Phân lập tuyển chọn vi khuẩn lactic ứng dụng cho lên men kim chi gừng

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
PHÂN LẬP TUYỂN CHỌN VI KHUẨN LACTIC ỨNG DỤNG
CHO LÊN MEN KIM CHI GỪNG

Người hướng dẫn : TS. Nguyễn Thị Việt Anh
Sinh viên thực hiện: Đình Đại Dương
Lớp

: 12 - 03

HÀ NỘI – 2016


LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự
hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác.
Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay,
em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình
và bạn bè. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở khoa
Công Nghệ Sinh Học – Trường Đại Học Mở Hà Nội đã cùng với tri thức và
tâm huyết của mình. Và đặc biệt, trong học kỳ này. Nếu không có những lời
hướng dẫn, dạy bảo của các thầy cô thì em nghĩ bài thu hoạch này của em rất
khó có thể hoàn thiện được. Em xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc TS. Nguyễn Thị
Việt Anh đã tận tâm hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình trực tập,
nghiên cứu và thực hiện khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn
ThS. Hà Thị Phương và các cô, chú, anh, chị công tác tại bộ môn Công nghệ

lên men đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ và đóng góp ý kiến quý báu để em
hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy
bảo của thầy thì em nghĩ bài thu hoạch này của em rất khó có thể hoàn thiện
được. Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất
mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn
học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.
Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Sinh
Học và Thầy Viện Trưởng - TS Lê Văn Thanh thật dồi dào sức khỏe, niềm
tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho
thế hệ mai sau.
Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2016
Sinh viên


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1
PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 3
1.1. VI KHUẨN LACTIC............................................................................... 3
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu vi khuẩn lactic. .................................................... 3
1.1.2. Đặc điểm chung về vi khuẩn lactic. .................................................... 4
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái. ...................................................................... 4
1.1.2.2. Đặc điểm sinh lý sinh hóa. ........................................................... 4
1.1.2.3. Phân loại vi khuẩn lactic. ............................................................10
1.1.3. Những ứng dụng của vi khuẩn lactic. ................................................16
1.1.4. Vai trò của vi khuẩn lactic trong bảo quản thực phẩm và chế biến
thực phẩm. ..................................................................................................17
1.2. ỨNG DỤNG LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT “KIM CHI”
GỪNG. ..........................................................................................................19
1.2.1. Giới thiệu về “kim chi” gừng. ...........................................................19
1.2.2. Tình hình sản xuất “kim chi”. ...........................................................19

1.2.2.1. Ở Việt Nam. ................................................................................19
1.2.2.2. Trên thế giới................................................................................20
1.2.3. Nguyên liệu gừng và các sản phẩm từ gừng. .....................................20
1.2.3.1. Nguyên liệu gừng. .......................................................................20
1.2.3.2. Sản phẩm từ gừng. ......................................................................22
PHẦN II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........................24
2.1. VẬT LIỆU. .............................................................................................24
2.1.1. Mẫu thí nghiệm. ................................................................................24
2.1.2. Hóa chất. ...........................................................................................24
2.1.3. Máy móc dụng cụ..............................................................................25
2.1.4. Môi trường cơ bản sử dụng trong nghiên cứu....................................25
2.2. PHƯƠNG PHÁP. ...................................................................................26
2.2.1. Phương pháp vi sinh..........................................................................26
2.2.1.1. Phương pháp lấy mẫu, làm sạch, phân lập. ..................................26


2.2.1.2. Phương pháp nhuộm Gram (Nhuộm kép)....................................27
2.2.1.3. Xét nghiệm catalaza. ...................................................................28
2.2.1.4. Phương pháp đo độ đục bằng máy quang phổ khả biến. ..............29
2.2.1.5. Phương pháp bảo quản giống. .....................................................30
2.2.2. Phương pháp phân tích hóa lý, hóa sinh. ...........................................31
2.2.2.1. Phương pháp chuẩn acid. ............................................................31
2.2.2.2. Phương pháp xác định thành phần chất xơ. .................................32
2.2.2.3. Phương pháp xác định hàm lượng ẩm của nguyên liệu gừng. ......33
2.2.2.4. Phương pháp xác định lượng tinh dầu trong gừng. ......................34
2.2.3. Phương pháp lên men thử nghiệm kim chi gừng. ...........................35
PHẦN III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. ........................................................37
3.1. PHÂN LẬP CÁC CHỦNG VI KHUẨN LACTIC TỪ NGUỒN THỰC
PHẨM LÊN MEN. ........................................................................................37
3.2. TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI KHUẨN LACTIC CÓ KHẢ

NĂNG SINH ACID CAO. ............................................................................38
3.3. TUYỂN CHỌN CHỦNG VI KHUẨN LACTIC THÍCH HỢP CHO
LÊN MEN “KIM CHI” GỪNG TỪ CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN
LẬP MỚI VÀ TỪ BỘ SƯU TẬP GIỐNG VI SINH VẬT (CHỊU ACID,
MUỐI NACL, DỊCH CHIẾT GỪNG TƯƠI Ở NỒNG ĐỘ CAO). ................40
3.4. XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH HÌNH THÁI, SINH LÝ, SINH HÓA CỦA
CÁC CHỦNG PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN MỚI. .......................................41
3.3.1. Đặc điểm hình thái. ...........................................................................41
3.3.2. Đặc tính sinh lý hóa. .........................................................................44
3.5. THỬ NGHIỆM LÊN MEN KIM CHI GỪNG TỪ CHỦNG VI
KHUẨN LACTIC ĐÃ TUYỂN CHỌN. ........................................................44
KẾT LUẬN ......................................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................48


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Đặc điểm bốn chi .............................................................................12
Bảng 2. 1. Dụng cụ.............................................................................................25
Bảng 2. 2. Môi trường MRS .............................................................................25
Bảng 3. 1. Nguồn, đặc điểm các khuẩn lạc thu được .........................................37
Bảng 3. 2. Kiểm tra khả năng sinh acid của các chủng vi khuẩn lactic ..............38
Bảng 3. 3. Kiểm tra khả năng sinh trưởng trên môi trường có nồng độ muối
cao của các chủng vi khuẩn lactic. ....................................................................39
Bảng 3. 4. Đặc điểm hình thái của các chủng lactic. .........................................43
Bảng 3. 5. Đặc tính sinh lý sinh hóa ..................................................................44
Bảng 3. 6. Số lượng tế bào vi khuẩn. ................................................................45
Bảng 3. 7. Hàm lương axit ................................................................................45
Bảng 3. 8. Mật độ quang ...................................................................................45
Bảng 3. 9. So sánh về mùi vị các mẫu. ..............................................................45
Bảng 3. 10. Kết quả sắp xếp mức độ sảng khoái của 5 thành viên.....................46

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 3. 1. Khả năng sinh trưởng trên môi trường có nồng độ muối, nồng độ
gừng cao của các chủng vi khuẩn lactic. ...........................................................41
Hình 3. 2. Hình thái các chủng lactic. ...............................................................42
Hình 3. 3. Hình thái các khuẩn lạc. ...................................................................43


LỜI MỞ ĐẦU

Lương thực, thực phẩm là nhu cầu không thể thiếu của con người.
Chính vì vậy mà con người luôn tìm cách chế biến lương thực thực phẩm
thành những dạng thực phẩm khác nhau, rất đa dạng và phong phú. Từ lâu,
các sản phẩm lên men là một trong những sản phẩm truyền thống đã phổ
biến khắp nơi trên thế giới.
Ngoài hương vị đặc trưng, các sản phẩm lên men còn có tác dụng chữa
bệnh như yaourt giúp tiêu hóa tốt, phòng bệnh đường ruột. Đặc biệt các sản
phẩm muối chua rau quả với quá trình lên men đường trong nguyên liệu rau
quả bởi vi khuẩn lactic, có tác dụng tạo hệ vi khuẩn có ích cho đường tiêu
hóa. Rau quả muối chua tuy không phải là thuốc thuần túy nhưng dùng làm
thức ăn rất tốt cho người mắc chứng béo phì, tiểu đường ... vì nó ít glucid và
khả năng sinh nhiệt thấp. Bên cạnh đó, kim chi gừng còn mang đến cho chúng
ta rất nhiều lợi ích. Trong mùa hè nóng bức, dịch vị dạ dày giảm, do đó ảnh
hưởng đến sự thèm ăn. Trước bữa ăn, nếu ăn một vài lát gừng, sẽ có tác dụng
kích thích nước bọt, tăng tiết dịch và nhu động dạ dày, nhờ đó tăng cảm giác
ngon miệng. Điều này cũng là lý giải cho câu nói "Mùa đông ăn củ cải, mùa
hè ăn gừng”. Gừng chứa các hợp chất cấu trúc diphenyl heptan, một chất
chống oxy hóa mạnh mẽ. Nhờ đó, trà gừng nói riêng và các món có chứa
gừng rất có lợi cho sức khỏe trong việc chống lại hiệu ứng phá huỷ tế bào bởi

các gốc tự do, thủ phạm gây nhiều bệnh nan y trong đó có cả bệnh ung thư,
tim mạch và đột quỵ. Ngoài ra, chúng giúp ngăn chặn viêm dạ dày, giảm đau,
giảm ho, chống co thắt, chống nôn...
Và kim chi gừng là một trong những sản phẩm rau quả muối chua, lên men
vi khuẩn lactic. Với người Hàn Quốc, kim chi gừng trở thành món ăn điển
hình của dân tộc. Người Hàn Quốc cho rằng, bữa ăn của họ sẽ vô vị nếu thiếu
1


vắng vị cay, giòn của những món kim chi. Món ăn bổ dưỡng này không có
cholesterol và đặc biệt ngon. Tùy theo khẩu vị mà có nhiều loại kim chi và
cách chế biến khác nhau. Làm kim chi là một quy trình đơn giản nhưng đòi
hỏi rất nhiều sự khéo léo của người nội trợ.
Với mục tiêu như vậy việc lựa chọn tìm ra những chủng lactic phù hợp với
quá trình lên men kim chi để tạo ra những sản phẩm có chất lượng tốt, ổn
định, hương vị đặc trưng là cần thiết. Vì vậy chúng tôi đã nghiên cứu đề tài:
Phân lập tuyển chọn vi khuẩn lactic ứng dụng cho lên men “kim chi”
gừng.
Nội dung thực hiện bao gồm:
1. Phân lập chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh acid lactic cao, chịu
được acid, nồng độ muối, có khả năng lên men trên cơ chất gừng tươi.
2. Tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic đạt được các tiêu chuẩn trên ở điều
kiện tốt nhất.
3. Xác định các điều kiện môi trường thích hợp thu sinh khối vi khuẩn cao
4. Thử nghiệm lên men lactic gừng từ vi khuẩn đã tuyển chọn

2


PHẦN I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. VI KHUẨN LACTIC.
1.1.1. Lịch sử nghiên cứu vi khuẩn lactic.
Qua nhiều thế kỷ các nhà khoa học trên thế giới đã dần khám phá ra những
bí ẩn về vi khuẩn lactic.
Năm 1780, nhà hóa học Thụy Điển Scheele đầu tiên tách được acid lactic
từ sữa bò lên men.
Năm 1847, Blondeau đã công nhận acid lactic là sản phẩm cuối cùng của
chuỗi phản ứng lên men.
Năm 1857, Louis Paster đã chứng minh rằng việc làm sữa chua là kết quả
hoạt động của một nhóm vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn lactic.
Năm 1873, Lister phân lập thành công vi khuẩn lactic đầu tiên và đặt tên là
Bacterium lactic (nay gọi là Streptococcuss lactic).
Năm 1906, Metchnikoff xuất bản cuốn “The problongation of life
optimistic studies”. Ông chứng minh rằng vi khẩn lactic trong sữa chua
(yoghurt) như là nhân tố chống lại sự thối rữa ruột và sự lão hóa. A.L Cantri
đã ứng dụng vi khuẩn lactic để điều trị bệnh bàng quang.
Hiện nay, lên men lactic có nhiều ứng dụng trên quy mô lớn và các dạng
vi khuẩn lactic được sử dụng đòi hỏi phải thuần khiết và có hoạt tính sinh học
cao. Trong đó một số loài thuộc chi Lactobacillus và Streptococcus được sử
dụng nhiều nhất.

3


1.1.2. Đặc điểm chung về vi khuẩn lactic.
1.1.2.1. Đặc điểm hình thái.
Vi khuẩn lactic được xếp chung vào họ Lactobacteriaceae, mặc dù nhóm
vi khuẩn này không đồng nhất về mặt hình thái (gồm cả hình que, hình cầu...).
Kích thước và hình dạng của các vi khuẩn lactic rất khác nhau ở các chi
khác nhau. Sự thay đổi về hình dạng và kích thước tế bào thường xảy ra trong

quá trình sinh trưởng.
Về mặt sinh lý chúng tương đối đồng nhất:
- Vi khuẩn lactic là vi khuẩn gram dương.
- Không di động.
- Không có khả năng tạo bào tử (trừ Sporolactobacillus inulinus).
1.1.2.2. Đặc điểm sinh lý sinh hóa.
Vi khuẩn lactic có khả năng sinh trưởng tốt trong môi trường kỵ khí và
hiều khí. Năng lượng dùng để trao đổi chất có được là nhờ quá trình lên men
các hydratcacbon bao gồm: monosacarit, disacarit, rượu đa chức, một số loài
lên men được cả tinh bột. Acid lactic luôn là sản phẩm cuối cùng, chủ yếu của
quá trình lên men. Ngoài ra một số loài của Lactobacillus, Leuconostoc hoặc
Streptococcus có khả năng tạo hương, sinh ra diaxetyl hoặc acetoin. Ở phần
lớn vi khuẩn, axetoin được sinh ra từ pyruvat và vì vậy là sản phẩm của quá
trình trao đổi hydrocacbon. Ở vi khuẩn lactic rất ít trường hợp acetoin được
hình thành có nguồn gốc từ hydrocacbon nếu như không có nguồn pyruvat bổ
sung. Thường pyruvat này có nguồn gốc từ xitrat. Đây là quá trình lên men kỵ
khí xitrat ở vi khuẩn lactic. Tuy được gọi là lên men nhưng thực ra xitrat
không được sử dụng như là một nguồn năng lượng mà chỉ dùng để tạo ra các
sản phẩm trao đổi chất. Một số loài Leuconostoc và Lactobacillus lên men dị
hình trong môi trường trung tính không tạo ra acetoin hoặc diaxetyl mặc dù
4


trong môi trường này chúng vẫn sử dụng xitrat. Tuy nhiên trong môi trường
axit các loại này lại tạo ra một lượng đáng kể acetoin.
CO2

Axtat

Xitrat

CO2

oxalaxetat

pyruvat

axetaldehyt

α - axetolactat

2,3 Butylenglycol

acetoin

Diaxetyl

Mặc dù vi khuẩn lactic có thể phát triển trên môi trường hiếu khí nhưng
chúng không thu nhận năng lượng nhờ quá trình hô hấp. Điều này chứng tó
chúng không tổng hợp được nhân hem, do đó không có cytocrom hay những
enzyme chứa nhân hem khác. Chúng có thể tiến hành một số phản ứng oxy
hóa một số ít các hợp chất hữu cơ khác nhờ enzyme flavoprotein. Các phản
ứng này không kèm theo việc tổng hợp ATP.
Nhiều loại vi khuẩn kỵ khí chết rất nhanh khi tiếp xúc với không khí.
Ví dụ: Clostridia sinh ra H2O2 trong tế bào ở điều kiện hiếu khí không
được giải độc vì các vi khuẩn này thiếu cytocrom. Riêng ở vi khuẩn lactic tuy
catalaza âm tính song lại có một enzyme khác là peroxydase bản chất là
flavoprotein. Enzyme này là trung gian xúc tác các quá trình oxy hóa các cơ
chất hữu cơ dưới tác dụng của H2O2. Nhờ đó vi khuẩn lactic vẫn có khả năng
sinh trưởng trong môi trường hiếu khí. Đây cũng là đặc điểm quý báu để nhận

dạng vi khuẩn lactic vì chúng gần như là những vi khuẩn catalaza âm tính duy
nhất có khả năng sinh trưởng khi có mặt oxy.
Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic cũng rất phức tạp, tùy theo đặc
điểm từng loài mà khác nhau. Chúng thường có nhu cầu về các acid amin,
peptit, các dẫn xuất của acid nucleic, vitamin (ví dụ vitamin nhóm B1, B3, B6,
5


B12), vitamin PP, các acid và este của các acid béo, các đường lên men để
cung cấp năng lượng, các nguyên tố vi lượng. Do đó môi trường để nuôi cấy
vi khuẩn lactic thường chưa pepton, cao thịt, cao nấm men và các dịch chiết
từ thực vật hoặc động vật khác.
Một số đặc điểm sinh lý điển hình nữa của vi khuẩn lactic là khả năng
chống chịu acid tốt. Những vi khuẩn lactic hình cầu có thể sinh trưởng trong
môi trường pH trung tính hoặc hơi kiềm, vi khuẩn hình que không có khả
năng chịu môi trường có pH lớn hơn 6.
Vi khuẩn lactic có khả năng chịu pH môi trường đạt giá trị là 5. Đặc tính
sinh acid và chịu acid rất tốt đã giúp vi khuẩn lactic cạnh tranh với vi khuẩn
khác trong môi trường giàu dinh dưỡng và do đó chúng là đại diện tiêu biểu
của nhóm vi khuẩn trong giai đoạn cuối của quá trình lên men.
Tùy thuộc phạm vi nhiệt độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic, người ta chia
chúng thành hai loại:
- Vi khuẩn lactic ưa ấm (mesophile): có thể sinh trưởng trong khoảng
nhiệt độ 10-350C.
- Vi khuẩn lactic ưa nhiệt (thermophile): có thể chịu nhiệt độ 450C.
a. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic.
Nhu cầu dinh dưỡng là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến
kết quả lên men. Vi khuẩn lactic có nhu cầu về dinh dưỡng rất phức tạp. Đó là
do khả năng tự sinh tổng hợp nhiều hợp chất cần cho sự sống của nhóm vi
khuẩn này. Chúng là nhóm vi sinh vật đa khuyết dưỡng (polyauxotrophile)

đối với nhiều acid amin, nhiều base nucleic, nhiều loại vitamin... Không một
đại diện nào thuộc nhóm này có thể phát triển trên mooii trường muối khoáng
thuần khiết chứa glucoza và NH4+. Đa số chúng cần hàng loạt vitamin

6


(lactoflavin, thiamin, acid pantotenic, acid nicotinic, acid folic, biotin) và các
acid amin.
Nhu cầu về cacbon.
Vi khuẩn lactic có thể sử dụng được nhiều loại hydratcacbon khác nhau để
đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cacbon của chúng. Chúng có thể sử dụng hexose
(glucose, fructose, mantose, galactose), các đường đôi (saccarose, lactose,
mantose) và cả các polysaccarit (tinh bột, dextrin). Tuy nhiên nguồn cacbon
quan trọng nhất đối với vi khuẩn lactic vẫn là monosaccarit và disaccarit.
Chúng được dùng để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và sinh
ra các acid hữu cơ như acid lactic, malic, pyruvic, fumaric, acetic... Nhu cầu
cacbon còn tùy thuộc vào từng loài vi khuẩn, chẳng hạn như Lactobacillus
delbrueckii có thể sử dụng đường maltose; còn Lactobacillus bulgaricus có
thể sử dụng lactose nhưng không sử dụng được maltose và saccarose; một số
loài còn sử dụng được cả đường dextrin. Trong quá trình lên men ngoài việc
sử dụng các hợp chất chứa cacbon, vi khuẩn lactic còn có thể sử dụng các
acid amin như: arginin, tizonin, gluconic làm nguồn cung cấp năng lượng.
Nhu cầu về Nitơ.
Nitơ có mặt trong tất cả các thành phần quan trọng của tế bào như protein,
enzyme... vì thế vi khuẩn lactic cũng như tất cả các cơ thể sống khác cần nitơ
để đảm bảo cho quá trình sinh trưởng và phát triển, tham gia vào xây dựng
cấu trúc tế bào. Một số vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp các hợp chất
hữu cơ phức tạp chứa nitơ, vì vậy để đảm bảo cho sự phát triển của mình
chúng phải sử dụng nguồn nitơ có sẵn trong môi trường. Chỉ có một số ít vi

khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất nitơ hữu cơ từ nguồn
nitơ vô cơ.

7


Nguồn nitơ hay được cung cấp dưới dạng các hợp chất hữu cơ tự nhiên
như dịch ngũ cốc, dịch thủy phân protein, cao ngô, cao thịt, cao nấm men...
Trong đó cao nấm men là sự lựa chọn tốt nhất trong các nguồn nitơ phức tạp.
Nhu cầu về vitamin.
Vitamin là hợp chất hữu cơ không chứa năng lượng nhưng rất cần thiết,
không thể thay thế, có vai trò quan trọng trong chuyển hóa vật chất và hoạt
động cơ thể. Rất ít vi khuẩn lactic có khả năng tự tổng hợp vitamin cho mình,
đa số chúng phải sử dụng nguồn vitamin đưa từ ngoài vào. Vì thế việc bổ
sung vitamin là đặc biệt cần thiết đối với hầu hết các nhóm vi sinh vật dị
dưỡng chất sinh trưởng này. Các dịch chứa vitamin thường bổ sung như nước
khoai tây, ngô, cà rốt, dịch thủy phân nấm men và nhiều chất khác.
Nhu cầu về muối khoáng.
Ngoài nhu cầu về các acid amin, vitamin, vitamin và cacbon, vi khuẩn
lactic còn cần các yếu tố khác cho sự phát triển đó là các base nitơ như
Adenin, Hypoxantin, Guanin, Uraxil, Thimin, Thimindin và các acid hữu cơ
cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn lactic như acid acetic, acid citric và
acid folic. Chúng còn cần rất nhiều các hợp chất vô cơ như đồng, sắt, natri,
kali, photpho, lưu huỳnh, mangan, magie...
b. Một số yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn
Lactic.
Ngoài sự ảnh hưởng của các thành phần dinh dưỡng, các yếu tố như pH,
nhiệt độ, nồng độ oxy, áp suất thẩm thấu, hàm lượng giống tiếp ban đầu...
cũng ảnh hưởng tới sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic.

8


Ảnh hưởng của oxi.
Vi khuẩn lactic thuộc nhóm hô hấp tùy tiện, từ kỵ khí đến vi hiếu khí. Đặc
điểm này bị quy định bởi sự không có mặt của hệ enzyme oxi hóa - khử
cytocrom và catalaza trong tế bào.
Tuy nhiên vi khuẩn lactic vẫn có thể oxy hóa một số chất theo cách sử
dụng oxy phân tử là vì chúng có hệ enzyme oxy hóa FAD (Flavin Adenin
Dinucleotit), hệ enzyme peroxydase nội bào, có thể thực hiện các chức năng
thay cho hệ enzyme dehydrogenase để vận chuyển ion H+, khi đó oxi được sử
dụng như là chất nhận hidro. Quá trình oxy hóa ở vi khuẩn lactic xảy ra
thường kèm theo sự hình thành H2O2. Một số vi khẩn như Streptoccocus
mastitidis, Streptoccocus faecalis, Streptoccocus brevis, Leuconostoc
mensenteroides có thể khử được H2O2 thành nước cùng với sự tham gia của
một số chất bị oxy hóa.
Ảnh hưởng của oxy đôi khi còn phụ thuộc cả vào nhiệt độ. Ví dụ như một
số chủng của loài Lactobacillus brevis, Lactobacillus buchneri phát triển tốt ở
300C trong điều kiện hiếu khí và yếm khí, trong khi ở 370C nó chỉ phát triển
trong điều kiện hiếu khí.
Ảnh hưởng của nhiệt độ.
Nhiệt độ có ảnh hưởng có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của vi khuẩn
lactic. Khoảng nhiệt độ phát triển của vi khuẩn lactic khá rộng: một số loài có
thể phát triển ở 550C trong khi một số khác có thể phát triển được ở 50C. Nói
chung đa số vi khuẩn lactic có thể phát triển trong khoảng nhiệt độ từ 150C
đến 400C. Ví dụ như: Lactobacillus delbrueckii nhiệt độ thích hợp là 400C;
Lactobacillus peatose có khoảng nhiệt độ tối ưu là 25 – 300C; Lactobacillus
casei từ 28 – 320C; các loài thuộc Streptococcus nhiệt độ tối ưu ở 450C.

9

Ảnh hưởng của pH.
Hoạt động của vi khuẩn lactic, đặc biệt là hệ enzyme của chúng chịu tác
động mạnh của pH. Do đó mà pH ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của
tế bào vi khuẩn lactic. Mỗi giống vi khuẩn lactic khác nhau thì có pH tối thích
khác nhau. Ví dụ: Lactobacillus: pH tối thích từ: 5,5 – 6,2.
Pediococcus: pH tối thích từ: 5,5 – 6,5.
Leuconostoc: pH tối thích từ 6,3 – 6,5.
Dựa vào pH tối thích mà người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm sinh
hóa là nhóm ưa acid (aciddophilus) và nhóm kỵ acid (aciddophobic).
Ảnh hưởng của áp suất thẩm thấu.
Màng tế bài vi khuẩn có tính bán thấm. Hoạt động trao đổi qua màng tế
bào phụ thuộc vào hệ enzyme pecmerase nằm trên màng tế bào và áp suất
thẩm thấu của từng cơ chất có trong môi trường.
Áp suất thẩm thấu của môi trường tỷ lệ thuận với nồng độ chất khô hòa tan
trong môi trường. Khi hàm lượng muối lớn hơn 5% thì phần lớn các vi khuẩn
lactic không phát triển, trừ Eterococcus có thể chịu được hàm lượng muối lên
tới 6% ở pH = 9,6.

1.1.2.3. Phân loại vi khuẩn lactic.
a. Phân loại theo hình dạng.
Hiện nay người ta chia vi khuẩn lactic theo 4 nhóm chính dựa trên đặc
điểm về hình thái:
- Nhóm Streptococcus: Tế bào hình cầu hoặc ovan, đường kính từ 0,5 – 1
µm, chúng sắp xếp riêng biệt hoặc có thể cặp đôi, hay tạo thành chuỗi dài.
10


Đây là loại vi khuẩn ưa nhiệt, sinh trưởng ở nhiệt độ 450C nhưng không phát

triển ở 100C. Kích thước của các loài thuộc Streptococcus không giống nhau,
đôi khi ta còn trông thấy nó có dạng ovan dẹt, kéo dài trông gần giống như
trực khuẩn. Để phân biệt những loại gây bệnh và không gây bệnh, người ta
chia chúng thành 3 nhóm nhỏ hơn: Lactococcus đại diện là những vi khuẩn
lên men sữa; Enterococcus gồm những vi khuẩn sống trong phân và phần còn
lại là Streptococcus.
- Nhóm Leuconostoc: Có dạng hình cầu, nhưng trong môi trường có tính
acid như trong dịch quả thì chúng có dạng ovan hoặc dài hơn. Kích thước 0,5
– 0,8 x 1,6 µm. Đôi khi ta trông thấy hình chuỗi gồm nhiều cầu nối tiếp nhau
dài 1- 3µm. Đây là loại lên men dị hình, thường tạo ra rất ít acid lactic và
acetic, nhưng lại tao ra một lượng cồn và CO2 tương đối.
- Nhóm Pediococcus: Có tế bào hình cầu sắp xếp riêng rẽ, chum lại
thành đôi hoặc bộ bốn, có thể hình thành các chuỗi ngắn. Loại vi khuẩn này
thường bắt gặp trong nước hèm hoặc bia. Chúng thuộc loại hô hấp vi hiếu khí
sử dụng đường glucose sinh acid, không sinh khí, tổng hợp acid dạng L(+) và
DL. Kích thước d: 0,6 – 1,3 µm.
- Nhóm Lactobacillus: Quan sát dưới kính hiển vi thì dạng hình que là
phổ biến nhất. Chủng vi khuẩn này có kích thước thay đổi từ ngắn đến dài,
điều này phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Ví dụ như Lactobacillus casei
có dạng hình que ngắn, có khi lại trông thấy là hình que dài, mảnh hơi cong,
xếp thành chuỗi.
Trong điều kiện kỵ khí, chúng chuyển hóa glucose chủ yếu sinh acid
lactic. Trong điều kiện vi hiếu khí sản phẩm dị hình thường là acid propionic,
butyric, cồn và CO2. Tuy nhiên, sự khác nhau về hình thái còn tùy thuộc vào
môi trường cấy, sự có mặt CO2 cũng như điều kiện nuôi cấy.
Hiện nay, các loài vi khuẩn lactic được phân thành 4 chi sau:
11


Bảng 1. 1. Đặc điểm bốn chi

Chi

Hình thái tế bào

Hình cầu hoặc hình ovan, d: 0.5
Streptococcus - 1 µm, đơn đôi hoặc xếp thành
chuỗi.
Hình cầu hơi dài hoặc hình
Leuconostoc ovan, d: 0.5 - 0.8 x 1.6µm, xếp
chuỗi.
Hình cầu, d: 0.6 - 1.3µm, xếp
Pediococcus
đôi bộ 4 hoặc chuỗi ngắn.
Hình que, kích thước que thay
đổi tuỳ thuộc loài và tuỳ điều
Lactobacillus
kiện nuôi cấy và thành phần môi
trường.

Kiểu lên
men

Dạng acid lactic
sinh ra

Đồng
hình

L-lactic

Dị hình

D-lactic

Đồng
hình

DL-lactic

Tuỳ loài

Tuỳ loài

b. Phân loai theo hình thái lên men.
Những nghiên cứu về hệ thống học đầu tiên của vi khuẩn lactic được Orla
Jensen tiến hành vào năm 1920. Theo ông có thể chia vi khuẩn lactic làm hai
loại: vi khuẩn lactic lên men đồng hình và vi khuẩn lactic lên men di hình.
Lên men lactic đồng hình.
Các vi khuẩn lên men lactic đồng hình phân giải đường theo con đường
EMP và cho sản phẩm chủ yếu là axit lactic (90 - 98%). Chỉ một phần nhỏ
piruvat được decacboxyl hoá và chuyển hoá thành axit axetic, ethanol,
axetoin và C02. Mức độ tạo thành các sản phẩm này phụ thuộc vào sự có mặt
của O2.
Vi khuẩn lactic lên men đồng hình có ý nghĩa lớn trong công nghiệp vì để
đảm bảo đủ năng lượng cho hoạt động sống, đồng thời cung cấp năng lượng
cho sinh trưởng phát triển, chúng phân giải một lượng đường lớn và tạo thành
một lượng lớn axit lactic. Đây là một sản phẩm có vai trò quan trọng trong
công nghiệp thực phẩm.
12

Một số vi khuẩn lactic lên men đồng hình thường gặp là: Lactococcus
lactic, Enterrococcus fecalis, Streptococcus salivarius, Streptococcus
pyogenes,

Streptococcus

cremoris,

Streptococcus

thermophilus,

Streptococcus diacetylactic.
Phương trình tổng quát lên menacid lactic đồng hình:
C6H12O6

2CH3CHOHCOOH

Lên men lactic dị hình.
Nhóm vi khuẩn lactic dị hình lên men phức tạp hơn. Một mặt chúng
chuyển hoá sản phẩm đường thành acid lactic theo con đường glyxeraldehyd
3P để tạo thành acid lactic, mặt khác chúng tạo ra trong môi trường các sản
phẩm phụ như acid acetic, rượu etylic, CO2.
Vi khuẩn lactic lên men dị hình là do, thiếu hai enzyme chủ yếu của con
đường EMP là aldolase và triozophotphat-isomerase nên giai đoạn đầu của
quá trình phân giải glucose xảy ra theo con đường pp (pentose phosphat). Quá
trình chuyển hoá triozophotphat thành acid lactic xảy ra giống như trong lên
men đồng hình.
Sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men lactic dị hình vẫn là axit lactic

(khoảng 40%). Ngoài ra, tùy theo từng loài có thể tạo thêm các sản phẩm
khác như: acid sucsinic và rượu etylic (20%), acid acetic(10%), các chất khí
còn lại (20%).
Do tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời như vậy cho nên việc tách và cô lập
riêng các sản phẩm này là rất phức tạp. Các chủng vi khuẩn dị hình không
được ứng dụng trong sản xuất lactic ở quy mô công nghiệp nhưng lại thích
hợp với các sản phẩm tạo mùi vị đặc trưng trong các sản phẩm thực phẩm lên
men cổ truyền.

13


Đại diện của nhóm vi khuẩn lactic lên men dị hình là: Leuconostoc
mensemteroides, Leuconostoc cremoris.
Phương trình tổng quát lên men dị hình:

C6H12O6

2CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2

14


SƠ ĐỒ PHẢN ỨNG LÊN
LÊN MEN ĐỒNG HÌNH

LÊN MEN DỊ HÌNH

C6H12O6 = 2CH3CHOHCOOH

C6H12O6 = 2CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2

Glucoza

Glucoza

Glucoza 6 - Phosphat

Glucoza 6 - Phosphat
Pentozo – 6 - P

Fructoza 6 - Phosphat

Axit phosphogluconic

Fructoza 1,6 - diphosphat

Axit 3 – ceto 6 - phosphogluconic

Dihydroxyaceton - phosphat

Adehyt – 3 phospho glixerinic

Ribuloza 5 - phosphat

α - Glixerophosphat

Axit 1,3 diphospho - glixeric

Xiluloza 5 - phosphat

Glixerin + H3PO4

Axit 3 diphospho - glixeric
Axetyl phosphat
Axit 2 diphospho - glixeric

Axit lactic

Axit phosphoenolpyruvic

Axetaldehyt

Piruvat

Ethanol

15

Axetat


1.1.3. Những ứng dụng của vi khuẩn lactic.
Vi khuẩn lactic được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến
sữa. Công nghiệp sản xuất axit lactic, công nghiệp chế biến, bảo quản rau quả
và thức ăn gia súc. Nhiều giống vi khuẩn lactic thuần khiết được sử dụng
trong công nghiệp như: Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc,
Pediococos, Lactococcus.
Trong công nghiệp chế biến sữa vi khuẩn lactic có vai trò quyết định và
tạo hương vị cho sản phẩm. Nhờ chúng mà người ta có thể chế biến được

hàng loạt các loại sản phẩm từ sữa khác nhau. Các loại sữa chua, phomat,
bơ chua. Sữa chua là sản phẩm men lactic từ sữa tươi rất được nhiều người
ưa thích. Những vi khuẩn lactic được dùng trong sản xuất sữa chua như
Streptococcus, S.cremoris và một số loại sinh lượng phomat cũng là sản
phẩm có giá trị kinh tế cao được chế biến từ sữa, vi khuẩn, lactic cho vào
để làm chín phomat thường là Streptococcus lactic, S.arenoric,
Lactococcus casei, L.helveticum. Ngoài ra các loại vi khuẩn lactic sinh
lượng tốt như Streptococcus citrovorus, S.parcichovorus, s.diaxetylactic
cho người rất dễ chịu.
Quá trình lên men lactic cũng rất cần cho sản xuất bánh mỳ đổ thu bánh
mỳ đen. Vi khuẩn lactic được đưa vào làm cho bột chua và nở bột là
Lactobaciỉlus platarum. L. Coryniformis.
Úng dụng quan trọng của vi khuẩn này là sản xuất axit lactic đã được ứng
dụng từ năm 1894 cho các ngành công nghiệp thuộc da, vải, sợi, dược phẩm.
Ngày nay hơn một nửa sản phẩm axit lactic trên thế giới được dùng cho công
nghiệp thực phẩm. Còn lại chỉ sử dụng ở công nghiệp dược hoặc một số
ngành công nghiệp khác, axit lactic được sử dụng trong công nghiệp thực
phẩm, được dùng để bổ sung vào nước chiết quả, nước chanh, nước cam,
nước đường trong công nghiệp đồ hộp, thịt cá, rau quả.
16


Lên men lactic được sử dụng để ủ chua thức ăn gia súc, nhờ ủ chua không
những làm giảm thức ăn hư hỏng mà còn nâng cao chất lượng thức ăn làm
giàu thêm một số hoạt chất có lợi cho quá trình sống của vi sinh vật.
Vi khuẩn lactic còn được sử dụng làm vi khuẩn chỉ định trong nhiều
phương pháp xác định vitamin và axit amin riêng biệt. Do tính nhạy cảm với
một số axit amin và vitamin riêng biệt đó nên một trong số vi khuẩn lactic
được dùng để phân tích các chất này trong các môi trường khác.
Ngoài ra vi khuẩn lactic còn được ứng dụng trong việc bảo vệ sức khoẻ

con người, tăng cường tính miễn dịch, giảm lượng colesteron trong máu, tác
dụng chống ung thư và tăng canh tranh với vi sinh vật gây hại.
Đặc biệt những năm gần đây, cùng với việc tìm kiếm chất kháng sinh mới
lại phát hiện thêm được tính quý giá nữa của nhóm vi khuẩn này. Đó là khả
năng sinh tổng hợp bacteriocin. Một loại polypeptit được tổng hợp ở riboxom
của vi khuẩn lactic. Có khả năng ức chế các vi khuẩn Gram dương, đã mở ra
khả năng ứng dụng to lớn của vi khuẩn lactic trong công nghiệp thực phẩm,
bacteriocin cũng như vi khuẩn lactic sinh bacteriocin được sử dụng có hiệu
quả cao trong bảo quản thực phẩm để kéo dài thời hạn sử dụng.
1.1.4. Vai trò của vi khuẩn lactic trong bảo quản thực phẩm và chế biến
thực phẩm.
Đã từ lâu con người đã biết bảo quản thực phẩm nhờ quá trình lên men
lactic. Cho đến nay, con người đã tạo ra rất nhiều sản phẩm lên men lactic từ
sữa, thực vật và động vật. Quá trình lên men này đã tạo ra một lượng axit
lactic làm thay đổi pH của môi trường nhờ đó sản phẩm không bị thối, hỏng
do các loại vi sinh vật khác không chịu được pH axit này. tuy nhiên, người ta
thấy rằng nếu chỉ sử dụng axit lactic từ một cách riêng rẽ thì không tạo ra
hiệu quả này. Điều kiện cần thiết để axit này phát huy sức mạnh là nó phải
được tạo ra đồng thời với sự hình thành một lượng nhất định axit axetic. Axit
17


propionic, axit béo, diaxetyl, H202, etanol và các kháng sinh bactenoxin như
nisin, lactocin, sakacin, bulgaricin, plantacin... Những chất này tương tác với
nhau tạo nên hiệu quả phối hợp.
Đặc tính của quá trình lên men lactic gợi mở ý tưởng về việc sử dụng
phương pháp bảo quản nhân tạo hiện nay. Người ta đang nghiên cứu việc sử
dụng cả hai biện pháp hoặc là bổ sung các chất tinh chế kể trên hoặc là bổ
sung cách dùng vi khuẩn lactic vào thực phẩm.
Một hướng ứng dụng có hiệu quả trong việc bảo quản thực phẩm là cấy vi

khuẩn lactic (được cho là an toàn với sức khoẻ con người) vào trong thực
phẩm đông lạnh, nếu trường hợp điẻu kiện giữ lạnh không đảm bảo thì vi
khuẩn lactic sẽ phát triển nhanh hạ thấp pH và ngăn cản các vi khuẩn gây
bệnh khác. Việc ứng dụng các giống vi khuẩn lactic thuần chủng có khả năng
kháng lại các vi khuẩn khác thay thế cho những giống được dùng trong lên
men cũng là một hướng nghiên cứu đang được tiến hành.
Trong công nghiệp thực phẩm việc sử dụng quá trình lên men lactic để
chế biến các sản phẩm rau, thịt, quả, cá, trứng, không chỉ nhằm mục địch bảo
quản mà còn nhằm đưa ra thị trường các loại sản phẩm có tính chất và hương
vị mong muốn. Đây là một phương pháp bảo quản và chế biến thực phẩm
phổ biến nhất trên thế giới.
Người ta biết rằng việc sử dụng sữa chua hàng ngày có tác dụng nâng cao
tuổi thọ và tăng cường miễn dịch cho cơ thể, vi khuẩn Lactobacillus spp.
Bulgaricus trong sữa chua có tác dụng ức chế những vi khuẩn kỵ khí có bào
tử không sinh độc tố trong đường ruột. Và nó cũng có khả năng đồng hoá
cholesterol nên ăn sữa chua hàng ngày có tác dụng giảm cholesterol trong
huyết quản và nhờ đó làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim.
Ngoài ra những vi khuẩn lactic còn có khả năng kích thích hệ thống miễn
dịch thông qua con đường đáp ứng miễn dịch không đặc hiệu.
18


1.2. ỨNG DỤNG LÊN MEN LACTIC TRONG SẢN XUẤT “KIM CHI”
GỪNG.
1.2.1. Giới thiệu về “kim chi” gừng.
Sản phẩm này được bắt nguồn từ các nước châu Á, điển hình là Hàn
Quốc, Nhật Bản vào những năm thế chiến thứ hai. Ban đầu chỉ là thức uống
tự pha chế một cách ngẫu nhiên do các binh lính Hàn Quốc phải di chuyển
trong không khí lạnh dài, giá rét nên cần có nước gừng uống cho ấm bụng.
Nhưng do để nước gừng đường trong những cái cabin bằng nhôm lâu ngày bị

lên men, nên khi sử dụng tạo cảm giác khoan khoái, đỡ khát hơn. “ Kim chi”
gừng, bản chất là sự lên men của gừng. Cũng tương tự như các sản phẩm lên
men lactic khác. Kim chi lên men từ cải thảo, củ cải, tỏi, ớt... Dưa muối lên
men từ cải bẹ, bắp cải... Ngày nay, kim chi gừng dần trở lên phổ biến hơn với
mọi người. Nó mang đến cho người sử dụng nhiều lợi ích. Ngăn chặn sự tạo
thành cục máu đông, nhờ đó có thể ngăn ngừa chứng đau thắt ngực, nhồi máu
cơ tim. Chữa nôn mửa, không gây phản ứng phụ như các thuốc chống nôn
hóa dược. Giúp hệ thống tiêu hóa làm việc tốt hơn nhờ khả năng kích thích
tiết nước bọt, dịch mật, kích thích sự vận chuyển trong đường tiêu hóa.
Chống phù nề, giảm đau, chống hen...
1.2.2. Tình hình sản xuất “kim chi”.
1.2.2.1. Ở Việt Nam.
Mặc dù món ăn kim chi đã đến Việt Nam từ lâu nhưng cho đến hiện nay
kim chi hầu như chỉ được làm ở quy mô gia đình để cải thiện bữa ăn chứ
không mang mục đích dự trữ như Hàn Quốc. Cũng đã có một vài công ty chế
biến kim chi và bán cho các đại lý phân phối nhưng vẫn chưa phổ biến và
mặt hàng chưa đa dạng chủ yếu là kim chi từ cải thảo.

19