Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy chủng Lactobacillus plantarum NT1.5 bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm

B GIÁO DCăVẨăẨOăTO
TRNGăI HC M TP. H CHÍ MINH

KHÓA LUN TT NGHIP
Tên đ tài:

TIăUăHOÁăMỌIăTRNG NUÔI CY
CHNG Lactobacillus plantarum NT1.5
BNGăPHNGăPHÁPă
QUY HOCH THC NGHIM

KHOA CÔNG NGH SINH HC
CHUYÊN NGÀNH: VI SINH ậ SINH HC PHÂN T


GVHD: ThS. DNGăNHT LINH
SVTH : TRN TH KIU
MSSV : 1053012348
KHOÁ: 2010 ậ 2014

Tp.H Chí Minh, tháng 05 nm 2014
SVTH: TRN TH KIU i

LI CMăN
Em xin chân thành gi li cm n đn:
Cô DngăNht Linh và thy NguynăVnăMinh ậ ging viên khoa Công ngh
Sinh hc Trng i Hc M Tp H chí Minh, cô thy lƠ ngi đư tn tình hng dn,
to điu kin, truyn đt kin thc đ em có th hoàn thành tt đ tài.
Chân thành cm n các thy, cô khoa Công ngh Sinh hc trng i Hc M
Tp H Chí Minh đư tn tình ging dy, truyn đt cho em nhng kin thc c bn làm
nn tng đ em có th hoƠn thƠnh đ tài.

Thy anăDuyăPháp, ch Võ Ngc Yn Nhi, ch Phm Th Minh Trang, ch
Nguyn Th M Linh, anh Nguynă t Phi lƠ ngi đư truyn đt nhng kinh
nghim, đng viên giúp đ em vt qua nhng khó khn trong thi gian thc hin đ
tài.
Xin cm n đn các anh/ ch, các bn và các em Phòng thí nghim Công ngh Vi
sinh đư giúp đ, đng viên em trong thi gian qua.
Cui cùng, con xin gi li cm n đn Ba, M, gia đình đư luôn bên cnh ng h
to điu kin tt nht cho con hoàn thành tt vic hc tp ca mình.
Chân thành cm n!
Bình Dng, ngƠy tháng nm 2014
TRN TH KIU
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU i

MC LC
T VNă 1
CHNGă1:ăăTNG QUAN TÀI LIU 4
1.1. TNG QUAN V VI KHUN LACTIC 5
1.1.1. Gii thiu 5
1.1.2. Conăđng binădng ca vi khun lactic 7
1.1.3. Tng quan v Lactobacillus plantarum 8
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CUăTRONGăVẨăNGOẨIăNC V
LACTOBACILLUS 10
1.2.1. Các nghiên cu trên th gii 10
1.2.2. Các nghiên cuătrongănc 11
1.3. QUY HOCH THC NGHIM 12
1.3.1. Phngăphápăquyăhoch thc nghim 12
1.3.2. Thí nghim sàng lc 14
1.3.3. Thí nghim tiăuăhóa 16

1.4. PHN MM QUY HOCH THC NGHIM MINITAB 16.2.0 20
CHNGă2:ăVT LIUăVẨăPHNGăPHÁPăNGHIểNăCU 23
2.1. THIăGIANăVẨăAăIM NGIÊN CU 24
2.2. VT LIU NGHIÊN CU 24
2.2.1. iătng nghiên cu 24
2.2.2. Môiătrng ậ hóa cht 24
2.2.3. Dng c 24
2.2.4. Trang thit b 24
2.3. PHNGăPHÁPăNGHIểNăCU 25
2.3.1. Hot hóa chng 25
2.3.3. Xây dngăđngăcongătngătrng ca L. plantarum NT 1.5 26
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU ii

2.3.4. Kho sát nhităđ, pH thích hp cho s tngătrng ca L. plantarum
NT1.5 27
2.3.5. Sàng lc các yu t dinhădng 28
2.3.6. Thit k thí nghim tìm yu t nhăhngăđnăquáătrìnhălênămenătngă
sinh khi theo thit k Plackett- Burman 30
2.3.7. Thí nghim khiăđu 32
2.3.8. Tìm khong tiăuăca các yu t nhăhng chính bngăphngă
pháp leo dc 32
2.3.9. Thí nghim b mt ch tiêuăxácăđnh giá tr tiăuăca các yu t nh
hng chính. 33
2.3.10. Xácăđnh thiăgianătngătrng ca chng L. plantarum NT1.5 trên
môiătrng tiău 33
CHNGă3:ăKT QU NGHIÊN CU VÀ THO LUN 34
3.1 KT QU XÂY DNGăNGăTNGăQUANăGIA MTă T
BÀO VI KHUN VÀ GIÁ TR OD

610
35
3.2 KT QU XÂY DNGăNGăCONGăTNGăTRNG CA L.
PLANTARUM NT 1.5 36
3.3 KT QU KHO SÁT NHITă, pH THÍCH HP CHO S TNGă
TRNG CA L. PLANTARUM NT1.5. 38
3.4 KT QU SÀNG LC YU T DINHăDNG 39
3.4.1. Ngunănit 39
3.4.2. Ngun cacbon 41
3.4.3. Ngun khoáng 42
3.5 KT QU XÁCăNH CÁC YU T NHăHNG CHÍNH THEO
THIT K THÍ NGHIM PLACKETT- BURMAN 44
3.6 KT QU THIT K THÍ NGHIM KHIăU 48
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU iii

3.7 KT QU THÍ NGHIM LEO DC 50
3.8 KT QU THÍ NGHIM BOX-BEHNKEN 52
3.9. KT QU KHO SÁT S TNGăTRNG CA L. PLANTARUM NT1.5
TRểNăMỌIăTRNG TIăU 57
4.1 KT LUN 61
4.2 KIN NGH 62
TÀI LIU THAM KHO 63
PH LC 68


TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU iv

DANH MC CH VIT TT
ANOVA One-way analysis of variance
CFU Colony forming unit
Cs. Cng s
L. plantarum Lactobacillus plantarum
MRS Deman, Rogosa and Sharpe
Nm nanomet
OD Optical Density
P-B Plackett-Burman
WHO World Health Organization
BSH Bile salt hydrolase
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU v

DANH MC HÌNH NH
Hình 1.1 Streptococcus 6
Hình 1.2 Lactobacillus 6
Hình 1.3 Lactobacillus plantarum di kính hinăviăđin t (Reichelt J., 2013)
9
Hình 1.6 Hpăđenătrongăh thngăđiu khin mt quá trình. 13
Hình 1.8 Ma trn b trí thí nghim theo thit k Box ậ Behnken (Box và
Behnken, 1960) 20
Hình 1.9 Giao din phn mm Minitab 16.2.0 22
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU i

DANH MC BNG

Bng 2.1. Các ngunănităkho sát 28
Bng 2.2. Các ngun cacbon kho sát 29
Bng 2.3. Các ngun khoáng kho sát 30
Bng 3.1: Giá tr đoăOD
610
và mtăđ t bào (Log(N/mL) 35
Bng 3.2. Giá tr OD
610
theo thi gian 36
Bng 3.3. Mtăđ t bào Lactobacillus plantarum NT1.5 (Log (N/ mL)) ti mi
giá tr nhităđ vƠăđ pH kho sát 38
Bng 3.4. Giá tr log (N/ mL) ca các ngunănităkho sát 40
Bng 3.5. Giá tr log (N/ mL) ca các ngun cacbon kho sát 41
Bng 3.6. Giá tr log (N/ mL) ca các ngun mui khoáng kho sát 43
Bng 3.7. Mc nhăhng ca tng yu t 44
Bng 3.8: Kt qu thí nghim Plackett- Burman 45
Bng 3.10 Bngătínhătoánăbc chuynăđng ca các yu t nhăhng chính
50
Bng 3.11 Kt qu thí nghim leo dc 51
Bng 3.12 Bng giá tr các bin s thí nghim Box-Behnken 53
Bng 3.13 Bng bin s các giá tr thí nghim Box-Behnken 53
Bng 3.14 Kt qu giá tr tiăuăca các yu t 56
Bng 3.15 Giá tr OD theo thi gian 57



TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU ii

DANH MCă TH
 th 3.4. Kt qu kho sát ngunănit 40
 th 3.5. Kt qu kho sát ngun Cacbon 42
 th 3.6. Kt qu kho sát ngun mui khoáng 43
 th 3.7.ă th các nhăhng chính (Main Effects Plot) 47
 th 3.1ă th đng mc biu din mi quan h gia mtăđ t bào vi
các cp bin khác nhau 55
 th 3.2ă th b mt biu din mi quan h gia mtăđ t bào vi các
cp bin khác nhau 56
 th 3.9ăngăcongătngătrng ca L. plantarum NT 1.5 theo thi gian
trênămôiătrng tiău 58




TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 1

T VNă










TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 2

Cholesterol trong máu tng lƠm tng nguy c bnh tim vƠ đt qu, mt phn ba
bnh tim thiu máu cc b là do cholesterol cao. Nhìn chung, cholesterol tng c tính
gây ra 2,6 triu ca t vong (4,5% ca tng s) và 29,7 triu ngi gánh hu qu. Tng
s cholesterol trong máu cao là nguyên nhân chính gây bnh tt  c các nc phát trin
vƠ đang phát trin nh lƠ mt yu t nguy c bnh tim thiu máu cc b vƠ đt qu
(WHO, 2013).
Vic gim cholesterol là vn đ rt quan trng đ ngn nga bnh tim mch (Lim
và cs., 2004). Mt trong nhng gii pháp đó lƠ nghiên cu vi khun lactic va có hot
tính probiotic và va có hot tính làm gim cholesterol là vn đ thit thc, đc nhiu
nhà khoa hc trên th gii quan tâm và nghiên cu.
Trong nhng nm gn đơy có nhiu nghiên cu chng minh enzym thy phân
mui mt (BSH) t vi khun lactic (Lactobacillus, Bifidobacterium, Enterococcus…)
có tác dng làm gim cholesterol (Lim, 2004; Liong, 2005). Ngoài ra, vi khun lactic
còn có kh nng gim cholesterol bng cách hp thu trc tip vào màng t bào (Ziarno,
2007).

Ngày nay vic sn xut thc phm chc nng cha vi khun probiotic nh
Lactobacilli có tm quan trng ngƠy cƠng tng. Nhng vi khun này có tác dng
kháng khun, lƠm tng giá tr cm quan, dinh dng và mang li li ích sc khe cho
ngi tiêu dùng (Shahravy, 2012).
Vi khun Lactobacillus plantarum NT1.5 đư đc chng minh có kh nng làm
gim cholesterol thông qua vic hp th cholesterol qua màng t bào và kh nng sinh
enzym BSH đng thi có hot tính probiotic nh: kh nng chu pH d dày, kháng
mui mt, kháng khun,ầ (Dng Nht Linh, 2013). Vì vy Lactobacillus plantarum
NT1.5 có th đc ng dng đ sn xut các ch phm probiotic có hot tính làm gim
cholesterol.
Ngày nay, nhu cu s dng thc phm lên men kt hp vi ch phm sinh hc
ngày càng tng.  đáp ng nhu cu này, vic sn xut lng ln sinh khi vi sinh vt
đang đc quan tâm. Do đó, nghiên cu phát trin môi trng nuôi cy mi đ tng
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 3

cng sn xut sinh khi có th dn đn vic sn xut probiotic có hiu qu kinh t hn
(Shahravy, 2012).
Vì vy chúng tôi thc hin đ tài ắTiă uă hóaă môiă trng nuôi cy chng
Lactobacillus plantarum NT1.5 bngăphngăphápăquyăhoch thc nghim”.
Ni dung thc hin:
 Xây dng đc biu đ th hin mi tng quan gia giá tr OD và nng đ t
bƠo tng ng vi tng giá tr OD.
 Xây dng đng cong tng trng ca chng L. plantarum NT1.5, xác đnh thi
gian tng trng ti u ca vi khun.
 Kho sát nhit đ, pH ti u cho s phát trin ca chng L. plantarum NT1.5
 Chn la ngun cacbon, nit vƠ các ngun khoáng.
 Xác đnh các yu t nh hng chính đn quá trình tng sinh khi ca
Lactobacillus plantarum NT1.5 bng thit k Plackett ậ Burman (P - B).

 Xác đnh giá tr ti u ca các thành phn dinh dng vƠ điu kin nuôi cy
bng phng pháp Box-Behnken.
 Nuôi cy th nghim.

TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 4









CHNGă1:ă
TNG QUAN TÀI LIU
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 5

1.1. TNG QUAN V VI KHUN LACTIC
1.1.1. Gii thiu
Vi khun lactic acid (LAB) là nhóm vi khun ph bin trong t nhiên đc ng
dng trong nhiu ngành công nghip, là mt ch phm sinh hc an toƠn cho con ngi
(David, 2013).
Theo khóa phân loi Bergey (2001), vi khun lactic đc sp xp:
Gii: Bacteria
Ngành: Firmicutes

Lp: Bacilli
B: Lactobacillales
H I: Lactobacillaceae
Ging I: Lactobacillus
Ging II: Pediococcus
H II: Enterococceae
Ging: Enterococcus
H III: Leuconoscaceae
Ging: Leuconostoc
H IV: Streptococcaceae
Ging I: Streptococcus
Ging II: Lactococcus
Vi khun lactic là nhng vi khun Gram dng, thng không di đng, không
sinh bào t, các phn ng catalase âm, oxydase âm, nitratreductase âm. Nhng vi
khun này có kh nng sinh tng hp nhiu hp cht cn cho s sng rt yu, cho nên
chúng là nhng vi sinh vt khuyt dng đi vi nhiu loi acid amin, base nucleotic,
nhiu loi vitaminầ, bình thng chúng không có cytochrome. Vì vy, chúng đc
xp vào nhóm vi khun k khí tùy nghi, hoc gi là vi hiu khí, có kh nng lên men
trong điu kin vi hiu khí cng nh k khí.
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 6

LAB có liên kt cht ch vi vi khun có li trên niêm mc rut ca ngi và
đng vt. LAB bao gm khong 20 chi trong đó chi Lactobacillus, Leuconostoc,
Pedicoccus và Streptococcus là nhng chi đin hình (Marcel, 2005).
Trong đó t bào ca chúng có dng hình cu nh Streptococcus, Lactococcus,
Enterococcus, Leuconostoc, Pediococcus, hoc hình que nh Lactobacillus.

b
a

Hình 1.1 Streptococcus
a: Streptococcus di kính hin vi đin t
b: Streptococcus nhum Gram


a
b

Hình 1.2 Lactobacillus
a: Lactobacillus diăKHVăđin t
b:Lactobacillus nhum Gram
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 7

Bifidobacteria cng đc xem là mt chi ca lactic acid bacteria do có cùng đc
đim tiêu biu và cách thc lên men đng.
1.1.2. Conăđng binădng ca vi khun lactic
S phân loi gia các chi ca vi khun lactic da trên hình thái, cách thc lên
men đng, s phát trin  nhng nhit đ khác nhau, cu trúc ca sn phm acid
lactic, kh nng chu mui, chu acid hoc kim (Mascel, 2005).
LAB có hai con đng lên men đng chính (Mascel, 2005):
 Glycolysis (Embden- Meyerhof- Parnas pathway): sn phm cui cùng là acid
lactic hay còn gi lƠ con đng lên men lactic đng hình.
 Con đng 6- phosphogluconate/ phosphoketolase: sn phm ca quá trình lên
men này ngoài acid lactic còn có ethanol, acetate và CO
2

hay còn gi là quá trình lên
men d hình.
Da vào kh nng lên men đng ngi ta chia LAB thƠnh LAB đng hình và
LAB d hình.
1.1.2.1 Lên men đng hình
Vi khun lactic lên men đng hình gn nh chuyn hóa hoàn toàn đng chúng
s dng thƠnh acid lactic. Trong điu kin tha glucose và oxy hn ch lên men đng
hình 1 mol glucose theo con đng chuyn hóa EMB (Embden ậ Meyerhoff ậ Parnas)
to 2 mol pyruvate. S cân bng oxi hóa kh trong t bƠo đc duy trì thông qua các
quá trình oxi hóa ca NADH, song song đó lƠ s kh pyruvat thành acid lactic. Các
phn ng din ra trong phn nn t bào cht. Các enzym đc trng trong quá trình nƠy
là aldolase và triozophosphateisomerase. Glucose không phi lƠ đng duy nht có th
đc s dng. Vi h thng enzym thích hp, các loi đng khác có th đc chuyn
đi thành glucose hoc mt trong nhng cht trung gian trong quá trình nh glucose-
6-phosphate (hoc trong trng hp đng pentose, ribulose-5-phosphate). Kh nng
s dng các loi đng khác nhau  vi khun lactic thay đi theo loƠi. i din cho
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 8

kiu lên men này là các ging Lactococcus, Streptococcus,Petiococcus và
Lactobacillus nhóm I. (Desantis và cs., 1989)
1.1.2.2 Lên men d hình
Lên men d hình s dng con đng pentose phosphate, cách gi khác là con
đng phosphoketolase pentose. Mt phân t glucose-6-phosphate ban đu b kh
hydro thành 6- phosphogloconate vƠ sau đó kh nhóm carboxyl hình thành mt phân t
CO
2
. Kt qu là pentose -5- phosphate b chia ra thành mt glyceraldehyde phosphate
(GAP) và mt phân t acetyl phosphate. GAP sau đó đc chuyn hóa thành lactate

nh trong lên men đng hình, vi acetyl phosphate b bin đi thành ethanol qua cht
trung gian là acetyl ậ CoA và acetaldehyde. V mt lý thuyt, sn phm cui cùng (bao
gm ATP) đc sn xut có s lng bng vi sn phm t quá trình d hóa mt phân
t glucose. Hai enzyme đc trng trong quá trình nƠy lƠ transketolase xúc tác chuyn
hóa nhóm ketol-2C và transaldolase xúc tác chuyn hóa nhóm 3C. Quá trình này xy ra
trong cytosol. Các LAB lên men d hình bt buc gm Leuconostoc oenococcus,
Weissella và Lactobacillus nhóm III. (Desantis và cs., 1989)
1.1.3. Tng quan v Lactobacillus plantarum
1.1.3.1. Phân loi
Theo Bergey và cng s, (1923) Lactobacillus plntarum đc phân loi:
Gii (Kingdom): bacteria
Ngành (Division): Firmicutes
Lp (Class): Bacilli
B (Order): Lactobacillales
H (Family): Lactobacillaceae
Ging (Genus): Lactobacillus
Loài: L. Plantarum
1.1.3.2. c đim chung ca vi khun Lactobaciillus plantarum
Lactobacillus plantarum là mt trong hn 50 loƠi Lactobacillus. Lactobacillus
plantarum là vi khun gram dng, catalase âm (Bujalence, 2006), hình trc không
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 9

sinh bào t đc tìm thy trong h tiêu hóa ca ngi vƠ đng vt. Vi khun này ln
đu tiên đc tìm thy trong nc bt ca con ngi. (Waugh và cs., 2009)
Lactobacillus plantarum là mt loi vi khun có kh nng thích nghi cao, nó có
th tn ti  phm vi nhit đ rng ln (t 1-60
0
C) (Natural New, 2010), k khí tùy

nghi. Trong chi Lactobacillus, L. Plantarum đc xp vào nhóm vi khun lên men d
hình, có th sng trong nhiu môi trng nh tht, cá, sa, các quá trình lên men thc
vt, thc vt và trong nhiu loi pho mát. (Kohajdová, 2012).
L. plantarum có nhiu đim khác bit so vi các loài lactobacillus khác  nhng
đim sau:
- Có b gen tng đi ln nên có th thích ng vi nhiu điu kin khác nhau
(Kleerebezem và cs., 2003)
- Có th lên men nhiu loi đng.
-Thích nghi cao vi điu kin acid, chu pH thp (Daeschel và Nes 1995).
- Có th chuyn hóa acid phenolic (Barthelmebs và cs., 2000; Barthelmebs và cs.,
2001), phân gii mui tanat nh hot đng ca enzyme tannase (Vaquero và cs., 2004).


Hình 1.3 Lactobacillus plantarum di kính hinăviăđin t (Reichelt J., 2013)
1.1.3.3. Li ích ca vi khun L. plantarum
Lactobacillus plantarum có nhiu trong nc bt vƠ đng tiêu hóa ca con
ngi. Nó thng đc s dng trong các quá trình lên men thc phm và làm
probiotic. Các ch phm sinh hc s dng L. plantarum ngƠy cƠng đc công nhn trên
th trng.
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 10

L. plantarum có th nâng cao tính toàn vn rut, hot đng trao đi cht ca các
t bƠo đng rut, kích thích phn ng min dch (Nissen và cs., 2009).
Gim thiu mt s triu chng ri lon tiêu hóa khi điu tr bng kháng sinh
(Lonnermark và cs., 2009).
Theo nghiên cu ca nhóm Karlsson và cng s (2009) đc tin hành  Thy
in cho thy ung trc tip L. plantarum có th tng tính đa dng ca h vi sinh vt 
rut kt.

Bo v t bào biu mô khi s gây hi ca E. coli bng cách thay đi hình thái t
bào ch, gim hình thành tn thng, tng sc đ kháng và kh nng thm thu đn
lp phân t (Qin và cs., 2009).
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CUă TRONGă VẨă NGOẨIă NC V
LACTOBACILLUS
Các nghiên cu v vi khun lactic đư vƠ đang đc trin khai rng rãi trên toàn
th gii, trong đó đư có rt nhiu công trình nghiên cu v Lactobacillus. Tuy nhiên 
Vit Nam, s lng các nghiên cu v vi khun lactic còn quá khiêm tn và có rt ít
công trình nghiên cu v ti u hóa môi trng nuôi cy Lactobacillus. Phn ln các
nghiên cu v Lactobacillus  trong nc ch là nghiên cu c bn v nhóm vi khun
này nh  mc phân lp vƠ đnh danh, tuyn chn ging có hot tính tt đ làm
probiotic.
1.2.1. Các nghiên cu trên th gii
Nm 2012, Hu vƠ cng s đư công b nghiên cu v ti u hóa môi trng nuôi
cy Lactobacillus plantarum YSQ khi s dng các sn phm nông nghip có giá thành
thp nh bt đu nành, bt ngô, lúa mì vƠ nc ép cà chua làm ngun dinh dng, t
đó lƠm gim giá thành sn phm khi lên men theo quy mô ln.
Nm 2010, Magdalena và cng s đư công b nghiên cu v ti u hóa các yu t
dinh dng nh ngun cacbon, nit, mui khoáng và các yu t tng trng (vitamin
B, axit amin) khi dùng phng pháp b mt đáp ng đ tng sinh khi vi khun
Lactobacillus rhamnosus PEN.
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 11

Nm 2006, Altaf vƠ cng s đư ti u hóa môi trng thu acid lactic cho chng
Lactobacillus amylophilus GV6 bng cách s dng các ngun cacbon, nit r tin nh:
bt bp, bt đu lng đ thay th cho pepton, glucose trong môi trng MRS bng
phng pháp Plackett-Burman vƠ đáp ng b mt (RSM). Kt qu cho thy
Lactobacillus amylophilus GV6 đt đc hiu sut 78,4% vƠ nng sut 96% (g acid

lactic/ g tinh bt đc s dng).
Farooq và cng s (2012) đư s dng mt r đng (ph phm ca quá trình sn
xut đng mía) làm ngun cacbon trong môi trng ti u thu sinh khi ca vi khun
Lactobacillus delbrueckii.
Nm 1995, Oh và cng s đư công b nghiên cu v các giá tr ti u ca trypton,
cao nm men, glucose, nhit đ nuôi cy cho s tng trng ca Lactobacillus casei
YIT 9018. Kt qu giá tr ti u ca các yu t nh hng đn s phát trin ca L.casei
YIT 9018 nh sau: trypton, 3,04%; cao nm men, 0,892%; glucose, 1,58%; nhit đ
nuôi cy là 35
o
C.
Nm 2006, Zhong đư công b nghiên cu v ti u hóa môi trng nuôi cy
Lactobacillus casei LC2W bng phng pháp b mt đáp ng đ tng cng sn xut
exopolysaccharid. Kt qu ti u các điu kin nuôi cy đ sn xut exopolysaccharid:
nhit đ nuôi cy là 32,5°C và thi gian nuôi là 26 gi.
1.2.2. Các nghiên cuătrongănc
Nm 1996, Nguyn ng Dip và cng s đư công b nghiên cu v môi trng
nuôi vi khun lactic tt nht. Môi trng đó lƠ sa gy hoàn nguyên vi thi gian lên
men tt nht là 18-20 gi, b sung ging 2-3%.
Trong công b nghiên cu ca Nguyn Th Hng Hà và cng s nm 2003 đư s
dng hai chng Bifidobacteria bifidum và Lactobacillus acidophilus đ sn xut ch
phm probiotic. Tìm ra đc ba môi trng thích hp nuôi cy vi khun Bifidobacteria
bifidum lƠ môi trng thyoglycolat, môi trng nc chit gan, môi trng nc chit
tht bò  điu kin nuôi cy k khí. Môi trng thích hp cho L. acidophilus là môi
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 12

trng MRS, môi trng nc chit cƠ chua, môi trng nc chit giá, môi trng
nc thi ca Công ty sa Vinamilk.

1.3. QUY HOCH THC NGHIM
Quy hoch thc nghim là dng nghiên cu v mi quan h nguyên nhân ậ kt
qu. Trc ht, nhà nghiên cu cn xác đnh các thông s (hay các bin) cn và có th
quan tâm ri đa ra các chin thut làm thc nghim t giai đon đu đn giai đon kt
thúc ca quá trình nghiên cu đi tng (t nhn thông tin mô phng đn vic to ra
mô hình toán, xác đnh các điu kin ti u), trong điu kin đư hoc cha hiu bit
đy đ v c ch ca đi tng. (Nguyn Vn D và cs., 2011).
1.3.1. Phngăphápăquyăhoch thc nghim
Quy hoch thc nghim lƠ c s phng pháp lun ca nghiên cu thc nghim
hin đi. ó lƠ phng pháp nghiên cu mi, trong đó công c toán hc gi vai trò tích
cc. C s toán hc nn tng ca lý thuyt qui hoch thc nghim là toán hc xác sut
thng kê vi hai lnh vc quan trng là phân tích phng sai vƠ phơn tích hi qui
(Giang Th Kim Liên, 2009).
1.3.1.1. Khái nim
Quy hoch thc nghim là tp hp các tác đng nhm đa ra chin thut làm thc
nghim t giai đon đu đn giai đon kt thúc ca quá trình nghiên cu đi tng (t
nhn thông tin mô phng đn vic to ra mô hình toán, xác đnh các điu kin ti u),
trong điu kin đư hoc cha hiu bit đy đ v c ch ca đi tng (Giang Th Kim
Liên, 2009).
1.3.1.2. i tng
Là mt quá trình hoc hin tng nƠo đó có nhng tính cht, đc đim cha bit
cn nghiên cu. Ngi nghiên cu có th cha hiu bit đy đ v đi tng, nhng đư
có mt s thông tin tiên nghim dù ch là s lit kê s lc nhng thông tin bin đi,
nh hng đn tính cht đi tng. Có th hình dung chúng nh mt “hp đen” trong
h thng điu khin gm các tín hiu đu vƠo vƠ đu ra (Giang Th Kim Liên, 2009).
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 13

Hình 1.6 Hpăđenătrongăh thngăđiu khin mt quá trình.
Các tín hiu đu vƠo đc chia thành ba nhóm: (Giang Th Kim Liên, 2009)
1) Các bin kim tra đc vƠ điu khin đc, mƠ ngi nghiên cu có th
điu chnh theo d đnh, biu din bng vect:
Z = [Z1, Z2, , Zk]
2) Các bin kim tra đc nhng không điu khin đc, biu din bng
vect:
T = [T1, T2, , Th]
3) Các bin không kim tra đc vƠ không điu khin đc, biu din bng
vect:
E = [E1, E2, , Ef]
Các tín hiu đu ra dùng đ đánh giá đi tng là vect Y = (y1, y2, , yq).
Chúng thng đc gi là các hàm mc tiêu. Biu din hình hc ca hàm mc tiêu
đc gi là mt đáp ng (b mt biu din). Phng pháp toán hc trong x lý s liu
t k hoch thc nghim lƠ phng pháp thng kê. Vì vy các mô hình biu din hàm
mc tiêu chính là các mô hình thng kê thc nghim. Các mô hình này nhn đc khi
có công tính nhiu ngu nhiên.
1.3.1.3. u đim v quy hoch thc nghim
Quy hoch thc nghim đóng vai trò quan trng trong khoa hc k thut. Các mô
hình lý thuyt, gii thut, quá trình mi luôn đc kim nghim thc trc khi đem ra
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 14

ng dng. Hn na, quy hoch thc nghim còn có Ủ ngha b sung, hoàn chnh các
kt qu nghiên cu sáng to lý thuyt đư đc phát trin (Giang Th Kim Liên, 2009).
Có th nói, lý thuyt quy hoch thc nghim t khi ra đi đư thu hút s quan tâm
và nhn đc nhiu đóng góp hoƠn thin ca các nhà khoa hc. Nhng u đim rõ rt
ca phng pháp này so vi các thc nghim c đin là: (Giang Th Kim Liên, 2009)
− Gim đáng k s lng thí nghim cn thit.

− HƠm lng thông tin nhiu hn rõ rt, nh đánh giá đc vai trò qua li gia
các yu t và nh hng ca chúng đn hàm mc tiêu. Nhn đc mô hình toán hc
thng kê thc nghim theo các tiêu chun thng kê, đánh giá đc sai s ca quá trình
thc nghim theo các tiêu chun thng kê cho phép xét nh hng ca các yu t vi
mc đ tin cy cn thit.
− Cho phép xác đnh đc điu kin ti u đa yu t ca đi tng nghiên cu
mt cách khá chính xác bng các công c toán hc, thay cho cách gii gn đúng, tìm
ti u cc b nh các thc nghim th đng.
1.3.2. Thí nghim sàng lc
Thí nghim sàng lc là thí nghim đc tin hành nhm các mc đích sau:
Xác đnh đơu lƠ yu t nh hng chính đn đi tng hay quá trình cn kho sát.
áng giá mc đ nh hng ca các yu t.
ánh giá mc đ nh hng tng tác gia các yu t.
Thí nghim sàng lc thng khai thác các dng thí nghim toàn phn 2 mc khi
s yu t thí nghim không ln hoc thit k thí nghim riêng phn hay thit k thí
nghim Plackett ậ Burman (P-B).
1.3.2.1. S lc v tht k thí nghim tìm các yu t nh hng ca Plackett-
Burman
 Mc đích ca thit k
Xác đnh các “yu t quan trng” nh hng đn quá trình mc tiêu.
 c đim ca thit k
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 15

Bt ngun t ma trn đy đ (full - factorial matrices), s dng gi đnh rng tt
c các tng tác không có du hiu liên quan đáng k so vi các yu t chính, thit k
Plackett ậ Burman da trên ma trn hai cp cho mi yu t và sa đi nó đ gim tht
bi (Plackett và Burman, 1946).
Yu t tác đng chính trong thit k Plackett - Burman thay th tt c các tng

tác ca mt ma trn đy đ. Tuy nhiên, điu nƠy không có ngha lƠ thông tin v s
tng tác không th đc xác đnh t thit k Plackett-Burman (Plackett và Burman,
1946).
Vi mt thit k Plackett - Burman gm n thí nghim (vi n là bi s ca 4, n ≤
100, ngoi tr n = 92 lƠ cha th xác đnh) vi s yu t k ≤ (n - 1).
Nh vy thit k Plackett ậ Burman là thit k tit kim thi gian và s thí
nghim nht vi s yu t cn kho sát là cao nht. Thit k Plackett ậ Burman là mt
thit k không th thiu khi đi tng đang nghiên cu cha có nhiu thông tin v các
yu t có kh nng nh hng chính đư đc kho sát (Plackett và Burman, 1946).
Vic chn các ma trn mà s ph thuc vào s yu t thí nghim trên cng vi
các phng pháp la chn đ xác đnh sai s thí nghim.
Có nhiu cách đ xác đnh sai s thí nghim nh (Plackett vƠ Burman, 1946):
- Chn đim trung tâm và cho mt s thí nghim ti đim đó.
- Lp li toàn b ma trn thí nghim.
- Thc hin nhiu phép đo đc lp trong t hp.
 Phân tích kt qu thí nghim
Sau khi th nghim đc tin hành, d liu t thí nghim đc s dng đ tính
toán các hiu ng vƠ đ xác đnh Ủ ngha thng kê ca nhng hiu ng (Plackett và
Burman, 1946).
 tính toán các hiu ng, nhp các giá tr trung bình vào ma trn. Sau đó, so
sánh s khác bit gia các đáp ng trung bình  mc cao vƠ đáp ng trung bình  mc
thp. Các nh hng ca yu t luôn luôn thay đi trong các phn ng khi đi t cp đ
thp đn cp đ cao. (Plackett và Burman, 1946)
TNG QUAN TÀI LIU

SVTH: TRN TH KIU 16

Xác đnh đc mc đ đ thit lp các yu t ph thuc vào mc tiêu th nghim
(Plackett và Burman, 1946):
Nu mc đích lƠ đ ti đa hóa mt phn ng, tt c các yu t có tác đng tích

cc s đc thit lp đ hot đng  mc đ cao và tt c các yu t có tác đng tiêu
cc s đc thit lp đ hot đng  mc thp.
Nu mc tiêu lƠ đ gim thiu các phn ng, tt c các yu t có tác đng tích cc
s đc thit lp  mc thp và tt c đu có mt tác đng tiêu cc s đc thit lp 
mc cao.
Nu nh nh hng ca các yu t đc kim tra có Ủ ngha thng kê thì yu t
đó lƠ 1 yu t quan trngầ
1.3.3. Thí nghim tiăuăhóa
Mt trong nhng mc đích chính ca nghiên cu thc nghim trong k thut là
tìm giá tr cc tr hay tìm vùng ti u cho mt quá trình hay các điu kin ti u đ vn
hàng mt h thng. Lp các bài toán nghiên cu thc nghim v vn đ ti u thng
đc bit đn vi tên gi “phng pháp b mt ch tiêu” (Response Surface Method ậ
RSM) nhm mc đích (Nguyn Vn D và cs., 2011):
Ch ra tp giá tr các bin đu vƠo (điu kin vn hành, thc thi) sao cho to ra
ng x ca đi tng nghiên cu là tt nht.
Tìm kim các giá tr bin đu vào nhm đt đc các yêu cu c th v ng x
ca đi tng nghiên cu.
Xác đnh các điu kin vn hành mi nhm đm bo ci thin cht lng hot
đng ca đi tng so vi tình trng c.
Mô hình hóa quan h gia đi tng đu vào và ng x ca đi tng nghiên
cu, dùng lƠm c s d đoán hay điu khin quá trình hay h thng.
Tin trình ti u hóa RSM thng gm 3 giai đon:
Giai đon : Thí nghim khi đu.
Giai đon 2: Leo d tìm vùng cc tr.
Giai đon 3: Thí nghim b mt ch tiêu.