Nghiên cứu quy trình sản xuất dịch lên men lactic giàu carotenoids từ đầu tôm thẻ chân trắng (penaeus vannamei) và thử nghiệm ứng dụng dịch lên men làm thức ăn cho cá tứ vân (capoeta tetrazone)

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
oOo






NGUYỄN THỊ NHƯ XUÂN





NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT DỊCH
LÊN MEN LACTIC GIÀU CAROTENOIDS TỪ
ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Penaeus vannamei)
VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG DỊCH LÊN MEN
LÀM THỨC ĂN CHO CÁ TỨ VÂN (Capoeta Tetrazona)





LUẬN VĂN THẠC SĨ

Khánh Hòa - 2014

ii


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
oOo




NGUYỄN THỊ NHƯ XUÂN



NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT DỊCH
LÊN MEN LACTIC GIÀU CAROTENOIDS TỪ
ĐẦU TÔM THẺ CHÂN TRẮNG (Penaeus vannamei)
VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG DỊCH LÊN MEN
LÀM THỨC ĂN CHO CÁ TỨ VÂN (Capoeta Tetrazona)


Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH
Mã số : 60 54 01 04

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS - TS. TRANG SĨ TRUNG
TS. LÊ MINH HOÀNG




Khánh Hòa – 2014

i

LỜI CAM ĐOAN



Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực, chưa
từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác.

Tác giả luận văn





Nguyễn Thị Như Xuân
ii


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu để thực hiện đề tài tốt nghiệp, tôi đã
nhận được sự quan tâm tận tình của quý thầy cô hướng dẫn khoa học, Khoa Công nghệ
Thực phẩm, Viện Công nghệ Sinh học và Môi trường và các cá nhân trong trường, đã
giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGSTS. Trang Sĩ
Trung, Hiệu phó Trường Đại học Nha Trang và TS. Lê Minh Hoàng, đã hết lòng chỉ
bảo và hướng dẫn tận tình, thường xuyên theo dõi quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy giáo ThS. Nguyễn Công Minh, đã
tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu tại phòng thí nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Sau đại học và Khoa Công nghệ
Thực phẩm Trường Đại học Nha Trang đã tạo điều kiện cho tôi thuận lợi trong quá
trình học tập, nghiên cứu và bảo vệ luận văn.
Xin cảm ơn đến gia đình và các bạn đã luôn quan tâm, chia sẻ khó khăn và động
viên để tôi hoàn thành công việc.
iii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC CÁC BẢNG vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ viii
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3
1.1. Tổng quan về nguyên liệu tôm và phế liệu tôm 3
1.1.1. Nguồn lợi từ tôm 3

1.1.2. Diện tích nuôi trồng, sản lượng và thị trường xuất khẩu tôm ở Việt Nam 3
1.1.3. Giới thiệu chung về phế liệu tôm 4
1.2. Tổng quan về vi khuẩn lactic 11
1.2.1. Tác nhân lên men lactic 11
1.2.2. Cơ chế lên men lactic 13
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic 14
1.3. Tổng quan phương pháp lên men phế liệu thủy sản bằng vi khuẩn lactic 15
1.3.1. Phương pháp lên men lactic phế liệu thủy sản 15
1.3.2. Cơ sở lý thuyết lên men lactic 18
1.3.3. Các dạng hư hỏng thường gặp trong lên men lactic 21
1.4. Tổng quan về cá Tứ Vân 23
1.4.1. Phân loại 23
1.4.2. Đặc điểm phân bố 23
1.4.3. Đặc điểm hình thái 23
1.4.4. Điều kiện sống và phát triển của cá Tứ Vân 24
1.4.5. Đặc điểm sinh sản 24

1.4.6. Điều kiện cho ăn của cá Tứ Vân 25
1.5. Tổng quan về thành phần dinh dưỡng cho cá cảnh 26
1.5.1. Vai trò của protein và các sắc tố trong việc đối tượng cá cảnh 26
1.5.2. Thức ăn cho cá cảnh 32
iv

1.6. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về việc sử dụng vi sinh vật để lên men phế
liệu tôm nhằm mục đích thu protein, astaxanthin và sử dụng astaxanthin bổ sung vào thức
ăn cho cá 33
1.6.1. Nghiên cứu trong nước 33
1.6.2. Nghiên cứu trên thế giới 34
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
2.1. Vật liệu nghiên cứu 38

2.1.1. Mẫu 38
2.1.2. Thiết bị chuyên dụng 38
2.1.3. Hóa chất, môi trường và thuốc thử 38
2.2. Phương pháp nghiên cứu 39
2.2.1. Phương pháp thu mẫu 39
2.2.2. Phương pháp phân tích 40
2.3. Bố trí thí nghiệm 43
2.3.1. Bố trí thí nghiệm tổng quát 43
2.3.2. Bố trí thí nghiệm chi tiết 44
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51
3.1. Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic 51
3.1.1. Đặc điểm hình thái của các chủng vi khuẩn phân lập từ thực phẩm lên men chua 51
3.1.2. Kết quả test sinh hóa của những chủng vi khuẩn được chọn 56
3.1.3. Đánh giá khả năng lên men nguyên liệu đầu tôm của hai chủng đã chọn 58
3.2. Nghiên cứu sử dụng chủng vi khuẩn lactic LB
7
đã phân lập từ thực phẩm lên men tự
nhiên vào công đoạn lên men nguyên liệu đầu tôm thẻ chân trắng 60
3.2.1. Phân tích thành phần hóa học cơ bản của đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus
vannamei) 60
3.2.2. Tối ưu điều kiện lên men dịch đầu tôm thẻ chân trắng bằng chủng vi khuẩn LB
7

phân lập được từ thực phẩm lên men chua tự nhiên 61
3.2.3. Kiểm tra chất lượng vi sinh của dịch lên men 72
v

3.3. Thử nghiệm ảnh hưởng của tỷ lệ dịch lên men lactic và tỷ lệ dầu đậu nành bổ sung
vào thức ăn tổng hợp đến màu sắc của cá Tứ Vân 72
3.3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch lên men khác nhau đến màu sắc của cá Tứ Vân 73

3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ dầu đậu nành khác nhau đến màu sắc của cá Tứ Vân 77
3.4. Đề xuất quy trình sản xuất dịch lên men lactic từ nguyên liệu đầu tôm và bổ sung
vào thức ăn tổng hợp cho cá 81
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84
PHỤ LỤC


vi

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Diễn giải
DHA Decosahexaenoic
EPA Eicosapentaenoic
ĐBSCL Đồng Bằng Sông Cửu Long
ĐBSH Đồng Bằng Sông Hồng
NTTS Nuôi trồng thủy sản
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thống kê diện tích nuôi tôm 2010 tại 6 tỉnh ĐBSCL 3
Bảng 1.2: Thành phần đầu và vỏ phế liệu tôm (%) 6
Bảng 1.3: Một số loài vi khuẩn lactic có trong sản phẩm ủ chua 15
Bảng 3.1: Một số đặc điểm hình thái của 16 chủng vi khuẩn phân lập được 52
Bảng 3.2: Một số đặc tính sinh hóa của 16 chủng vi khuẩn 54
Bảng 3.3: Giá trị OD
600

của một số chủng vi khuẩn 55
Bảng 3.4: Thành phần hóa học cơ bản của phế liệu đầu tôm thẻ chân trắng 60
Bảng 3.5: Một số thành phần cơ bản trong dịch lên men đầu tôm thẻ chân trắng 65
Bảng 3.6: Một số thành phần cơ bản trong dịch lên men đầu tôm thẻ chân trắng 69
Bảng 3.7: Một số thành phần cơ bản trong dịch lên men đầu tôm thẻ chân trắng 72
Bảng 3.8: Chất lượng vi sinh của dịch lên men bằng vi khuẩn lactic 72
Bảng 3.9: Sự biến đổi màu sắc của cá theo thời gian thí nghiệm qua các tỷ lệ dịch lên
men bổ sung vào thức ăn tổng hợp khác nhau. 73
Bảng 3.10: Sự biến đổi màu sắc của cá theo thời gian thí nghiệm qua các tỷ lệ dầu đậu
nành bổ sung vào thức ăn tổng hợp khác nhau 77


viii


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Đồ thị thể hiện phần trăm thị trường xuất khẩu chính trong 9 tháng đầu năm
2011 của Việt Nam đối với mặt hàng thủy sản 4
Hình 1.2: Các liên kết hóa học của astaxanthin trong tôm 8
Hình 1.3: Sơ đồ tóm tắt lên men lactic phế liệu tôm 17
Hình 1.4: Chiều dài của cá Tứ Vân sau các khoảng thời gian: 3 ngày tuổi, 5 ngày tuổi, 7 – 8
ngày tuổi, 15 – 20 ngày tuổi, 25 ngày tuổi (lần lượt từ trái sang phải) 24
Hình 1.5: Sơ đồ trao đổi protein tổng số ở cá 27
Hình 1.6: Công thức của một số dạng carotenoids của động vật thủy sinh 28
Hình 2.1: Sơ đồ phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic 41
Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 43
Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn tỷ lệ chế phẩm thích hợp bổ sung vào phế liệu
tôm 45
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn thời gian lên men phế liệu tôm thích hợp 46

Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn tỷ lệ rỉ đường thích hợp bổ sung vào phế liệu
tôm 47
Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thử nghiệm tỷ lệ dịch lên men lactic bổ sung vào thức ăn tổng
hợp cho cá Tứ Vân 48
Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thử nghiệm tỷ lệ dầu đậu nành bổ sung vào thức ăn tổng cho cá
Tứ Vân 49
Hình 3.1: Hình thái khuẩn lạc và tế bào của chủng vi khuẩn LB
2
51
Hình 3.2: Hình thái khuẩn lạc và tế bào của chủng vi khuẩn LB
4
51
Hình 3.3: Hình thái khuẩn lạc và tế bào của chủng vi khuẩn LB
7
51
Hình 3.4: Hình nhuộm Gram của một số chủng vi khuẩn 55
Hình 3.5: Hình kiểm tra khả năng chuyển hóa tạo indol của 6 chủng vi khuẩn 56
Hình 3.6: Hình kiểm tra khả năng tạo khí H
2
S của 6 chủng vi khuẩn 57
Hình 3.7: Hình kiểm tra khả năng khử nitrat của 6 chủng vi khuẩn 58
Hình 3.8: Hàm lượng astaxanthin và protein thu được trong dịch lên men đầu tôm khi
sử dụng 2 chủng vi khuẩn khác nhau 59
Hình 3.9: Biến đổi của pH ở các tỷ lệ chế phẩm vi sinh khác nhau 62
Hình 3.10: Ảnh hưởng của tỷ lệ chế phẩm đến hàm lượng protein, astaxanthin thu được
trong dịch lên men đầu tôm 63
ix

Hình 3.11: Biến đổi pH trong các khoảng thời gian lên men khác nhau 66
Hình 3.12: Ảnh hưởng của thời gian lên men đến hàm lượng protein và astaxanthin thu

đơợc trong dịch lên men 67
Hình 3.13: Giá trị pH của mẻ ủ ở nồng độ rỉ đường khác nhau 70
Hình 3.14: Ảnh hưởng của tỷ lệ rỉ đường đến hàm lượng astaxanthin và protein có trong
dịch lên men 71
Hình 3.15: Màu sắc của cá nuôi sau 45 ngày tại 2 nghiệm thức: thức ăn tổng hợp (đối
chứng) và thức ăn tổng hợp có kết hợp với 5% (v/w) dịch lên men 74
Hình 3.16 : Màu sắc của cá nuôi sau 45 ngày tại 2 nghiệm thức: thức ăn tổng hợp (đối
chứng) và thức ăn tổng hợp có kết hợp với 10% (v/w) dịch lên men 75
Hình 3.17: Màu sắc của cá nuôi sau 45 ngày tại 2 nghiệm thức: thức ăn tổng hợp (đối
chứng) và thức ăn tổng hợp có kết hợp với 15% (v/w) dịch lên men 75
Hình 3.18: Màu sắc của cá nuôi sau 45 ngày tại 2 nghiệm thức: thức ăn tổng hợp (đối
chứng) và thức ăn tổng hợp có kết hợp với 20% (v/w) dịch lên men 76
Hình 3.19: Màu sắc của cá nuôi sau 45 ngày tại 2 nghiệm thức: thức ăn tổng hợp (đối
chứng) và thức ăn tổng hợp có kết hợp với 25% (v/w) dịch lên men 76
Hình 3.20: Màu sắc của cá sau 45 ngày nuôi tại 2 nghiệm thức: mẫu đối chứng và thức
ăn tổng hợp có kết hợp với 5% (v/w) dầu đậu nành 78
Hình 3.21: Màu sắc của cá sau 45 ngày nuôi tại 2 nghiệm thức: mẫu đối chứng và thức
ăn tổng hợp có kết hợp với 10% (v/w) dầu đậu nành 79
Hình 3.22: Màu sắc của cá sau 45 ngày nuôi tại 2 nghiệm thức: mẫu đối chứng và
thức ăn tổng hợp có kết hợp với 15% (v/w) dầu đậu nành 79
Hình 3.23: Màu sắc của cá sau 45 ngày nuôi tại 2 nghiệm thức: mẫu đối chứng và thức
ăn tổng hợp có kết hợp với 20% (v/w) dầu đậu nành 80
Hình 3.24: Màu sắc của cá sau sau 45 ngày nuôi tại 2 nghiệm thức: mẫu đối chứng và
thức ăn tổng hợp có kết hợp với 25% (v/w) dầu đậu nành 80
Hình 3.25: Quy trình sản xuất dịch lên men bằng đầu tôm thẻ chân trắng và bổ sung
dịch lên men vào thức ăn tổng hợp cho cá 81

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay ở Việt Nam ngành công nghiệp chế biến tôm thải ra hơn 200.000 tấn
phế liệu và xu hướng ngày càng tăng nên đã gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng
[94]. Theo tài liệu nghiên cứu thành phần hóa học trong phế liệu tôm gồm: protein,
khoáng, chitin, chất màu chủ yếu là astaxanthin tuy hàm lượng nhỏ nhưng hoạt tính sinh
học cao [10]. Phế liệu này được sử dụng chủ yếu trong sản xuất chitin – chitosan, tuy
nhiên các phương pháp sản xuất chitin – chitosan đều sử dụng NaOH và HCl ở nồng
độ cao dẫn đến việc dư thừa hóa chất hơn nữa quá trình sản xuất chitin lại chưa chú ý
đến công đoạn tiền xử lý để loại bớt một phần protein và khoáng nhằm mục đích giảm
tải cho hệ thống xử lý nước thải và tận thu được nguồn protein, sắc tố có giá trị dinh
dưỡng cao từ đầu tôm. Đã có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng công đoạn tiền xử
lý trong quá trình sản xuất chitin và xử lý vi sinh vật là một quá trình được nhiều nhà
khoa học quan tâm. Phương pháp sử dụng vi sinh vật trong sản xuất chitin – chitosan bên
cạnh thu sản phẩm xuất chitin – chitosan đạt chất lượng còn có thể thu hồi dịch lên men
chứa hàm lượng chất có giá trị như: protein, astaxanthin, khoáng để tận dụng nguồn dinh
dưỡng này làm thức ăn cho gia súc, gia cầm, đối tượng thủy sản, nâng cao được giá trị của
nguyên liệu và đặc biệt giúp giảm tải quá trình xử lý nước thải, hạn chế ô nhiễm môi
trường. Do đó, việc sử dụng vi sinh vật trong sản xuất chitin – chitosan rất quan trọng nên
trong nghiên cứu này mục tiêu đề tài là áp dụng vi sinh vật ở công đoạn đầu của sản xuất
chitin nhằm thu sản phẩm dịch lên men chứa những thành phần dinh dưỡng để làm thức
ăn cho các đối tượng trong NTTS, đồng thời góp vai trò trong việc hạn chế ô nhiễm môi
trường do nguồn phế liệu tôm thải ra từ công nghiệp chế biến thủy sản ở Việt Nam.
Với tính cấp thiết và lý do đó, đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất dịch lên
men lactic giàu carotenoids từ đầu tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) và thử
nghiệm ứng dụng dịch lên men làm thức ăn cho cá Tứ Vân (Capoeta Tetrazona)”
được thực hiện.

2. Nội dung nghiên cứu
- Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu đầu tôm.
- Phân lập chủng vi khuẩn lactic từ thực phẩm lên men chua tự nhiên.
- Xác định chế độ len men lactic thích hợp bao gồm: tỷ lệ chế phẩm bổ sung, thời
gian lên men, tỷ lệ rỉ đường bổ bung vào nguyên liệu đầu tôm.
2

- Thử nghiệm phối chế dịch lên men vào thức ăn cho cá Tứ Vân bao gồm: tỷ lệ dịch
lên men bổ sung vào thức ăn và tỷ lệ dầu bổ sung tạo màng bao thức ăn.
3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và tính mới của đề tài
Ý nghĩa khoa học: Kết quả nghiên cứu của đề tài là dẫn liệu khoa học về việc thu
dịch lên men từ đầu tôm. Những dẫn liệu khoa học này sẽ là tài liệu tham khảo cho sinh
viên, giảng viên và các cán bộ nghiên cứu khoa học. Đồng thời, kết quả nghiên cứu này sẽ
là cơ sở cho các nghiên cứu về lên men phế liệu từ tôm tiếp theo sâu và rộng hơn như
nghiên cứu sản xuất quy mô công nghiệp, tinh chế, sử dụng làm thức ăn cho người…
Ý nghĩa thực tiễn: Việc tận dụng đầu tôm sau quá trình chế biến để sản xuất
thức ăn cho cá cảnh không chỉ giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra được
sản phẩm rất cần thiết cho việc sản xuất thức ăn cho nuôi trồng thủy sản – một ngành
đang được quan tâm và ngày càng phát triển. Việc tận dụng phế liệu đầu tôm sẽ mang
lại lợi ích to lớn cho các doanh nghiệp chế biến thủy sản, đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Tính mới của đề tài: Phân lập vi khuẩn lactic từ thực phẩm lên men tự nhiên,
sử dụng vào lên men đầu tôm nhằm ức chế hoạt động của vi sinh vật gây thối, tạo môi
trường thuận lợi để enzyme hoạt động, thu hồi dịch lên men từ đó ứng dụng trong việc
bổ sung vào thức ăn nuôi cá Tứ Vân giúp tăng hàm lượng chất dinh dưỡng và tăng khả
năng lên màu cho cá.
3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nguyên liệu tôm và phế liệu tôm
1.1.1. Nguồn lợi từ tôm

Hiện nay nuôi tôm đã phát triển ở nhiều địa phương trên cả nước Việt Nam và tôm
nuôi đã đóng góp vào tỷ trọng xuất khẩu thủy sản suốt một thập kỷ vừa qua. Phần lớn diện
tích nuôi tôm ở Việt Nam tập trung ở ĐBSCL, rải rác dọc các cửa sông, kênh, lạch ven
biển miền Trung và ở ĐBSH, sông Thái Bình ở miền Bắc. Ngành hàng tôm nước lợ ở
ĐBSCL giữ vai trò quan trọng trong lĩnh vực NTTS của Việt Nam, năm 2011 ngành công
nghiệp tôm tại vùng này đã chiếm 92% diện tích nuôi và 75% sản lượng tôm nuôi cả nước
[11]. Giá trị xuất khẩu của tôm thường chiếm tỉ lệ cao trong tổng giá trị xuất khẩu thủy
sản của Việt Nam. Tính trong năm 2012 thì giá trị xuất khẩu tôm đạt 2,25 tỷ USD
(VASEP). Tôm Việt Nam chủ yếu được xuất khẩu dưới dạng tôm đông lạnh, đóng hộp và
chế biến [14]. Ngành NTTS nói chung và ngành nuôi tôm xuất khẩu nói riêng đã trở thành
ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước ta hiện nay.
1.1.2. Diện tích nuôi trồng, sản lượng và thị trường xuất khẩu tôm ở Việt Nam
Nghề nuôi tôm xuất hiện ở Việt Nam cách đây khoảng 100 năm trước. Số liệu
ghi chép được cho thấy vào thập kỉ 70 cả miền Bắc và miền Nam Việt Nam đều tồn tại
hình thức nuôi tôm quảng canh. Diện tích nuôi tôm ở ĐBSCL thời kì này đạt khoảng
70.000 ha. Ở Miền Bắc, trước năm 1975 có 15.000 ha nuôi tôm nước lợ [25]. Từ đó
cho đến nay diện tích nuôi tôm ở Việt Nam đã tăng lên đáng kể và trở thành một trong
những nước có diện tích nuôi tôm thuộc vào loại lớn nhất trên thế giới. Phần lớn diện
tích nuôi tôm ở Việt Nam tập trung ở ĐBSCL bao gồm 6 tỉnh thuộc ĐBSCL, trong đó
Cà Mau có diện tích thả tôm lớn nhất.
Bảng 1.1: Thống kê diện tích nuôi tôm 2010 tại 6 tỉnh ĐBSCL [3]
Stt Địa phương Diện tích thả tôm (ha)
1 Kiên Giang 80.000
2 Cà Mau 266.592
3 Bạc Liêu 122.254
4 Sóc Trăng 47.896
5 Trà Vinh 23.986,2
6 Bến Tre 32.878

Tổng 573.606,2

Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn (2011)
4

Song song với việc mở rộng về diện tích, sản lượng tôm nuôi cũng tăng mạnh
từ những năm 90 và đặc biệt là từ sau năm 2000, Việt Nam trở thành một trong 5 nước
có sản lượng tôm nuôi cao nhất trên thế giới. Các loài tôm nuôi chính ở Việt Nam gồm
Penaeus monodon, P. merguiensis, P. orientalis, và Metapenaeus ensis, trong đó P.
monodon là loài nuôi chủ đạo, đóng góp sản lượng cao nhất. Từ năm 2000 tôm thẻ
chân trắng Nam Mỹ (P. vannamei cũng được đưa vào nuôi ở Việt Nam).
Trong những năm gần đây, sản lượng nuôi tôm tăng lên đáng kể, năm 2011
tổng sản lượng nuôi tôm đạt 632,9 nghìn tấn và tăng 6,8% so với năm 2010 nhưng đến
năm 2012 sản lượng nuôi tôm giảm gần 4% do dịch bệnh, tuy nhiên riêng sản lượng
nuôi tôm nước lợ đã đạt hơn 470.000 tấn [15].
Thị trường xuất khẩu tôm quan trọng của Việt Nam là Mỹ, Nhật Bản, Trung
Quốc và liên minh Châu Âu (Đức, Anh, Pháp và Bỉ là nhập khẩu tôm nhiều). Hiện nay
Nhật Bản vẫn được xem là thị trường lớn nhất nhập khẩu tôm Việt Nam, đạt 505.180
triệu USD. Năm 2011 sản phẩm tôm xuất khẩu đạt 220.000 tấn tương đương khoảng
2,4 tỷ USD, xuất khẩu tôm chiếm 18% về khối lượng và 38% về giá trị xuất khẩu thủy
sản của Việt Nam [11]. Năm 2012, Việt Nam xuất khẩu tôm sang 92 thị trường, tổng
giá trị ước tính 2,25 tỷ USD, giảm 4,7% so với cùng kỳ năm ngoái [15].
Thị trường xuất khẩu chính trong 9 tháng đầu năm 2011 của Việt Nam đối với
mặt hàng thủy sản thể hiện ở Hình 1.1.
Hình 1.1: Đồ thị thể hiện phần trăm thị trường xuất khẩu chính trong 9 tháng
đầu năm 2011 của Việt Nam đối với mặt hàng thủy sản (Vasep 2011)
1.1.3. Giới thiệu chung về phế liệu tôm
Theo thống kê của Tổ chức lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO)
thì sản lượng tôm trên thế giới khoảng trên dưới 4 triệu tấn/năm. Hầu hết sản lượng
tôm trên thế giới từ các nước đang phát triển như: Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc,
5

Ecudo, Malaysia, Ấn Độ và Indonexia. Theo đó đã tạo ra một lượng phế liệu tôm rất
lớn, ước tính có khoảng 1,6 – 2 triệu tấn/năm [2]. Ở Mexico mỗi năm chất thải tôm
thải ra từ 35.000 tấn đến 40.000 tấn, một phần chất thải này làm thức ăn cho gia súc
nhưng hầu hết đều gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái [88].
Ở Việt Nam nguồn nguyên liệu tôm rất dồi dào, khả năng khai thác từ 25.000 –
30.000 tấn/năm. Toàn vùng biển Nam Bộ có trữ lượng và khả năng khai thác lớn nhất
nước ta, ước tính khả năng khai thác bằng 50% sản lượng của cả nước. Đặc biệt, nuôi
tôm đã phát triển trong những năm gần đây và trở thành ngành kinh tế mũi nhọn. Diện
tích nuôi tôm đã tăng từ 250.000 ha năm 2000 lên đến 478.000 ha năm 2001. Qua đó
thì lượng phế liệu thải ra của tôm cũng vô cùng lớn, theo thống kê của Trung tâm
Nghiên Cứu Chế Biến Thủy Sản, Đại học Thủy Sản thì lượng phế liệu năm 2004 tại
Việt Nam ước tính khoảng 45.000 tấn phế liệu, năm 2005 ước tính khoảng 75.000
tấn/năm và tiếp tục tăng trong những năm tiếp theo. Năm 2008 Việt Nam đứng hàng
đầu thế giới về nuôi tôm sú, tôm sú là đối tượng nuôi rất quan trọng trong lĩnh vực
nuôi trồng và chế biến xuất khẩu ở nước ta (chủ yếu tập trung ở khu vực Đồng bằng
Sông Cửu Long trên 90% sản lượng). Theo Bộ Thủy Sản (2008), tổng sản lượng tôm
nuôi 392.000 tấn, trong đó tôm sú khoảng 360.000 tấn. Cùng với việc tăng sản lượng
tôm sú xuất khẩu sẽ là sự gia tăng lượng phế liệu đầu, vỏ tôm [2].
Với sản lượng tôm hàng năm mà nước ta đạt được như trên đã đem lại giá trị
kinh tế rất cao cho đất nước nhưng chính vì vậy mà phế liệu từ tôm bị thải ra môi
trường cũng ngày càng nhiều do đó nếu không có hướng giải quyết vấn đề trên thì môi
trường sẽ ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng từ đó gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe
con người. Hiện nay phế liệu tôm thải ra từ các cở sở chế biến tôm bao gồm: Đầu, vỏ
và đuôi tôm ngoài ra còn có tôm gãy thân, tôm lột vỏ sai quy cách hoặc tôm bị biến
màu. Tùy thuộc vào loài và phương pháp xử lý mà lượng phế liệu có thể vượt quá 60%
khối lượng sản phẩm, ví dụ: Tôm càng xanh Macrobrachium rosenbergii đầu tôm
chiếm tới 60% trọng lượng tôm, tôm sú: Đầu tôm sú Penaeus monodon cũng chiếm tới
40% trọng lượng tôm. Với sản phẩm tôm lột vỏ, rút chỉ lưng, lượng đuôi và vỏ đuôi
của tôm chiếm khoảng 25% trọng lượng tôm. Đối với tôm thẻ thì lượng phế liệu đầu
tôm chiếm 28% và vỏ chiếm 9%, như vậy tổng lượng phế liệu vỏ đầu tôm thẻ là 37%

[22]. Nguồn phế liệu này ngày càng tăng lên do đó nếu không được giải quyết sẽ gây
ra vấn đề về môi trường.
6

Qua các nghiên cứu người ta đã xác định được trong đầu tôm chứa những
thành phần chủ yếu là protein, sắc tố, chitin, lipid, chất khoáng và đây là cơ sở để ta
tiến hành nghiên cứu những phương pháp nhằm thu hồi những hợp chất có giá trị còn
tồn tại trong phế liệu, từ đó ngoài việc mang lại lợi ích kinh tế thì cũng sẽ giải quyết
được vấn đề ô nhiễm môi trường.
1.1.3.1. Thành phần, tính chất phế liệu tôm
Trong thành phần phế liệu tôm, phần đầu thường chiếm khoảng 35 ÷ 45%
trọng lượng của tôm nguyên liệu, phần vỏ chiếm 10 ÷ 15%. Tuy vậy, tỷ lệ này còn phụ
thuộc vào giống loài, giai đoạn sinh trưởng [10].
Thành phần chiếm tỷ lệ đáng kể trong đầu tôm là protein, chitin, canxi
cacbonate, sắc tố mà có thể được phục hồi [73]. Tỷ lệ các thành phần này không ổn
định vì chúng thay đổi theo giống, đặc điểm sinh thái, sinh lý,… Thành phần chitin và
protein trong vỏ tươi tương ứng là 4,50% và 8,05%, trong vỏ tôm khô là 11 –27,50%
và 23,25 – 53%. Hàm lượng chitin, protein, khoáng và carotenoid trong phế liệu vỏ
tôm thay đổi rất rộng phụ thuộc vào điều kiện bảo quản cũng như phụ thuộc vào loài,
trạng thái dinh dưỡng, chu kỳ sinh sản. Vỏ giáp xác chứa chủ yếu là protein (30 –
40%), khoáng (30 – 50%), chitin (13 – 42%) [22].
Bảng 1.2: Thành phần đầu và vỏ phế liệu tôm (%) [10]
Phế liệu Protein Chitin Lipid Tro Canxi Phospho
Đầu 53,5 11,1 8,9 22,6 7,2 1,68
Vỏ 22,8 27,2 0,4 11,7 11,1 3,16
Protein: Protein đầu tôm phần lớn thuộc loại khó tiêu hóa và khó trích ly,
protein đầu tôm thường tồn tại ở hai dạng chính là dạng tự do (có trong nội tạng và có
gắn với phần thân tôm) và dạng liên kết với chitin hoặc canxicacbonat như một phần
thống nhất của vỏ tôm.
Hệ enzyme: Hệ enzyme của tôm thường có hoạt độ mạnh hơn đặc biệt ở cơ

quan nội tạng thuộc phần đầu tôm do đó bộ phận này rất dễ bị hư hỏng. Hệ enzyme
của tôm bao gồm: Protease là enzyme chủ yếu trong đầu tôm, chủ yếu phân giải
protein thành acid amin. Lipase phân giải lipid thành glyxeryl và acid béo. Đối với
Tyrozinaza thì khi có mặt của oxi không khí thì sẽ biến đổi tyrozin thành melanin có
màu đen ảnh hưởng đến giá trị cảm quan và chất lượng của sản phẩm.
7

Chitin: Tồn tại dưới dạng liên kết với protein, khoáng, và những hợp chất hữu
cơ khác, chủ yếu là CaCO
3
là thành phần chính cấu tạo nên vỏ tôm. Chính sự liên kết
này đã gây khó khăn trong việc tách chiết và tinh chế.
Canxi: Trong thành phần vỏ, đầu tôm có chứa một lượng lớn muối vô cơ, chủ
yếu là cacbonat canxi (CaCO
3
).
Astaxanthin: Là sắc tố chủ yếu trong vỏ tôm, astaxanthin là dẫn xuất của
caroten, thường ở dạng liên kết với acid béo (ester hóa) hay với protein tạo nên một
phức hợp chặt chẽ có màu xanh đặc trưng cho tôm. Khi liên kết này bị phá vỡ thì
astaxanthin dễ dàng bị oxy hóa thành astaxin. Trong đầu tôm có chứa một lượng nhỏ
sắc tố nhưng nó cực kỳ có giá trị vì vậy người ta đã có nhiều nghiên cứu nhằm thu hồi
sắc tố một cách triệt để nhất trong phế liệu tôm và đi kèm với nó là việc thu hồi protein
để từ đó làm tăng giá trị sản phẩm, tạo sản phẩm mới và cải thiện môi trường đáng kể.
Lipid: Chứa một lượng đáng kể, chủ yếu gồm các acid béo chưa no bão hòa như
EPA, DHA. Đây là những acid béo rất có lợi cho sức khỏe con người và có nhiều ứng
dụng khác trong y học.
Chất ngấm ra ở đầu tôm: Trymethylamin (TMA), Trymethinlaminoyt (TMAO),
Betain, bazo purin, các acid amin tự do, ure…
Từ thành phần, tính chất nguồn phế liệu đầu, vỏ tôm, nhận thấy đây là nguồn
nguyên liệu phong phú không chỉ sản xuất chitin - chitosan mà còn chứa một lượng

protein, astaxanthin và các acid béo không no có lợi cho cơ thể cần được thu hồi.
Vậy trong phế liệu tôm có chứa rất nhiều thành phần giá trị nên cần có chế độ xử lý
thích hợp đối với nguồn phế liệu tôm bao gồm đầu và vỏ nhằm thu được thành phẩm có
chất lượng cao. Việc tách phần lớn protein, chất màu, khoáng trước khi sản xuất chitin,
chitosan bằng cách sử dụng vi sinh vật để lên men lactic và ta tận dụng dịch lên men này
làm thức ăn cho chăn nuôi là một phương phát xử lý phế liệu tôm này. Từ đó, vừa góp
phần nâng cao hiệu quả kinh tế, vừa giảm được sự ô nhiễm môi trường do nguồn phế liệu
tôm thải ra, bảo vệ môi trường đưa ngành thủy sản phát triển bền vững.
1.1.3.2. Thành phần caroteinoprotein
Carotenoprotein là phức chất giữa protein và carotenoid được tìm thấy ở nhiều sinh
vật biển. Đặc biệt, carotenoprotein có nhiều ở nhiều loài động vật giáp xác, không những
tồn tại nhiều ở lớp ngoại bì, trong vỏ mà còn phân bố rộng ở các bộ phận cơ quan như
trứng, dạ dày hay bạch huyết của chúng [41]. Một số loài giáp xác đã được nghiên cứu
8

chiết rút carotenoprotein như tôm, cua, ghẹ [52], [66]. Carotenoprotein được chia thành 2
nhóm chính: (1) carotenoprotein thật: có sự liên kết chặt chẽ giữa carotenoid với protein,
(2) carotenolipoprotein: carotenoid liên kết với các nhóm lipid và không thể hiện liên kết
cụ thể với protein [66]. Zagalsky cho rằng phản ứng giữa các nhóm 4 và 4’ keto trong các
vòng mang điện của β-astaxanthin là điều kiện tiên quyết cho phản ứng giữa nhóm
carbonyl trong carotenoid với các gốc amin để hình thành carotenoprotein [97]. Bên cạnh
đó, tất cả các carotenoprotein đều được tách ra thành carotenoid và apoprotein bằng
aceton hoặc ethanol. Crustacyanin và ovorudin là những carotenoprotein có thể được khôi
phục lại dạng tự nhiên khi trộn hỗn hợp dung dịch aceton của carotenoid với dung dịch
protein, pha loãng với nước, tách aceton ra. Các carotenoid có liên quan đến protein thì ít
bị oxi hóa hơn các carotenoid khác ở dạng tự do [52].
Carotenoid có nguồn gốc từ sinh vật biển được sử dụng rộng rãi như là một chất
màu tự nhiên an toàn cho các ngành công nghệ thực phẩm, được phẩm và mỹ phẩm.
Carotenoid có vai trò quan trọng để loại trừ hoặc ngăn chặn một số bệnh thoái hóa cơ
thể như chứng xơ vữa động mạch, ung thư, thoái hóa cơ thể và các bệnh về mắt [68].

Carotenoid chiết tách từ các loài giáp xác có chức năng hình thành sắc tố được xem
như là một nguồn tiền tố vitamine A quan trọng và là nhóm chất chống oxy hóa.












Hình 1.2: Các liên kết hóa học của astaxanthin trong tôm [27]

9

Armenta và Guerrero – Legarreta cho biết trong phế liệu tôm, carotenoid chủ yếu là
astaxanthin (trên 95%) [36]. Astaxanthin là một carotenoid, thuộc nhóm chất phytochemical
tecpen, là chất sắc tố màu vàng đỏ. Giống như nhiều carotenoid, nó là một chất màu hòa tan
trong mỡ hoặc dầu. Astaxanthin có thể được tìm thấy trong vi tảo, men bia, cá hồi, cá, loài
nhuyễn thể, tôm, tôm càng, động vật giáp xác, và những chiếc lông của một số loài chim.
Trong các loài giáp xác thủy sản, astaxanthin chủ yếu tập trung ở phần vỏ ngoài.
Astaxanthin thường tồn tại ở dạng tự do, dạng mono hay di-ester với các acid béo không
no mạch dài, hoặc dưới dạng phức hợp carotenoprotein của đồng phân quang học (3S,
3’S). Hàm lượng astaxanthin trong vỏ tôm, cua thay đổi đáng kể theo tùy loài (từ 10-140
mg/kg trọng lượng ướt hay là khoảng 50 – 700 mg/kg trọng lượng khô), chứng tỏ ở vỏ các
loài giáp xác chứa một nguồn astaxanthin tự nhiên đáng kể [22]. Astaxanthin được thu
nhận từ các loài sinh vật biển, có ảnh hưởng rất lớn đối với cơ thể con người, như có khả

năng ngăn chặn sự oxy hóa của các acid béo không no có lợi, ngăn chặn ảnh hưởng của
tia cực tím, tăng khả năng miễn dịch, hình thành chất màu, quá trình sao chép và truyền
dẫn thông tin [68]. Astaxanthin là chất chống oxy hóa rất hiệu quả, có khả năng bảo vệ
phospholipid của màng tế bào khỏi sự peroxid hóa, hoạt tính chống oxy hóa của
astaxanthin lớn hơn gấp 10 lần các carotenoid khác như zeaxanhin, lutein, canthaxanthin
và β-caroten. Ngoài ra, astaxanthin cũng có tác dụng tăng cường khả năng miễn dịch.
1.1.3.3. Các hướng tận dụng phế liệu tôm hiện nay
Sản xuất chitin – chitosan: Chitin – chitosan có nguồn gốc khác nhau như từ
tôm, cua, mực… chúng đóng một vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp.
Hiện nay chitin – chitosan được nghiên cứu và ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau
như ứng dụng vào trong việc xử lý nước thải, công nghiệp dệt nhuộm, giấy, cố định
enzyme, tạo viên bọc tế bào trong y học, làm chất ổn định trong mỹ phẩm… Có rất
nhiều ứng dụng dựa vào chitin – chitosan do vậy nguồn phế liệu tôm hiện nay được sử
dụng nhiều trong việc sản xuất chitin và chitosan.
Sản xuất bột màu astaxanthin: Thành phần hóa học của tôm rất giàu protein nên
trước khi sản xuất chitin chúng ta nên thu hồi protein lại. Trong thành phần của vỏ phế
liệu cũng chứa sắc tố astaxanthin, tuy nó có hàm lượng nhỏ nhưng giá thành lại cao
trên thị trường (2.500 USD/kg). Hơn nữa astaxanthin còn là một carotenoid có tác
dụng kích thích sinh trưởng, kháng một số bệnh, chống oxy hóa, tăng chất màu cho
sản phẩm nuôi, tăng màu hương vị cho sản phẩm.
10

Chế phẩm thu được là thành phần carotenoprotein ngày càng sử dụng phổ biến
trong thực phẩm, đặc biệt sử dụng trong chế biến thực phẩm chức năng; vì ngoài tính
dinh dưỡng do protein mang lại thì nó còn có tính chức năng của carotenoid và protein
mạch ngắn (peptide) mang lại như tính chống oxy hóa. Bên cạnh đó, các acid amin
cũng góp phần tạo màu và mùi trong công nghệ chế biến thực phẩm [52].
Sản xuất làm thức ăn chăn nuôi: Hiện nay ở nước ta đa số sử dụng phế liệu tôm
đông lạnh để sản xuất thức ăn chăn nuôi. Rất nhiều thức ăn chăn nuôi bán chạy hiện
nay có chứa bột tôm và nó chiếm 30% thành phần thức ăn. Bột tôm được chế biến tốt

có chứa acid amin tương tự như amin trong đậu tương hay trong bột cá. Phế liệu tôm
có chất lượng càng cao thì bột tôm có chất lượng càng cao. Do vậy việc xử lý và chế
biến phế liệu có ý nghĩa rất quan trọng trong việc sản xuất bột tôm có chất lượng cao.
Nếu công nghệ chế biến không phù hợp thì nó cũng ảnh hưởng đến giá trị dinh dưỡng
của sản phẩm do các chất béo và acid béo thiết yếu sẽ bị ảnh hưởng.
Hiện nay có 2 phương pháp được áp dụng phổ biến trong sản xuất bột tôm là
phương pháp sấy khô và phương pháp ủ xi lô:
+ Phương pháp sấy khô bằng nhiệt độ
Ưu điểm là đơn giản, có thể chế biến nhanh lượng phế liệu tôm đông lạnh, tính
kinh tế cao.
Nhược điểm là chất lượng kém, giá trị dinh dưỡng không cao.
+ Phương pháp ủ xi lô: ở phương pháp này người ta sử dụng acid hữu cơ và vô cơ
trong việc ủ nhằm tác động của enzyme khử trùng và hạn chế phát triển của vi sinh vật.
Sau khi ủ tiến hành trung tính bằng các chất kiềm, chất ủ được làm thức ăn chăn nuôi.
Phương pháp này có ưu điểm là chất lượng tốt nhưng giá thành cao và phức tạp.
Sản phẩm súp và canh: Có thể sử dụng các mẫu thừa của tôm chất lượng cao
sau khi chế biến làm món canh và súp tôm. Đầu tôm được sử dụng làm nguyên liệu tạo
mùi cho món súp tôm đặc biệt, tôm vụn được sử dụng làm món canh tôm.
Làm các sản phẩm định hình: Thịt tôm vụn hoặc không đạt chuẩn có thể được
chế biến thành các sản phẩm định hình. Sản phẩm này được định hình lại thành những
hình con tôm hay các hình dạng trang trí như bánh tròn, viên, khoanh tôm. Bằng cách
tạo ra các hình dạng khác nhau, ướp tẩm gia vị hay bao bột, ta có thể làm ra rất nhiều
sản phẩm tôm đẹp mắt. Các sản phẩm định hình này được làm chín trong các lò
thường hoặc lò vi sóng giống như các sản phẩm từ tôm khác.
11

1.2. Tổng quan về vi khuẩn lactic
1.2.1. Tác nhân lên men lactic [24]
1.2.1.1. Khái quát chung
Tác nhân lên men lactic là vi khuẩn lactic. Tế bào của chúng hình cầu (hoặc hình

hơi oval) và hình que. Đường kính của các dạng cầu khuẩn từ 0,5 – 1,5 µm. Cầu khuẩn
đứng riêng lẽ, cặp đôi hoặc chuỗi (Streptococcus) có chiều dài khác nhau. Kích thước
dạng hình que từ 1– 8 µm. các tế bào trực khuẩn đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi.
Tất cả các vi khuẩn lactic đều không chuyển động và không sinh bào tử, Gram
dương (+), kị khí tùy tiện. Trực khuẩn lactic nhạy cảm hơn cầu khuẩn với oxy [22].
Vi khuẩn lactic có thể lên men được mono và disaccarit. Một số chủng không lên
men được saccarose, số khác là maltose, lactose. Tinh bột và các polysaccarit khác các
vi khuẩn lactic không lên men được. Số chủng dị hình sử dụng được pentose và acid
[22].
Phần lớn vi khuẩn lactic, đặc biệt là chủng trực khuẩn lên men đồng hình, có
nhu cầu lớn về tập hợp các acid amin hoặc các nitơ hữu cơ có cấu tạo phức tạp. Hầu
hết vi khuẩn lactic đều có nhu cầu các vitamin (trong đó có B1, B2, B6, PP, acid
pantotenic và folic) [22].
Vi khuẩn lactic có hoạt tính protelytic, chúng có thể thủy phân protein thành
peptid và các acid amin, chủng trực khuẩn có hoạt tính cao hơn những loài khác [22].
Các tế bào vi khuẩn lactic dễ chuyển sang dạng khô héo, bền vững với CO
2
và
etylic, nhiều loại sống trong môi trường 10 – 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực
khuẩn chịu được nồng độ muối cao (7 – 10%) [22].
Một số vi khuẩn có khả năng tạo màng nhầy, là các polysaccarit (polymer
sinh học), một số khác sinh bacterioxin – chất có hoạt tính kháng sinh, chất đại diện và
được dùng trong bảo quản là nisin [22].
Đa số các vi khuẩn lactic thuộc dạng ưa ấm nhiệt độ sinh trưởng tối thích là
25 – 35
o
C, nhóm ưa nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 – 45
o
C, nhóm lạnh phát triển ở
nhiệt độ tương đối thấp (≤ 5

o
C). Khi gia nhiệt tới 60 – 80
o
C thì chết bị chết trong 10 –
30 phút. Loài trực khuẩn có thể phát triển ở pH 3,8 – 4, pH tối thích cho trực khuẩn lên
men là 5,5 – 6 [22].
12


1.2.1.2. Các chủng lên men đồng hình
Streptococcus lactic: Hình cầu, kết đôi hoặc chuỗi ngắn, ưa ấm, nhiệt độ thích
hợp cho sinh trưởng là 30 – 35
o
C, làm đông tụ sữa sau 10 – 12 giờ. Trong môi trường
tích tụ được 1% acid lactic. Nhiệt độ tối thiểu là 10
o
C, tối đa là 40 – 45
o
C. Một số
chủng tạo thành bacterioxin ở dạng nisin. Chủng này được sử dụng rộng rãi trong chế
biến các sản phẩm sữa chua, bơ chua, phomat [22].
Str. cremosis: Hình cầu, kết thành chuỗi dài, ưa ấm và tạo thành ít acid. Khoảng
nhiệt độ sinh trưởng là 10
o
C đến 36 – 38
o
C, thích hợp là 25
o
C. Một số chủng sinh
baterioxinở dạng diplococxin [22].

Str. thermophilus: Chuỗi hình cầu dài, phát triển mạnh ở nhiệt độ 40 – 45
o
C,
tích tụ trong môi trường khoảng 1% acid, được sử dụng cùng với Lactobacillus trong
chế biến sữa chua và phomat [22].
Lactobacillus bungaricus: Hình que lớn (đôi khi ở dạng hạt), thường kết chuỗi
dài, không lên men saccarozơ. Vi khuẩn ưa nhiệt, nhiệt độ thích hợp phát triển là 40 –
45
o
C, nhiệt độ tối thích là 15 – 20
o
C, tạo nhiều acid, tích tụ trong sữa tới 2,5 – 3,5%
acid lactic, được dùng trong sản xuất sữa chua Địa Trung Hải, Cumic [22].
L. casein: Thường gặp ở dạng chuỗi dài hoặc ngắn khác nhau, tích tụ tới 1,5%
acid, nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng là 30 – 35
o
C. Trực khuẩn này dùng trong sản
xuất phomat [22].
L. acidophilus: Vi khuẩn ưa nhiệt, nhiệt độ tối thiếu là 20
o
C, nhiệt độ thích hợp
30 – 40
o
C. Trong sữa, trực khuẩn này tích tụ tới 2,2% acid. Có khả năng sinh
bacteriocin ức chế vi sinh vật gây bệnh đường ruột. Một số chủng sinh màng nhầy,
dùng để sản xuất các sản phẩm sữa acidophin [22].
L. delbrueckii: Trực khuẩn ưa nhiệt, đứng riêng lẽ hoặc kết thành chuỗi dài,
ngắn. Không lên men lactozơ. Nhiệt độ thích hợp 40 – 45
o
C, tối thiểu là 20

o
C, trong
cơ chất tích tụ được 2,5% acid, được sử dụng sản xuất acid lactic và sản xuất bánh mì.
L. plantarum: Trực khuẩn nhỏ thường kết đôi hoặc kết thành chuỗi, nhiệt độ tối
thích là 30
o
C, tích tụ được 1,3% acid. Dùng cho muối chua rau quả, ủ chua thức ăn
xanh cho gia súc [22].
13

1.2.1.3. Các chủng lên men dị hình
Lactobacillus brevis: Tìm thấy chủ yếu trong muối dưa chua bắp cải, rau cải, dưa
chuột. Lên men được saccarozơ và tích tụ được 1,2% acid lactic, ngoài sinh ra acid nó còn
tạo thành acid axetic, rượu etylic, CO
2
tạo cho sản phẩm có mùi hương dễ chịu [22].
L. diacetilacte, Str. citrovonus sản phẩm tạo ra của các loại này ngoài acid
lactic, CO
2
, còn có các chất tạo mùi như este, diacetyl làm cải thiện hương vị của sản
phẩm. Nhiệt độ thích hợp phát triển là 25 – 30
o
C. Chúng có khả năng lên men được
muối của acid citric [22].
1.2.2. Cơ chế lên men lactic
Lên men lactic là sự chuyển hóa kị khí các chất glucid thành acid lactic nhờ
hoạt động sống trực tiếp vi sinh vật. Lên men lactic là một trong những quá trình
chuyển hóa phát triển nhất trong tự nhiên. Có hai dạng lên men lactic: lên men đồng
hình và lên men dị hình.
Lên men đồng hình (lên men điển hình) cho sản phẩm chủ yếu là acid lactic (80

– 90%). Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khử carbon để tạo thành acid acetic, ethanol,
CO
2
, aceton. Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của oxy.
C
6
H
12
O
6
2CH
3
CHOHCOOH + 22,5 Kcal
Quá trình chuyển hóa glucose đến acid pyruvic vi khuẩn lactic đồng hình xảy ra
như ở các loại vi khuẩn kị khí khác, theo con đường đường phân. Ở những vi khuẩn
không có enzyme pyruvatdecacboxylaza, acid pyruvic không bị phân giải mà lại là
chất nhận điện tử cuối cùng (H+). Acid pyruvic tương tác với NADH
2
thành chất nhận
điện tử tạm thời được tách ra trong quá trình oxy hóa photphoglyxerinaldehyt thành
acid photphoglyxerinic. Acid pyruvic được khử thành acid lactic, NADH
2
bị oxy hóa
về NAD. Phản ứng oxy hóa khử được xúc tác bởi enzyme lacticodehydrogenaza được
biểu thị ở phương trình:
CH
3
COCOOH + NADH
2
CH

3
CHOHCOOH + NAD
Lên men dị hình (lên men không điển hình): Nhóm lên men lactic không điển
hình còn gọi là lên men lactic dị dạng. Nhóm vi khuẩn này quá trình lên men phức tạp
hơn. Sản phẩm chính là acid lactic cùng số lượng khá lớn những sản phẩm phụ khác.
Trước hết là acid lactic, sau đó rượu etylic, CO
2
có thể là axetoin (CH
3
CHOHCOCH
3
),
diacetyl (CH
3
COCOCH
3
). Diacetyl có mùi dễ chịu làm cho sản phẩm có mùi thơm đặc
trưnng. Sự biến đổi glucose vi khuẩn lên men dị hình xảy ra khác với vi khuẩn lên men
14

đồng hình. Vi khuẩn dị hình không có enzyme aldolaza làm thay đổi con đường
chuyển hóa đầu tiên của glucose. Sau khi photphoryl, đường bị oxy hóa (điện tử H+)
và bị khử CO
2
(decacboxyl) rồi đi vào con đường pentophotphat. Cuối cùng enzyme
photphoxentalaza tham gia biến đổi thành aldehytphotphatglyxerin và được chuyển
hóa thành acid pyruvic, tiếp tục khử tạo acid lactic. Axetylphotphat bị khử photphoryl
thành acid acetic hoặc rượu etylic. Chất điện tử cuối cùng theo con đường này là acid
pyruvic và aldehyt axetic.
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic

Nguồn carbon: Nguồn carbon tốt nhất là các loại đường nhưng ở một mức độ nhỏ,
các đường chứa nhóm rượu, còn polysacarit thì thực chất không thể lên men. Tốc độ lên
men các loại monosaccarit, disaccarit và oligosaccarit của các loại khác nhau là khác nhau
đến mức có thể dùng tiêu chuẩn này để phân biệt giữa các loài. Nếu khi nhân giống người
ta dùng một lượng đường thông thường hiếm khi được dùng làm nguồn carbon thì vi
khuẩn có thể thích nghi được đối với loại đường đó và về sau chúng có thể phát triển có
hiệu quả trên môi trường chứa loại đường này, mà vẫn không làm ảnh hưởng tới khả năng
lên men của các loại đường thông thường. Nồng độ đường glucose ban đầu cao sẽ làm
giảm thời gian và tăng lượng acid lactic tạo ra trong quá trình lên men [89], [24].
Vitamin B6: Một vitamin quan trọng trong sự sinh tổng hợp các acid amin của
vi khuẩn lactic cũng có thể thay thế bởi một số acid amin. Tuy nhiên phụ thuộc vào
từng loại vi khuẩn lactic, nhiều acid amin vẫn được coi là acid amin không thể thay
thế. Các peptid và các amid cũng có thể được dùng làm nguồn N
2
và trong nhiều
trường hợp các hợp chất này vẫn mang đặc tính của những nhân tố sinh trưởng. Tốc độ
sinh trưởng khi có mặt chúng có thể gấp nhiều lần so với khi có mặt acid amin tự do.
Sự phụ thuộc của tốc độ sinh trưởng vào nồng độ các vitamin có thể được sử dụng cho
phép định lượng các vitamin này nhờ vi khuẩn, những phép thử này thường rất nhạy,
chẳng hạn có thể phát hiện hàm lượng B12 nhỏ tới picogam/ml [24].
Các acid béo: Cũng ảnh hưởng lên sinh trưởng của các vi khuẩn lactic nhờ
những cơ chế còn chưa được biết rõ.
Phosphate: Là loại muối quan trọng nhất mà các vi khuẩn lactic yêu cầu. Các muối
amon không thể được dùng làm nguồn nitơ duy nhất. Song chúng gây một số ảnh hưởng
nhất định lên sự chuyển hóa một số acid amin. Sự có mặt của một số muối khoáng có lẽ
không phải là bắt buộc và hàm lượng có sẵn của chúng trong các môi trường phù hợp [24].