Nghiên cứu ảnh hưởng bổ sung các loại đường lên khả năng sinh tổng hợp exopolysaccharids bởi chủng vi khuẩn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

Khoa Cơ khí - Công nghệ

KHÓA LUẬN

TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
Nghiên cứu ảnh hưởng bổ sung các loại đường lên khả năng
sinh tổng hợp exopolysaccharids bởi chủng vi khuẩn lactic được
tuyển chọn từ Lactobacillus farciminis TC25, TC28, TC30

Sinh viên thực hiện
Lớp
Thời gian thực hiện
Địa điểm thực hiện
Giáo viên hướng dẫn
Bộ môn

: Huỳnh Phước Toàn
: Bảo Quản Chế Biến 45
: 05/01/2015 đến 08/05/2015
: PTN Khoa Cơ khí – Công nghệ
: ThS. Trần Bảo Khánh
: Công nghệ sau thu hoạch

NĂM 2015



DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DNS

: Dinitrosalisilic

ĐC

: Đối chứng

EPS

: Exopolysaccharide

L.

: Lactobacillus

LAB

: Lactic acid bacteria

MRS

: The Man, Rogosa and Sharpes

MT

: Môi trường

OD

: Mật độ quang

TCA

: Axit tricloacetic


DANH MỤC CÁC BẢNG
BẢNG 2.1. TÍNH CHẤT CỦA VI KHUẨN EPS [16]............................................................................................... 9
BẢNG 3.1 MÔI TRƯỜNG MRS BROTH 1000ML.............................................................................................. 21
BẢNG 4.1. BẢNG MÔI TRƯỜNG MRS BORTH BỔ SUNG TỈ LỆ PHẦN TRĂM ĐƯỜNG GLUCOSE CỦA CHỦNG L.
FARCIMINIS TC30......................................................................................................................................... 31
BẢNG 4.2. BẢNG MÔI TRƯỜNG MRS BORTH BỔ SUNG TỈ LỆ PHẦN TRĂM ĐƯỜNG LACTOSE CỦA CHỦNG L.
FARCIMINIS TC30......................................................................................................................................... 34
BẢNG 4.3. BẢNG MÔI TRƯỜNG MRS BORTH BỔ SUNG TỈ LỆ PHẦN TRĂM ĐƯỜNG SACCHAROSE CỦA CHỦNG
L. FARCIMINIS TC30...................................................................................................................................... 37
BẢNG 4.4. BẢNG MÔI TRƯỜNG MRS BORTH BỔ SUNG ĐƯỜNG TRONG NƯỚC DỪA....................................40


DANH MỤC CÁC HÌNH
HÌNH 2.1. VI KHUẨN LACTOBACILLUS SP [55].................................................................................................. 5
HÌNH 2.2. VI KHUẨN LACTOBACILLUS FARCIMINIS [50]...................................................................................7
HÌNH 2.3. CẤU TRÚC SUCCINOGLYCAN TỪ SINORHIZOBIUM MELILOTI [54]..................................................10
HÌNH 2.4. CẤU TẠO EXOPOLYSACCHARIDES.................................................................................................. 10
HÌNH 2.5. CƠ CHẾ SINH TỔNG HỢP EPS[27].................................................................................................. 12
HÌNH 3.1. HÌNH ẢNH KHUẨN LẠC ĐƠN CỦA CHỦNG L. FARCIMINIC TC25, TC28, TC30...................................20
HÌNH 3.2. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM [9]...................................................................................................... 23
HÌNH 4.1. BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP EPS CỦA CHỦNG VI KHUẨN
LACTOBACILLUS FARCIMINIS TC25, TC28, TC30 TRÊN MÔI TRƯỜNG MRS BỔ SUNG 2% LACTOSE, 1% GLUCOSE
.................................................................................................................................................................... 28

HÌNH 4.2. KẾT QUẢ SO MÀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHENOL-SUNFURIC KHI KHẢO SÁT CHỌN CHỦNG SINH
EPS CAO NHẤT............................................................................................................................................. 29
HÌNH 4.3. BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG GLUCOSE BỔ SUNG VÀO
MÔI TRƯỜNG MRS BORTH ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP EPS BỞI CHỦNG L. FARCIMINIS TC30...............31
HÌNH 4.4. BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG LACTOSE BỔ SUNG VÀO
MÔI TRƯỜNG MRS BORTH ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP EPS BỞI CHỦNG L. FARCIMINIS TC30...............34
HÌNH 4.5. BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG SACCHAROSE BỔ SUNG VÀO
MÔI TRƯỜNG MRS BORTH ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP EPS BỞI CHỦNG L. FARCIMINIS TC30...............37
HÌNH 4.6. BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG ĐƯỜNG TRONG NƯỚC DỪA BỔ
SUNG VÀO MÔI TRƯỜNG MRS BORTH ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP EPS BỞI CHỦNG L. FARCIMINIS TC30
.................................................................................................................................................................... 41
HÌNH 4.7. BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ SO SÁNH GIỮA CÁC MÔI TRƯỜNG CÓ KHẢ NĂNG SINH EPS CAO CỦA CHỦNG
L.FARCIMINIS............................................................................................................................................... 43
HÌNH 4.8. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NUÔI CẤY LÊN KHẢ NĂNG SINH EPS BỞI CHỦNG
L. FARCIMINIS TC30...................................................................................................................................... 44


Lời Cảm Ơn
Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em
đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ hết lòng của các cá nhân và tập thể.
Em xin gửi lời tri ân chân thành và sâu sắc nhất đến tất cả mọi người.
Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, khoa Cơ Khí –
Công Nghệ và thầy cô trường Đại học Nông Lâm Huế đã tận tình giảng dạy, tạo
mọi điều kiện cho em suốt 4 năm học qua. Những kiến thức và kinh nghiệm của
thầy cô truyền đạt là nền tảng giúp cho em thực hiện tốt đề tài này.
Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thạc sĩ Trần Bảo Khánh,
người cô đã tận tâm hướng dẫn, trực tiếp dẫn dắt em từ lúc định hướng chọn đề
tài cũng như trong suốt quá trình hoàn thiện đề tài.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ban lãnh đạo cũng như toàn thể anh chị
em công tác tại phòng thí nghiệm khoa Chăn Nuôi – Thú Y đã giúp đỡ, tạo điều

kiện cho em trong suốt quá trình thực hiện đề tài khóa luận. Cuối cùng, em xin
chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, tập thể lớp BQ45 và những người thân luôn
quan tâm, ủng hộ, khích lệ trong quá trình học tập và hoàn thành nghiên cứu.
Do còn hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như kinh nghiệm nên khóa
luận không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến
đóng góp của các thầy, cô và các bạn để khóa luận được hoàn thành tốt hơn.
Một lần nữa, em xin được bày tỏ sự cảm kích trước những tình cảm và
công lao đó.
Huế, tháng 6 năm 2015
Sinh viên
Huỳnh Phước Toàn


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC HÌNH.................................................................................................................................... 5
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................................. 6
MỤC LỤC....................................................................................................................................................... 7
PHẦN 1.......................................................................................................................................................... 1
ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................................................................. 1
PHẦN 2.......................................................................................................................................................... 3
TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................................................................................... 3
2.1. TỔNG QUAN VỀ LACTOBACILLUS [55].....................................................................................................................3
2.1.1. Giới thiệu về Lactobacillus.....................................................................................................................3
2.1.1.1. Đặc điểm của vi khuẩn Lactobacillus...............................................................................................................3
2.1.1.2. Vai trò của vi khuẩn Lactobacillus [55]............................................................................................................5

2.1.2. Giới thiệu về Lactobacillus farciminis.....................................................................................................6
2.1.3. Tiềm năng của exopolysaccharides từ vi khuẩn lactic [32]....................................................................7

2.2. TỔNG QUAN VỀ EXOPOLYSACCHARIDES...................................................................................................................8
2.2.1. Giới thiệu exopolysaccharides...............................................................................................................8
2.2.2. Cấu tạo, cấu trúc Exopolysaccharides [12],[40]...................................................................................10
2.2.2.1. Cấu trúc EPS từ chủng Succinoglycan...........................................................................................................10
2.2.2.2. Cấu tạo của EPS............................................................................................................................................10

2.2.3. Sinh tổng hợp EPS.[40].........................................................................................................................12
2.2.3.1. Homo- EPS sinh tổng hợp.............................................................................................................................12
2.2.3.2. Hetero-EPS sinh tổng hợp [40]......................................................................................................................13

2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất EPS vi khuẩn lactic........................................................13
2.2.4.1. Thành phần môi trường................................................................................................................................14
2.2.4.2. Oxy tự nhiên.................................................................................................................................................15
2.2.4.3. pH.................................................................................................................................................................15
2.2.4.4. Nhiệt độ........................................................................................................................................................15
2.2.4.5. Giai đoạn tăng trưởng của vi khuẩn..............................................................................................................15

2.2.5. Chức năng, ứng dụng Exopolysaccharides...........................................................................................16
2.2.5.1. Ứng dụng của EPS trong công nghiệp, thực phẩm........................................................................................16
2.2.5.2. Tác dụng của exopolysaccharides đối với sức khỏe con người.....................................................................16
2.2.5.3. Một số ứng dụng khác..................................................................................................................................17

2.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT EPS TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM [5].............................................................17
2.3.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất EPS trên thế giới.............................................................................17
2.3.2. Tình hình sản xuất EPS ở Việt Nam [5].................................................................................................18
PHẦN 3........................................................................................................................................................ 20
PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU.................................................................................................. 20
3.1. NGUYÊN VẬT LIỆU – HÓA CHẤT – THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU..........................................................................................20
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu..........................................................................................................................20
3.1.2. Hóa chất, môi trường...........................................................................................................................20

3.1.2.1. Môi trường...................................................................................................................................................20
3.1.2.2. Hóa chất.......................................................................................................................................................21

3.1.3. Dụng cụ và thiết bị...............................................................................................................................21
3.1.3.1. Dụng cụ.........................................................................................................................................................21


3.1.3.2. Thiết bị.......................................................................................................................................................... 21

3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................................................................................................................23
3.2.1. Phương pháp vi sinh.............................................................................................................................24
3.2.1.1. Hoạt hóa và giữ giống [4]..............................................................................................................................24
3.2.2.2. Phương pháp tăng sinh.................................................................................................................................25

3.2.2. Phương pháp vật lý..............................................................................................................................25
3.2.2.1. Phương pháp đo mật độ quang[52]..............................................................................................................25
3.2.2.2. Phương pháp xác định pH.............................................................................................................................25
3.2.2.3. Phương pháp ly tâm.....................................................................................................................................25

3.2.3. Phương pháp hóa học..........................................................................................................................25
3.2.3.1. Kết tủa protein bằng TCA.............................................................................................................................25
3.2.3.2. Phương pháp kết tủa EPS bằng dung môi (etanol 99o) [33].........................................................................26
3.2.3.3. Phương pháp phenol - sulfuric để định lượng EPS tinh khiết [25],[1]...........................................................26
3.2.3.4. Phân tích hàm lượng nước dừa bằng DNS [47].............................................................................................26

3.2.5. Phương pháp toán học.........................................................................................................................26
PHẦN 4........................................................................................................................................................ 27
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................................................................................................ 27
4.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT TUYỂN CHỌN CHỦNG VI KHUẨN LACTOBACILLUS FARCIMINIS TC25, TC28, TC30 CÓ KHẢ NĂNG SINH
TỔNG HỢP EPS CAO.................................................................................................................................................27

4.2. KẾT QUẢ KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG THÍCH HỢP ĐỂ CHỦNG VI KHUẨN L. FARCIMINIS TC30 ĐÃ ĐƯỢC TUYỂN CHỌN
SINH EPS CAO.........................................................................................................................................................29
4.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thành phần môi trường nguồn cacbon để chủng vi khuẩn L.
farciminis TC30 sinh EPS cao..........................................................................................................................30
4.2.1.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng glucose khác nhau trong môi trường MRS borth đến khả năng
sinh tổng hợp EPS bởi chủng Lactobacillus farciminis TC30.......................................................................................30
4.2.1.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng lactose bổ sung vào môi trường MRS borth đến khả năng sinh
tổng hợp EPS bởi chủng Lactobacillus farciminis TC30..............................................................................................33
4.2.1.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng saccharose bổ sung vào môi trường MRS borth đến khả năng
sinh tổng hợp EPS bởi chủng Lactobacillus farciminis TC30.......................................................................................36
4.2.1.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng đường trong nước dừa bổ sung vào môi trường MRS borth
đến khả năng sinh tổng hợp EPS bởi chủng Lactobacillus farciminis TC30................................................................39

4.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy lên khả năng sinh exopolysaccharide bởi chủng
L. farciminis TC30 đã tuyển chọn...................................................................................................................42
PHẦN 5........................................................................................................................................................ 46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.............................................................................................................................. 46
5.1. KẾT LUẬN........................................................................................................................................................46
5.2. KIẾN NGHỊ.......................................................................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................... 47
PHỤ LỤC........................................................................................................................................................ 1
PHỤ LỤC........................................................................................................................................................ 2


PHẦN 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học – công nghệ, con người ngày càng
tiếp cận gần hơn, đến thế giới sinh vật nói chung và hệ vi sinh vật nói riêng.
Và một trong những sản phẩm quan trọng đó là exopolysaccharides.
Exopolysaccharides là polymer có trọng lượng phân tử cao bao gồm thành phần

monosaccharrides, được tiếc ra bởi một loại vi sinh vật vào môi trường xung
quanh [54]. Do sự đa dạng, phong phú trong thành phần, exopolysaccharides đã
được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm. Ngoài
ra nó còn góp phần quan trọng trong nền công nghiệp sản xuất, trong xử lý môi
trường. Sự quan tâm về vi khuẩn acid lactic sản xuất exopolysaccharides đã
tăng lên gần đây bởi vì đây là những loại sinh vật thực phẩm sản xuất polymer
quan trọng trong việc xác định các đặc tính lưu biến của các sản phẩm công
nghiệp như sữa chua, pho mát và món tráng miệng làm từ sữa. Khi thêm vào sản
phẩm thực phẩm exopolysaccharides mang chức năng như chất làm đặc, ổn
định, chất chuyển thể sữa, tác nhân làm đông , và tác nhân giữ nước. Bên cạnh
đó exopolysaccharides của vi khuẩn lactic còn đóng vai trò quan trọng trong sức
khỏe người và động vật như hoạt tính tăng cường khả năng miễn dịch, kháng
virus, chống oxy hóa, chống ung thư và chống cao huyết áp.
Lactobacillus farciminis là nhóm vi khuẩn lactic lên men đồng hình, chúng
được tìm thấy trong tự nhiên và trong các loại thực phẩm chẳng hạn như các sản
phẩm thịt (đặc biệt là xúc xích) và trong men bánh mì [55]. Ngoài ra chúng được
tìm thấy trong các món ăn truyền thống nổi tiếng nhất của Hàn Quốc như kim
chi [38]. Do đặc tính của vi khuẩn lactic là khả năng sinh sản và tổng hợp
polysaccharide ngoại bào là rất nhanh. Nếu chúng đựợc nuôi cấy trong điều kiện
thích hợp thì khả năng sinh polysaccharide của chúng là rất cao và sẽ đem lại
được nguồn polysaccharide dồi dào giúp mở ra được tiềm năng ứng dụng của
exopolysaccharide từ vi sinh vật vào các lĩnh vực khác nhau.
Để thu được exopolysaccharides cao nhất thì ta phải chọn ra được chủng
Lactobacillus farciminis mạnh nhất và được nuôi trong điều kiện tốt nhất. Vì
vậy em chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng bổ sung các loại đường lên khả
năng sinh tổng hợp exopolysaccharids bởi chủng vi khuẩn lactic được tuyển
chọn từ Lactobacillus farciminis TC25, TC28, TC30 ” để làm đề tài khóa luận
tốt nghiệp.
1

Mục tiêu nghiên cứu
- Tuyển chọn các chủng Lactobacillus farciminis có tiềm năng sinh tổng
hợp exopolysaccharides cao.
- Xác định môi trường nuôi cấy bổ sung các loại đường để nó sinh tổng hợp
exopolysaccharides cao nhất.
- Xác định thời gian nuôi cấy để nó có khả năng sinh tổng hợp
exopolysaccharides cao nhất.

2


PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về Lactobacillus [55]
2.1.1. Giới thiệu về Lactobacillus
Lactobacillus là một trong những nhóm vi khuẩn lactic có lợi và an toàn
đối với con người. Lactobacillus tồn tại ở nhiều nơi trong tự nhiên. Ở dạ đường
dày – ruột người, Lactobacillus là một trong những nhóm vi khuẩn chiếm ưu
thế. Hiện nay, nhiều loài vi khuẩn Lactobacillus có lợi cho con người, có nguồn
gốc từ đường dạ dày – ruột người, được nghiên cứu để có thể đưa vào cơ thể con
người qua đường tiêu hóa.
Để tồn tại được trong đường tiêu hóa của người, vi khuẩn Lactobacillus
phải có khả năng chịu đựng môi trường acid trong dạ dày người. Đề tài ở đây
nghiên cứu khả năng chịu đựng môi trường acid trong dạ dày của vi khuẩn
Lactobacillus, nhằm chọn lọc được những vi khuẩn Lactobacillus hữu ích có
khả năng tồn tại trong đường tiêu hóa của người, được sử dụng để làm tăng
cường sức khỏe cho con người.
2.1.1.1. Đặc điểm của vi khuẩn Lactobacillus
Lactobacillus thuộc nhóm các vi khuẩn lactic, là những vi khuẩn có khả

năng lên men các carbohydrate thành năng lượng và acid lactic.
Vi khuẩn Lactobacillus được phân loại như sau:
Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Lactobacillales
Họ: Lactobacillaceae
Giống: Lactobacillus
Vi khuẩn Lactobacillus thường có dạng hình que, với kích thước khoảng
0,5 – 1,2 x 1 – 10 μm. Các tế bào vi khuẩn Lactobacillus thường hình thành
dạng chuỗi hoặc tồn tại đơn độc.
Lactobacillus là vi khuẩn Gram dương, không hình thành bào tử và hiếm
khi di động. Chúng có khả năng tạo ra acid lactic như một sản phẩm cuối cùng
chủ yếu.
3


Về nhu cầu oxy, Lactobacillus là vi khuẩn kỵ khí tùy ý, thường sinh trưởng
chậm trong không khí. Đôi khi, sự sinh trưởng của chúng có thể được kích thích
bằng cách thêm 5% CO2 vào môi trường nuôi cấy.
Về nhu cầu dinh dưỡng, vi khuẩn Lactobacillus cần chế độ dinh dưỡng đặc
biệt, chúng phát triển rất tốt trên môi trường có chứa nhiều phức chất.
Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của vi khuẩn Lactobacillus là 30 – 400C.
Nhưng chúng có thể sinh trưởng trong phạm vi nhiệt độ là 5 – 530C.
Vi khuẩn Lactobacillus có khả năng chịu đựng được môi trường có tính
acid. pH tối ưu cho sự phát triển của chúng là pH 5,5 – 5,8.
Lactobacillus có một số đặc tính sinh hóa đặc trưng như: catalase âm tính,
khử nitrate âm tính (đôi khi dương tính với pH > 6), có khả năng lên men
glucose…
Người ta có thể dựa trên các sản phẩm của quá trình biến dưỡng để phân
chia các loài Lactobacillus thành 2 nhóm:

- Các loài lên men đồng hình
- Các loài lên men dị hình
Các loài thuộc nhóm lên men đồng hình tạo ra 85% acid lactic từ glucose,
trong khi các loài lên men dị hình chỉ tạo ra 50% acid lactic và một lượng đáng
kể carbone dioxide, acetate và ethanol. Các loài Lactobacillus lên men đồng
hình gồm: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus
leichmannii… và các loài lên men dị hình gồm: Lactobacillus brevis,
Lactobacillus buchneri, Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentum… Mặc dù
tất cả các loài Lactobacillus đều tạo ra acid lactic, nhưng các loài khác nhau có
thể tạo ra các acid lactic khác nhau về đồng phân hóa học. Lactobacillus giữ vai
trò quan trọng trong công nghệ thực phẩm, các sản phẩm chế biến từ sữa và
rượu bia. Người ta thường tìm thấy vi khuẩn Lactobacillus ở cả động vật và thực
vật. Ở người, Lactobacillus thường hiện diện ở ruột và âm đạo.

4


Hình 2.1. Vi khuẩn Lactobacillus sp [55]
2.1.1.2. Vai trò của vi khuẩn Lactobacillus [55]
•Trong công nghệ thực phẩm
Vi khuẩn Lactobacillus tham gia sản xuất nhiều sản phẩm lên men như: rau
quả muối chua, yaourt, phomat… Chúng đóng vai trò bảo quản thực phẩm khỏi
sự hư hỏng, cung cấp chất dinh dưỡng cho thực phẩm hoặc tạo mùi vị đặc trưng
cho sản phẩm.
Trong các sản phẩm từ sữa, vi khuẩn Lactobacillus có thể hoạt động một
mình hoặc kết hợp với các vi khuẩn lactic khác. Sữa acidophilus là sản phẩm lên
men từ sữa với sự phối hợp hoạt động của vi khuẩn Lactobacillus acidophilus,
Lactobacillus bulgaricus và Streptococcus thermophilus để tạo nên sản phẩm
sữa chua.
Rau quả muối chua là món ăn phổ biến ở nhiều nước trên thế giới. Nhiều

loại rau quả muối chua là món ăn thường ngày trong các gia đình ở Việt Nam
như: cà muối, dưa cải chua, dưa cải bắp… Kimchi là sản phẩm lên men của
nhiều loại rau quả khác nhau của Hàn Quốc…Trong quá trình muối chua rau
quả, các vi khuẩn Lactobacillus trong rau quả tạo ra một lượng acid đáng kể góp
phần làm chua rau quả và ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây hư hỏng
thực phẩm.

5


Ngoài ra, vi khuẩn Lactobacillus cũng tham gia vào quá trình sản xuất bánh
mì. Nhiều loài vi khuẩn Lactobacillus được phát hiện trong bột chua làm bánh
mì gồm: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus farciminis, Lactobacillus
delbrueckii subsp. Delbrueckii, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum,
Lactobacillus rhammosus, Lactobacillus brevis, Lactobacillus sanfrancisco và
Lactobacillus fermentum.
•Lợi ích của Lactobacillus đối với sức khỏe con người [55]
Nhiều nghiên cứu khoa học đã chứng tỏ nhiều loài vi khuẩn Lactobacillus
có tác dụng tốt đối với sức khỏe của con người. Các nhà khoa học đã chứng
minh một số loài Lactobacillus có khả năng ngăn chặn và chữa trị bệnh tiêu
chảy cấp tính ở trẻ em.
Một số loài vi khuẩn Lactobacillus cũng có khả năng chống lại vi khuẩn
Helicobacter pylori, một loài vi khuẩn có thể gây viêm dạ dày, loét hệ thống tiêu
hóa và ung thư dạ dày.
Ngoài ra, các nghiên cứu cũng cho thấy, một số loài Lactobacillus có khả
năng làm giảm bệnh viêm ruột ở người, giảm dị ứng thực phẩm, ngăn chặn
nhiễm trùng đường tiết niệu, ngăn chặn các rối loạn ở đường niệu sinh dục, ngăn
chặn các bệnh tim mạch.
2.1.2. Giới thiệu về Lactobacillus farciminis
Lactobacillus farciminis là nhóm vi khuẩn lên men đồng hình nó có trong

tự nhiên và trong các loại thực phẩm chẳng hạn như các sản phẩm thịt (đặc biệt
là xúc xích) [55], men bánh mì và là một trong những loài vi khuẩn acid lactic
phổ biến nhất hiện nay trong quá trình sản xuất của kim chi, các món ăn truyền
thống Hàn Quốc nổi tiếng nhất[38]. Lactobacillus farciminis có khả năng sản
xuất oxit nitric (NO) trong ống nghiệm. Mặc dù vai trò của oxit nitric (NO)
trong việc kiểm soát quá trình viêm nhiễm đường tiêu hóa vẫn còn gây tranh cãi,
các nhà nghiên cứu INRA đã chứng minh rằng tác dụng chống viêm quan sát về
bệnh viêm ruột kết được dựa trên cơ chế hoạt động được chủ yếu liên quan đến
việc sinh NO bởi Lactobacillus farciminis vi khuẩn trong lòng ruột.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành khảo sát sự tác động của Lactobacillus
farciminis trên các phản ứng miễn dịch và các tế bào biểu mô. L.farciminis giảm
sự gia tăng này trong tính thấm ruột bằng cách ức chế sự co của khung tế bào
(mạng lưới các sợi trong tế bào) thông qua sự ức chế của chuỗi myosine. Nghiên
cứu đã cho thấy sử dụng Lactobacillus farciminis bằng đường tiêu hóa có thể
làm giảm nồng độ của cytokinines giúp chống viêm đường tiêu hóa.[55].
6


Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng việc cho vi khuẩn Lactobacillus farciminis vào
thức uống trong nhiều ngày có thể làm giảm đau và làm giảm viêm đại tràng. Các
nghiên cứu gần đây cũng đả giải thích rõ ràng hơn về các cơ chế liên quan.

Hình 2.2. Vi khuẩn Lactobacillus farciminis [50]
Bên cạnh đó các nhà nghiên cứu cũng chứng minh rằng Lactobacillus
farciminis làm giảm cơn co thắt cơ bụng trong tình trạng viên ruột kết ở chuột,
có thể dùng trong điều trị bệnh lý viên mãn tính hay cấp tình ở ruột [8][55].
L. farciminis có thể được dùng trong các dạng chế phẩm thực phẩm như
các sản phẩm lên men như các sản phẩm từ sữa trong trường hợp này
L. farciminis có thể là một phần của các men được sử dụng trong sản phẩm,
hoặc được thêm vào sản phẩm sau khi lên men [14]. Chúng cũng có thể bổ sung

trực tiếp vào thức ăn nước uống với liều dùng thích hợp từ 10 6-1010 CPU/ ngày.
Ngoài ra Lactobacillus farciminis có thể làm chất phụ gia bổ sung vào thức ăn
của lợn con [7] [17].
2.1.3. Tiềm năng của exopolysaccharides từ vi khuẩn lactic [32]
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng lượng EPS và đặc tính của nó phụ thuộc
rất nhiều vào vi sinh vật và điều kiện, thành phần môi trường nuôi cấy. Ngoài ra,
EPS được thu nhận từ vi khuẩn lactic có trọng lượng phân tử tương đối cao và
đã được nghiên cứu rộng rãi trong thập kỷ qua [19].
7


Vi khuẩn acid lactic được biết đến thông qua các ứng dụng của chúng trong
thực phẩm, dược phẩm và các ngành công nghiệp hóa chất. Gần đây khả năng
sinh EPS của vi khuẩn lactic được đặc biệt quan tâm và mở rộng. Những
exopolysaccharides có giá trị thương mại rất lớn do các tính chất lý hóa có khả
năng ứng dụng trong công nghiệp. Thực phẩm liên quan đến vi khuẩn lactic
được 'công nhận là an toàn "(GRAS) và LAB được xem là 1 trong những vi
khuẩn thích hợp cho việc sản xuất của EPS [32]. Vì vậy chúng đã cho thấy một
tiềm năng rất lớn cho việc sản xuất chế phẩm này.
2.2. Tổng quan về exopolysaccharides
2.2.1. Giới thiệu exopolysaccharides
Exopolysaccharides là polymer có trọng lượng phân tử cao được cấu tạo từ
các đường đơn, chúng kết hợp với bề mặt tế bào dưới dạng hình thức viên nang
hoặc tiết vào môi trường ở dạng chất nhờn gọi là vỏ bao hoặc chất nhờn
exopolysaccharides [39]. Polysaccharides vi sinh vật bao gồm nhiều loại
polysaccharides trong tế bào, các polysaccharides cấu trúc và polysaccharides
ngoại bào hoặc EPS. Exopolysaccharides thường bao gồm các monosacarides và
một số nhóm thế không carbohydrate (như acetate, pyruvate, succinate và
phosphate).
EPS trong môi trường tự nhiên không có khả năng như là một chất dự trữ,

vì hầu hết các vi khuẩn hình thành chất nhờn mà không có khả năng sản xuất
năng lượng [10]. Do sự đa dạng, phong phú trong thành phần mà EPS đã được
ứng dụng phong phú trong nhiều ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm
[54]. Ngoài ra EPS còn có các tính chất sau.

8


Bảng 2.1. Tính chất của vi khuẩn EPS [16]
Tính chất

Chức năng liên quan của vi khuẩn EPS tới màng sinh học

Độ bám dính

Exopolysaccharides có độ bám dính cao làm tăng khả năng
liên kết bề mặt của các màng sinh học.

Tập hợp tế
bào vi khuẩn

Các cầu nối giữa các tế bào được kích hoạt bởi
exopolysaccharides, làm cho mật độ tế bào cao.

Khả năng giữ
nước

Exopolysaccharides có khả năng giữ nước cao nhờ liên kết
hydro do đó duy trì 1 lượng nước xung quanh màng sinh học.

Sự gắn kết
của màng
sinh học

Nguồn dinh
dưỡng

Lớp bảo vệ

Exopolysaccharides có khả năng tạo thành một mạng lưới
polymer ngậm nước (ma trận màng sinh học), tạo nên sự ổn
định cơ học của màng sinh học (thường kết hợp với các
cation đa hóa trị), giúp xác định cấu trúc màng sinh học,
cũng như cho phép truyền thông tin giữa các tế bào.
Exopolysaccharides cung cấp các nguồn cacbon, nitơ và phot
pho có chứa các hợp chất cho sử dụng bởi các cộng đồng
biofilm.
Exopolysaccharides có khả năng chống chịu các vi khuẩn
khác nhau, bảo vệ cyanobacterium nitrogenase khỏi những
tác động có hại của oxy và chống lại một số động vật nguyên
sinh thực bào.

Tương tác của
enzyme

enzyme ngoại bào tương tác với exopolysaccharides dẫn đến
ổn định duy trì và tích lũy.

Tính chất lưu
biến

EPS có tính chất lưu biến đặc biệt như chất ổn định, chất tạo
độ nhớt, tạo gel hoặc chất nhũ hóa và rất có tiềm năng trong
phụ gia thực phẩm. Các tính chất lưu biến của EPS được sản
xuất bởi vi khuẩn lactic là do khối lượng phân tử của chúng,
khối lượng phân tử đa dạng, các gốc đường trong thành phần,
các liên kết giữa các đường monomerr và sự hiện diện của
các nhóm bên [15].

9


2.2.2. Cấu tạo, cấu trúc Exopolysaccharides [12],[40]
2.2.2.1. Cấu trúc EPS từ chủng Succinoglycan

Hình 2.3. Cấu trúc Succinoglycan từ Sinorhizobium meliloti [54]
2.2.2.2. Cấu tạo của EPS
Sự đa dạng của polysaccharide được phân loại dựa trên liên kết hóa học,
chức năng và khối lượng phân tử,… EPS được phân thành hai nhóm: homo-EPS
và hetero-EPS.

Hình 2.4. Cấu tạo Exopolysaccharides
10


•Homo-EPS
Homo-EPS: chỉ có duy nhất một loại monosaccharide. Thành phần cũng
như cấu tạo của monomer đường có thể thay đổi các thuộc tính của
exopolysaccharides. Mono-carbohydrate tạo thành exopolysaccharides thường là
D-glucose, D-galactose, D-mannose, L-fructose, L-rhamnose, L-arabinose, Nacetyl- amin D-glucose và N-acetyl-D-galactose amin cũng như các acid uronic

acid D-glucuronic, acid D-galacturonic, acid D-manuronic và acid L-guluronic
[11]. Sự khác biệt giữa các homopolysaccharides chủ yếu là khác nhau về cấu
trúc của nó như khả năng phân nhánh, trọng lượng phân tử, và giống sản xuất.
Hai nhóm quan trọng của homo-EPS được sản xuất bởi LAB đó là:
(I)
α-glucans, chủ yếu gồm thành phần glucose với liên kết α-1,6 và α1,3, cụ thể là dextrans, được sản xuất bởi Leuconostoc mesenteroides
dextranicum subsp. Mesenteroides và Leuconostoc mesenteroides subsp. Mutans
và sản xuất bởi Streptococcus mutans và Streptococcus sobrinus.
(II)
Fructans, chủ yếu gồm các phân tử fructose β-2,6-liên kết, như
Levan sản xuất bởi Streptococcus salivarius [40].
•

Hetero- EPS [12],[40]

Thành phần hóa học của hetero-EPS rất đa dạng. Hetero-EPS là polymerrr
sinh học chứa các đơn vị lặp đi lặp lại nhiều lần chủ yếu gồm D-glucose, Dgalactose, L-rhamnose. Thành phần của các tiểu đơn vị monosaccharide và cấu
trúc của các đơn vị lặp lại của mỗi chủng là không giống nhau, ngoại trừ trong
trường hợp của Lactobacillus kefiranofaciens subsp. Loài này, được phân lập từ
hạt kefir, một thực phẩm sữa lên men từ các khu vực Bắc Caucasus, tạo ra một
lượng lớn các polysaccharides.

11


2.2.3. Sinh tổng hợp EPS.[40]

Hình 2.5. Cơ chế sinh tổng hợp EPS[27]
2.2.3.1. Homo- EPS sinh tổng hợp
Homo – EPS được tổng hợp bên ngoài các tế bào bằng emzyme

glycosyltransferaza (GTF) hoặc fructosyltransferase (FTF). Sản xuất Homo-EPS
có trọng lượng phân tử cao từ LAB cũng sử dụng enzyme GTF để tổng hợp αglucans từ sucrose. Quá trình này sử dụng sucrose như một cơ chất, và năng
lượng cần thiết cho quá trình thủy phân từ sucrose. Không có yêu cầu năng
lượng khác cho quá trình sản xuất EPS để sinh tổng hợp enzyme bởi vì tổng hợp
EPS từ GTF hoặc FTF không liên quan đến quá trình vận chuyển hoặc việc sử
dụng các tiền chất carbohydrate. Do đó, một lượng lớn sucrose có thể dễ dàng
được chuyển đổi để tổng hợp EPS.
Phản ứng tổng hợp Glucan được xúc tác bởi GTF có thể được viết như sau:
Sucrose + H2O → glucose + fructose
Sucrose + carbohydrate mạch ngắn → oligosaccharide + fructose
Sucrose + glucan (n) → glucan (n + 1) + fructose
Dưới tác dụng xuác tác của enzyme GTF, Lactobacillus sản xuất một loạt
12


các glucans bao gồm các polymer với liên kết α-1,6 gọi là (dextran), liên kết α1,3 gọi là (mutan), và cả hai liên kết α-1,6 và α -1,4 gọi là (alternan). Trọng
lượng phân tử tương đối của glucans từ chủng lactobacilli khoảng 1 × 10 6 - 5 ×
107 Da. Ngoài ra, các enzyme GTF không bão hòa bởi cơ chất và chuyển phản
ứng quá trình thủy phân sucrose dưới nồng độ sucrose trên 100 nM.
Phản ứng tổng hợp fructan được xúc tác bởi FTF có thể được viết như sau:
Sucrose + H2O → fructose + glucose
Sucrose + carbohydrate mạch ngắn → oligosaccharide + glucose
Sucrose + fructan (n) → fructan (n + 1) + glucose
Fructans thường có trọng lượng phân tử tương đối trên 5 × 10 6 Da. Tương
tự như GTFs, FTFs không bão hòa bởi cơ chất và chuyển phản ứng quá trình
thủy phân sucrose dưới nồng độ sucrose trên 200 nM.
2.2.3.2. Hetero-EPS sinh tổng hợp [40]
Hetero-EPS không được tổng hợp bởi các enzyme ngoại bào, nhưng thay
vào đó là tổng hợp của một chuỗi phức tạp của các tương tác liên quan đến các
enzyme trong tế bào. EPS được thực hiện bằng cách trùng hợp của các đơn vị lặp

đi lặp lại, và các đơn vị lặp lại được cấu tạo bằng cách bổ sung các nucleotide
đường ở màng tế bào chất. Đường là nguyên liệu khởi đầu cho chuỗi tổng
hợp. Chủng LAB có thể sử dụng monosacarides khác nhau và disaccharides như
nguồn năng lượng, thông qua việc sử dụng hiệu quả các loại đường.
Đường đưa vào tế bào được chuyển đổi thành nucleotide đường. Các
đường monosacarit được chuyển đổi thành nucleotide đường cho các phản ứng
trùng hợp, bao gồm cả UDP (uridine diphosphate), dNTP (thymidine
diphosphate), và GDP (guanosine diphosphate).
Phản ứng trùng hợp như vậy được xúc tác bởi pyrophosphorylases
glycosyl.
Glu-1P (Gal-1P) + UTP → UDP-Glu (UDP-Gal) + pyrophosphate
UDP-glucose sau đó được chuyển đổi sang UDP-galactose bởi epimerases
thành UDP-glucose-4-epimerase.
Phản ứng này có thể đảo ngược: UDP-glucose ↔ UDP-galactose.
Liên kết Glycosidic được hình thành trên màng ở tế bào chất. Việc vận
chuyển này tạo nên sự bổ sung các đơn vị lặp đi lặp lại với phân tử hetero-EPS. Sự
gián đoạn của gen glycosyl transferase không sản xuất hetero-EPS đột biến. Như
vậy, glycosyl transferases được cho là rất quan trọng cho quá trình tổng hợp EPS.
2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sản xuất EPS vi khuẩn lactic
13


Trong quá trình sản xuất EPS các yếu tố môi trường và điều kiện nuôi cấy
có thể ảnh hưởng đáng kể đến năng suất cũng như kích thước và thành phần hoá
học của các EPS cụ thể là giai đoạn phát triển của vi khuẩn, nguồn carbon,
nguồn nitơ, tỷ lệ oxy, nhiệt độ.
2.2.4.1. Thành phần môi trường
•Cacbon
EPS có thể được hình thành từ nhiều hợp chất chứa carbon. Nó là nguồn
dinh dưỡng được sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất EPS. Tuy nhiên, tác

động của nguồn carbon về thành phần hóa học đến việc hình thành EPS đang là
vấn đề gây tranh cãi. Nhiều nghiên cứu đã được tiến hành, sử dụng một loạt các
loài vi khuẩn, để đánh giá vai trò của nguồn carbon đến thành phần hóa học
EPS. Một số nghiên cứu đã tìm thấy thành phần exopolysaccharide là không
thay đổi với việc sử dụng nguồn cacbon khác nhau [6].
•Nitơ
Trong quá trình sản xuất EPS vi sinh vật có thể sử dụng nhiều nguồn nitơ
bao gồm amoni, nitrat, nitrit, và các acid amin. Theo Sutherland, muối amoni và
các acid amin là phổ biến nhất. Sản lượng EPS là khác nhau nếu ta sử dụng các
nguồn nitơ khác nhau. Khi thay đổi nguồn nitơ ban đầu cũng đã được chứng
minh là ảnh hưởng đến việc hình thành kích thước phân tử EPS [6].
•Tỷ lệ Carbon / Nitơ
Trong khi carbon và nitơ đều cần thiết cho sự trao đổi chất của tế bào bình
thường thì tỷ lệ giữa chúng cũng ảnh hưởng sản xuất polysaccharide. Nghiên
cứu khác nhau có thấy rằng sản xuất EPS được ưa thích hợp trong những điều
kiện hạn chế nitơ. Theo Corpe cho biết sản lượng EPS được tối đa khi tỷ lệ
carbon : nitơ là 10: 1 [38].
•Các chất dinh dưỡng khác
Ngoài nguồn carbon và nitơ là những thành phần chính cần thiết cho vi
khuẩn phát triển và tổng hợp EPS thì còn có một loạt các chất dinh dưỡng khác
bao gồm kali, magiê, canxi, photpho. Một số nghiên cứu đã tìm thấy rằng các
chất dinh dưỡng không sử dụng nguồn carbon, nitơ, phosphate, hoặc lưu huỳnh
sẽ hạn chế sản xuất exopolysaccharide [6].

14


2.2.4.2. Oxy tự nhiên
Đối với vi khuẩn hiếu khí, oxy là điều cần thiết cho sự tăng trưởng, và có vai
trò quan trọng trong sản xuất EPS. Oxy có trong môi trường bị hạn chế bởi tỷ lệ

khuếch tán từ khí quyển và phụ thuộc vào độ nhớt. Do đó, trong quá trình sản xuất
cần phải sục khí. Tuy nhiên, tác động của việc sục khí vào sản xuất EPS là không
rõ ràng. Một số các nghiên cứu chỉ ra rằng sản xuất EPS là tối ưu trong điều kiện
sục khí thấp nhưng những người khác đã chỉ ra rằng sản xuất là polysaccharide tối
đa trong điều kiện sục khí cao, khi hạn chế oxy không áp đặt [6].
2.2.4.3. pH
Nồng độ pH ảnh hưởng rất lớn trong quá trình sản xuất EPS. pH tối ưu cho
việc sản xuất exopolysaccharide có thể khác với pH tối ưu cho vi khuẩn phát
triển. Một số tác giả chỉ ra rằng kết quả pH trong quá trình sản xuất làm giảm
đáng kể sản lượng EPS tạo thành, đặc biệt là trong môi trường có tính acid.
Trong khi pH tối ưu cho sản xuất EPS phụ thuộc vào loài vi khuẩn. Những kết
quả này khẳng định sự cần thiết cho việc kiểm soát pH trong nghiên cứu tổng
hợp EPS [6].
2.2.4.4. Nhiệt độ
Vai trò của nhiệt độ đối với sự tăng trưởng của vi khuẩn trong sản xuất là
exopolysaccharide là rất quan trọng. Sản xuất EPS thường đạt kết quả tốt bởi
một nhiệt độ tối ưu. Một số tác giả cho thấy rằng khi nhiệt độ tăng thì việc tổng
hợp polymerrr tế bào sẽ bị chậm lại [6].
Garcia-Garibay và Marshall nhận thấy rằng sự sản xuất polymer tương ứng
của chủng Lactobacillus delbrueckii NCFB 2772 phát triển trong môi trường
sữa gầy ở nhiệt độ 48oC cao hơn so với ở nhiệt độ tối ưu tăng trưởng (37 – 42 oC)
(tương đương 11mg dextran / 1 đơn vị khuẩn lạc) [18].
2.2.4.5. Giai đoạn tăng trưởng của vi khuẩn
Đối với nhiều vi khuẩn giai đoạn tăng trưởng ảnh hưởng lớn đến quá trình
sản xuất EPS. Một số kinh nghiệm cho thấy một số loài vi khuẩn sản xuất EPS
tối đa trong giai đoạn tăng trưởng, trong khi đối với những người khác sản xuất
EPS đạt tối đa trong giai đoạn ổn định. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong khi
sản lượng EPS thay đổi theo giai đoạn phát triển của vi khuẩn thì thành phần
EPS cũng không bị thay đổi [6].

15


2.2.5. Chức năng, ứng dụng Exopolysaccharides
Nhiều tính chất có lợi của EPS đã được nghiên cứu và sử ụng trong công
nghệ thực phẩm củng nhue sức khỏe con người.
2.2.5.1. Ứng dụng của EPS trong công nghiệp, thực phẩm
EPS sản xuất bởi các chủng LAB được sử dụng trong sản xuất các món
tráng miệng sữa chua, phô mai, sữa. Tác dụng của EPS khác nhau phụ thuộc vào
thành phần monosaccharide của chúng, loại mối liên kết hiện tại, mức độ phân
nhánh và trọng lượng phân tử. EPS bắt nguồn từ LAB đóng vai trò rất quan trọng
trong việc cải thiện tính lưu biến, kết cấu, các vấn đề như độ nhớt thấp, gãy gel
hoặc tách whey thường xuyên gặp phải trong quá trình sản xuất sữa chua có thể
được giải quyết bằng các ứng dụng của EPS [32]. Ví dụ, Các EPS được sản xuất
bởi L.plantarum 70810 có thể cải thiện kết cấu và hương vị của sữa đậu nành lên
men. EPS tăng khả năng giữ nước và độ nhớt của sản phẩm, tính kết cấu protein
sữa đậu nành, dẫn đến sự ổn định trong sữa đậu nành lên men ở 4°C [23].
EPS đã được sử dụng trong sản phẩm pho mát ít béo để cải thiện các tính
chất lưu biến của kết cấu và các loại pho mát. Sự loại bỏ chất béo làm cho mạng
lưới protein ít đặc hơn, do đó ảnh hưởng đến kết cấu pho mát. Các nghiên cứu
đã chỉ ra rằng việc sử dụng EPS trong sản xuất pho mát làm cho sản phẩm có
mức độ ẩm cao tương tự với pho mát đầy đủ chất béo và làm cho chúng trở nên
mịn màng, mềm mại. Trong khi không có EPS thì làm cho chúng khô và dạng
hạt [20].
Ngoài ra EPS cũng được sử dụng làm phụ gia thực phẩm để cải thiện kết cấu.
Một ví dụ cho việc sử dụng công nghiệp của exopolysaccharides là ứng
dụng dextran trong bánh mì panettone và các ngành công nghiệp bánh như cải
thiện kết cấu của thực phẩm giàu tinh bột.
2.2.5.2. Tác dụng của exopolysaccharides đối với sức khỏe con người
EPS được sản xuất bởi LAB có vai trò chức năng khác nhau trong sức khỏe

con người và động vật bao gồm điều hòa miễn dịch, kháng virus, chống oxy
hóa, và hạ huyết áp, làm giảm cholesterol, chống loét. Các tính chất này đã được
nghiên cứu rộng rãi. Bên cạnh đó khả năng prebiotics dựa vào LAB và
oligosaccharides có những lợi ích sức khỏe khác như dextran được sinh tổng
hợp bởi Leuconostoc mesenteriodes thì được sử dụng như những sản phẩm thay
thế huyết tương có hiệu quả nhất cho các trường hợp bị sốc máu và mất máu.
Ngoài ra EPS từ LAB có tiềm năng để phát triển và khai thác như một thực
phẩm chức năng đối với cả sức khỏe và lợi ích kinh tế [40],[29],[30].
16


2.2.5.3. Một số ứng dụng khác
Ngoài các chức năng được ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm
và trong y tế, sức khỏe, dược phẩm thì một số EPS còn được ứng dụng mở rộng
qua các lĩnh vực khác như: công nghiêp dệt may, mỹ phẩm, xử lý môi trường…
Exopolysaccharides viên nang có thể bảo vệ vi khuẩn gây bệnh và góp
phần vào khả năng lây bệnh nhân tạo của chúng. Phần đính kèm của vi khuẩn cố
định nitơ ở rễ cây và các phần tử trong đất, có ý nghĩa quan trọng đối với vùng
xung quanh trong đất của vùng rễ và lây nhiễm của thực vật, có thể được trung
gian bởi exopolysaccharides.
EPS của vi sinh vật cung cấp đặc tính gần giống như chất gôm hiện đang sử
dụng. Bên cạnh đó đã có nhiều tiến bộ đáng kể trong việc phát hiện và phát triển các
EPS nên việc thay thế phần lớn gôm bởi hệ vi sinh vật đang được tiến hành [54].
2.3. Tình hình nghiên cứu và sản xuất EPS trên thế giới và Việt Nam [5]
2.3.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất EPS trên thế giới
Lịch sử của exopolysaccharides vi khuẩn bắt đầu trong giữa thế kỷ 19 với
sự khám phá của một exopolysaccharide trong rượu vang, mà sau này được biết
đến như là dextran và prokaryote được sản xuất từ chủng Leuconostoc
mesenterides. Trong suốt thời gian đó một số exoplysaccharides khác phát hiện
bao gồm cellulose, alginate và xanthan [31].

Cùng với sự phát triển về nghiên cứu và ứng dụng các polymer sinh học
trong nhiều lĩnh vực khác nhau, rất nhiều trung tâm lớn về hóa học
polysaccharide ở Nhật, Châu Âu, Nam Mỹ và nhiều nơi khác trên thế giới đã
được hình thành. Các hướng nghiên cứu về polymerrr sinh học trên thế giới tập
trung vào 2 lĩnh vực chính:
- Vật liệu phân hủy sinh học như là vật liệu thay thế cho các sản phẩm
chất dẻo truyền thống.
- Các ứng dụng y sinh.
Theo một nghiên cứu về: “Sản xuất exopolysaccharide từ dịch hỗn hợp
nuôi cấy của nấm men Rhodotorula rubla GED10 và vi khuẩn làm sữa chua
(Streptococus themophilus và Lactobacillus bulgaricus )” của Viện khoa học
Bungari thì hàm lượng exopolysaccharide của hỗn hợp ba chủng nói trên đạt
được là 19,3 g/l và trọng lượng sinh khối khô là 21 g/l sau 84h nuôi cấy ở 28 0C.
Hỗn hợp nuôi cấy của ba chủng được nuôi trong thiết bị lên men hiện đại (có hệ
thống cung cấp khí tự động ), môi trường có chứa 44 g/l Lactoza, 4 g/l
(NH4)2SO4 [5].
17