong