Đánh giá ảnh hưởng của chất xơ hòa tan từ khoai lang đến sự phát triển của vi khuẩn LACTOBACILLUS

Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
---------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT XƠ HÒA TAN
TỪ KHOAI LANG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN
CỦA VI KHUẨN LACTOBACILLUS

Người hướng dẫn

: ThS. TRẦN HOÀNG QUYÊN

Sinh viên thực hiện

: LÊ THỊ NHƯ HOÀI

Lớp

: CNSH 11.01 – K18

HÀ NỘI – 2015


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới Ths Trần Hoàng Quyên tại
Trung tâm thực nghiệm sản xuất và chuyển giao công nghệ thực phẩm, Viện Công
nghiệp thực phẩm đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực
hiện khóa luận này.
Xin chân thành cám ơn, Ths Lê Văn Bắc, Ths Nguyễn Minh Châu cùng tập thể
cán bộ, học viên tại Trung tâm thực nghiệm sản xuất và chuyển giao công nghệ thực
phẩm, Viện Công nghệp thực phẩm đã nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt kinh nghiệm quý
báu cho em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận.
Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Công
nghệ Sinh học, Viện Đại học Mở Hà Nội đã hướng dẫn, truyền đạt kiến thức cho em
trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.
Và em cũng xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè của em đã không
ngừng giúp đỡ, chia sẻ và động viên trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện
khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Lê Thị Như Hoài


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................... Error! Bookmark not defined.

Phần I
TỔNG QUAN ................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.1. Chất xơ trong khoai lang. ................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.1. Khái niệm chất xơ khoai lang ...................... Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Phân loại chất xơ trong khoai lang. .............. Error! Bookmark not defined.
1.1.2.1. Phân loại theo cấu trúc hóa học. ........... Error! Bookmark not defined.
1.1.2.2. Phân loại theo tính tan. .......................... Error! Bookmark not defined.
1.1.3. Vai trò của chất xơ khoai lang....................... Error! Bookmark not defined.
1.1.4: Tình hình nghiên cứu, sản xuất chất xơ ở Việt Nam và trên thế giới:
................................................................................ Error! Bookmark not defined.
1.2. Vi khuẩn Lactobacillus . ....................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.1. Khái niệm. ...................................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Đặc điểm hình thái, sinh lí, sinh hóa của vi khuẩn Lactobacillus. .. Error!
Bookmark not defined.
1.2.2.1. Đặc điểm hình thái của vi khuẩn Lactobacillus: . Error! Bookmark not
defined.
1.2.2.2. Đặc tính và chức năng sinh học của vi khuẩn Lactobacillus [14]:
.............................................................................. Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Vai trò của vi khuẩn Lactobacillus. [6] ........ Error! Bookmark not defined.
1.3. Một số chủng Lactobacillus tiêu biểu dược sử dụng sản xuất chế phẩm
probiotic. ................................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1. Lactobacillus acidophilus: ............................. Error! Bookmark not defined.
1.3.2. Lactobacillus casei: ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.3.3. Lactobacillus plantarum: ............................... Error! Bookmark not defined.


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

1.4. Các nghiên cứu về sự phát triển của vi khuẩn Lactobacillus trên môi
trường có bổ xung chất xơ. ...................................... Error! Bookmark not defined.
Phần II
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........ Error! Bookmark not defined.
2.1. Vật liệu nghiên cứu. .............................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.1. Chủng Lactobacillus sử dụng. ....................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2. Giống khoai lang sử dụng trong nghiên cứu. ............. Error! Bookmark not
defined.
2.1.3. Hóa chất, thiết bị và môi trường sử dụng trong nghiên cứu. ........... Error!
Bookmark not defined.
2.1.3.1. Hóa chất:................................................ Error! Bookmark not defined.
2.1.3.2. Thiết bị: .................................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.3.3. Môi trường sử dụng. .............................. Error! Bookmark not defined.
2.2. Phương pháp nghiên cứu. .................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Phương pháp xác định hình thái khuẩn lạc: Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Xác định khả năng sinh trưởng của vi khuẩn bằng phương pháp đo mật
độ quang. [9] .......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Phương pháp xác định khả năng sinh axit. [18] ......... Error! Bookmark not
defined.
2.2.4. Phương pháp xác định khả năng sinh enzyme ngoại bào: [1] ......... Error!
Bookmark not defined.
2.2.5 Phương pháp nhuộm Gram: [10] ................... Error! Bookmark not defined.
2.2.6 Phương pháp xác định đặc điểm sinh lý, sinh hóa: [10] ... Error! Bookmark
not defined.
2.2.6.1. Xác định khả năng lên men các loại đường: ....... Error! Bookmark not
defined.
2.2.6.2. Xác định phản ứng catalase: ................. Error! Bookmark not defined.
2.2.6.3. Xác định khả năng di động: ................... Error! Bookmark not defined.
PHẦN III:

Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................... Error! Bookmark not defined.
3.1. Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của chủng Lactobacillus sử dụng.
.................................................................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Đặc điểm hình thái. ........................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.1.1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc: ............... Error! Bookmark not defined.
3.1.1.2. Hình thái thế bào.................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của hai chủng sử dụng .... Error! Bookmark not
defined.
3.1.2.1. Khả năng lên men các loại đường: ........ Error! Bookmark not defined.
3.1.2.2. Phản ứng catalase: ................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.2.3. Khả năng di động:.................................. Error! Bookmark not defined.
3.2. Ảnh hưởng của việc bổ sung FOS ( fructoligosaccaride) đến sự phát triển
của hai chủng Lactobacillus sử dụng. .................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1. Khả năng sinh trưởng của hai chủng Lactobacillus khi bổ sung FOS:
................................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.2.2. Khả năng sinh axit của hai chủng Lactobacillus khi bổ sung FOS ở các
nồng độ: ................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.3. Ảnh hưởng của việc bổ sung Inulin đến sự phát triển của hai chủng
Lactobacillus sử dụng. .............................................. Error! Bookmark not defined.
3.3.1. Khả năng sinh trưởng của hai chủng Lactobacillus khi bổ sung Inulin:
................................................................................ Error! Bookmark not defined.
3.3.2. Khả năng sinh axit của hai chủng Lactobacillus khi bổ sung Inulin ở các
nồng độ: ................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.4. Đánh giá bổ sung chất xơ hòa tan từ khoai lang đến sự phát triển của hai
chủng Lactobacillus sử dụng. .................................. Error! Bookmark not defined.

3.4.1. Đánh giá khả năng sinh trưởng của Lactobacillus trên môi trường bổ sung
chất xơ hòa tan từ khoai lang. ................................. Error! Bookmark not defined.
3.4.2. Đánh giá khả năng sinh axit của Lactobacillus trên môi trường bổ sung
chất xơ hòa tan từ khoai lang. .............................. Error! Bookmark not defined.


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

3.4.3. Đánh giá khả năng sinh enzyme ngoại bào của Lactobacillus trên môi
trường bổ sung chất xơ hòa tan từ khoai lang. ... Error! Bookmark not defined.
PHẦN IV: KẾT LUẬN .................................................... Error! Bookmark not defined.
4.1. Kết luận. ................................................................. Error! Bookmark not defined.
4.2. Kiến nghị. ............................................................... Error! Bookmark not defined.
PHẦN V: TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................. Error! Bookmark not defined.
PHẦN VI: PHỤ LỤC


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cây khoai lang ............................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 1.2: Chất xơ thuộc nhóm polysaccharide ( không phải là tinh bột): ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 1.2: Vi khuẩn Lactobacillus .................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 1.3: hình dạng, kích thước vi khuẩn Lactobacillus [24] ......Error! Bookmark not
defined.

Hình 1.4: Hai loại đồng phân axit lactic ........................ Error! Bookmark not defined.
Hình 1.5: Lactobacillus acidophilus............................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.6: Lactobacillus casei ......................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.7: Hình thái L. Plantarum .................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 1.8: Một số sản phẩm bổ sung chất xơ trên thị trường.........Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.1: Giống khai lang sử dụng trong nghiên cứu .... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1: Đặc điểm khuẩn lạc của hai chủng Lactobacillus casei (trái) và Lactobacillus
plantarum (phải)............................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.2: Hình thái hai chủng Lactobacillus ................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.3: Phản ứng lên men các loại đường của hai chủng Lactobacillus ............ Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.4: Phản ứng của hai chủng Lactobacillus nghiên cứu với H2O2. ............... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.5: Khả năng di động của Lactobacillus plantarum (ống 2) và Lactobacillus
casei (ống 3) ................................................... Error! Bookmark not defined.


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Diện tích và sản lượng khoai lang của nước ta trong những năm gần đây
[23]: ................................................................................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 1.2: Chất xơ thuộc nhóm polysaccharide ( không phải là tinh bột): ............ Error!
Bookmark not defined.
Bảng 3.1: Giá trị đo OD của hai chủng Lactobacillus trên môi trường MRS và môi
trường bổ sung FOS ....................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.2: Hàm lượng axit của hai chủng Lactobacillus sinh ra tại các thời điểm nuôi

cấy khi bổ sung FOS: ..................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.3: Giá trị đo OD của hai chủng Lactobacillus trên môi trường MRSB và môi
trường bổ sung Inulin ..................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.4: Hàm lượng axit của hai chủng Lactobacillus sinh ra tại các thời điểm nuôi
cấy khi bổ sung Inulin: ................................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.5: Giá trị đo OD của hai chủng Lactobacillus trên môi trường MRS và môi
trường bổ sung chất xơ hòa tan từ khoai lang: ............... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.6: Hàm lượng axit của hai chủng Lactobacillus sinh ra tại các thời điểm nuôi
cấy khi bổ sungchất xơ hòa tan từ khoai lang: ............... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3.7: Khả năng sinh enzyme ngoại bào phân giải cơ chất của hai chủng
Lactobacillus kiểm ngiệm: ............................................. Error! Bookmark not defined.


Khóa luận tốt nghiệp K18

Lê Thị Như Hoài – Lớp 1101

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 1: Sinh trưởng chủng Lactobacillus plantarum trên môi trường MRS và môi
trường bổ sung FOS: ...................................................... Error! Bookmark not defined.
Biểu đồ 2: Sinh trưởng chủng Lactobacillus casei trên môi trường MRS và môi trường
bổ sung FOS ................................................................... Error! Bookmark not defined.
Biểu đồ 3: Chủng Lactobacillus plantarum sinh trưởng trên môi trường MRS và môi
trường bổ sung Inulin: .................................................... Error! Bookmark not defined.
Biểu đồ 4: Chủng Lactobacillus casei sinh trưởng trên môi trường MRS và môi trường
bổ sung Inulin:................................................................ Error! Bookmark not defined.
Biểu đồ 5: Chủng Lactobacillus plantarum sinh trưởng trên môi trường MRSB và môi
trường bổ sungchất xơ hòa tan từ khoai lang: ................ Error! Bookmark not defined.
Biểu đồ 6: Chủng Lactobacillus casei sinh trưởng trên môi trường MRSB và môi
trường bổ sungchất xơ hòa tan từ khoai lang: ................ Error! Bookmark not defined.

MỞ ĐẦU
Ở Việt Nam, khoai lang là cây lương thực truyền thống đứng thứ ba sau lúa, ngô
và đứng thứ hai về giá trị kinh tế. Khoai lang là nguồn thực phẩm quen thuộc và phổ
biến có thể được sử dụng trong khẩu phần ăn hàng ngày, có giá trị dinh dưỡng cao
chứa nhiều caroten, vitamin, chất chống oxy hóa… đặc biệt là hàm lượng chất xơ cao.
Chất xơ trong khoai lang có vai trò vô cùng quan trọng đối với quá trình tiêu
hóa cũng như hệ vi sinh vật trong đường ruột. Chất xơ từ khoai lang không bị tiêu hóa
ở dạ dày và ruột non, chúng được vận chuyển gần như nguyên vẹn đến ruột già, tại đây
chúng có tác dụng kích thích sự phát triển một số chủng vi sinh vật có lợi sinh sống
trong đường ruột như vi khuẩn Lactobacillus , Bifidobacteria … giúp các vi sinh vật
này sản sinh ra các chất dinh dưỡng mà cơ thể hấp thụ được, ngăn ngừa các vi khuẩn
có hại sinh sôi trong đường ruột. Ngoài ra các chất xơ này còn kết nối với các chất có
nguy cơ gây hại cho đường tiêu hóa và đào thải ra ngoài.
Lactobacillus là loại vi khuẩn “thân thiện”, sống trong cơ thể con người mà
không gây bệnh. Trong cuộc sống, Lactobacillus đã có mặt từ rất lâu và luôn song
hành cùng chúng ta. Trong công nghiệp thực phẩm vi khuẩn Lactobacillus được ứng
dụng để 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. Đặc biệt vi khuẩn
Lactobacillus có vai trò vô cùng quan trọng trong hệ tiêu hóa của con người, chúng là
những vi sinh vật có lợi giúp tăng cường hệ miễn dịch, kìm hãm sự phát triển của vi
khuẩn, nấm gây hại, phòng chống và chữa trị một số bệnh liên quan đến đường tiêu hóa
như tiêu chảy, táo bón…. Bởi vậy, Lactobacillus ngày càng trở thành yếu tố quan
trọng , thiết yếu trong cuộc sống và là nguồn nguyên liệu cho sự ra đời của các sản
phẩm probiotic phục vụ con người.

1

Từ những kết quả nghiên cứu và công bố về ảnh hưởng của chất xơ nói chung
và của chất xơ từ khoai lang nói riêng đến hệ vi khuẩn Lactobacillus chúng tôi tiến
hành thực hiện đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của chất xơ hòa tan từ khoai lang đến
sự phát triển của vi khuẩn Lactobacillus” với mục tiêu :
-

Đánh giá sự phát triển của các chủng Lactobacillus trên môi trường dinh
dưỡng so với trên môi trường có bổ sung chất xơ thực phẩm và môi trường
nuôi cấy có bổ sung chất xơ hòa tan từ khoai lang.

-

Đánh giá khả năng sinh axit và khả năng sinh enzyme của chủng vi khuẩn
Lactobacillus trên môi trường nuôi cấy có bổ sung chất xơ hòa tan từ khoai
lang.

2


Phần I
TỔNG QUAN
1.1. Chất xơ trong khoai lang.
1.1.1. Khái niệm chất xơ khoai lang
Chất xơ là thành phần chiếm hàm lượng lớn trong khoai lang gồm có hai loại là
chất xơ hòa tan và không hòa tan. Chúng có bản chất hóa học là polysaccharide thuộc
nhóm carbohydrate có khối lượng phân tử từ thấp đến cao (nhưng không bao gồm tinh
bột), được tạo thành từ các gốc đường đơn ( các monosaccharide gồm: glucose,
mantose, fructose) thông qua các mối liên kết Glycoside.
Khoai lang có danh pháp là Ipomoea batatas thuộc : giới Plantae, bộ Solanales,

họ Convolvulaceae, chi Ipomoea, loài I. batatas.

Hình 1.1: Cây khoai lang
Khoai lang có thể được sử dụng như lương thực và rau ăn nhưng chủ yếu sử
dụng là phần củ rễ phình to chứa nhiều chất dinh dưỡng, các vitamin, khoáng chất, đặc
biệt là hàm lượng chất xơ cao. Chúng có nguồn gốc từ khu vực nhiệt đới châu Mỹ,
được con người trồng cách đây trên 5.000 năm. Ở Việt Nam, khoai lang là cây lương
3


thực truyền thống được trồng phổ biến, có chất lượng và sản lượng cao, được trồng ở
khắp mọi nơi trên cả nước từ Đồng bằng đến Miền núi, Duyên hải Miền Trung và vùng
Đồng bằng Sông Cửu long [22].
Bảng 1.1: Diện tích và sản lượng khoai lang của nước ta trong những năm gần đây
[23]:
Năm

Thông số

Diện tích ( ha )

Sản lượng ( nghìn tấn )

2009

146,6

1211,3

2010

150,8

1318,5

2011

148,5

1390,6

Khoai lang chứa hàm lượng chất xơ cao, trong một nửa chén phần lượng (125ml)
khoai lang có vỏ có chứa hơn 2g chất xơ [12] .
Với hàm lượng chất xơ cao đặc biệt là thành phần chất xơ hòa tan có trong
khoai lang nên chúng được xem như một nguồn prebiotic hiệu quả, hỗ trợ tốt cho sự
phát triển của hệ vi sinh vật có lợi trong đường ruột.
1.1.2. Phân loại chất xơ trong khoai lang.
1.1.2.1. Phân loại theo cấu trúc hóa học.
Dựa theo cấu trúc hoá học chất xơ trong khoai lang được phân loại như sau:
-

Các polysaccharide ( không phải là tinh bột): chiếm thành phần chủ yếu, gồm
có: cellulose, các hemicellulose, các pectinvà các loại gum. Các polysaccharide
khác nhau ở các gốc đường đơn ( glucose, galactose và các monomer của axit
uronic) và các mối liên kết hóa học giữa chúng với nhau.

4


Bảng 1.2: Chất xơ thuộc nhóm polysaccharide ( không phải là tinh bột):

Tên loại chất xơ

Mô tả
Là nguyên liệu chính của thành tế bào thực vật, giúp

Cellulose

mô thực vật có độ bền cơ học và tính đàn hồi, được
trùng hợp từ các phân tử glucose mạch thẳng bằng
liên kết β-1,4 glucoside.
Là nhóm polysaccharide không tan trong nước, tan
trong dung môi kiềm. Ngoài liên kết β-1,4 glucoside,

Hemicellulose

hemicellulose còn có liên kết β-1,3 và β-1,6
glucoside tạo mạch nhánh, chúng được phân loại
theo đường đơn có trong các dãy chính và trong các
nhánh bên.
Là hợp chất cao phân tử polygalactoronic có đơn

Pectin

phân tử là galactoronic và rượu metylic, trọng lượng
phân tử từ 20.000 – 200.000 đvC.
Có cấu trúc khác nhau tuỳ theo nguồn gốc, thường là

Gums

polysaccharide thứ yếu trong hầu hết các loại thức

ăn.
Là lớp màng biểu bì và dưới biểu bì, có cấu trúc
chuỗi polymer cao phân tử gồm D- galactose, D-

Psyllium

glucose, lignin, L- rhamnose, D- xylose, Larabinose, D- manose với những chuỗi bên uronic
axit.

- Thành phần không phải polysacharide : chủ yếu là Lignin
Lignin: chứa các hỗn hợp phenolic có cấu trúc phân tử không gian ba chiều rất
phức tạp. Lignin có trong thành phần gỗ cứng khó phân rã của hầu hết các loại

5


thức ăn từ cây cỏ. Dù số lượng ít nhưng lignin lại ảnh hưởng lớn tới khả năng
tiêu hóa.
1.1.2.2. Phân loại theo tính tan.
Phân loại theo khả năng phân tán trong nước chất xơ trong khoai gồm hai loại là
chất xơ hòa tan và chất xơ không hòa tan.
- Chất xơ không hòa tan: là các polisaccharide mạch dài, không tan trong
nước, gồm cellulose, hemicellulose, lignin… chúng có mặt chủ yếu trong các loại
hạt ngũ cốc.
- Chất xơ hòa tan: là các polisaccharide mạch ngắn, có thể tan trong nước, một
số hợp chất đặc biệt được vi sinh vật sử dụng gọi là prebiotic, Gồm gum, mucilage,
pectin… Chất xơ hòa tan có nhiều trong rau xanh, củ quả tươi và các loại hạt đậu. [5]
Chất xơ hòa tan được sử dụng như nguồn prebiotic hiệu quả để sản xuất
probiotic phổ biến hiện nay thuộc nhóm Oligosaccharide, bao gồm ba loại chính được
sử dụng trên quy mô thương mại hóa rộng rãi:

+ Galacto-oligosaccharide (GOS): là nhóm polymer có phân tử thành phần là
các Galactose nối với nhau bằng liên kết β-galatoside
+ Fructo-oligisaccharide (FOS): là nhóm Polymer (chiều dài chuỗi từ 2 –10) có
phân tử thành phần là các Fructose nối với nhau bằng liên kết glycoside.
+ Inulin: có thành phần và cấu trúc liên kết tương tự FOS nhưng mức độ
polymer hóa cao hơn ( chiều dài chuỗi có thể lên đến 60) [3].
1.1.3. Vai trò của chất xơ khoai lang.
Một số vai trò chính của chất xơ khoai lang gồm [17] :
- Hỗ trợ tiêu hóa: Chất xơ trong khoai giúp phòng bệnh táo bón, kiểm soát nồng
độ axit trong dạ dày, góp phần làm giảm các cơn đau và viêm loét dạ dày. Chúng được
vi sinh vật ở ruột già sử dụng tốt, chúng thủy phân thành đường chống lại các vi khuẩn

6


lên men thối và vi khuẩn gây bệnh, kích thích sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn có
lợi cư trú ở ruột.
- Làm giảm lượng cholesterol trong máu: Cơ thể tổng hợp muối mật tại gan bằng
nguyên liệu là cholesterol và đổ vào ruột non qua ống mật chủ. Tại ruột, chất xơ hút
nước sẽ nở ra và giữ muối mật trong các lớp nhầy rồi đẩy theo phân ra ngoài làm giảm
sự hấp thu lại muối mật. Chất xơ còn có tác dụng làm giảm cholesterol có hại (LDL)
và tăng cholesterol có lợi (HDL).
- Tham gia điều hòa đường huyết: Chất xơ có tác dụng làm tinh bột lưu lại lâu
hơn trong dạ dầy tạo cảm giác no và làm chậm quá trình phân giải và hấp thu glucose
làm lượng đường máu tăng lên từ từ, không tăng đột ngột nên điều hòa được lượng
đường huyết. Người bị bệnh đái đường chế độ ăn nên tăng cường chất xơ.
- Hỗ trợ giảm cân: Khẩu phần ăn nhiều chất xơ sẽ ít năng lượng nhưng lại tạo
cảm giác no, làm giảm thèm ăn đồng thời ngăn cản hấp thu các chất béo do đó hỗ trợ
việc giảm cân đối với người bị béo phì.
- Chất xơ với bệnh ung thư: Chất xơ cho thấy rõ vai trò đối với việc làm giảm

nguy cơ đối với ung thư đại tràng thông qua các vi khuẩn có lợi tại ruột tạo ra các chất
ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và giúp tăng bài xuất các chất có khả năng gây
ung thư ra khỏi cơ thể. Chất xơ còn có tác dụng đối với giảm nguy cơ ung thư vú do
làm giảm lượng estrogen trong máu.
1.1.4: Tình hình nghiên cứu, sản xuất chất xơ ở Việt Nam và trên thế giới:
Một số nghiên cứu cứu về chất xơ nổi bật trên thế giới và ở Việt Nam [2]:
Trong những năm 1970 – 1975 , Nhật Bản đã bắt đầu nghiên cứu sản xuất chất xơ
thực phẩm dạng oligosaccharide.
Vào đầu những năm 1980 đến cuối những năm 1990, cùng với sự phát triển của
công nghệ sản xuất enzyme một vài loại oligosaccharide đã được sản xuất ở quy mô
công nghiệp như: Maltooligosaccharide, Isomaltooligosaccharide, Cyclodextrin (CDs),
Fructooligosaccharide…
7


Năm 1984, De Vries, J. A và cộng sự đã tiến hành so sánh đặc điểm cấu trúc
của pectin thu được từ táo và pectin thu được từ vỏ quả citrus.
Năm 1990, May, C. D. đã thu nhận pectin từ vỏ cam ứng dụng trong chế biến
thực phẩm và dược phẩm.
Năm 1996, OUYANG Linghua, PU Biao, ZHANG Xuemei, Li Singmin (
người Đài Loan ) đã nghiên cứu công nghệ tách chiết chất xơ thực phẩm từ vỏ quả
chanh.
Năm 1997 Xu Yunshe ( Trung Quốc ) đã nghiên cứu thành công công nghệ
tách chiết chất xơ từ quả chuối; Yin Boxing , Sun Jian, Zhang Cuiying đã nghiên cứu
ứng dụng chất xơ thực phẩm trong sản xuất sữa chua.
Năm 2004, Chau, C. F.; Huang, Y. L đã thu nhận chất xơ không hòa tan từ hạt
quả chanh dây.
Năm 2006, T. Prakongpan và cộng sự đã tiến hành nghiên cứu sản xuất chất xơ
thực phẩm và cellulose từ lõi dứa nhận được bằng phương pháp trích ly bằng cồn.
Tổng lượng chất xơ thực phẩm và cellulose thu được trong nghiên cứu này đạt 99,8%

và 95,2% ( so với lượng chất khô) .
Năm 2006, TS.Katrin Hasekopf, viện nghiên cứu Frauenhof IVV, Freising (Đức) đã
kết hợp với trường đại học Mailand (Ý) và 11 nhà sản xuất thực phẩm và các chất phụ
gia đã triển khai dự án sản xuất chất xơ thực phẩm từ đậu tương và ứng dụng trong các
sản phẩm thực phẩm như súp ăn liền, bột làm bánh, pizza, đồ uống, các loại xúc xích…
Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về chất xơ được công bố như :
Năm 2003, TS. Trịnh Kim Vân - Viện công nghiệp Thực phẩm đã tiến hành
công trình nghiên cứu sản xuất Fructooligosacchride từ đường saccarose.
Năm 2005, ThS. Đàm Lam Thanh- Viện công nghiệp Thực phẩm đã tiến hành
nghiên cứu công nghệ sản xuất Cyclodextrin từ tinh bột sắn,

8


Năm 2007, ThS. Nguyễn Thúy Hường - Viện công nghiệp Thực phẩm đã tiến
hành nghiên cứu sản xuất pectin có chỉ số methoxyl thấp từ vỏ cam. Cũng trong năm
2007, tác giả Nguyễn Đăng Diệp - Phân Viện công nghiệp Thực phẩm ( Tp. Hồ Chí
Minh), tiến hành nghiên cứu sản xuất pectin từ vỏ trái cây bằng phương pháp thủy
phân axit.
Năm 2009, ThS. Hồ Kim Vĩnh Nghi - Viện công nghiệp Thực phẩm tiến hành
nghiên cứu quy trình sản xuất chất xơ thực phẩm từ nguồn nguyên liệu thực vật ứng
dụng làm hoạt chất sinh học bổ sung vào thực phẩm ăn liền và thực phẩm chức năng .
Trong vài năm gần đây, sản phẩm chất xơ thực phẩm đã được một số Viện
nghiên cứu và công ty ứng dụng để sản xuất thực phẩm chức năng cho bệnh nhân tiểu
đường, cho mục đích giảm cân, bổ sung chất xơ vào sản phẩm sữa bột, bột dinh dưỡng
cho trẻ em… Tuy nhiên, các chế phẩm chất xơ sử dụng đều được nhập ngoại . Việc sản
xuất chất xơ từ nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền trong nước hiện vẫn chưa được
nghiên cứu.
1.2. Vi khuẩn Lactobacillus .
1.2.1. Khái niệm.

Lactobacillus là vi khuẩn “thân thiện”, thuộc nhóm các vi khuẩn lactic, ngành
Firmicute , lớp Bacilli, bộ Lactobacillales, họ Lactobacillaceae .[20]

Hình 1.2: Vi khuẩn Lactobacillus

9


Lactobacillus là vi khuẩn sống trong hệ tiêu hóa, chủ yếu là ruột kết, chúng sẽ sử
dụng nguồn chất xơ mà cơ thể không tiêu hóa được để lên men tạo ra các chất có lợi
cho cơ thể và axit lactic ức chế các vi khuẩn gây thối và tạo bacteriocin. Chúng tham
gia vào các quá trình lên men thực phẩm làm tăng giá trị dinh dưỡng, cảm quan…
Lactobacillus là chủng được sử dụng để sản xuất probitic phổ biến ở Việt Nam và
nhiều nước trên thế giới.
1.2.2. Đặc điểm hình thái, sinh lí, sinh hóa của vi khuẩn Lactobacillus.
1.2.2.1. Đặc điểm hình thái của vi khuẩn Lactobacillus:
Lactobacillus là vi khuẩn Gram dương, không sinh bào tử, không di động, kỵ khí
tùy ý, kích thước khoảng 0,5 – 1,2 x 1 – 10 µm; các tế bào thường đứng xếp đôi thành
chuỗi hoặc đơn lẻ. Hình dạng của chúng thay đổi từ : que thẳng dài hoặc que hơi cong
như hình lưỡi liềm cho đến que tròn. Chiều dài của hình que và mức độ cong tùy thuộc
vào tuổi của giống, thành phần của môi trường nuôi cấy và hàm lượng oxy [20].

Hình 1.3: hình dạng, kích thước vi khuẩn Lactobacillus [24]
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 –40oC. Nhưng chúng có thể sinh trưởng trong phạm vi nhiệt độ 5 –
53oC. Lactobacillus có khả năng chịu đựng được môi trường có tính axít, pH tối ưu cho
sự phát triển của chúng là pH 5,5 – 5,8. [20]

10

1.2.2.2. Đặc tính và chức năng sinh học của vi khuẩn Lactobacillus [14]:
Lactobacillus có một số đặc tính sinh hóa đặc trưng như:
- Phân giải protein:
Lactobacillus sản sinh enzyme protease phân giải protein thành các polypeptide
mạch ngắn.
Hoạt tính này của vi khuẩn giúp cho protein được cơ thể vật chủ tiêu hóa một cách
dễ dàng. Vì vậy, các chế phẩm từ hoạt động lên men của Lactobacillus được đánh giá
là nguồn dinh dưỡng có giá trị cao cho các đối tượng trẻ sơ sinh, người đang dưỡng
bệnh, người già hay gia súc non.
- Phân giải lipit:
Nhờ có enzyme lipase, Lactobacillus có khả năng phân cắt chất béo ở dạng
triglyceride thành các axit béo và glycerol.
Có những nghiên cứu lâm sàng và tiền lâm sàng cho rằng Lactobacillus phân giải
được cholesterol trong lipit huyết thanh và muối mật. Cả hai khả năng này đều có ý
nghĩa về mặt lâm sàng.
- Phân giải lactose:
Lactobacillus mang enzyme beta – galactosidase, glycolase và lactic dehydrogenase
có tác dụng chuyển hóa đường lactose thành axit lactic. Đây là một axit hữu cơ có
những đặc tính sinh học đặc biệt.
Về mặt sinh lý học axit lactic có những ưu điểm sau:
-

Tăng cường khả năng tiêu hóa protein sữa thông qua sự đông vón.

-

Tăng cường hoạt tính Ca, P, Fe.

-

Kích thích sự tiết dịch vị.

-

Tăng nhanh cử động đẩy nhanh thức ăn đi xuống dạ dày.

-

Là nguồn năng lượng cho quá trình hô hấp.

11


Tùy thuộc vào loài và điều kiện nuôi cấy, axit lactic sản xuất hai loại đồng phân
quang học : D(-) và L(+). Ở người cả hai loại đồng phân này đều được hấp thụ trong
đường ruột

Hình 1.4: Hai loại đồng phân axit lactic
Axit lactic còn làm hạ pH đường ruột còn 4-5, do đó sự phát triển của sinh vật gây thối
và E.coli ( thích nghi ở pH 6-7 ) bị ức chế.
- Sản xuất bacteriocin và các cơ chất kháng khuẩn:
Bacteriocin là chất kháng khuẩn có bản chất là peptide được tổng hợp ở cả vi khuẩn
Gram (−) và Gram ( + ) để ức chế các vi khuẩn cạnh tranh khác. Các tế bào sản xuất thì
miễn dịch với hoạt tính bacteriocin. Chúng có hoạt tính kháng khuẩn cao dù ở nồng độ
rất thấp, đặc tính diệt khuẩn cao hơn ở pH thấp, tương đối bền ở nhiệt độ cao và không
bị ảnh hưởng của các dung môi hữu cơ. Do có bản chất là protein nên bacteriocin
không gây tác dụng phụ, không gây dị ứng trong cơ thể người. Chúng hoạt động theo
cơ chế: ức chế sự nảy mầm của bào tử và ngừng hoạt động của các chất mang anion

thông qua các tương tác tĩnh điện với các phospholipide tích điện âm
Các chủng vi khuẩn Lactobacillus khác nhau thì tạo ra các cơ chất kháng khuẩn
khác nhau

12


Bảng 1.3: Một vài loại cơ chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus
Tên bacteriocin

Loài sản xuất

Acidolin

L.acidophilus

Acidophilin

L.acidophilus

Lactacin B

L.acidophilus

Lactacin F

L.acidophilus

Bulgarin

L.bulgaricus

Plantaricin A

L.plantarum

Lactolin

L.plantarum

Plantaricin B

L.plantarum

Lactolin 27

L.plantarum

Helveticin J

L.herveticus

Reuterin

L.reuteri

Lactobrevin

L.brevis

Lactobacillin

L.brevis

1.2.2. Vai trò của vi khuẩn Lactobacillus. [6]
- Sản xuất thực phẩm lên men: Các chủng vi khuẩn Lactobacillus được sử dụng
lên men các loại thực phẩm muối chua truyền thống như dưa muối, cà muối, kim chi;
lên men sữa tạo các sản phẩm phong phú hơn về dinh dưỡng, mùi vị đặc trưng như sữa
chua, phomat, bánh mì, bánh bao…
Trong quá trình muối chua rau quả, các vi khuẩn Lactobacillus trong rau quả tạo ra
một lượng axít đáng kể làm giảm pH môi trường, làm chua rau quả và ức chế sự phát
triển của các vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm.

13


- Bảo quản thực phẩm: trước đây việc bảo quản thực phẩm dựa trên việc sử dụng
các chất phụ gia tổng hợp hóa học khiến người tiêu dùng lo ngại do những ảnh hưởng
có hại đến sức khỏe, vi khuẩn Lactobacillus có khả năng tạo cơ chất kháng khuẩn
bacteriocin tiêu diệt các vi sinh vật không mong muốn nên ngày nay người ta sử dụng
chúng để bảo quản thực phẩm, tăng thời hạn sử dụng, hạn chế truyền mầm bệnh, giúp
bảo quản giá trị dinh dưỡng, vitamin, đáp ứng nhu cầu sản xuất và tiêu dùng.
- Vi khuẩn lactic được sử dụng để lên men thu axit lactic, có vị chua dễ chịu
và có đặc tính bảo quản nên có thể làm gia vị với các loại nước uống nhẹ, tinh dầu,
dịch quả, mứt. Chúng được dùng để axit hóa rượu vang và hoa quả nghèo axit, giúp
bảo quản bột trứng khô, dùng trong đóng gói ôliu Tây Ba Nha nhằm ngăn chặn sự hư
hỏng và sự lên men…

- Tham gia vào quá trình sản xuất bánh mì: các chủng nấm men được bổ sung vào
trong quá trình ủ bột, sinh trưởng trong điều kiện hiếu khí, tạo ra CO2 tạo các khoang

trống trong khối bột, làm khối bột nở xốp. Nấm men Saccharomyces exiguous, cùng
với một số loài Lactobacillus tạo ra axit lactic tạo vị chua và mùi thơm đặc trưng của
bánh mỳ .
- Trong chăn nuôi thú y: Lactobacillus có hiệu quả trong phục hồi sự cân bằng hệ
vi sinh vật đường ruột và giúp hình thành hệ vi sinh vật dạ con. Nhờ vào sự giảm nồng
độ NH3 và hạn chế vi sinh vật gây thối nhiễm vào đường ruột. Lactobacillus có hiệu
quả kích thích tăng trưởng ở thú nuôi.
Ngoài ra người ta còn dùng Lactobacterium casei và Lactobacterium planetarium
để ủ rơm rau cho gia súc ăn. Trong quá trình lên men vi khuẩn lactic sản sinh ra một số
sản phẩm có giá trị dinh dưỡng như vitamin, chất thơm, kháng sinh làm cho thức ăn
gia súc ủ chua có giá trị dinh dưỡng cao, tăng năng suất vật nuôi.
- Về sức khỏe :

Nhờ vào khả năng sản xuất axit lactic và bacterium trong đường

ruột, Lactobacillus cải thiện được tình trạng tiêu chảy, tăng nhu động ruột, chữa được
chứng táo bón.

14


Chất xơ được vận chuyển gần như nguyên vẹn đến ruột kết, tại đây
Lactobacillus sẽ lên men các chất xơ hòa tan, tạo các chất có lợi hấp thụ lại cơ thể con
người, làm mềm các chất xơ không hòa tan. Làm giảm chứng đầy hơi, tăng hấp thu
đường ruột, làm mềm phân, kết dính các chất có hại và thải ra ngoài.
Lactobacillus duy trì pH âm đạo khoảng 4 - 4,5 nhờ vào hoạt động lên men
glycogen thành axit lactic. Môi trường này không thích hợp cho mầm bệnh phát triển
như Trichomoncisvaginaleic (protozoa kí sinh) và Candida albicans ( nấm men)…
Trong nha khoa có hai chế phẩm được sử dụng nhiều nhất là Puramex và Puracal.
Puramex gồm có: almulinium lactat, Fe-lactat (được dùng trị bệnh thiếu máu), Mglactat, Zn-lactat. Còn Puracal chỉ có lactat canxi. Các chế phẩm này thường làm cho

răng chắc khỏe hơn.
- Trong các ngành công nghiệp : Lactobacillus được dùng tạo các chế phẩm sinh
học đươc sử dụng trong công nghiệp thuộc da, dệt, nhuộm, sơn và chất dẻo nhằm đem
đến sản phẩm an toàn hơn cho người sử dụng, hạn chế sự thải loại các chất hóa học ra
môi trường.
1.3. Một số chủng Lactobacillus tiêu biểu dược sử dụng sản xuất chế phẩm
probiotic.
Các chủng Lactobacillus tiêu biểu dược sử dụng sản xuất chế phẩm probiotic bao
gồm: Lactobacillus acidophilus,

Lactobacillus casei,

Lactobacillus bulgaricus,

Lactobacillus plantarum …
1.3.1. Lactobacillus acidophilus:

Hình 1.5: Lactobacillus acidophilus
15


- Là trực khuẩn hình que, Gram (+), không di động, kích thước trung bình 0,6 - 0,9
× 1,5 – 6µm, không sinh bào tử, sinh sản bằng hình thức trực phân, hô hấp. Chúng phát
triển tốt ở 37 – 40oC ( không phát triển hay phát triển rất kém ở nhiệt độ dưới 20oC),
pH thích hợp từ 5,5- 6. Chịu được ở nồng độ 2% NaCl và 2% muối mật. [13]
- Có khả năng đồng hóa: lactose, glucose, maltose. Ở người, Lactobacillus
acidophilus cư trú ở ruột, âm đạo để bảo vệ chống lại sự xâm nhập hay gia tăng các vi
khuẩn có hại [16].
- L.acidophilus cần thiết để đồng hóa các chất dinh dưỡng của cơ thể. Nó hỗ trợ
sản xuất các enzyme quan trọng, tăng tỷ lệ enzyme mà tại đó các vitamin được hấp thu.

Một số chất dinh dưỡng được hấp thu tốt nhất với L.acidophilus là vitamin K và B,
canxi, lactase và các axit béo
1.3.2. Lactobacillus casei:

Hình 1.6: Lactobacillus casei
- Lactobacillus casei là vi khuẩn Gram (+), kị khí, không sinh bào tử , không di
động, kích thước tế bào 0,7-1,1µm× 2,0-2,4µm, là vi khuẩn chịu axit và chịu nhiệt từ
15- 45oC.
Lactobacillus casei là vi sinh vật không gây hại và được chứng minh là có lợi
cho sức khỏe con người, giúp bảo vệ cơ thể con người khỏi bệnh tật bằng cách hạn chế
sự phát triển của vi khuẩn có hại gây nhiễm trùng [8]. Theo một số báo cáo, các nhà
khoa học đã tìm thấy tác dụng của L.casei có các đặc tính có lợi hỗ trợ sức khỏe con
người, giúp cải thiện và tăng cường chức năng hệ tiêu hóa. Một số chủng vi khuẩn
giúp kiểm soát tiêu chảy, trong khi chủng khác có tác dụng chống viêm ruột. Ngoài ra

16