Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic có tính kháng khuẩn từ cải bẹ muối chua

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

NGUYỄN THỊ BỬU CHÂU
MSSV 2071796

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN
VI KHUẨN LACTIC CÓ TÍNH KHÁNG KHUẨN
TỪ CẢI BẸ MUỐI CHUA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ
CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành: 08

NĂM 2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Luận văn tốt nghiệp
Ngành: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tên đề tài:

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN
VI KHUẨN LACTIC CÓ TÍNH KHÁNG KHUẨN
TỪ CẢI BẸ MUỐI CHUA

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

TS. LÊ NGUYỄN ĐOAN DUY

NGUYỄN THỊ BỬU CHÂU
MSSV: 2071796
Lớp: CNTP K33

NĂM 2011


Luận văn Tốt nghiệp Khóa 33
Trường Đại học Cần Thơ

Luận văn đính kèm theo đây, với đề tài “Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic có
tính kháng khuẩn từ cải bẹ muối chua” do sinh viên Nguyễn Thị Bửu Châu thực
hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua.
Giáo viên hướng dẫn

Cần Thơ, ngày ….. tháng ….. năm 2011.
Chủ tịch hội đồng

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang i

Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

LỜI CẢM TẠ
Hoàn thành luận văn tốt nghiệp là điểm kết cho quá trình học tập. Sau 3 tháng nghiên
cứu đề tài tại phòng thí nghiệm bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp và
Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại học Cần Thơ, dù gặp không ít khó khăn và trong quá
trình thực hiện nhưng tôi cũng đã hoàn thành được nghiên cứu. Để có được kết quả
trên chính nhờ sự giúp đỡ tận tình của gia đình, thầy cô và bạn bè.
Con kính dâng đến cha mẹ lòng biết ơn sâu sắc vì suốt đời luôn tận tụy vì tương lai và
sự nghiệp của con.
Chân thành cảm ơn Ts. Lê Nguyễn Đoan Duy dù bận rộn công việc, nhưng Thầy rất
tận tình hướng dẫn, luôn quan tâm động viên, cung cấp tài liệu, truyền đạt kiến thức,
kinh nghiệm, để tôi có thể hoàn thành tốt nghiên cứu của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm, khoa
Nông Nghiêp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại Học Cần Thơ đã cho tôi những
kiến thức quý báu trong quá trình học tập.
Chân thành cảm ơn tập thể cán bộ phòng thí nghiệm của Bộ môn Công nghệ Thực
phẩm đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình.
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn trong nhóm và các bạn sinh viên của bộ môn
Công Nghệ Thực Phẩm, khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, trường Đại Học
Cần Thơ đã giúp đỡ và động viên tinh thần rất nhiều trong quá trình tôi nghiên cứu đề
tài của mình.
Cần Thơ, ngày tháng năm 2011
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Bửu Châu

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang ii


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

TÓM TẮT
Phân lập và tuyển chọn ra vi khuẩn từ nguyên liệu cải bẹ muối chua, nhằm tìm ra các
dòng vi khuẩn lactic có khả năng tiết ra chất kháng khuẩn gọi là bacteriocin. Để sử
dụng trong việc bảo quản, ức chế, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây hại trong thực phẩm
và thức ăn gia súc.
Chính vì vậy, tôi đã chọn nguyên liệu cải bẹ muối chua trên thị trường để có thể tìm
ra các dòng vi khuẩn mong muốn. Để thực hiện quá trình nuôi cấy, tôi sử dụng môi
trường thạch MRS có pH cuối 6,5 ± 0,2 làm môi trường dinh dưỡng. Tỉ lệ agar thích
hợp được cho vào là 1,5%, 0,5% CaCO3 và ở chế độ thanh trùng là 1210C trong thời
gian 15 phút. Sau đó, được tiến hành thử với các dòng vi khuẩn khác để biết được đặc
tính kháng khuẩn của nó.
Kết quả sau quá trình phân lập và tuyển chọn, thu được 22 dòng vi khuẩn lactic được
chọn ngẫu nhiên từ nguyên liệu cải bẹ muối chua ban đầu. Trong đó, thu được ba
chủng có thể kháng được cả bốn dòng khuẩn chuẩn là Lactobacillus sakei TISTR 890,
Bacillus coagulans JCM 2257T, Lactobacillus sakei subsp. sakei JCM 1157T,
Lactobacillus plantarum ATCC 14917T, một chủng có thể kháng được ba dòng
Lactobacillus sakei TISTR 890, Bacillus coagulans JCM 2257T, Lactobacillus sakei
subsp. sakei JCM 1157T và một chủng có thể kháng hai dòng Lactobacillus sakei
TISTR 890, Bacillus coagulans JCM 2257T.

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang iii


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ ...........................................................................................................................ii
TÓM TẮT............................................................................................................................... iii
MỤC LỤC................................................................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG................................................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH................................................................................................................vii
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN..............................................................................................1
1.1
Đặt vấn đề....................................................................................................................1
1.2
Mục tiêu nghiên cứu....................................................................................................2
CHƯƠNG II
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..........................................................................3
2.1
Giới thiệu về nguyên liệu cải bẹ..................................................................................3
2.2
Sơ đồ quy trình sản xuất cải bẹ muối chua..................................................................3
2.2.1
Quy trình sản xuất................................................................................................3
2.2.2
Thuyết minh quy trình .........................................................................................4
2.3

Cơ chế quá trình lên men lactic...................................................................................6
2.4
Vi sinh vật trong quá trình lên men lactic ...................................................................7
2.4.1
Vi khuẩn lactic .....................................................................................................7
2.4.2
Vi sinh vật khác ...................................................................................................8
2.5
Tổng quan về bacteriocin ............................................................................................9
2.5.1
Nguồn gốc về chất kháng sinh .............................................................................9
2.5.2
Khái niệm về bacteriocin ...................................................................................10
2.5.3
Phân loại bacteriocin..........................................................................................10
2.5.3
Tính chất của bacteriocin ...................................................................................11
2.5.4
Hoạt động của bacteriocin .................................................................................11
2.5.5
Sinh tổng hợp bacteriocin ..................................................................................12
2.5.6
Phương pháp chiết tách bacteriocin ...................................................................13
2.6
Tổng quan về vi khuẩn lactic ....................................................................................13
2.6.1
Đặc tính chung ..................................................................................................13
2.6.2
Sinh lý vi khuẩn lactic........................................................................................15
2.6.3

Các sản phẩm trao đổi chất của vi khuẩn lactic .................................................16
2.6.5
Những yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn lactic.........................21
2.7
Các vấn đề liên quan đến việc tuyển chọn và phân lập vi khuẩn lactic ....................22
2.7.1
Tiệt trùng dụng cụ và môi trường làm việc .......................................................22
2.7.2
Tiệt trùng môi trường nuôi cấy ..........................................................................23
CHƯƠNG III PHƯƠNG TIỆN PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ..............................24
3.1
Phương tiện thí nghiệm .............................................................................................24
3.1.1
Thời gian, địa điểm ............................................................................................24
3.1.2 Hóa chất sử dụng ....................................................................................................24
3.1.3 Nguyên liệu.............................................................................................................24

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang iv


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

3.1.4 Thiết bị, dung cụ .....................................................................................................24
3.2
Phương pháp chuẩn bị dịch tăng sinh và môi trường nuôi cấy .................................25
3.2.1

Dung dịch pha loãng .........................................................................................25
3.2.2
Môi trường tăng sinh dung dịch MRS ..............................................................25
3.2.3
Môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactic ................................................................25
3.3
Nội dung....................................................................................................................26
3.4
Bố trí thí nghiệm .......................................................................................................26
3.4.1
Thí nghiệm 1: Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn lactic từ nguyên liệu cải bẹ
muối chua .........................................................................................................................26
3.4.2
Thí nghiệm 2: Xác định hoạt tính kháng khuẩn (bacteriocin) của các dòng vi
khuẩn vừa tìm ra. ..............................................................................................................30
CHƯƠNG IV
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................33
CHƯƠNG VI KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ..............................................................................36
6.1 Kết luận .........................................................................................................................36
6.2 Đề nghị ..........................................................................................................................36
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................................37
PHỤ LỤC
THÀNH PHẦN HÓA CHẤT SỬ DỤNG ................................................. viii

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang v


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Một số vi khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình ..................................................8
Bảng 2: Các dòng vi khuẩn dùng để kiểm tra tính kháng khuẩn .............................................30
Bảng 3: Đặc điểm và hình dạng 22 chủng lactic tuyển chọn được..........................................33
Bảng 4: Thành phần môi trường MRS................................................................................... viii

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang vi


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Quy trình chế biến cải bẹ muối chua ............................................................................3
Hình 2: Cây cải bẹ......................................................................................................................4
Hình 3: Một số giống vi khuẩn lactic.......................................................................................20
Hình 4: Nguyên liệu cải bẹ muối chua.....................................................................................24
Hình 5: Môi trường MRS và bột agar......................................................................................25
Hình 6: Đĩa sau khi ủ 48 giờ trong điều kiện yếm khí.............................................................27
Hình 7: Đĩa sau khi cấy chuyền ủ 24 giờ .................................................................................28
Hình 8: Ống nghiệm sau khi tăng sinh.....................................................................................28
Hình 9: Chủng vi khuẩn lactic sau khi thử tính kháng khuẩn..................................................32
Hình 10: Khuẩn lạc lactic ........................................................................................................34

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang vii


Luận văn Tốt nghiệp Khóa 33
Trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG I
1.1

TỔNG QUAN

Đặt vấn đề

Một trong những mối quan tâm của công nghiệp thực phẩm là sự nhiễm bẩn thực
phẩm bởi tác nhân gây bệnh từ vi sinh vật. Trong những thập niên qua, sự bùng nổ có
định kỳ của bệnh tiêu chảy, kết hợp với hiện tượng kháng cự tự nhiên của tác nhân gây
bệnh đến thuốc kháng sinh ngày càng trở nên trầm trọng, dẫn đến mối nguy hiểm cho
sức khỏe con người và động vật.
Bên cạnh đó tình trạng nhiễm khuẩn thực phẩm ngày càng phổ biến và gây thiệt hại
lớn cho các công ty thực phẩm. Nhiều lô hàng thực phẩm của các công ty Việt Nam
xuất khẩu sang Mỹ bị từ chối, phần lớn hàng trả về là các mặt hàng thủy sản lạnh
đông, do nhiều lô bị nhiễm salmonella (loại vi khuẩn gây tiêu chảy). Vì thế, các chất
bảo quản hóa học đã được sử dụng vào trong thực phẩm để bảo quản và đồng thời tiêu
diệt các loài vi sinh vật hiện diện trong thực phẩm.
Vấn đề của sự tìm ra loài vi khuẩn có khả năng chống lại vi khuẩn gây bệnh được yêu
cầu ngày càng cao cho sự an toàn thực phẩm. Với sự vắng mặt những chất bảo quản
hóa học được thêm vào trong thực phẩm, đã tạo nên mối quan tâm trong việc thay thế
những hợp chất này bằng những sản phẩm tự nhiên mà không làm nguy hiểm đến

người tiêu dùng hay môi trường sống của chúng. Nên một sự lựa chọn hợp lý là ứng
dụng của một số protein của vi khuẩn như thuốc kháng sinh. Vì vậy, sự tiếp tục tìm ra
những chất kháng vi khuẩn đã được quan tâm và trở nên quan trong lĩnh vực thuốc.
Ngành công nghệ sinh học trong lĩnh vực chế biến thực phẩm đang cố gắng phân lập,
tìm ra, sản xuất, cải thiện những vi sinh vật có lợi và những sản phẩm của chúng để
ứng dụng trong việc nâng cao chất lượng thực phẩm.
Việc sử dụng những vi sinh vật không gây bệnh và những chất chuyển hóa của chúng
để cải thiện sự an toàn vi sinh học, đồng thời tăng thời gian bảo quản thực phẩm được
xem như là chất bảo quản sinh học. Đặc tính vi khuẩn lactic được công nhận là an toàn
để sử dụng trong quá trình lên men thực phẩm truyền thống. Vì vậy, nó được sử dụng
như là chất bảo quản sinh vật.
Bacteriocin là một phân tử sinh học với đặc tính kháng vi khuẩn được sinh ra từ vi
khuẩn lactic, được xem là một sự lựa chọn tốt cho việc thay thế các loại kháng sinh
hóa học sử dụng trong thực phẩm và thức ăn gia súc. Bacteriocin có điểm đặc biệt là
chúng không có hoạt tính kháng sinh điển hình, nghĩa là chúng chỉ kiềm hãm chứ
không trực tiếp làm chết vi sinh vật. Bên cạnh đó, việc tìm ra các chất kháng sinh sinh
học này cũng rất có ý nghĩa đối với tình hình thực phẩm của nước ta hiện nay và
tương lai.
Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 1


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Các chế phẩm bacteriocin điển hình như là nisin, diplococin, subtilin, lactostrepcin,
bacteriocin S50, monocin (từ Lactococcus), pediocin A, pediocin PA-1, pediocin AcH
(từ Pediococcus), lactocidin, acidolin, acidophilin, reuterin, lactacin F, lactocin 27,

helveticin J (từ Lactobacillus), leuconocin S, carnocin UI49, micrograd (từ
Leuconostoc), propionicin PLG-1, Jensenniin G (từ Propionicbacterium)…(Nguyễn
Văn Cách, 2004 ).
1.2

Mục tiêu nghiên cứu

Tìm ra những dòng vi khuẩn lactic có khả năng tiết ra loại chất kháng sinh có khả
năng kháng, ức chế sự phát triển của các loại vi khuẩn là bacteriocin để ứng dụng vào
trong việc bảo quản thực phẩm, nhưng không gây hại đến sức khỏe con người. Đề tài
tiến các nghiên cứu sau:
- Phân lập và tuyển chọn dòng vi khuẩn lactic từ nguyên liệu cải bẹ muối chua
- Xác định hoạt tính kháng khuẩn của dòng vi khuẩn lactic vừa tìm ra

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 2


Trường Đại học Cần Thơ

Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

CHƯƠNG II
2.1

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

Giới thiệu về nguyên liệu cải bẹ

Cải bẹ thuộc họ Thập Tự, có tên khoa học là Brassica juncea. Thuộc nhóm cải xanh
có cuốn lá nhỏ và hơi tròn, phiến lá nhỏ hẹp, bản lá mỏng có màu từ xanh vàng đến
xanh đậm. Nhóm cải này chịu lạnh khá, phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ tương
đối thấp. Nhiệt độ 15÷200C, do đó thích hợp trong vụ Đông Xuân.
Cải bẹ có thể dùng để nấu canh khi còn non, sau khi trồng 3 – 4 tháng, cây cải có bắp
thì có thể thu hoạch làm dưa, khối lượng mỗi cây từ 1 – 3kg. Năng suất các giống cải
bẹ ở Việt Nam có thể đạt 30 – 70 tấn/ha (Mai Thị Phương Anh, 1996).
2.2

Sơ đồ quy trình sản xuất cải bẹ muối chua

2.2.1 Quy trình sản xuất
Nguyên liệu

Lựa chọn, phân loại

Rửa

Tạo hình, xếp vào thùng, bể muối

Rót nước muối

Lên men

Bảo quản
Hình 1: Quy trình chế biến cải bẹ muối chua
(Nguồn: Nguyễn Thị Bích Thủy, 2007)

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 3


Trường Đại học Cần Thơ

Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

2.2.2 Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu: Độ già của rau tốt nhất là ở mức có ngồng và mới chớm có hoa. Không
nên sử dụng dưa quá già cũng như dưa quá non. Nên sử dụng những cây dưa có bẹ,
khối lượng trung bình mỗi cây là 2 - 3kg, với hàm lượng đường trung bình của nguyên
liệu 3 – 3,5%. Có thể sử dung lá dưa đã ủ vàng hoặc phơi héo nhưng tỷ lệ hao hụt cao
và vitamin C bị thất thoát nhiều.

Nguồn: http//c.photoshelter.com/img/getI0000Gi2nEyXlkqs/s

Hình 2: Cây cải bẹ

Lựa chọn, phân loại: Cắt bỏ phần rễ, cuộng già ở sát gốc cây và loại bỏ các lá có
khuyết tật, héo, dập nát, bị sâu, rệp…
Rửa: Trước khi muối dưa cần rửa kỹ bằng nước sạch cho hết đất cát, tạp chất và sạch
một phần vi sinh vật có trên lá dưa. Khi rửa không nên làm nguyên liệu dập nát.
Chuẩn bị lên men (Nguyễn Thị Bích Thủy, 2007):
Dụng cụ muối dưa: Các vại sành, thùng gỗ hoặc trong bể xi măng đã được làm sạch,
khô. Tính lượng muối, lượng nước cần cho lên men. Hòa tan muối vào nước sạch, lọc
để loại bỏ tạp chất, đun sôi nước muối trong 2 – 5 phút. Lượng nước muối hao hụt
trong quá trình chuẩn bị khoảng 5 – 10%. Để nguội đến nhiệt độ 35 – 400C.

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 4


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Muối: Dùng muối ăn trắng, sạch để muối dưa. Tỷ lệ muối sử dụng là từ 6 – 9% so với
lượng dưa. Lượng muối này được pha thành nước muối, với tỷ lệ sử dụng là 20% so
với lượng dưa. Nếu dưa nguyên liệu có hàm lượng đường thấp, có thể cho thêm vào
dưa 1 – 1,5% đường ở thời điểm sắp kết thúc quá trình lên men lactic.
Lên men: Nhiệt độ thích hợp lên men dưa cải là 20 – 250C, sản phẩm có hương vị tốt,
trạng thái giòn. Nếu lên men ở nhiệt độ 30 – 350C, dưa có màu xỉn, mềm có mùi vị lạ.
Với nhiệt độ lên men 20 – 250C, quá trình lên men kết thúc sau 15 – 16 ngày. Khi ấy
hàm lượng acid lactic trong sản phẩm có thể đạt 2,5 – 3,6g/l. Có thể dùng vật nặng
(hoặc túi nước) đè lên để nguyên liệu ngập trong nước muối đã loại bỏ khí (Nguyễn
Thị Bích Thủy, 2007).
Đóng gói: Khi thấy hàm lượng acid lactic không tăng và đạt đến lượng yêu cầu thì
tiến hành đóng gói. Có thể dùng túi PE chịu acid hoặc trong hộp đóng kín.
Bảo quản: Khi quá trình lên men lactic kết thúc, cần có biện pháp bảo quản tốt để có
thể để được dài ngày. Tốt nhất là bảo quản dưa trong kho lạnh, với nhiệt độ 0 – 20C.
Trong điều kiện không có kho lạnh, có thể bảo quản dài ngày dưa bằng hóa chất hoặc
bảo quản bằng cách tạo điều kiện yếm khí cao cho sản phẩm.
Các dạng hư hỏng và cách phòng ngừa
Dưa có lớp màng trắng do nước dưa được tiếp xúc với không khí, nấm men tạo màng
phát triển. Khắc phục bằng cách chắt toàn bộ nước, lọc hết váng, đun tiệt trùng nước
dưa sau đó cho vào vại muối để tiếp tục lên men. Có thể bổ sung thêm chút đường để
đủ lượng acid tạo thành (Nguyễn Thị Bích Thủy, 2007).
Dưa có thể bị mềm nhũng do hoạt động của enzyme protopectinase gây ra sự thủy
phân protopectin, làm cho dưa bị khú. Hiện tượng này có thể khắc phục bằng cách

dùng nước cứng (chứa Ca) với độ cứng trên 16% để muối. Khi đó rau quả trở nên
cứng hơn (Nguyễn Đức Thạch, 2000).
Dưa còn có thể bị đổi màu, do chất diệp lục bị mất dần khi pH giảm, hoặc do các vi
khuẩn tạp lẫn làm thay đổi màu sắc. Tanin phản ứng với các kim loại cũng làm biến
đổi màu sản phẩm.
Dưa nhạt, có quá nhiều nước. Kiểm tra độ kín của túi nước. Nếu bị rò rỉ thì phải chắt
toàn bộ nước cũ ra thay nước muối khác.
Bình thường sản phẩm muối chua có mùi thơm do este và hương chất khác. Nhưng
nếu xuất hiện những nấm mốc như mycoderma, debaryomyces, thì hương thơm sẽ
biến đổi (Nguyễn Đức Thạch, 2000).

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 5


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

2.3

Trường Đại học Cần Thơ

Cơ chế quá trình lên men lactic

Rau quả muối chua là sản phẩm chế biến từ rau quả, bằng cách cho chất đường có sẵn
trong nguyên liệu chuyển hóa thành acid lactic, do quá trình lên men lactic bởi các vi
khuẩn lactic (một số vi khuẩn khác và nấm men). Acid lactic và các sản phẩm khác
của quá trình lên men tạo thành làm cho sản phẩm có hương vị đặc trưng. Ngoài ra,
acid lactic có tính sát trùng, có khả năng ức chế hoạt động của các loại vi khuẩn gây
hư hỏng.

Quá trình lên men lactic trong rau quả muối chua là kết quả hoạt động của một số vi
khuẩn lactic như Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus
brassicae fermentati, nấm men và một số vi khuẩn khác (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Ở nước ta, có các loại rau muối chua như cải bẹ, cà bát, cà pháo, củ hành, su hào, bắp
cải v.v…Sản phẩm đã lên men lactic đầy đủ, có thể sử dụng để ăn ngay, không cần
nấu nướng.
Quá trình lên men lactic trong sản phẩm rau quả muối chua có thể được chia làm ba
giai đoạn:
Giai đoạn đầu: Do muối ăn gây áp suất thẩm thấu lớn nên đường và các chất dinh
dưỡng khác trong nguyên liệu khuếch tán vào nước và bắt đầu có sự hoạt động của
các vi sinh vật lactic, một số vi sinh vật khác: nấm men Saccharomyces cereviceae
chuyển hóa một phần đường thành rượu ethylic và khí CO2, CO2 bay lên do đó trên bề
mặt nước muối thấy xuất hiện những bọt khí. Những bọt khí này cũng được tạo bởi
hoạt động của vi khuẩn coli và một số vi sinh vật có khả năng sinh khí khác. Chủng vi
khuẩn lactic phát triển chủ yếu trong thời kỳ này là Leuconostoc mesenteroides. Giá
trị pH giảm dần, kiềm hãm sự phát triển của các loài vi khuẩn không cần thiết. Chất
lượng của sản phẩm phụ thuộc nhiều mức độ hoạt động của vi khuẩn lactic và tốc độ
hình thành acid lactic nhanh hay chậm (Quách Đĩnh et al., 1996).
Giai đoạn thứ hai: Các vi khuẩn lactic phát triển mạnh acid lactic tích tụ nhiều. Phần
lớn các vi khuẩn gây thối bị ức chế vì do pH của môi trường giảm xuống tới 3 - 3,5.
Chủng vi khuẩn lactic phát triển chủ yếu trong thời kỳ này là Lactobacillus cucumeris,
Bacterium brassiceae fermentati, Lactobacillus plantarum và một số chủng khác. Các
vi khuẩn lactic có hoạt độ khác nhau nên cường độ lên men lactic của các sản phẩm
cũng khác nhau, phụ thuộc vào dạng của hệ vi sinh vật có trong đó. Dạng của hệ vi
sinh vật cũng ảnh hưởng đến đặc tính của sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy
đường. Thời kỳ này rất quan trọng đối với quá trình lên men lactic vì sản phẩm tích tụ
được lượng cao và có hương vị đặc trưng của sản phẩm (Quách Đĩnh et al., 1996).

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 6


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Giai đoạn thứ ba: Khi acid lactic đã tích tụ với lượng khá cao thì các vi khuẩn lactic
cũng bị ức chế. Khi bề mặt dung dịch muối đã tiếp xúc với không khí, thì nấm men
oxy hóa, nấm mốc có khả năng phát triển mạnh làm giảm chất lượng sản phẩm.
Thường loại Cidium lactis phát triển, tạo thành các váng trên bề mặt lớp dưa ngày
càng dầy. Cidium có khả năng phân giải acid lactic thành CO2 và H2O, làm pH trở về
trung tính, tạo điều kiện cho vi khuẩn gây thối phát triển. Ở giai đoạn này độ chua của
dưa giảm dần. Do vậy, trong thời kỳ này cần ngăn ngừa các hiện tượng trên bằng cách
bảo quản sản phẩm ở nhiệt độ thấp (2 ÷ 40C) hoặc bảo quản trong điều kiện yếm khí,
bảo quản bằng các hóa chất (acid sorbic, natri benzoat) (Lê Mỹ Hồng, 2000).
2.4

Vi sinh vật trong quá trình lên men lactic

2.4.1 Vi khuẩn lactic
Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic trong điều kiện yếm
khí. Dựa vào sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa đường mà Kluyver chia
các vi khuẩn sinh acid lactic làm hai nhóm: vi khuẩn lactic lên men đồng hình và vi
khuẩn lactic lên men dị hình.
Nhóm vi khuẩn lên men lactic đồng hình
Nhóm vi khuẩn này có nhiệm vụ chính là lên men đường và cho sản phẩm chủ yếu là
acid lactic (khoảng 90 ÷ 98%) của quá trình lên men đường được coi là vi khuẩn lactic
lên men đồng hình. Chúng bao gồm các loài: Streptococcus lactis, Streptococcus
cremoris, Streptococcus themophilus, Lactobacillus plantarum, Lb.bulgaricus,

Lb.casei, Lb.acidophilum, Pediococcus cereviceae, Bacterium cucumeis fermentati,
Bacterium brassiceae fermentati,… (Nguyễn Thị Bích Thủy, 2007).
Nhóm vi khuẩn lên men lactic dị hình
Nhóm này gây lên men phức tạp hơn. Chúng tạo nên trong môi trường ngoài acid
lactic còn nhiều sản phẩm phụ khác như: acid acetic, rượu ethylic, CO2, H2, một số
chất thơm (ester, diacetyl,…) được coi là vi khuẩn lên men dị hình. Những vi khuẩn
lên men dị hình đóng vai trò chính trong việc sản sinh ra những cấu tử tạo mùi hương
đặc trưng cho sản phẩm lên men như acetylaldehyde và diacetyl. Chúng gồm một số
loại sau: Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus pentoaceticus, Lactobacillus
brevis, Bacterium-Coli aerogenes, Bacterium brevis,…(Nguyễn Thị Bích Thủy,
2007).

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 7


Trường Đại học Cần Thơ

Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Bảng 1 : Một số vi khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình

Lên men đồng hình

Lên men dị hình

Lactobacillus acidophilus

Lactobacillus brevis

Lactobacillus lactis
Lactobacillus delbrueckii
Lactobacillus bulgaricus
Lactobacillus casei
Lactobacillus plantarum

Lactobacillus buchneri
Lactobacillus sanfrancisco
Lactobacillus confuses
Lactobacillus trichodes
Lactobacillus fermentatum

Pediococcus acidilactici
Pedicoccus damnosus
Pediococcus pentocacus

Leuconostoc dextranicum
Leuconostoc mesenteroides
Leuconostoc cremoris
Leuconostoc lactic

Streptococcus bovis
Streptococcus thermophilus

Canobacterium divergens
Canobacterium mobile

Lactococcus lactic subsp. lactic
Lactococcus lactic subsp. cremoris

Lactococcus plantarum
Vagococcus fluvialis
Vagococcus salmoninarum
(Nguyễn Thị Bích Thủy, 2007)

2.4.2 Vi sinh vật khác
Trong quá trình muối chua rau, ngoài vi khuẩn lactic còn có các vi khuẩn khác cùng
phát triển. Các vi khuẩn này cũng phân hủy đường, như vi khuẩn butyric, vi khuẩn
acetic, vi khuẩn gây thối, nấm men, nấm mốc… làm cho sản phẩm kém chất lượng
hoặc làm hư hỏng sản phẩm.
a) Vi khuẩn butyric

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 8


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Là loại vi khuẩn yếm khí, vi khuẩn này xâm nhập vào sản phẩm, biến đường và acid
lactic thành các acid bay hơi và acid butyric, H2, CO2. Acid butyric làm cho sản phẩm
rau có mùi hôi thối, khó chịu. Vi khuẩn này tạo thành bào tử có khả năng chịu nhiệt
cao (Lê Mỹ Hồng, 2000).
b) Vi khuẩn gây thối
Đa số thuộc nhóm vi khuẩn sinh bào tử. Vi khuẩn gây thối chia làm 2 loại: loại hiếu
khí: Mesentericus, Bacillus subtilis, loại yếm khí: Baccillus botulinus. Ngoài ra, còn có
loài Proteus hoạt động sinh ra H2S, indol, NH3… làm dưa bị thối (Lê Mỹ Hồng, 2000).
c) Nấm men, nấm mốc

Các nấm mốc (Penicillium, Fusarium, Cladosporium và Alternaria) làm giảm chất
lượng hoặc hư hỏng sản phẩm.
Một số nấm men oxy hóa (Debaromyces, Mycoderma, Pichia, Candida) và nấm men
rượu (Tolulopsis, Saccharomyces, Hansenula, Torulaspora, Kloeckeral) đều làm giảm
lượng acid lactic trong thành phầm của quá trình lên men (Lê Mỹ Hồng, 2000).
Do vậy, cần thực hiện quá trình muối rau sao cho vi khuẩn lactic hoạt động mạnh và ức
chế được hoạt động của các vi sinh vật lạ.
2.5

Tổng quan về bacteriocin

2.5.1 Nguồn gốc về chất kháng sinh
Thuật ngữ “chất kháng sinh” lần đầu tiên được Pasteur và Joubert (1877) sử dụng để
miêu tả hiện tượng kiềm hãm khả năng gây bệnh của vi khuẩn Bacillus anthracis trên
động vật nhiễm bệnh nếu tiêm vào các động vật này một số loại vi khuẩn hiếu khí lành
tính khác.Tiếp sau đó một số nhà nghiên cứu khác như: Babes (1885), Nicolle (1907),
Gratia và đồng nghiệp (1925) cũng đã tìm ra được một số chủng vi sinh vật tổng hợp
được chất kháng sinh tự nhiên (Nguyễn Văn Cách, 2004).
Mặc dù như vậy nhưng đến năm 1929 thuật ngữ “chất kháng sinh” mới được
Alexander Fleming đã mô tả một cách đầy đủ và chính thức trong báo chi tiết về
penicillin.
Bacteriocin đươc A.Gratia tìm thấy đầu tiên năm 1925 trong quá trình nghiên cứu tìm
cách tiêu diệt vi khuẩn kết quả của công trình này đã thúc đẩy sự phát triển của những
nghiên cứu về chất kháng sinh và chất kháng khuẩn sinh ra từ vi khuẩn. Ông là người
đầu tiên xây dựng hoàn chỉnh phương pháp nghiên cứu tìm kiếm và pháp hiện vi sinh
vật tổng hợp chất kháng sinh trong tự nhiên (Nguyễn Văn Cách, 2004).

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 9

Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Trong những năm gần đây những nghiên cứu về bacteriocin chủ yếu tập trung vào vi
khuẩn gram âm, trong đó điển hình là colicins. Tuy nhiên những nghiên cứu về
bacteriocin được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn gram dương cũng đã được tiến hành.
2.5.2 Khái niệm về bacteriocin
Bacteriocin là tên gọi chung của các peptid do vi khuẩn sinh tổng hợp có hoạt tính kìm
hãm đặc hiệu hay ức chế mạnh mẽ sự sinh trưởng và phát triển của một số vi khuẩn
khác. Như vậy, loại vi khuẩn tạo ra loại bacteriocin nào thì có khả năng kháng lại
chính bacteriocin đó. Ngoài ra, không gây ra phản ứng dị ứng trong con người và các
vấn đề về sức khỏe, bị phân hủy nhanh bởi enzyme protease, lipase (Nguyễn Văn
Cách, 2004).
Những sản phẩm do vi khuẩn sinh ra có khả năng gây ức chế những vi khuẩn khác có
rất nhiều như enzyme, antibiotic, bacteriocin... Người ta đã đưa ra nhiều tiêu chí để
định nghĩa bacteriocin, những tiêu chí này được dùng trong nhiều trường hợp, áp dụng
với nhiều mức độ khác nhau để định nghĩa những loại bacteriocin khác nhau. Những
tiêu chia như sau:
- Phạm vi ức chế đối với các loài
- Sự có mặt của một số loài protein hoạt động
- Cách thức hoạt động có tính kháng khuẩn
- Loại tế bào mà nó tác dụng
- Những yếu tố di truyền
- Do quá trình tổng hợp sinh học có tính ức chế
2.5.3 Phân loại bacteriocin
Có một lượng lớn những bacteriocin được sản xuất từ vi khuẩn lactic và được phân
loại theo những đặc tính hóa sinh và di truyền học của chúng:

(http//www.svdanang.com/@pbkok/showthread.phpt=26867)
Nhóm 1: Lantibiotics: nhỏ (< 5 kDa) những peptid ổn định nhiệt hoạt động theo
những cấu trúc màng tế bào. Lantibiotic bacteriocin thì đầu tiên được chia cắt vào
trong hai lớp phụ được dựa vào những sự giống nhau cấu trúc.
Nhóm 2: Non-Lantibiotics: trọng lượng phân tử biến thiên, nhưng thông thường nhỏ
(< 10 kDa), ổn định nhiệt, chứa những amino - acid thông thường. Nhóm này được
chia cắt vào trong ba nhóm nhỏ.

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 10


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Nhóm 3: Peptid Lớn, với trọng lượng phân tử quá 30 kDa.
2.5.3 Tính chất của bacteriocin
a) Thành phần cấu tạo hóa học
Bacteriocin là một nhóm hỗn tạp của nhiều chất, với nhiều thành phần hóa học khác
nhau, nhưng thực chất có bản chất là protein.
Kiểm tra tính nhạy cảm đến những enzym đặc trưng (proteinases, lipases…) thường
được dùng để xác định thành phần hóa học quan trọng của phân tử bacteriocin. Trong
đó streptocin STH1 là một trong những phân tử phức tạp bao gồm protein, lipid và
gốc nhóm phosphate.
Một vài bacteriocin là protein đơn giản. Tuy nhiên, trong khi làm sạch bacteriocin của
staphylococcal, clostridial và lactobacillus cho thấy là những phân tử phức tạp với
thành phần lipid và carbohydrat và cộng thêm với protein.
Butyricin 7423, perfringocin 11105 là amphiphilic proteins, nó được nghiên cứu vùng

hydrophobic của phân tử làm tương tác dễ dàng với màng tế bào của sinh vật nhạy
cảm. Hamon và Peron đã tìm ra một sự chọn của colicins và enterobacteriocins bị khử
hoạt tính bởi chất mang điện tích âm. Như vậy bacteriocin không bị ảnh hưởng bởi
chất mang điện tích dương và chất trung hòa về điện. Bacteriocin này được nghiên
cứu và cho thấy là nguyên nhân gây phá vỡ cấu trúc màng tế bào chất của tế bào nhạy
cảm (http//www.svdanang.com/@pbkok/showthread.phpt=26867).
b) Kháng nguyên
Bacteriocin có khối lượng phân tử lớn, thành phần cấu tạo là protein và nhiều
bacteriocin có tính kháng nguyên cao. Tuy nhiên, hiện nay chỉ có duy nhất một vài
báo cáo trong nghiên cứu tính kháng nguyên của bacteriocin sinh bởi loài gram
dương. Megacin A- 216 là một kháng nguyên và tế bào cũng sinh ra một kháng thể có
khả năng chống lại ảnh hưởng giết chính nó. Việc nghiên cứu những kháng thể đến
bacteriocin trong huyết thanh của con người có lẽ là một lĩnh vực thú vị cho những
nghiên cứu sau này (http//www.svdanang.com/@pbkok/showthread.phpt=26867).
2.5.4 Hoạt động của bacteriocin
a) Phạm vi hoạt động của bacteriocin
Xem xét phạm vi kháng khuẩn, giống vi sinh vật sinh ra, khối lượng phân tử, tính ổn
định tính chất hóa sinh và kiểu hoạt động của bacteriocin.

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 11


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Hầu hết các bacteriocin được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn gram âm có hoạt tính ức chế
các loài cùng họ hàng. Đối với bacteriocin được sinh tổng hợp bởi vi khuẩn gram

dương có hoạt tính ức chế các loại vi khuẩn gram dương. Tuy nhiên, một vài loại vi
khuẩn gram âm bị ức chế bởi bacteriocin hay chất giống bacteriocin được sinh ra bởi
vi khuẩn gram dương. Những vi khuẩn gram dương có khả năng ức chế vi khuẩn gram
âm như Lactobacillus acidophilus, Bacillus cereus, Streptococci, Staphylococci,
Corynebacteria (http//www.svdanang.com/@pbkok/showthread.phpt=26867).
b) Cơ chế hoạt động của bacteriocin
Bacteriocin có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn khác do sự 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.
Lacticin 3147 có tác dụng diệt khuẩn trên những tế bào nhạy cảm bởi sự tương tác đầu
tiên với thành tế bào. Đó là nguyên nhân mà trên màng tế bào tạo ra những đường dẫn
cho K + và phosphate vô cơ đi ra khỏi tế bào. Trong sự nỗ lực để tái tích lũy lại những
ion này, những hệ thống hấp thu phụ thuộc ATP dẫn tới thủy phân của ATP bên trong.
Khi ATP được yêu cầu cho sự duy trì của những chức năng quan trọng tế bào, như
gradient pH tại màng tế bào, những chức năng tế bào bị phá vỡ và tế bào dần dần mất
năng lượng và chết (http//www.svdanang.com/@pbkok/showthread.phpt=26867).
2.5.5 Sinh tổng hợp bacteriocin
Điều kiện nuôi ủ đối với những loại sinh tổng hợp nên bacteriocin có ảnh hưởng đến
hoạt tính kháng khuẩn. Đối với nhiều chủng vi sinh vật điều kiện nuôi cấy để khả
năng sinh tổng hợp bacteriocin là cao nhất đã được xác định.
a) Thành phần môi trường nuôi cấy
Đối với vi khuẩn gram dương có khả năng tạo bacteriocin thì rất thích hợp với môi
trường rắn. Tăng độ nhớt của môi trường bằng cách thêm agar, dextran, glycerol hoặc
tinh bột sẽ làm tăng khả năng sinh tổng hợp bacteriocin của vi khuẩn streptococci.
Nhiều loại môi trường khác nhau có tác dụng khác nhau trong việc làm tăng hay giảm
khả năng sinh tổng hợp bacteriocin. Một số thành phần môi trường làm tăng khả năng
sinh tổng hợp bacteriocin phải kể đến là: cao men, mannitol, glucose, ion mangan…
b) Điều kiện nuôi cấy
Điều kiện nuôi cấy bao gồm nhiệt độ, thời gian, sự sục khí và pH ảnh hưởng đến hoạt
tính của bacteriocin.

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 12


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Nhiệt độ thích hợp cho loại vi khuẩn có khả năng sinh bacteriocin phát triển cũng là
nhiệt độ thích hợp cho việc sinh tổng hợp bacteriocin. Mỗi loại vi khuẩn thích hợp với
một khoảng nhiệt độ khác nhau.
Số lượng bacteriocin trong một môi trường có thể sinh ra khác nhau ở các pha khác
nhau của một chu kỳ phát triển. Việc sinh tổng hợp bacteriocin tốt nhất ở pha phát
triển và giảm dần ở những pha tiếp theo. Nhiều nghiên cứu cho thấy bacteriocin được
sinh ra sau 8 giờ, đạt tối đa sau 18 giờ đến 24 giờ và sau đó không sinh bacteriocin
nữa.
Việc kiểm soát pH là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp
bacteriocin. Tuỳ từng loại vi sinh vật mà việc điều chỉnh pH là khác nhau.
2.5.6 Phương pháp chiết tách bacteriocin
Bacteriocin có bản chất là protein nên việc chiết tách bacteriocin chính là chiết tách
protein. Các phương pháp chiết tách và tinh sạch protein đều dựa trên những tính chất
hoá lý của protein như độ tích điện, kích thước phân tử, độ hoà tan của protein cần
chiết rút. Nhiều protein còn liên kết với các phân tử sinh học khác nên việc chiết rút
các protein này còn phụ thuộc vào bản chất của các liên kết. Muốn thu nhận protein
nguyên thể tức là protein có tất cả tính chất tự nhiên đặc trưng của nó, cần sử dụng các
biện pháp khác nhau (http//www.svdanang.com/@pbkok/showthread.phpt=26867).
Một số phương pháp chiết tách bacteriocin :
- Phương pháp nhiệt độ

- Phương pháp nồng độ proton
- Phương pháp dùng tác nhân hóa học
2.6

Tổng quan về vi khuẩn lactic

2.6.1

Đặc tính chung

Vi khuẩn lactic đã được Pasteur tìm ra từ sữa chua. Thuộc vi khuẩn Gram dương,
không sinh bào tử, có khả năng lên men đường để tạo acid lactic. Nhóm vi khuẩn
lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriaccae và được xếp vào bốn chi:
Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus và Leuconostoc. Nhóm vi khuẩn này có rất
nhiều hình dạng khác nhau: có dạng hình que và hình cầu, kích thước chúng phụ thuộc
vào điều kiện nuôi cấy (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Dạng hình que có thể ở ngắn gần như hình cầu hoặc dài, có kích thước 1 – 8 µm, ở
dạng đơn, đôi khi xếp thành chuỗi.

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 13


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

Dạng hình cầu còn có dạng ovan, đường kính 0,5 – 1,5 µm, không sinh bào tử, các tế
bào hình cầu xếp thành cặp hoặc chuỗi có chiều dài khác nhau. Tất cả vi khuẩn lactic

hầu như không chuyển động, thuộc loại gram dương, không tạo sắc tố, không khử
nitrat thành nitrit, không có hoạt tính catalase (Lương Đức Phẩm, 2006).
Vi khuẩn lactic là thể kỵ khí, vi hiếu khí. Trong điều kiện kỵ khí chúng sinh trưởng và
hoạt động mạnh, nhưng ở điều kiện hiếu khí chúng vẫn sống và hoạt động kém. Trực
khuẩn thường nhạy cảm hơn liên cầu khuẩn với độ hiếu khí của môi trường.
Chúng có thể lên men được các đường mono – hoặc disaccharide. Nhưng không phải
tất cả các vi sinh vật này đều sử dụng được bất kỳ loại disaccharide nào. Một số loài
không lên men được saccharose, số khác lại không sử dụng maltose. Các vi khuẩn
lactic không lên men được tinh bột và các polysaccharide khác (chỉ có loài L.
delbrueckki là đồng hóa được tinh bột). Một số khác chủ yếu là các vi khuẩn lên men
lactic dị hình, sử dụng được peptose và acid citric (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Các loài vi khuẩn lactic rất khác nhau có khả năng rất khác nhau tạo thành acid lactic
trong môi trường và như vậy sức chịu acid (hay độ bền với acid) cũng khác nhau. Đa
số trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid cao hơn (khoảng 2 – 3,5%), liên cầu
khuẩn (khoảng 1%). Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH 4 – 3,8. Cầu khuẩn
không thể phát triển được ở môi trường này. Hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn
ở vùng pH 5,5 – 6 (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Đa số vi khuẩn lactic, đặc biệt là trực khuẩn đồng hình, rất kén chọn thành phần dinh
dưỡng trong môi trường và chỉ phát triển được trong môi trường tương đối đầy đủ
acid amin hoặc các hợp chất nitơ phức tạp. Ngoài ra, chúng còn có nhu cầu về vitamin
(B1, B2, B6, PP, các pantotenic và folic). Bởi vậy, môi trường nuôi vi khuẩn lactic có
thành phần khá phức tạp.
Vi khuẩn lactic có hoạt tính protease: Phân hủy được protein của sữa tới peptid và
acid amin. Hoạt tính này ở các loài khác nhau, thường trực khuẩn là cao hơn.
Vi khuẩn lactic chịu được ở trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và cồn ethylic,
nhiều loài vẫn sống được trong môi trường có 10 – 15% cồn hoặc cao hơn; một số
trực khuẩn bền với NaCl (tới 7 – 10%).
Các vi khuẩn lactic ưa ấm có nhiệt độ sinh trưởng tối thích là 25 – 350C, các loài ưa
nhiệt có nhiệt độ tối thích là 40 – 450C, ưa lạnh phát triển ở nhiệt độ tương đối thấp
(50C hoặc thấp hơn). Khi gia nhiệt tới 60 – 800C hầu hết chúng bị chết sau từ 10 – 30

phút (Nguyễn Đức Lượng, 2004).

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 14


Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Trường Đại học Cần Thơ

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 hoặc làm thối rữa thực phẩm. Như vậy, ngoài
khả năng tạo thành acid lactic các loài này còn sinh ra các hợp chất có hoạt tính kháng
sinh (người ta gọi các hợp chất này là bacteriocin). Những chất kháng sinh này không
dùng trong y học mà chỉ được dùng trong bảo quản thực phẩm có hiệu quả khả quan.
Trong tự nhiên vi khuẩn lactic thường gặp ở trong đất, trong không khí, trong nước,
nhưng chủ yếu ở thực vật và các sản phẩm thực phẩm (trên các loại quả, rau, sữa,
thịt…). Có một số giống của vi khuẩn này thấy trong đường tiêu hóa của con người và
động vật. Các dạng cầu khuẩn đường ruột được gọi là Enterococus (hoặc
Streptpcoccus fecalis) (Nguyễn Đức Lượng, 2004).
Vi khuẩn lactic sinh sản bằng cách phân cắt tế bào. Với điều kiện thuận lợi thời gian
thế hệ của chúng chỉ là 15 phút, không thuận lợi – kéo dài tới 24 giờ (Lương Đức
Phẩm, 2006).
2.6.2 Sinh lý vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic hoạt động sống ở điều kiện kỵ khí, vì vậy đặc điểm cơ bản của vi
khuẩn này là không có catalase. Song, những năm gần đây có một số thông báo tìm
thấy hoạt tính enzyme này ở một số chủng vi khuẩn lactic ở dạng Pseudocatalase.
Pseudocatalase thấy ở một số loài thuộc các giống Leuconostoc và Lactobacillus.
Hoạt tính protease thấy ở cầu khuẩn, trực khuẩn và liên cầu khuẩn (Streptobacterium),

nhưng ở trực khuẩn thường có hoạt tính cao hơn, nhất là các chủng phân lập được từ
ruột non bê nghé. Protease của vi khuẩn lactic gồm cả proteinase, peptinase.
Hoạt tính lipase của vi khuẩn lactic có ở nhiều chủng thuộc cầu khuẩn, trực khuẩn.
Chế phẩm lipase thu nhận được từ dịch chiết không có tế bào vi khuẩn dễ dàng phân
hủy những triglyxerit đơn giản.
Hoạt tính hóa sinh của vi khuẩn lactic phụ thuộc vào đặc điểm sản phẩm lên men các
loại đường C6 – đường đơn – hexose (glucose, fructose, mannose, galactose), đường
kép – disaccharide (lactose, maltose, saccharose) và polysaccharide (dextrin, tinh bột).
Dựa vào sản phẩm lên men chia thành lên men lactic đồng hình (homofermentation)
và lên men lactic dị hình (heterofermentation) (Lương Đức Phẩm, 2006).
Sản phẩm lên men đồng hình chủ yếu là (hoặc duy nhất) acid lactic (có thể có một ít
sản phẩm phụ); lên men lactic dị hình phần lớn là acid lactic, nhưng các sản phẩm phụ
cũng khá lớn (tổng các sản phẩm phụ acid lactic, acid propionic, sucxinic, cồn,
CO2…còn cao hơn acid lactic).

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 15


Trường Đại học Cần Thơ

Luận văn Tốt nghiệp khóa 33 2011

Phương trình biểu diễn lên men đồng hình như sau: (Lương Đức Phẩm, 2006)
C6H12O6

2C3H6O3 + Q (64,4 kJ)

Đường glucose

Acid lactic

Như vậy, 100% đường glucose được biến đổi thành acid lactic. Vi khuẩn lactic không
chuyển hóa glucose thành các vật liệu tế bào. Vi khuẩn sử dụng các amin có sẵn trong
tế bào với tư cách vật liệu xây dựng tế bào để sinh sản và phát triển.
Quá trình lên men điển hình theo con đường Embden-Meyerhof-Parnas, giống như
quá trình lên men rượu, đến acid pyruvic (CH3COCOOH). Vì vi khuẩn lactic không
có enzyme cacboxylase nên không chuyển acid pyruvic thành andehyt acetic và CO2
(và tiếp theo thành rượu ethylic), nên chúng khử acid pyruvic thành acid lactic.
Như vậy, lên men đồng hình chỉ là trao đổi năng lượng, vi khuẩn không sử dụng
glucose để xây dựng tế bào, mà lại sử dụng các acid amin của cơ chất có sẵn trong
môi trường.
Lên men lactic dị hình ngoài sản phẩm chính là acid lactic còn có các sản phẩm phụ
khác như acid acetic, sucxinic, etanol, CO2 và H2. Lên men dạng này khác với lên men
đồng hình ở chỗ quá trình theo con đường pentozophosphat và có thể biểu diễn theo
phương trình tổng quát như sau: (Lương Đức Phẩm, 2006)
2C6H12O6
(Glucose)

C3H6O3 + C4H6O4 + C2H4O2 + C2H5OH + CO2 + H2 + Q
(A.Lactic) (A.Sucxinic) (A.Acetic)

(Etanol)

Acid pyruvic biến một phần thành aldehyt acetic và CO2. Kết quả quá trình chuyển
hóa aldehyt acetic và acid pyruvic là acid sucxinic, acetic và etanol được tạo thành.
Lên men dị hình acid acetix có thể tạo được từ 40% đường dùng cho lên men, acid
sucxinic khoảng 20%, etanol – 20%, acid acetic – 10%, CO2 – 20%.
2.6.3 Các sản phẩm trao đổi chất của vi khuẩn lactic

Các sản phẩm của vi khuẩn lactic (sản phẩm chính, ngoài ra còn có các acid bay hơi,
etanol, diaxetyl và axetoin cùng một số chất khác nữa (Lương Đức Phẩm, 2006).
Acid lactic: Vi khuẩn lactic có thể tạo ra 2 dạng đồng phân quang học D(-) và L(+) từ
đường. Các dạng đồng phân này được tạo ra phụ vào chủng giống vi khuẩn dùng trong
lên men. Ví dụ như Lactobacillus casei chỉ tạo thành L(+) acid lactic. Tất cả các cầu

Ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và SHƯD

Trang 16