Nghiên cứu phân lập và khả năng lên men của một số chủng vi sinh trong môi trường có bổ sung tảo xoắn (Spỉulina spp.)

Header Page 1 of 123.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

HÀ ÁNH NGỌC

NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ KHẢ NĂNG
LÊN MEN CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT
TRONG MÔI TRƯỜNG CÓ BỔ SUNG
TẢO XOẮN (SPIRULINA spp.)

Chuyên ngành: Sinh thái học
Mã số: 60 42 01 20

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Đinh Thị Kim Nhung

HÀ NỘI, 2016

Footer Page 1 of 123.


Header Page 2 of 123.

LỜI CẢM

N

Trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ, tôi đã
nhận được những lời chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo, các anh chị

em và các bạn. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn
tới:
PGS.TS. Đinh Thị Kim Nhung - Người đã trực tiếp hướng dẫn, dạy bảo,
động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ phòng Vi sinh trường ĐH P Hà Nội 2.
Bên cạnh đó, Ban giám hiệu, Phòng sau đại học, các Phòng, Ban trường ĐH P Hà
Nội 2 đã tạo các điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong quá trình làm việc.
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các cán bộ của Viện Vệ sinh Dịch
tễ Trung ương đã giúp đỡ tôi trong quá trình chụp ảnh mẫu để hoàn thành nghiên
cứu của mình.
Cảm ơn cán bộ ở khoa học công nghệ - Tỉnh Vĩnh Phúc đã giúp đỡ tôi
phân tích mẫu hoàn thành luận văn của mình.
Cùng với đó là sự biết ơn chân thành tới những người thân trong gia đình,
bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này.
Hà Nội, tháng 08 năm 2016
Học viên

Hà Ánh Ngọc

Footer Page 2 of 123.


Header Page 3 of 123.

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dƣới sự hƣớng
dẫn của PGS.TS Đinh Thị Kim Nhung. Luận văn này không có sự trùng lặp với các
đề tài khác.
Hà Nội, tháng 08 năm 2016

Học viên

Hà Ánh Ngọc

Footer Page 3 of 123.


Header Page 4 of 123.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ...................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................... 2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................. 2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.......................................................... 3
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .................................................. 3
6. Đóng góp mới của đề tài ......................................................................... 3
NỘI DUNG ................................................................................................... 4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................................................... 4
1.1. Giới thiệu về tảo xoắn (Spirulina spp.) ............................................... 4
1.1.1. ơ lược về tảo xoắn ( pirulina spp.) ................................................................... 4
1.1.2. Đặc điểm sinh học của tảo xoắn ( pirulina spp.) .............................................. 4
1.1.3. Giá trị dinh dưỡng và công dụng của tảo xoắn ( pirulina spp.)...................... 6
1.1.4. Tình hình nghiên cứu của tảo xoắn ( pirulina spp.) hiện nay .......................... 8

1.2. Vi sinh vật và quá trình lên men tạo đồ uống có bổ sung tảo
xoắn (Spirulina spp.) ........................................................................... 11
1.2.1. Vi khu n lactic ..................................................................................................... 11
Cơ chế của quá trình lên men lactic ............................................................................ 12

1.2.2. Vi khu n acetic .................................................................................................... 13
1.2.3. Nấm men .............................................................................................................. 13
1.2.4. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của nhóm vi sinh vật lên men tạo đồ uống
có bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.) ............................................................... 15

1.3. Ứng dụng (Spirulina spp.) trong thực phẩm, xử lý môi trường,
y học và mỹ phẩm................................................................................ 20
1.3.1. Ứng dụng trong thực ph m ................................................................................ 20
1.3.2. Ứng dụng trong xử lý môi trường...................................................................... 21
1.3.3. Ứng dụng trong y học ......................................................................................... 22
1.3.4. Ứng dụng trong mỹ ph m .................................................................................. 22

Footer Page 4 of 123.


Header Page 5 of 123.

CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 23
2.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................... 23
2.1.1. Nguyên liệu .......................................................................................................... 23
2.1.2. Hóa chất, dụng cụ thí nghiệm ............................................................................ 23
2.1.3. Các loại môi trường ............................................................................................ 23

2.2. Phương pháp nghiên cứu................................................................... 24
2.2.1. Phương pháp vi sinh ........................................................................................... 24
2.2.2. Phương pháp hóa sinh........................................................................................ 26
2.2.2.8. Xác định độ cồn [43] ....................................................................................... 28
2.2.3. Phương pháp thống kê và xử lý kết quả [18] ................................................... 29

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................... 30

3.1. Phân lập chủng vi sinh vật có khả năng lên men tạo đồ uống
trong môi trường bổ sung tảo xoắn (Spirulina spp.) ............................ 30
3.1.1. Phân lập chủng vi khu n lactic có khả năng lên men tạo đồ uống trong
môi trường bổ sung tảo xoắn (Spirulina spp.)................................................ 30
3.1.2. Phân lập chủng vi khu n acetic có khả năng lên men tạo đồ uống trong
môi trường bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.)................................................ 32
3.1.3. Phân lập chủng nấm men có khả năng lên men tạo đồ uống trong môi
trường có bổ sung tảo xoắn tảo xoắn ( pirulina spp.) ................................. 33

3.2.Tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng lên men tạo đồ uống
trong môi trường có bổ sung tảo xoắn (Spirulina spp.) ................... 35
3.2.1. Tuyển chọn chủng vi khu n lactic có khả năng lên men tạo đồ uống
trong môi trường bổ sung tảo xoắn (Spirulina spp.) ..................................... 35
3.2.2. Tuyển chọn chủng vi khu n acetic có khả năng lên men tạo đồ uống
trong môi trường bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.) .................................... 39
3.2.3. Tuyển chọn chủng nấm men có khả năng lên men tạo đồ uống trong
môi trường có bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.)........................................... 44
3.2.3.1. Tuyển chọn chủng có hoạt lực lên men cao .................................................. 44

3.2.3.2. Khả năng chịu cồn của các chủng nấm men .............................. 45

Footer Page 5 of 123.


Header Page 6 of 123.

3.2.4. Kiểm tra tính đối kháng của nhóm vi sinh vật được tuyển chọn lên men
tạo đồ uống trong môi trường bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.) ................ 47

3.3. Ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng tới quá trình lên men

chế tạo đồ uống trong môi trường bổ sung tảo xoắn (Spirulina
spp.) ....................................................................................................... 48
3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng đường tới quá trình lên men chế tạo đồ
uống trong môi trường bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.)........................... 48
3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ hữu cơ tới quá trình lên men chế tạo đồ
uống trong môi trường bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.) ............................ 50
3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng KH2PO4 tới quá trình lên men chế tạo đồ
uống trong môi trường bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.) ............................ 52
3.3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng Mg O4.7H2O tới quá trình lên men chế tạo
đồ uống có bổ sung tảo xoắn ( pirulina spp.) ................................................ 54

3.4. Ảnh hưởng của điều kiện lên men đến quá trình lên men chế tạo
đồ uống trong môi trường có bổ sung tảo xoắn (Spirulina spp.) ......... 56
3.4.1. Ảnh hưởng của pH ban đầu ............................................................................... 56
3.4.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình lên men................................................. 58

3.5. Ứng dụng lên men tạo đồ uống trong môi trường bổ sung tảo
xoắn (Spirulina spp.) ............................................................................ 60
3.5.1. Lên men tạo đồ uống trong môi trường bổ sung tảo xoắn
(Spirulina spp.)................................................................................................. 61
3.5.2. Kiểm tra chất lượng sản ph m .......................................................................... 62
3.5.3. Đánh giá cảm quan sản ph m ........................................................................... 66

KẾT LUẬN ................................................................................................. 69
1. Kết luận .................................................................................................. 69
2. Kiến nghị ................................................................................................ 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 70

Footer Page 6 of 123.

Header Page 7 of 123.

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Hình d ng t o Spirulina spp.) dƣới kính hiển vi ...................................... 5
Hình 3.1. Ảnh chụp tế bào vi khuẩn lactic trên kính hiển vi quang học × 1000 lần..... 31
Hình 3.2. Ảnh chụp tế bào vi khuẩn lactic trên kính hiển vi điện tử × 10000
lần .................................................................................................................... 32
Hình 3.3. Tế bào vi khuẩn acetic trên kính hiển vi quang học × 1000 lần ............... 33
Hình 3.4. Tế bào nấm men trên kính hiển vi quang học × 1000 lần ......................... 34
Hình 3.5. Ảnh chụp tế bào nấm men trên kính hiển vi điện tử × 10000 lần ........... 34
Hình 3.6. Chuyển hoá ethanol thành acid acetic của các mẫu vi khuẩn acetic ......... 40
Hình 3.7. Ho t tính catalase của vi khuẩn acetic ...................................................... 41
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn số lƣợng tế bào ở các mức pH khác nhau trong môi
trƣờng lên men của các nhóm vi sinh vật tuyển chọn ..................................... 58
Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn số lƣợng tế bào ở các mức nhiệt độ khác nhau trong
môi trƣờng lên men của các nhóm vi sinh vật đã tuyển chọn ......................... 60
Hình 3.10. Ba mẫu lên men t o nƣớc gi i khát có bổ sung t o xoắn
(Spirulinaspp.) ..........................................................................................62
Hình 3.11. Kết qu kiểm tra vi sinh đánh giá s n phẩm nƣớc gi i khát .................. 63
Hình 3.12. Kết qu đánh giá s n phẩm nƣớc gi i khát trƣớc khi lên men ................ 64
Hình 3.13. Kết qu đánh giá s n phẩm nƣớc gi i khát sau khi lên men ................... 65
Hình 3.14. Kiểm tra tổng số lợi khuẩn có trong nƣớc gi i khát lên men .................. 66
Hình 3.15. Quy trình lên men t o s n phẩm nƣớc gi i khát có bổ sung t o xoắn
(Spirulinaspp.) ................................................................................................ 68

Footer Page 7 of 123.


Header Page 8 of 123.

DANH MỤC BẢNG
B ng 1.1. Thành phần của t o xoắn (Spirulina spp.) ..................................................6
B ng 3.2. Đặc điểm hình thái và kích thƣớc của vi khuẩn acetictrong các mẫu
phân lập ......................................................................................................32
B ng 3.3. Đặc điểm hình thái và kích thƣớc của nấm mentrong các mẫu phân
lập ...............................................................................................................33
B ng 3.4. Độ pH, hàm lƣợng axit của chủng vi khuẩn lactic ...................................35
B ng 3.5. Chiều cao cặn men của vi khuẩn lactic.....................................................36
B ng 3.6. Kết qu thử nghiệm ho t tính catalase của các chủng vi khuẩn lactic .....36
B ng 3.7. Kh năng sinh acid lactic của các chủng vi khuẩn lactic..........................37
B ng 3.8. Kết qu nhuộm gram của các chủng vi khuẩn lactic ................................37
B ng 3.9. Kết qu của các thí nghiệm dùng để định danh vi khuẩn .........................39
B ng 3.10. Đặc điểm sinh hóa của 6 chủng vi khuẩn acetic .....................................43
B ng 3.11. Hàm lƣợng khí CO2 gi i phóng sau 7 ngày lên men của nấm men ........44
B ng 3.12. Kh năng lên men ở các nồng độ cồn khác nhaucủa 9 chủng nấm
men .............................................................................................................45
B ng 3.13. Kh năng kết lắng khác nhau của nấm men ...........................................46
B ng 3.14 . Kh năng lên men các lo i đƣờng ........................................................48
B ng 3.15. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng đƣờng sacarose đến quá trình lên men
của các chủng vi sinh vật tuyển chọn ........................................................49
B ng 3.16. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng nitơ hữu cơ đến quá trình lên men
củacác chủng vi sinh vật tuyển chọn .........................................................51
B ng 3.17. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng KH2PO4 đến quá trình lên men của các
chủng vi sinh vật tuyển chọn .....................................................................53
B ng 3.18. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng MgSO4.7H2O đến quá trình lên men
của các chủng vi sinh vật tuyển chọn ........................................................55
B ng 3.19. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình lên men củacác chủng vi sinh vật
tuyển chọn ..................................................................................................57

Footer Page 8 of 123.


Header Page 9 of 123.

B ng 3.20. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình lên mencủa các chủng vi
sinh vật tuyển chọn ....................................................................................59
B ng 3.21. Đánh giá chất lƣợng s n phẩm nƣớc gi i khátbằng phƣơng pháp
c m quan ....................................................................................................67

Footer Page 9 of 123.


Header Page 10 of 123.

BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

Footer Page 10 of 123.

1. TCN

: Trƣớc công nguyên

2. VK

: Vi khuẩn

3. NM

: Nấm men

4. TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

5. MT

: Môi trƣờng

6. TP

: Thành phố

7. Nxb

: Nhà xuất b n


Header Page 11 of 123.

1
MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển ngày càng cao của xã hội thì nghành công nghiệp s n
xuất nƣớc gi i khát cũng phát triển m nh mẽ. Với xu hƣớng của thời đ i các s n
phẩm nƣớc nƣớc gi i khát lên men đƣợc làm từ các nguồn nguyên liệu giá trị dinh
dƣỡng cao ngày càng đƣợc ƣa chuộng. Hiện nay trên thị trƣờng xuất hiện nhiều lo i
nƣớc gi i khát với nhiều hƣơng vị khác nhau (nho, mận, táo, ….). Tuy nhiên, trên
thực tế thì hầu nhƣ không có các s n phẩm nƣớc gi i khát làm từ t o xoắn.
T o xoắn là một lo i vi t o d ng sợi xoắn màu xanh lục. T o xoắn (Spirulina

spp.) đã đƣợc nghiên cứu từ nhiều năm nay. Chúng có những đặc tính ƣu việt và giá
trị dinh dƣỡng cao. Các nhà khoa học trên thế giới đã coi t o (Spirulina spp.) là sinh
vật có ích cho loài ngƣời. Tổ chức Y tế thế giới WHO/OMS) công nhận t o
(Spirulina spp.) là thực phẩm b o vệ sức khỏe tốt nhất của loài ngƣời trong thế kỉ
21. Cơ quan qu n lí thực phẩm và dƣợc phẩm Hoa Kì FDA) công nhận nó là một
trong những nguồn protein tốt nhất [17, 36, 39].
Trên thế giới, s n phẩm từ t o xoắn đã đƣợc biết đến ở d ng là: thực phẩm,
dƣợc phẩm và mỹ phẩm. Năm 1960, Spirulina spp. mới bắt đầu đƣợc biết đến, lo i
t o này do tiến sĩ Clement ngƣời Pháp tình cờ phát hiện khi đến hồ Sat ở Trung Phi.
Năm 1963 Viện dầu ho Pháp đã bắt đầu quan tâm đến báo cáo về lo i bánh t o
Dihe. Đƣợc biết đó là t o Spirulina platensis, họ đã tiến hành nghiên cứu lo i t o
này trong phòng thí nghiệm rồi xây dựng quy trình s n xuất thử. Từ năm 1970 Công
ty Soda – Texcoco vừa s n xuất soda vừa s n xuất t o trên diện tích kho ng 12 ha
với s n lƣợng mỗi ngày là trên 1 tấn t o khô. Năm 1973, Tổ chức Lƣơng nông quốc
tế và Tổ chức Y tế thế giới đã chính thức công nhận Spirulina spp. là nguồn dinh
dƣỡng và dƣợc liệu quý, đặc biệt trong chống suy dinh dƣỡng và chống lão hóa. T i
Ấn Độ, một nghiên cứu năm 1995 đã chứng tỏ với liều 1g Spirulina/ngày, có tác
dụng trị ung thƣ ở những bệnh nhân ung thƣ do thói quen nhai trầu thuốc. Ở Nhật
Hiroshi Nakamura cùng Christopher Hill thuộc Liên đoàn vi t o quốc tế cùng một
số nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu Spirulina spp. từ năm 1968. Hiện nay trong các

Footer Page 11 of 123.


Header Page 12 of 123.

2
đề tài nghiên cứu chống HIV/AIDS của Nhật, có đề tài sử dụng Spirulina spp. [14],
[33].
Ở Việt Nam, s n phẩm từ t o xoắn chủ yếu đƣợc biết đến dƣới d ng dƣợc

phẩm. Trong những năm 1985 -1995 đã có nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ
sinh học cấp nhà nƣớc nhƣ nghiên cứu của GS.TS. Nguyễn Hữu Thƣớc và cộng sự
với đề tài “Công nghiệp nuôi trồng và và xử lý t o Spirulina”. Tuy nhiên, s n phẩm
này chỉ mới phát triển ở những năm gần đây và chƣa có đề tài nghiên cứu quá trình
lên men trong môi trƣờng có bổ sung t o xoắn. Vì vậy, việc nghiên cứu quá trình
lên men dịch t o xoắn từ đó ứng dụng vào chế biến nƣớc gi i khát t o xoắn, sẽ góp
phần làm phong phú các s n phẩm nƣớc uống trên thị trƣờng và tận dụng các ích lợi
từ nguồn dƣợc liệu này đến ngƣời tiêu dùng, chính vì vậy tôi tiến hành: “Nghiên
cứu phân lập và khả năng lên men của một số chủng vi sinh vật trong môi
trường có bổ sung tảo xoắn (Spirulina spp.)”.
2. Mục đích nghiên cứu
Phân lập và tuyển chọn đƣợc chủng vi sinh vật có kh năng lên men t o đồ
uống trong môi trƣờng có bổ sung t o xoắn (Spirulina spp.).
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
3.1. Phân lập chủng vi khuẩn, nấm men có kh năng lên men t o đồ uống
trong môi trƣờng có bổ sung t o xoắn (Spirulina spp.)
3.2. Tuyển chọn đƣợc chủng vi khuẩn, nấm men có kh năng lên men t o đồ
uống trong môi trƣờng có bổ sung t o xoắn (Spirulina spp.)
3.3. Ảnh hƣởng của môi trƣờng dinh dƣỡng tới quá trình lên men t o đồ
uống trong môi trƣờng có bổ sung t o xoắn (Spirulina spp.)
3.4. Ảnh hƣởng của điều kiện lên men t o đồ uống trong môi trƣờng có bổ
sung t o xoắn (Spirulina spp.)
3.5. Ứng dụng để lên men t o đồ uống trong môi trƣờng có bổ sung t o xoắn
(Spirulina spp.)

Footer Page 12 of 123.


Header Page 13 of 123.

3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tƣợng nghiên cứu: chủng vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic, nấm men
tuyển chọn từ môi trƣờng lên men có bổ sung t o xoắn (Spirulina spp.)
4.2. Ph m vi nghiên cứu: chủng vi khuẩn và nấm men có kh năng lên men
t o nƣớc gi i khát trong môi trƣờng bổ sung t o xoắn (Spirulina spp.)
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
Ứng dụng cơ sở khoa học của quá trình lên men lactic, lên men acetic, lên men
rƣợu để lên men t o đồ uống trong môi trƣờng có bổ sung t o xoắn (Spirulina spp.)
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
T o đồ uống gi i khát trong môi trƣờng có bổ sung t o xoắn (Spirulina spp.)
6. Đóng góp mới của đề tài
Phân lập đƣợc 15 chủng vi khuẩn lactic, 10 chủng vi khuẩn acetic và 9 chủng
nấm men. Tuyển chọn sơ bộ đƣợc 9 chủng vi khuẩn thuộc giống Lactobacillus: L2,
L5, L11, L4, L9, L1, L7, L12, L14, 6 chủng vi khuẩn thuộc giống Acetobacter: G1, G2, G3,
G6, G7, G8 và 3 chủng nấm men Saccharomyces cerevisiae:N1, N4, N7.. Lựa chọn
đƣợc 3 chủng gồm: vi khuẩn Lactobacillus L2, vi khuẩn Acetobacter G1, nấm men
Saccharomyces cerevisiae N1 lên men t o đồ uống trong môi trƣờng bổ sung t o
xoắn (Spirulina spp.). Tìm đƣợc môi trƣờng dinh dƣỡng và điều kiện lên men thích
hợp cho quá trình lên men t o đồ uống trong môi trƣờng bổ sung t o xoắn
(Spirulina spp.) đ t tiêu chuẩn về an toàn thực phẩm: hàm lƣợng đƣờng Sacarose 100
(g/l), t o xoắn (Spirulina spp.) 9 (g/l), KH2PO4 1(g/l), MgSO4.7H2O 0,6(g/l), pH =
4,5, nhiệt độ 300C. Xây dựng quy trình lên men t o s n phẩm nƣớc gi i khát quy
mô phòng thí nghiệm.

Footer Page 13 of 123.


Header Page 14 of 123.

4
NỘI DUNG
CHƯ NG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Giới thiệu về tảo xoắn (Spirulina spp.)
1.1.1. Sơ lược về tảo xoắn (Spirulina spp.)
T o lam hay còn gọi là vi khuẩn lam theo tiếng Hi L p thì cyanos-blue là
một ngành vi khuẩn mà có kh năng hấp thu năng lƣợng qua quá trình quang hợp.
T o xoắn (Spirulina spp.) là vi khuẩn lam d ng sợi thuộc ngành vi khuẩn lam hay
t o lam. T o xoắn (Spirulina spp.) là một loài vi t o có d ng xoắn hình lò so, màu
xanh lam với kích thƣớc chỉ kho ng 0,25 mm. Chúng sống trong môi trƣờng giàu
bicarbonate (HCO3-) và độ kiềm cao (pH 8,5-9,5). Chúng có những đặc tính ƣu việt và
giá trị dinh dƣỡng cao. Do hình thái “lò so xoắn” dễ nhận biết qua kính hiển vi,
ngƣời ta cũng thƣờng gọi t o này là “t o xoắn”. T o (Spirulina spp.) vẫn tiếp tục
đƣợc nghiên cứu sử dụng nhƣ thức ăn –vị thuốc trong tƣơng lai do kh năng phát
triển cực kỳ nhanh của một vi sinh vật đơn bào. T o (Spirulinaspp.) xuất hiện cách
đây hơn 3 tỷ năm. Nó là vi khuẩn lam cố định có lịch sử lâu đời hơn t o nhân thật hoặc
thực vật bậc cao tới 1 tỷ năm. Hơn 1 ngàn năm trƣớc tổ tiên của những ngƣời Aztect ở
Mexico đã biết thu hái (Spirulina spp.) từ các hồ kiềm tính, phơi dƣới ánh nắng mặt
trời và dùng làm thực phẩm. Tên gọi (Spirulina spp.) do nhà t o học Deurben ngƣời
Đức) đặt năm 1927, dựa trên hình thái của t o là d ng sợi xoắn ốc (spiralis) [23].
1.1.2. Đặc điểm sinh học của tảo xoắn (Spirulina spp.)
1.1.2.1. Phân loại
T o (Spirulina spp.) phân bố rất rộng rãi trong các môi trƣờng khác nhau và
và có thể phát triển trong các môi trƣờng các lo i t o khác không thể sinh sống. Một
vài loài thuộc chi Spirulina tiêu biến nhƣ Spirulina platensis, Spirulina maxima,
Spirulina geilleri F.geiller. Ngành t o lam sắp liền sau ngành vi khuẩn và tách riêng
với các nhóm t o khác là vì: Chƣa có nhân rõ rệt,không có sự sinh s n hữu tính, có
chứa sắc tố, t n đơn sơ, đơn bào hoặc hình sợi.

Footer Page 14 of 123.


Header Page 15 of 123.

5
1.1.2.2. Đặc điểm sinh lý
T o xoắn (Spirulina spp.) là một lo i vi t o d ng sợi xoắn màu xanh lục, chỉ có
thể quan sát thấy hình xoắn sợi do nhiều tế bào đơn cấu t o thành dƣới kính hiển vi.

Hình 1.1. Hình dạng tảo (Spirulina spp.) dưới kính hiển vi [8]
Giống nhƣ các thực vật khác, Spirulina spp. cần có chất dinh dƣỡng để phát
triển nhƣ nƣớc, cacbon, nitơ, photpho, kali, lƣu huỳnh, sắt và các chất khoáng khác.
Khi có ánh sáng mặt trời quá trình quang hợp x y ra và loài vi t o này chuyển hóa
các chất dinh dƣỡng kể trên thành chất nuôi tế bào, đồng thời th i ra khí oxy. Các tế
bào s n sinh một cách đơn gi n là tự phân và một số loài có kh năng tăng gấp đôi
số tế bào trong vòng vài giờ đồng hồ trong điều kiện phòng thí nghiệm [8], [30].
Trong hồ tự nhiên và dƣới nƣớc biển, t o phát triển nhanh chóng và sau đó chết
theo từng mùa. Việc chất dinh dƣỡng sẵn có trong hồ tự nhiên hoặc t i các hệ thống
thủy sinh thái thƣờng là nhân tố chủ yếu h n chế sự tăng trƣởng. Mƣa làm trôi chất
dinh dƣỡng của đất xuống hồ ao, sông ngòi t o điều kiện cho t o mùa phát triển. Ở
đ i dƣơng, chỉ có những đụn giàu chất dinh dƣỡng do các luồng nƣớc chính t o ra
gặp vùng đất rộng có thể làm hình thành các vùng tăng trƣởng thƣờng xuyên cho
quần l c thực vật phù du này là cơ sở của m ng lƣới thực phẩm và hỗ trợ cho mọi
sự sống dƣới nƣớc thuộc hình thái cao hơn. T i các hồ cấy vi t o ngƣời ta không
cần đất màu. Tuy nhiên do vi t o phát triển với tốc độ lớn nhƣ vậy, nên ph i cung
cấp chất dinh dƣỡng nhanh hơn so với cây trồng trên c n. Ph i bơm xuống nƣớc đủ
lƣợng CO2 và ph i luôn luôn cung cấp chất dinh dƣỡng có kh năng hòa tan khác để
các hồ luôn luôn có vi t o đƣợc thu ho ch [8], [23].

Footer Page 15 of 123.


Header Page 16 of 123.

6
1.1.3. Giá trị dinh dưỡng và công dụng của tảo xoắn (Spirulina spp.)
1.1.3.1. Giá trị dinh dưỡng của tảo xoắn (Spirulina spp.)
Spirulina còn có tên thƣơng m i là Arthrospira platensis mà đƣợc nuôi trồng
trên thế giới nhƣ một nguồn thực phẩm, chúng rất giàu chất dinh dƣỡng. Hiện nay
đƣợc phổ biến nhƣ là thực phẩm bổ dƣỡng t i US và Europe.
Protein: 55%-70%
Giàu các vitamin: vitamin A, B1, B2, B3, B6, B12, vitamin C, vitamin D,
vitamin E, folate, vitamin K, biotin, axit pantothenic, beta carotene – tiền chất của
vitamin A, inositol.
Giàu các chất khoáng: Canxi, mangan, sắt, chromium, photpho, magie, selen.
Giàu các sắc tố: phycoxyanin, chlorophyll,carotenoid và xanthophyll và các
sắc tố khác.
Các hợp chất hữu cơ: Axit gama linoleic, glycolipid, các pholysaccharide.
Các axit amin: Isoleucine, phenylalanine, leucine, threonine, lysine,
trytophan, methionine, valine, alanine, glycine, arginine, histidine, axit aspartic,
proline, cystine, serine, axit glutamic, tyrosine.
Đặc biệt chúng chứa nhiều axit amin không thay thế mà động vật không thể tự
tổng hợp đƣợc. Vì vậy Spirulina spp. đƣợc nuôi trồng rất phổ biến trên thế giới, đƣợc
sử dụng vào nhiều vào mục đích khác nhau: Y – Dƣợc, mỹ phẩm, thực phẩm, nông
nghiệp thủy s n và đƣợc coi là thức ăn của con ngƣời trong tƣơng lai [20, 26].
Nguồn t o mà tôi sử dụng là bột t o do công ty Dƣợc Hậu Giang cung cấp và
đã đƣợc phân tích thành phần dinh dƣỡng nhƣ sau:
Bảng 1.1. Thành phần của tảo xoắn (Spirulina spp.)
Thành phần

Tro
Ca
Cr
Cu
Fe
K
Mg

Footer Page 16 of 123.

Số lƣợng (% chất khô)
9,95 %
0,085 %
16,6 mg/kg
6,1 mg/kg
0,074 %
1,87 %
0,36 %

Thành phần
Mn
Na
P
Zn
Chất béo
Protein

Số lƣợng (% chất khô)
14,8 mg/kg
2,16 %

0,99 %
30,4 mg/kg
5,43 %
62,1 %


Header Page 17 of 123.

7
1.1.3.2. Công dụng của tảo xoắn (Spirulina spp.)
 Protein chất lượng cao
T o xoắn (Spirulina spp.) là một lo i t o đơn bào nhỏ d ng xoắn ốc, chứa
protein cân bằng hoàn chỉnh và nhiều chất dinh dƣỡng có giá trị Spirulina spp. chứa
kho ng 70% protein dễ tiêu, lƣợng protein cao hơn bất kỳ lƣợng thực phẩm nào
khác. Ngoài ra thành phần của t o (Spirulina spp.) còn chứa 18/22 axit amin, tất c
những axit amin cần thiết này t o thành một nguồn thực vật hoàn chỉnh về protein.
Hơn nữa, protein trong Spirulina spp. dễ tiêu hóa hơn so với các nguồn thịt. Thực
vậy, protein thịt bò đƣợc ƣớc lƣợng chỉ dễ tiêu 20%, trong khi protein Spirulina
spp. là 95%. T o (Spirulina spp.) không những là thực phẩm tuyệt vời giúp cơ thể
dễ dàng hấp thụ protein chất lƣợng cao mà còn chứa các men hỗ trợ quá trình tiêu
hóa [14], [26], [27].
 Chất giàu dinh dưỡng tự nhiên
Nguồn dinh dƣỡng thực phẩm tự nhiên hoàn chỉnh đƣợc tìm thấp trong thực
phẩm này cho ta những điều lợi ích vô tận về sức khỏe, Spirulina spp. có lƣợng
beta-calotene cao –tiềm chất của vitamin A gấp 25 lần cà rốt, đây là chất chống oxy
hóa m nh, b o vệ cơ thể khỏi những tổn h i cơ b n không giống vitamin A tổng
hợp và giàu gan cá, beta-calotene hoàn toàn không độc h i, thậm chí khi sử dụng
với số lƣợng lớn. T o (Spirulina spp.) giàu vitamin A đƣợc chuyển hóa cần thiết
cho mắt, làn da, răng, móng, xƣơng và một hệ thống miễn dịch tốt b o vệ cơ thể.
Spirulina spp. là một nguồn cung cấp vitamin B tuyệt vời cụ thể là vitamin B12,

quan trọng với ngƣời ăn chay gấp 2-6 lần gan bò sống thực phẩm dinh dƣỡng này
cũng chứa vitamin E là nguồn sắt cao và chứa 14 chất khoáng tự nhiên và nhiều vi
lƣợng [17].
 Siêu thực ph m cho người ăn kiêng
T o (Spirulina spp.) là một trong những thực phẩm giàu chất dinh dƣỡng
nhất và chứ ít chất béo. Nhiều ngƣời nhận thấy rằng sử dụng Spirulina spp. trƣớc
bữa ăn sẽ làm gi m lƣợng thức ăn của họ sẽ làm gi m nhu cầu thèm ăn của họ, cách
này thích hợp cho ngƣời ăn kiêng. Đối với những ngƣời suy dinh dƣỡng, cần tăng

Footer Page 17 of 123.


Header Page 18 of 123.

8
trọng cách tốt nhất là bổ sung Spirulina spp. sau mỗi bữa ăn. Chất dinh dƣỡng sẽ
đƣợc tích lũy l i, giúp ngƣời suy dinh dƣỡng mau chóng hồi phục. Lo i siêu thực
phẩm này có thể là một thành phần giá trị của bất kỳ của chƣơng trình tăng cân hoặc
gi m cân sức khỏe nào Spirulina spp. cũng là nguồn cung cấp cacbonhydrate phức
hợp tuyệt vời, nó chứa glycogen dễ đƣợc cơ thể hấp thụ và biến đổi nhanh chóng
thành năng lƣợng chúng ta cần mỗi ngày [8], [17], [40].
 Hỗ trợ miễn nhiễm tự nhiên
T o (Spirulina spp.) chứa đựng nhiều chất dinh dƣỡng cần thiết cho sự miễn
nhiễm tối ƣu nhƣ GLA, beta-carotene và các carotenoid khác. Lƣợng giàu chứa GLA
gấp 3 lần so với dầu cây anh th o. Nghiên cứu đã tìm ra GLA giúp làm gi m bệnh
huyết áp cao và gi m lƣợng cholesterol trong máu, làm dễ chịu các trƣờng hợp viêm
khớp, các cơn đau tiền kinh nguyệt và các bệnh khác về da [8], [17]. T o (Spirulina
spp.) đƣợc nghiên cứu rộng rãi nhằm công bố đặc tính tăng cƣờng miễn nhiễm, các
nghiên cứu cho thấy (Spirulina spp.) có thể làm tăng mức độ kháng thể và ho t
động đ i thực bào, c hai đều quan trọng đối với một hệ thống miễn nhiễm m nh

mẽ, nó cũng giúp cân bằng ho t động hệ thống miễn nhiễm của b n [8], [17], [41].
 Lọc và giải độc
Còn một lý do khiếp cho Spirulina spp. quan trọng chúng chứ diệp lục gấp
nhiều lần so với cỏ linh lăng hoặc lúa mì. Chất diệp lục là sắc tố giúp thực vật có màu
xanh và rất trong s ch, với nhiệm vụ là làm s ch hệ thống kim lo i nặng và các độc tố
khác trong cơ thể có h i cho sức khỏe [40, 41, 42].
1.1.4. Tình hình nghiên cứu của tảo xoắn (Spirulina spp.) hiện nay
1.1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trƣớc những năm 1960, việc cấy trồng Spirulina spp. làm thực phẩm chƣa có
một khát niệm thực sự. Năm 1960, Spirulina spp. mới biết đến, lo i t o này do tiến sĩ
Clement ngƣời Pháp tình cờ phát hiện khi đến hồ Sat ở Trung Phi. Năm 1963, Viện
dầu hỏa Pháp đã bắt đầu quan tâm đến báo cáo về lo i bánh t o Dihe [14]. Đƣợc biết
đó là t o (Spirulina spp.), họ đã tiến hành nghiên cứu lo i t o này trong phòng thí
nghiệm rồi xây dựng quy trình s n xuất thử. Tuy nhiên điều kiện tự nhiên của nƣớc

Footer Page 18 of 123.


Header Page 19 of 123.

9
Pháp không thuận lợi cho việc nuôi trồng lo i t o này. Durand, Giám đốc công ty
s n xuất soda ở hồ Texcoco - Mêhicô đã ứng dụng quy trình của viện dầu ho Pháp
tiến hành nuôi t o (Spirulina spp.) trên một phần diện tích của hệ thống bay hơi nhờ
năng lƣợng mặt trời của hồ Texcoco. Từ năm 1970, Công ty Soda – Texcoco vừa
s n xuất soda vừa s n xuất t o trên diện tích kho ng 12 ha với s n lƣợng mỗi ngày
là trên 1 tấn t o khô [8], [31]. Năm 1973, Tổ chức Lƣơng nông quốc tế và Tổ chức
Y tế thế giới đã chính thức công nhận Spirulina spp. là nguồn dinh dƣỡng và dƣợc
liệu quý, đặc biệt trong chống suy dinh dƣỡng và chống lão hóa. Đáng lƣu ý trƣớc
hết là công trình nghiên cứu phòng chống ung thƣ gây ra bởi tia phóng x h t nhân

cho các n n nhân của sự cố Nhà máy Điện h t nhân Chernobul đã thu đƣợc kết qu
rất tốt khi điều trị bằng Spirulina spp. nguyên chất. Khi uống Spirulina spp., lƣợng
chất phóng x đã đƣợc đào th i khỏi đƣờng tiểu của ngƣời bị nhiễm x rất cao. Kết
qu này đã đƣợc biểu dƣơng t i hội nghị quốc tế về t o năm 1998 ở cộng hòa
Czech. T i Ấn Độ, một nghiên cứu năm 1995 đã chứng tỏ với liều 1g
Spirulina/ngày, có tác dụng trị ung thƣ ở những bệnh nhân ung thƣ do thói quen
nhai trầu thuốc [8, 17].
Ở Nhật Hiroshi Nakamura cùng Christopher Hill thuộc Liên đoàn vi t o quốc
tế cùng một số nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu Spirulina spp. từ năm 1968. Hiện
nay trong các đề tài nghiên cứu chống HIV/AIDS của Nhật, có đề tài sử dụng
Spirulina spp. S n lƣợng Spirulina spp. trên thế giới kho ng 1000 tấn khô/năm.
Những nƣớc đi đầu s n xuất đ i trà lo i t o này là Mehico, Mỹ, Đài Loan, Ấn Độ.
Tr i t o lớn nhất là ở Hawaii có kho ng 25 ha và mới đây là Trung Quốc có kho ng
16 ha. Nhu cầu Spirulina spp. trên thế giới là rất lớn, tuy nhiên s n xuất chƣa nhiều,
nên giá bán những chế phẩm Spirulina spp. rất đắt. Gần đây việc phát hiện và đƣa
vào sử dụng một số chất có ho t tính sinh học ở Spirulina spp. đã góp phần không
nhỏ thúc đẩy quá trình nghiên cứu, s n xuất cũng nhƣ ứng dụng có hiệu qu sinh
khối t o này [8], [17].
1.1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
T o (Spirulina spp.) đƣợc giáo sƣ Ripley D.Fox- nhà nghiên cứu về t o và

Footer Page 19 of 123.


Header Page 20 of 123.

10
các chế phẩm của t o t i “Hiệp hội chống suy dinh dƣỡng bằng các s n phẩm từ
t o” t i Pháp đƣa vào Việt Nam năm 1985. Trong những năm 1985 -1995 đã có
những nghiên cứu thuộc lĩnh vực công nghệ sinh học cấp nhà nƣớc nhƣ nghiên cứu

của GS.TS. Nguyễn Hữu Thƣớc và cộng sự -Viện Công nghệ Sinh học thuộc Viện
Khoa học và Công nghệ Việt Nam với đề tài “Công nghiệp nuôi trồng và và sử lý
t o pirulina”. Đề tài cấp thành phố của Bác sĩ Nguyễn Thị Kim Hƣng –TP Hồ Chí
Minh và cộng sự với đề tài “Nghiên cứu s n xuất và sử dụng thức ăn có t o
Spirulina trong dinh dƣỡng điều trị” [17], [32].
Cho đến nay, nhiều cơ sở nuôi trồng, s n xuất và chế biến các s n phẩm từ
t o Spirulina đã đƣợc thành lập. Đó là các cơ sở nhƣ Vĩnh H o - Bình Thuận, Châu
Cát, Lòng Sông - Thuận H i, Suối Nghệ - Đồng Nai, Đắc Min - Đắc Lắc. Nguồn
CO2 từ lò nung vôi sau khi đã lọc bụi và các hầm khí bioga cũng đã đƣợc nghiên
cứu tận dụng để phát triển nuôi trồng t o và cũng đã thu đƣợc một số kết qu kh
quan. Ngoài các s n phẩm Spirulina nhập từ Thái Lan, Trung Quốc với nhiều tên
gọi khác nhau, bán hàng theo phƣơng thức phân phối đa cấp với tỉ lệ chiết khấu cao
gây thiệt thòi cho ngƣời tiêu dùng. Các s n phẩm đƣợc chế biến từ t o Spirulina t i
Việt Nam cũng đã xuất hiện ngày càng nhiều và đa d ng. Trƣớc đây đã từng có bột
dinh dƣỡng Enalac, Sonalac có 5% t o [7]. Nay đã có 5 s n phẩm Spir@ của Công
ty DETECH - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đƣợc Cục An toàn thực
phẩm - Bộ Y tế cấp phép lƣu hành trên thị trƣờng. Đó là các s n phẩm:
1.Spir@ B - T o bồi bổ: T o xoắn Spirulina dùng cho ngƣời suy dinh dƣỡng,
ngƣời mới ốm dậy cần bồi bổ phục hồi sức khoẻ.
2.Spir@ HA - T o điều hoà huyết áp: T o xoắn Spirulina kết hợp tinh chất
hoa hòe, hoa cúc dùng cho ngƣời bị tăng huyết áp, gi m stress và tăng cƣờng trí nhớ
cho ngƣời già.
3.Spir@ CĐ - T o phòng chống độc: T o xoắn Spirulina kết hợp tinh chất
cao h t nho dùng để tăng sức đề kháng, chống độc, khử gốc tự do.
4.Dia-Spir@ - T o phòng chống tiểu đƣờng: T o xoắn Spirulina kết hợp
vitamin, khoáng chất dùng cho ngƣời bị bệnh đái tháo đƣờng týp 1 và týp 2.

Footer Page 20 of 123.

Header Page 21 of 123.

11
5.Spir@ Cid - T o phòng chống ung thƣ: Tinh nghệ nguyên chất kết hợp với
t o xoắn Spirulina, cao h t nho dùng hỗ trợ cho việc phòng và chữa các bệnh ung
thƣ [17], [32].
Tất c các s n phẩm trên có thể không ph i là “thần dƣợc”. Nhƣng với xu thế
hòa nhập cùng thế giới, nhất là sau khi đã tham gia vào WTO chúng ta cũng không
thể phủ nhận những tác dụng của thực phẩm chức năng mà thế giới đã thừa nhận. Do
vậy ngƣời tiêu dùng, nhất là ngƣời bệnh và những ngƣời có điều kiện về kinh tế nên
tìm hiểu và nên sử dụng ngày càng nhiều hơn các lo i thực phẩm chức năng nhƣ là
t o (Spirulina spp.) vì sức khoẻ của chính mình.
1.2. Vi sinh vật và quá trình lên men tạo đồ uống có bổ sung tảo xoắn
(Spirulina spp.)
Hệ vi sinh vật lên men dịch t o xoắn (Spirulina spp.) là một tập đoàn vi sinh
vật bao gồm các vi khuẩn và nấm men.
1.2.1. i hu n lactic
Phân lo i khoa học
Giới

Vi khuẩn

Ngành

Firmicutes

Lớp

Bacilli

Loài

Lactobacillales

Họ

Lactobacillaceae

Giống

Lactobacillus

Những vi khuẩn gây lên men sinh axit lactic đƣợc gọi là vi khuẩn lactic. Vi
khuẩn lactic đƣợc đặc trƣng bởi kh năng sinh axit lactic rất m nh từ các lo i đƣờng
khác nhau, đặc biệt là đƣờng lactozo và đƣờng saccarozo. Hầu hết các vi sinh vật
sinh axít lactic đều thuộc về họ Lactobacillaceae và đƣợc xếp bốn chi:
Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus và Leuconostoc. Chúng có d ng hình
cầu hoặc hình que, Gram dƣơng, không bào tử, không di động. Tuy nhiên, hiện nay
ngƣời ta tìm thấy một số giống trong họ vi khuẩn lactic có kh năng t o bào tử. Vi

Footer Page 21 of 123.


Header Page 22 of 123.

12
khuẩn lactic không khử nitrate, ph n ứng catalase âm tính, kị khí tuỳ ý, một vài loài
kị khí sống trong hệ tiêu hoá của con ngƣời [10], [34], [38].
Vi khuẩn lactic là những vi sinh vật có nhu cầu dinh dƣỡng cao. Để sinh
trƣởng bình thƣờng, ngoài nguồn cacbon, chúng cần nitơ, một phần dƣới d ng các

axit amin, một số vitamin, các chất sinh trƣởng và các chất khoáng… Chúng không
thể phát triển đƣợc trong môi trƣờng có thành phần đơn gi n nhƣ glucozo và NH4+
nhƣ một số loài khác. Vì thế ngƣời ta ph i cho vào môi trƣờng một số chất giàu
dinh dƣỡng: cao nấm men, cao thịt, các lo i đƣờng để chúng có thể lên men.
Vi khuẩn lactic có thể tồn t i trong môi trƣờng khô, có thể chịu đƣợc hàm
lƣợng cồn từ 10 – 15% và có thể chịu đƣợc nồng độ CO2 cao. Chúng đƣợc tìm thấy
khắp nơi trong tự nhiên, dƣới da, trong hệ tiêu hoá… Lactobacillus có vai trò quan
trọng nhất trong lên men lactic, là vi khuẩn kị khí Gram dƣơng, có d ng hình que
dài, không sinh bào tử, tế bào thƣờng xếp đôi hoặc thành chuỗi, không di động.
Chúng là nhóm chính của vi khuẩn axit lactic, hầu hết các chủng của chúng biến đổi
đƣờng lactozo và những đƣờng khác thành axit lactic. Chúng là vi khuẩn rất phổ
biến và thƣờng là lành tính. Ở ngƣời, chúng có mặt ở âm đ o và ở ruột. Nhiều loài
có ở thực vật đang phân rã. Sự s n xuất axit lactic làm ngăn c n sự phát triển của
một vài loài vi khuẩn có h i khác [2], [10], [38].
Cơ chế của quá trình lên men lactic
Lên men lactic là một quá trình trao chuyển hóa sinh học kị khí làm biến đổi
các hợp chất đƣờng thành acid lactic (chủ yếu) và một số s n phẩm khác. Các s n
phẩm nhƣ acid lactic, ethanol, CO2 đƣợc vi khuẩn th i vào môi trƣờng lên men còn
các phân tử ATP đƣợc giữ l i trong tế bào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và
sinh trƣởng của vi sinh vật. Kết qu là hàm lƣợng acid lactic tích lũy trong môi
trƣờng lên men ngày càng tăng, làm gi m pH môi trƣờng và kéo theo những biến đổi
hóa lý khác [1]. Có hai kiểu lên men lactic:
Lên men lactic đồng hình hầu nhƣ chỉ cho ra s n phẩm là acid lactic.
Lên men lactic dị hình là quá trình lên men lactic ngoài s n phẩm acid lactic
còn có các s n phẩm khác nhƣ acid acetic, ethanol, CO2…

Footer Page 22 of 123.


Header Page 23 of 123.

13

Ngoài ra, trong dịch lên men còn xuất hiện nhiều hợp chất hóa học mới là
s n phẩm trung gian hoặc s n phẩm phụ của quá trình lên men. Một số hợp chất dễ
bay hơi có vai trò quan trọng góp phần hình thành nên mùi vị đặc trƣng cho các s n
phẩm lên men lactic. Lƣợng s n phẩm phụ thu đƣợc hoàn toàn phụ thuộc vào giống
vi sinh vật, môi trƣờng dinh dƣỡng và điều kiện ngo i c nh [4].
1.2.2. i hu n acetic
Vi khuẩn aceticlà tác nhân chính của quá trình lên men acetic. Giống vi
khuẩn acetic, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và có thể dễ dàng tìm thấy các vi
khuẩn này từ không khí, đất, nƣớc, lƣơng thực thực phẩm, giấm, rƣợu, bia, hoa
qu … Ngày nay ngƣời ta đã biết tới hơn 20 loài v i k h u ẩ n có kh năng lên
men acetic thuộc các nhóm khác nhau [22]. Về hình d ng tế bào vi khuẩn acetic là
những trực khuẩn hình que hay hình elip, hình chỉ, hình cầu hoặc có hình bán nguyệt,
kích thƣớc tế bào thay đổi tùy loài (0.3-0.6 x 1.0-8.0μm). Các tế bào đứng riêng rẽ hoặc
xếp thành chuỗi, có hoặc không có tiêm mao, sống và phát triển trong điều kiện hiếu
khí bắt buộc hóa dị dƣỡng hữu cơ, không sinh bào tử. Ở môi trƣờng dịch thể vi khuẩn
acetic có sự hình thành màng trên mặt thoáng, màng t o thành có độ dày mỏng khác
nhau và đặc điểm của các lo i màng cũng khác nhau tùy lo i [11].
Trong quá trình sinh trƣởng và phát triển, nhu cầu dinh dƣỡng của vi khuẩn acetic
rất phong phú. Nguồn cacbon có thể đƣợc cung cấp từ các hợp chất đƣờng, rƣợu etylic
và các acid hữu cơ. Vi khuẩn acetic có thể sử dụng các muối amon làm nguồn cung cấp
nitơ và phân gi i pepton. Một số acid amin nhƣ acid pantothenic và các chất khoáng K,
Mg, Ca, Fe, P, S… cũng có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trƣởng và phát triển.
Do đó bia, dịch tự phân nấm men, nƣớc m ch nha, nƣớc trái cây… là nguồn dinh dƣỡng
rất tốt cho sự phát triển của vi khuẩn. Một số loài vi khuẩn còn tổng hợp đƣợc vitamin
B1, vitamin B2, oxy hoá sorbit thành đƣờng sorbose (dùng trong công nghiệp s n xuất
vitamin C), hay nhƣ Acetobacter xylinum có thể tổng hợp đƣợc sợi cellulose giống nhƣ
những sợi bông [29].

1.2.3. Nấm men
Tế bào nấm men thƣờng có d ng hình cầu, ovan, elip, hình trụ, hình qu

Footer Page 23 of 123.


Header Page 24 of 123.

14
chanh… kích thƣớc tƣơng đối lớn: đƣờng kính kho ng 7μm, chiều dài: 8–12μm.
Hình d ng và kích thƣớc tế bào thay đổi, không đồng đều ở các loài khác nhau, ở
các lứa tuổi khác nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau. Nấm men thuộc nhóm sinh
vật nhân chuẩn đơn bào, tế bào nấm men có thành phần và cấu t o khá phức t p
gồm thành tế bào, màng nguyên sinh chất, tế bào chất, ty thể, riboxom, nhân,
không bào và các h t dự trữ........
Có rất nhiều cách phân lo i, nấm men chủ yếu gồm hai lớp là nấm men thật
(Ascomyces) và nấm men gi (Fungiim porfecti).
+ Lớp nấm men thật (Ascomyces): phần lớn nấm men dùng trong công
nghiệp thuộc lớp Ascomyces, đa số thuộc giống Saccharomyces; giống
Schizosaccharomyces giống Endomyces.
+ Lớp nấm men gi

(Fungi imporfecti) gồm: Crytococus (toscula,

tornlopsis); Mycoderma; Candida; Rhodotorula.
Khi cấy nấm men vào môi trƣờng dinh dƣỡng đầy đủ, tế bào nấm men tăng
nhanh về kích thƣớc và đồng thời sinh khối đƣợc tích lũy nhiều cho đến khi cơ chất của
môi trƣờng gi m đến mức thấp nhất thì quá trình sinh trƣởng phát triển của chúng chậm
và ngừng hẳn. Các nấm men sinh s n bằng phƣơng pháp nhân đôi thƣờng cho lƣợng
sinh khối rất lớn sau một thời gian ngắn. Tế bào sẽ già đi khi môi trƣờng thiếu chất dinh

dƣỡng và tế bào không còn kh năng sinh s n nữa. Tuy nhiên đa số nấm men sinh s n
bằng phƣơng pháp n y chồi nên hiện tƣợng phát hiện tế bào già rất rõ [9], [35].
Quá trình lên men rƣợu đƣợc thực hiện nhờ quá trình lên men kị khí của nấm
men, chúng sẽ chuyển hóa đƣờng lên men thành ethanol. Quá trình lên men rƣợu
đƣợc bắt đầu từ ho t động của nấm men trong dịch lên men tiết ra một lo i enzyme
Invetase chuyển hóa đƣờng sucrozo thành glucozo và fructose. Từ đây trong dung
dịch dinh dƣỡng mới có glucose [4]. Nguồn glucose lúc này bị c nh tranh bởi c vi
khuẩn và nấm men (trong dung dịch chƣa có ethanol), ho t động lên men rƣợu đƣợc
chia làm hai thời kì chính:
Thời kỳ phát triển sinh khối: giai đo n này với sự có mặt của oxy, tế bào
nấm men phát triển sinh khối.

Footer Page 24 of 123.


Header Page 25 of 123.

15
Thời kỳ lên men chuyển đƣờng thành rƣợu: giai đo n này nấm men chuyển
sang hô hấp kỵ khí. Giai đo n đƣờng phân đƣợc tăng cƣờng và trở thành nguồn
cung cấp năng lƣợng cho tế bào, sự chuyển hƣớng trao đổi chất của nấm men sẽ cho
s n phẩm là ethanol. Trong quá trình lên men rƣợu, nấm men sử dụng các enzyme
sẵn có thực hiện xúc tác sinh học trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, t o
thành rƣợu. Nấm men không có kh năng chịu đƣợc môi trƣờng có độ acid cao cho
nên acid pyruvic sẽ đƣợc chuyển hoá thành CO2 và acetaldehyde rồi thành ethanol.
Trong lên men rƣợu, các đƣờng đơn nhƣ glucose và fructose đƣợc phân gi i theo
con đƣờng EMP và chu trình ATC ở giai đo n đầu, sau đó gi i phóng ATP. Khi
nấm men chuyển sang hô hấp kị khí, quá trình lên men cho các s n phẩm chính là
CO2, ethanol và các s n phẩm phụ trong đó có glyxerol [4].
Phƣơng trình tổng quát của quá trình lên men rƣợu có thể viết nhƣ sau:

C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP
Quá trình chuyển hóa đƣờng thành Ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế bào
chất của nấm men. Ngoài việc t o ra Ethanol và CO2, tế bào nấm men còn tổng hợp
và th i vào dịch lên men nhiều s n phẩm phụ và s n phẩm lên men khác với hàm
lƣợng rất nhỏ, chúng đƣợc chia thành 4 nhóm: glyxerol cùng rƣợu bậc cao,
aldehyde, acid hữu cơ và este. Trong quá trình này nhiều acid hữu cơ đƣợc t o
thành, một số acid hữu cơ đƣợc sinh tổng hợp từ chu trình Krebs. Nếu quá trình lên
men trong điều kiện kị khí không nghiêm ngặt, các acid hữu cơ chiếm hàm lƣợng
cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic, lactic [4], [16].
1.2.4. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa của nhóm vi sinh vật lên men tạo đồ uống có bổ
sung tảo xoắn (Spirulina spp.)
1.2.4.1. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khu n lactic [23]
Các lo i vi khuẩn lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dƣỡng khác nhau.
Chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa các nguyên tố cơ b n nhƣ
cacbon, nitơ, photphat và lƣu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số chất cần thiết
khác nhƣ vitamin, muối vô cơ…
 Nhu cầu dinh dưỡng cacbon

Footer Page 25 of 123.