Khảo sát khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn lactic từ một số sản phẩm lên men truyền thống việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SINH HỢP CHẤT KHÁNG
KHUẨN CỦA VI KHUẨN LACTIC TỪ MỘT SỐ SẢN
PHẨM LÊN MEN TRUYỀN THỐNG VIỆT NAM

Ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn : Ths. Phạm Minh Nhựt
Sinh viên thực hiện
MSSV: 1051110100

: Phan Thị Thùy Linh
Lớp: 10DSH02

TP. Hồ Chí Minh, 2014


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,

hình ảnh, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong
bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây. Nếu có bất kỳ sự gian dối nào, tôi xin
chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày… tháng …năm 2014
Sinh viên

Phan Thị Thùy Linh

iii


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên cho em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến đến Ban Giám
Hiệu Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, Quý thầy cô
giảng dạy tại khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học cùng với tất cả các thầy cô
đã truyền dạy kiến cho em trong những học kì vừa qua. Những năm học vừa qua đã
giúp em tích lũy được những kiến thức vô cùng quan trọng và cần thiết cho em,
những kiến thức này sẽ giúp em rất nhiều trong cuộc sống và áp dụng vào trong
công việc sau này giúp ích cho xã hội, cuộc sống.
Đặc biệt, em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Phạm Minh Nhựt, người
đã hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian em thực hiện đề tài. Bên cạnh đó
em cũng xin cảm ơn các thầy trong phòng thí nghiệm đã tạo cơ hội cho em có
không gian thực hiện đồ án và cũng cảm ơn những người bạn đã quan tâm và gúp
đỡ em nhiệt tình trong thời gian vừa qua.
Đồng thời em xin kính chúc Quý thầy cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công
nghệ thành phố Hồ Chí Minh luôn mạnh khỏe để tiếp bước con đường sự nghiệp
“Trồng Người” của mình. Chúc các bạn dồi dào sức khỏe và thành công trong sự
nghiệp.

Cuối cùng, con gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ba mẹ, cùng các anh chị em trong
gia đình đã quan tâm và nâng đỡ con mỗi khi con khó khăn trong quá trình học tập
cũng như trong cuộc sống để con có được thành tựu như hôm này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…tháng …năm 2014
Sinh viên

Phan Thị Thùy Linh

iv


Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN............................................................................................iii
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. iv
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮC ....................................................... viii
DANH SÁCH CÁC BẢNG ............................................................................ ix
DANH SÁCH CÁC HÌNH .............................................................................. x
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 3
3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 3
4. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 3

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................... 4
1.1. Vi khuẩn lactic ................................................................................................... 4
1.2. Đặc điểm chung của khuẩn lactic .................................................................... 4
1.2.1 Đặc điểm hình thái của khuẩn lactic ............................................................... 5
1.2.2. Đặc điểm sinh lý- sinh hóa .............................................................................. 7

1.2.2.1. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic ....................................................... 7
1.2.2.2. Quá trình trao đổi chất .................................................................................. 9
1.2.3. Cơ sở sinh học của quá trình hình thành các hợp chất kháng khuẩn ....... 10
1.2.3.1. Một số hợp chất kháng khuẩn do vi khuẩn lactic sản sinh ...................... 11
1.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sản xuất hợp chất kháng khuẩn của vi
khuẩn lactic ............................................................................................................. 15
1.3.1. Môi trường nuôi cấy ...................................................................................... 15
1.3.2. Điều kiện nuôi cấy ........................................................................................ 16
1.3.3. Chất ức chế và chất làm bất hoạt bacteriocin .............................................. 17
1.4. sự phân bố của vi khuẩn lactic ....................................................................... 17
1.4.1. Sữa chua lên men .......................................................................................... 18
1.4.2. Rau cải muối chua ......................................................................................... 19
1.4.3. Các sản phẩm lên men từ thịt (nem chua) ................................................... 20
1.5. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lactic sinh hợp chất kháng khuẩn trong và
ngoài nƣớc............................................................................................................... 20
v


Đồ án tốt nghiệp
1.5.1. Các nghiên cứu trong nước.......................................................................... 20
1.5.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ................................................................ 22

CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............ 26
2.1. Vật liệu .............................................................................................................. 26
2.1.1. Địa điểm nghiên cứu ..................................................................................... 26
2.1.2. Thời gian thực hiện ....................................................................................... 26
2.2. vật liệu nguyên cứu .......................................................................................... 26
2.2.1. nguồn mẫu phân lập vi khuẩn lactic ............................................................ 26
2.2.2. Vi khuẩn chỉ thị ............................................................................................. 26
2.2.3. Hóa chất dụng cụ và thiết bị ......................................................................... 27

2.2.3.1. Môi trường nuôi cấy và phân lập ................................................................ 27
2.2.3.2. Dụng cụ và thiết bị ....................................................................................... 27
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 28
2.3.1. Phương pháp thu, bảo quản và chuẩn bị mẫu ............................................. 28
2.3.2. Phương pháp pha loãng mẫu ........................................................................ 28
2.3.3. Phương pháp tăng sinh ................................................................................. 29
2.3.4. Phương pháp bảo quản và giữ giống vi sinh vật .......................................... 29
2.3.4.1. Phương pháp cấy truyền vi sinh vật ............................................................ 29
2.3.4.2. Phương pháp bảo quản lạnh sâu ................................................................. 30
2.3.5. Phương pháp định danh vi sinh vật .............................................................. 31
2.3.5.1. Phương pháp nhuộm Gram ......................................................................... 32
2.3.5.2. Phương pháp nhuộm bào tử ........................................................................ 32
2.3.5.3. Phương pháp thử nghiệm catalase .............................................................. 32
2.3.6. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn ........................................... 32
2.3.6.1. Phương pháp đo đường kính vòng tròn kháng khuẩn ................................. 32
2.3.6.2. Phương pháp đồng nuôi cấy ........................................................................ 33
2.3.7. Phương pháp xử lý số liệu ............................................................................. 33
2.4. Bố trí thí nghiệm .............................................................................................. 34
2.4.1. Thí nghiệm 1: Phân lập và đinh danh sơ bộ vi khuẩn lactic ....................... 35
2.4.1.1. Phân lập vi khuẩn lactic .............................................................................. 35
2.4.1.2. Định danh sơ bộ các chủng vi khuẩn lactic ................................................. 36

vi


Đồ án tốt nghiệp
2.4.2. Thí nghiệm 2: Sàng lọc các chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh các
hợp chất kháng khuẩn mạnh .................................................................................. 36
2.4.2.1. Thí nghiệm 2.1: Sàng lọc các chủng LAB có khả năng đối kháng mạnh đối
với vi khuẩn chỉ thị .................................................................................................... 36

2.4.2.2. Thí nghiệm 2.2: Sàng lọc các chủng LAB có khả năng sinh các hợp chất
kháng khuẩn đối kháng mạnh với vi khuẩn chỉ thị ................................................... 36

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 38
3.1. Kết quả phân lập và định danh sơ bộ vi khuẩn lactic .................................. 38
3.1.1. Kết quả phân lâp khuẩn lactic ...................................................................... 38
3.1.2. Kết quả định danh sơ bộ vi khuẩn lactic ...................................................... 39
3.2. Kết quả sàng lọc các chủng vi khuẩn lactic co khả năng đối kháng mạnh
với vi khuẩn chỉ thị ................................................................................................. 41
3.2.1. Kết quả đánh giá khả năng đối kháng cua sinh khối khuẩn lactic đối với vi
khuẩn chỉ thị ............................................................................................................ 41
3.2.2. Kết quả đánh giá khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của các chủng vi
khuẩn lactic phân lập .............................................................................................. 45

KẾT LUÂN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................. 49
1. Kết luận ................................................................................................................ 49
2. Đề nghị ................................................................................................................. 49
Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 51
Phụ lục

vii


Đồ án tốt nghiệp

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮC
EMP: Embden – Meyerhoff – Parnas
LAB: Lactic Acid Bacteria
WHO: World Health Organization

viii


Đồ án tốt nghiệp

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Danh sách mẫu phân lập vi khuẩn lactic .......................................... 26
Bảng 3.1. Đặc điểm hình thái của các chủng vi khuẩn lactic phân lập ............... 37
Bảng 3.2. Kết quả định danh sơ bộ vi khuẩn lactic ............................................. 39

DANH MỤC CÁC ẢNH

ix


Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.1. Một số chủng lactic điển hình .................................................................... 5
Hình 1.2. Chủng vi khuẩn Lactobacteriumbungaricus ............................................ 18
Hình 1.3. Chủng vi khuẩn L. brevis và chủng Str. Cremoris ................................... 19
Hình 2.1 Phương pháp pha loãng mẫu .................................................................... 28
Hình 2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm............................................................................. 34
Hình 2.3 Quy trình phân lập vi khuẩn lactic ........................................................... 35
Hình 3.1 Hình dáng khuẩn lạc của chủng SCPR03 quan sát được dưới kính hiển vi
.......................................................................................................................................
................................................................................................................................... 39
Hình 3.2. Kết quả nhuộm gram và nhuộm bào tử của chủng SCYK 02 .................. 41
Hình 3.3. Mẫu thử catalase của 2 chủng NCTC02 và NCTC03 .............................. 41
Hình 3.5. Đường kính vòng kháng khuẩn vi khuẩn chỉ thị của các chủng SCPR01,
SCPR02, SCPR03, SCYK01, SCYK02 VÀ SCYK03 (mm). .................................. 42
Hình 3.6. Đường kính vòng kháng khuẩn vi khuẩn của các chủng CPMC, NCVS,

MCTC, KCHQ, NCTC01, NCTC02 VÀ CCTC (mm) ............................................ 43
Hình 3.4.Vòng kháng vi khuẩn chỉ thị của chủng vi khuẩn SCPR02 và chủng
SCPR03. .................................................................................................................... 44
Hình 3.4. Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị của dịch sau ly tâm vi khuẩn lactic không
trung hòa acid hữu cơ ............................................................................................... 46
Hình 3.6. Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị của dịch sau ly tâm vi khuẩn lactic trung hòa
acid hữu cơ. ............................................................................................................... 47

x


Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Sản phẩm lên men được biết đến từ lâu nhờ việc bổ sung muối và đường
vào để thu được một loại sản phẩm ăn ngon và có giá trị dinh dưỡng cao. Thực
tế việc bổ sung này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của một vài loài vi sinh
vật có sẵn trong sản phẩm để sinh ra một số chất làm cho sản phẩm có hương vị đặc
biệt có tác dụng bảo quản sản phẩm lâu bị hỏng. Ngày nay người ta đã biết rằng các
đặc tính quý báu đó của sản phẩm là kếtquả của quá trình lên men đường thành acid
lactic, thực hiện bởi nhóm vi khuẩn lactic có trong hệ vi sinh vật tự nhiên của các
sản phẩm. Các vi sinh vật này cũng có thể được thêm vào trong quá trình sản xuất
(chủng khởi động – starter cultures). Như nem chua là sản phẩm thịt lên men lactic
cổ truyền của người Việt Nam được rất nhiều người ưa thích. Nem chua chế biến
theo phương pháp truyền thống, cho chất lượng sản phẩm không ổn định do nhiều
yếu tố như: phụ thuộc vào hệ vi sinh vật tự nhiên và trong thịt, chất lượng nguyên
liệu thịt, điều kiện và qui mô sản xuất. Những yếu tố này rất khó kiểm soát trong
điều kiện sản xuất thủ công, gây ra sự mất ổn định cho chất lượng sản phẩm. Đặc
biệt thịt nguyên liệu do quá trình giết mổ vận chuyển thủ công nên sự nhiễm tạp các

vi sinh vật không mong muốn là rất lớn vì vậy nguy cơ ô nhiễm các vi sinhvật gây
bệnh là rất cao gây nguy hiểm cho sức khỏe con người. Hay như xúc xích lên men
là một trong những sản phẩm thịt lên men khá phổ biến trên thế giới.Tùy từng vùng,
địa phương mà mỗi nơi có những sản phẩm đặc trưng rất nổi tiếng như: Chorozi
(Tây Ba Nha), Salami (Ý) hay Summer (Mỹ). Trong số đó xúc xích lên men
Summer là sản phẩm thịt lên men ở nhiệt độ cao, thời gian lên men ngắn rất giống
với sản phẩm nem chua Việt Nam.
Tuy nhiên việc sử dụng các sản phẩm lên men trên cũng thường hay gặp các
vấn đề về ngộ độc thực phẩm, điều này đã và đang trở thành một trong những vấn
đề cấp thiết cần được giải quyết để bảo vệ sức khỏe con người. Bên cạnh đó, việc
dùng chất bảo quản thực phẩm hóa học đang bị hạn chế sử dụng vì những tác dụng

1


Đồ án tốt nghiệp

phụ không có lợi của nó. Vì vậy, việc tìm ra những chất bảo quản vừa an toàn, vừa
hiệu quả đang là vấn đề thách thức cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm.
Kết quả nghiên cứu trong những năm gần đây cho thấy vi khuẩn lactic không
những có thể lên men lactic rau quả mà còn có những tác động hiệu quả trong việc
bảo quản thực phẩm. Đặc tính của vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dương, có thử
nghiệm oxidase và catalase âm tính, hình que hay hình cầu, không tạo bào tử (Abee
và ctv, 1999). Hệ vi sinh vật này là một trong những nguồn vi sinh vật sinh ra
bacteriocin, dạng chất kháng khuẩn có khả năng chống lại sự phát triển của các
mầm bệnh và được ứng dụng như chất bảo quản thực phẩm. Hầu hết vi khuẩn lactic
đều tổng hợp được bacteriocin nên thành phần kháng khuẩn này rất đa dạng như
Lactacin, Nisin, Acidolin,... Từ rất lâu các bacteriocin này đã được ứng dụng rộng
rãi trong bảo quản thực phẩm, điển hình là Nisin. Năm 1953, thương phẩm Nisaplin
xuất hiện trên thị trường như chất bảo quản thực phẩm và đến năm 1969, tổ chức

WHO công nhận Nisin là chất bảo quản an toàn có nguồn gốc sinh học. Ở Việt
Nam, hệ vi khuẩn lactic xuất hiện chủ yếu trong sản phẩm lên men truyền thống
như dưa cải muối chua, sữa chua, nem chua. Do đó, việc tuyển chọn các chủng vi
khuẩn lactic có khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn mạnh là một yếu tố hết sức
quan trọng và cần thiết ứng dụng trong công nghệ sản xuất và bảo quản thực phẩm,
thay thế cho các chất phụ gia hóa học, ngoài ra còn ứng dụng trong tạo chế phẩm
sinh học nhằm nâng cao tỷ lệ sống của động vật đối với vi khuẩn gây bệnh và xa
hơn nữa là ứng dụng trong y học.
Với ý nghĩa thực tiễn và khoa học như vậy, chúng tôi tiến hành thực hiện đề
tài “Khảo sát khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn lactic từ một số
sản phẩm lên men truyền thống Việt Nam”. Nghiên cứu này được thực hiện với
mục tiêu bước đầu phân lập và tuyển chọn nguồn vi khuẩn lactic có khả năng sinh
chất kháng khuẩn từ một số nguồn sản phẩm lên men có sẵn trên thị trường. Qua đó
có thể tiến hành định danh và tiếp tục nghiên cứu điều kiện sinh chất kháng khuẩn
cao để có thể ứng dụng vào sản xuất chất bảo quản thực phẩm tự nhiên.

2


Đồ án tốt nghiệp

2. Mục tiêu nghiên cứu
Tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic có khả năng sinh hợp chất kháng
khuẩn có tính đối kháng mạnh đối với các chủng vi khuẩn chỉ thị từ các sản phẩm
lên men truyền thống
3. Nội dung nghiên cứu
- Phân lập và tiến hành định danh sơ bộ vi khuẩn lactic.
- Sàng lọc các chủng vi khuẩn có khả năng sản sinh các hợp chất kháng
khuẩn.
4. Phạm vi nghiên cứu

- Chỉ tiến hành phân lập vi khuẩn lactic từ các mẫu thực phẩm lên men
truyền thống của Việt Nam.
- Đánh giá khả năng đối kháng của các chủng vi khuẩn lactic đối với 5 chủng
vi khuẩn chỉ thị là Escheria coli, Salmonella, Staphylococus aureus, Bacillus
subtilis và Listeria monocytogenes.

3


Đồ án tốt nghiệp

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Vi khuẩn lactic
Theo Bergey’s Manual of systematic Bacteriology vi khuẩn thuộc họ lactoc
thuộc:
Giới: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Lactobacillaceae
Họ: lactobacillaceae
Chi: lactobacillus
Vi khuẩn lactic (LAB) thuộc họ Lactobacillaceae. Các chủng vi khuẩn
thuộc nhóm này có đặc điểm sinh thái khác nhau nhưng đặc tính sinh lý tương
đối giống nhau. Tất cả đều có đặc điểm chung là vi khuẩn Gram dương, không tạo
bào tử, không di động, hô hấp tùy nghi (kị khí và hiếu khí) và không chứa các men
hô hấp như cytochrome và catalase. Chúng thu nhận năng lượng nhờ quá trình phân
giải carbonhydrat và sinh ra acid lactic, sinh sản bằng hình thức phân đôi tế bào.
Việc phân loại vi khuẩn lactic thành các chi khác nhau chủ yếu dựa vào hình thái,
con đường lên men glucose, sự tăng trưởng ở các nhiệt độ khác nhau, cấu hình của
acid lactic được sản xuất, khả năng phát triển ở nồng độ muối cao và khả năng chịu
acid hoặc chịu kiềm (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010).

1.2. Đặc điểm chung của khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic có đặc điểm chung là vi khuẩn Gram dương, thử nghiệm
oxydase và catalase âm tính, hình que hay hình cầu, không tạo bào tử, không di
động, kỵ khí tùy nghi và lên men carbohydrate tạo sản phẩm chính cuối cùng là acid
lactic (Abee và ctv, 1999). Ngoài ra, nó còn sản sinh ra acid acetic, ethanol, các hợp
chất thơm, bacteriocin, exopolysaccharide và một số enzyme quan trọng khác
(Vuyst và Leroy, 2007).
Vi khuẩn lactic thường được sử dụng trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là
các thực phẩm lên men vì nó có thể sản xuất ra một vài hợp chất góp phần vào tăng

4


Đồ án tốt nghiệp

mùi, vị, màu sắc và kết cấu của thực phẩm. Kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy
rằng vi khuẩn lactic không những có thể lên men rau quả mà còn có thể ứng dụng
trong bảo quản thực phẩm do chúng có khả năng sinh ra các hợp chất kháng khuẩn
như bacteriocin, là hợp chất kháng khuẩn có khả năng chống lại sự phát triển của
các vi khuẩn gây bệnh. Ở Việt Nam, hệ vi khuẩn lactic hiện diện chủ yếu trong các
sản phẩm lên men truyền thống như dưa cải muối chua, sữa chua, nem chua và một
số sản phẩm men tiêu hóa đông khô (Ngô Thị Phương Dung và ctv, 2011).
- Vi khuẩn lactic bao gồm nhiều giống khác nhau: Streptococcus,
Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc. Ngày nay người ta bổ sung vào nhóm vi
khuẩn lactic những chủng vi khuẩn thuộc giống Bifidobacterium.

Hình 1.1. Một số chủng lactic điển hình Pediococcus I (a), Streptococcus
(b), Lactobacillus (c), Leuconostoc (d)
1.2.1 Đặc điểm hình thái của khuẩn lactic
Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi khuẩn lactic thành dạng

hình cầu và hình que. Kích thước của chúng thay đổi tùy từng loài. Nhóm vi khuẩn

5


Đồ án tốt nghiệp

này có rất nhiều hình dạng khác nhau: có hình trực khuẩn ngắn hoặc dài ở dạng
đơn, đôi hoạt xếp thành chuỗi; hình cầu hoặc cầu trực khuẩn ở dạng đơn, đôi, đám
hoặc xếp thành chuỗi. Ngoài ra vi khuẩn lactic còn có dạnh hình que.
Khuẩn lạc của vi khẩn lactic tròn nhỏ, trong bóng; có màu môi trường, màu
trắng đục hoặc màu vàng kem ; hoặc khuẩn lạc có kích thước to hơn tròn lồi trắng
đục. Đặc biệt khuẩn lạc tỏa ra mùi chua của acid.
Vi khuẩn lactic có thể lên men được các đường monosaccharid, đường
disaccharide, protein tan, peptone và acid. Phần lớn chúng không thủy phân được
tinh bột và các polisaccharide khác.
Vi khuẩn lên men lactic được Pasteur tìm ra từ sữa bị chua. Vi khuẩn lactic
thuộc họ Lactobacillaceae, thường có dạng hình cầu (hoặc ovan) và hình que.
Theo khóa phân loại của Bergey 1986 giới thiệu về các giống của vi khuẩn
lactic, thì có 5 giống phù hợp với mô tả chung về vi khuẩn lactic: Streptococcus,
Pediococcus,

Lactobacillus,

Leuconostoc,

Aerococcus.

Trước

đây

giống

Bifidobacterium cũng được xếp vào nhóm vi khuẩn lactic trong khóa phân loại của
Bergey 1957, trong đó chúng được xem là Lb. bifidum mặc dù Bifidobacterium
không phù hợp với các mô tả chung của vi khuẩn lactic mà chúng liên quan nhiều
hơn đến nhóm Actinomycetaceae một nhóm vi khuẩn gram dương và có con đường
lên men đường khác với vi khuẩn lactic.
Trong 5 giống thuộc vi khuẩn lactic thì có 4 giống được mô tả và nghiên cứu
nhiều nhất đó là: Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc. Đây là
những trực khuẩn hoặc cầu khuẩn không tạo bào tử. Tất cả vi khuẩn lactic đều
không chuyển động, gram dương, hô hấp yếm khí tùy nghi.
- Giống Streptococcus có dạng hình tròn hoặc hình ovan, đường kính tế bào
0,5-1µm. Sau khi phân chia theo một phương, chúng thường xếp riêng biệt, cặp đôi
hoặc chuỗi ngắn.
- Giống Leuconostoc có hình dạng hơi dài hoặc hình ovan, đường kính từ 0,5
– 0,8 µm và chiều dài khoảng 1,6 µm. Trong một số điều kiện chúng cũng có dạng

6


Đồ án tốt nghiệp

hơi tròn, chiều dài khoảng 1 – 3 µm. Sau khi phân chia chúng thường sắp xếp thành
chuỗi, không tạo thành đám tập trung.
- Giống Lactobacillus có dạng hình que. Tùy vào điều kiện của môi trường
sống mà hình dạng của chúng thay đổi từ hình que ngắn đến dài. Sắp xếp thành
chuỗi hay đứng riêng lẽ.
- Giống Pedicoccus là những tứ cầu khuẩn hoặc song cầu khuẩn. Có hoạt

tính thủy phân protein rất yếu.
- Giống Bifidobacterium là những trực khuẩn, khi mới phân lập có thể phân
nhánh dạng chữ Y, V và tập hợp thành khối. Sau nhiều lần cấy truyền chúng trở
thành dạng trực khuẩn dạng thẳng hay uốn cong.
Đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5 - 1,5 μm. Các tế bào hình
cầu xếp thành cặp hoặc hình chuỗi có chiều dài khác nhau. Kích thước tế bào trực
khuẩn lactic từ 1 – 8 μm. Trực khuẩn đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi.
Các loài vi khuẩn lactic có khả năng rất khác nhau khi tạo thành acid lactic
trong môi trường, và sức chịu acid (hay độ bền acid) cũng rất khác nhau. Đa số các
trực khuẩn lactic đồng hình tạo thành acid lactic cao hơn (khoảng 2 ÷ 3 %) liên cầu
khuẩn (khoảng 1 %). Các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH 3,8 ÷ 4 (cầu khuẩn
không thể phát triển được ở môi trường này), hoạt lực lên men tốt nhất của trực
khuẩn ở vùng pH 5,5 ÷ 6.
Nhiệt độ sinh trưởng tối thích của vi khuẩn lactic ưa ấm là 25 ÷ 350C, ưa
nhiệt là 40 ÷ 450C và ưa lạnh là thấp hơn 50C. Khi gia nhiệt khoảng 60 ÷ 800C thì
hầu hết chúng bị chết sau 10 ÷ 30 phút.
Trong tự nhiên, vi khuẩn lactic thường gặp ở trong đất, trong nước, trong
không khí, nhưng chủ yếu là ở thực vật và các sản phẩm thực phẩm (trên các loại
rau, quả, sữa, thịt,…).
1.2.2. Đặc điểm sinh lý- sinh hóa
1.2.2.1. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic
Các loại vi khuẩn lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dưỡng khác
nhau. Chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa các nguyên tố cở

7


Đồ án tốt nghiệp

bản như carbon, nitơ, phosphate và lưu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số chất

cần thiết khác như vitamin, muối vô cơ…
* Nhu cầu dinh dưỡng carbon:
- Nguồn carbon tốt nhất là các loại đường như glucose, frutose, maltose,
galactose, sarcharose, lactose cho đến các polysaccharide (tinh bột, dextrin).
- Nguồn dinh dưỡng quan trọng cho vi khuẩn lactic là monosarcharid và
disarcharide. Các nguồn carbon này được dùng để cung cấp năng lượng, xây dựng
cấu trúc tế bào và sinh ra các acid hữu cơ như acid malic, pyruvic, fumaric, aketic.
Tuỳ từng loại vi khuẩn lên men lactic đồng hình hay dị hình mà có các sản phẩm
tạo ra trong quá trình lên men khác nhau khi chúng sử dụng các axid gluconic tạo
thành CO2, acid acetic, acid lactic. Khi sử dụng acid amin như acid glutamic.
Arginin, tirozin thì xảy ra quá trình đề cacbonxyl và tạo ra CO2.
- Các loại vi khuẩn khác nhau thì sử dụng các nguồn cacbon khác nhau,
chẳng hạn: Streptococcus lactic sử dụng tốt glucose, lactose, maltose. Lactobacillus
bulgaricus, sử dụng glucose, maltose, galactose, sarcharose, dextrin nhưng không
sử dụng được lactose...
* Nhu cầu dinh dưỡng nitơ
Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các hợp chất
chứa nitơ. Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử
dụng các nguồn nitơ có sẵn trong môi trường.Các nguồn nitơ vi khuẩn lactic có thể
sử dụng như: cao thịt, cao nấm men, tryptone, dịch thủy phân casein từ sữa,
peptone,… Hiện nay cao nấm men là nguồn nitơ được sử dụng nhiều nhất và có
hiệu quả nhất. Tuy nhiên ở quy mô công nghiệp không thể sử dụng nguồn nitơ này
vì rất tốn kém
*Nhu cầu về Vitamin:
Vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của
tế bào, nên rất cần thiết cho hoạt động sống. Tuy nhiên, đa số các loài vi
khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin. Vì vậy cần bổ sung vào

8

Đồ án tốt nghiệp

môi trường các loại vitamin. Các chất chứa vitamin thường sử dụng như nước
chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men…
* Nhu cầu các hợp chất hữu cơ khác:
Ngoài các acid amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ
khác cho sự phát triển như các bazơ nitơ hay các acid hữu cơ.
Một số acid hữu cơ có ảnh hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng của
vi khuẩn lactic như acid citric, acid oleic. Nên hiện nay người ta sử dụng các
muối citrat, dẫn xuất của acid oleic làm thành phần môi trường nuôi cấy, phân lập
và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic.
Tương tự như hai acid hữu cơ trên, acid acetic cũng có những tác động quan
trọng đến sự sinh trưởng của tế bào. Nên người ta thường sử dụng acid acetic dưới
dạng các muối acetat để làm chất đệm cho môi trường khi nuôi cấy vi khuẩn lactic.
*Nhu cầu các muối vô cơ khác:
Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic rất cần các
muối vô cơ. Nhằm cung cấp các nguyên tố khoáng như đồng, sắt, natri, kali,
phosphor, lưu huỳnh, magie đặc biệt là mangan, vì mangan giúp ngăn ngừa quá
trình tự phân và ổn định cấu trúc tế bào.
1.2.2.2. Quá trình trao đổi chất
Quá trình trao đổi chất và năng lượng của vi khuẩn lactic thực hiện thông qua
việc lên men lactic.
Dựa vào khả năng lên men lactic người ta chia vi khuẩn lactic làm hai nhóm:
- Vi khuẩn lên men lactic đồng hình: Thực hiện quá trình lên men tạo ra sản
phẩm chủ yếu là acid lactic. Do trong hệ enzyme của chúng có chứa aldolaza và
triozophotphatizomeraza nên quá trình lên men này xảy ra theo con đường EMP.
- Vi khuẩn lên men lactic dị hình: Thực hiện quá trình lên men, ngoài
axid lactic chúng còn tạo ra các sản phẩm phụ khác như acid acetic, rượu
etylic, CO2, một số chất thơm… Đây là quá trình lên men rất phức tạp, không theo

con đường EMP vì chúng không có hai enzyme cơ bản là aldolaza
và triozophotphatizomeraza.

9


Đồ án tốt nghiệp

1.2.3. Cơ sở sinh học của quá trình hình thành các hợp chất kháng khuẩn
Vi khuẩn lactic là vi khuẩn hóa tự dưỡng nên sự oxy hóa các chất trong quá
trình trao đổi chất cung cấp nguồn năng lượng cho các hoạt động sống của vi khuẩn.
Dựa vào sản phẩm cuối cùng được hình thành trong quá trình lên men glucose, quá
trình lên men lactic được chia thành 2 quá trình lên men lactic đồng hình và lên men
lactic dị hình (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010).
Trong quá trình lên men lactic đồng hình, acid pyruvic được tạo thành qua
con đường Embden – Meyerhoff – Parnas (EMP). Sau đó acid pyruvic sẽ tạo thành
acid lactic dưới tác dụng của enzyme lactate dehydrogenase. Lượng acid lactic tạo
thành chiếm hơn 90%, chỉ một lượng nhỏ pyruvate bị khử carbon tạo thành acid
acetic, ethanol, CO2… Lượng sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của
oxy (Khalid, 2011). Vi khuẩn lên men lactic đồng hình như Pediococcus,
Streptococcus, Lactococcus và một số Lactobacilli sản xuất acid lactic là sản phẩm
chính cuối cùng hoặc duy nhất của quá trình lên men glucose. Các vi khuẩn lên men
lactic đồng hình sử dụng con đường EMP để tạo ra 1 phân tử acid lactic từ mỗi
mole glucose và thu được nguồn năng lượng gấp hai lần so với quá trình lên men
lactic dị hình với mỗi mole glucose.
Vi khuẩn lên men lactic dị hình như Weisella, Leuconostoc và một số chủng
Lactobacilli khác cũng tạo ra số lượng acid lactic, CO2 và ethanol bằng nhau từ
glucose thông qua con đường hexose monophosphate hoặc pentose phosphate
(Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010). Trong quá trình lên men lactic dị
hình chỉ có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn có các sản phẩm

phụ khác như acid acetic, ethanol, CO2… Các sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo
thành ester có mùi thơm. Sản phẩm phụ tạo thành phụ thuộc vào giống vi sinh vật,
môi trường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh. Acid lactic thường chiếm 40%,
acid succinic 20%, rượu etylic 10%, acid acetic 10% và các loại khí khác gần 20%
lượng sản phẩm tạo thành.
Acid hữu cơ được sản xuất trong quá trình lên men tạo ra môi trường acid
không thuận lợi cho sự phát triển của nhiều vi khuẩn gây bệnh và gây hư hỏng thực

10


Đồ án tốt nghiệp

phẩm như acid lactic, acid acetic và acid propionic. Acid thường thể hiện tính kháng
khuẩn thông qua việc can thiệp tính ổn định điện thế trên màng tế bào, ức chế hoạt
động vận chuyển, làm giảm pH trong tế bào và ức chế chức năng chuyển hóa. Nó có
tính kháng khuẩn diện rộng ức chế cả vi khuẩn gram dương và gram âm cũng như
nấm men và nấm mốc (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010).Một ví dụ
điển hình là acid propionic được sản xuất bởi vi khuẩn sinh acid propionic, những
chủng này hình thành một số sản phẩm bảo quản sinh học cơ bản, có hoạt động
kháng khuẩn chống lại các vi khuẩn gây bệnh bao gồm nấm men và nấm mốc.
Ngoài các acid hữu cơ, các chủng khởi động quá trình lên men lactic cũng có
thể sản xuất một loạt các hợp chất kháng khuẩn khác như ethanol từ con đường lên
men dị hình, H2O2 được sản xuất trong quá trình tăng trưởng hiếu khí và diacetyl
được hình thành từ sự phân hủy pyruvate có nguồn gốc từ citrate. Đặc biệt, H2O2 có
tác dụng oxy hóa mạnh mẽ trên màng lipid, protein của tế bào và được sản xuất
bằng cách sử dụng các enzyme như protein flavo oxidoreductases peroxidase
NADH, NADH oxidase và oxidase α-glycerophosphate (Rattanachaikunsopon và
Phumkhachorn, 2010).
Kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy rằng mỗi hợp chất kháng khuẩn được

sản xuất trong quá trình lên men ngăn cản vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn gây hư
hỏng thực phẩm trước khi nó có thể tồn tại hoặc phát triển trong thực phẩm hoặc đồ
uống, kể từ thời điểm sản xuất tới thời gian tiêu thụ. Khả năng kháng khuẩn của vi
khuẩn lactic đã được xác định bởi khả năng kháng lại các vi khuẩn không mong
muốn nhờ vào các hợp chất kháng khuẩn được sản xuất ra trong quá trình lên men
(Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010).
1.2.3.1. Một số hợp chất kháng khuẩn do vi khuẩn lactic sản sinh
LAB biểu thị một loạt các hoạt động kháng khuẩn. Trong số các hoạt động
đó, việc sản xuất acid lactic và acid acetic là quan trọng nhất. Ngoài ra, một số
chủng LAB được biết đến để sản xuất các hợp chất kháng khuẩn như ethanol, acid
formic, acid béo, hydrogen peroxide, diacetyl, reuterin, reutericyclin và bacteriocin.
Bên cạnh việc sản xuất ra hợp chất như bacteriocin, một số LAB còn có thể tổng

11


Đồ án tốt nghiệp

hợp peptide kháng khuẩn khác góp phần vào việc bảo quản thực phẩm một cách an
toàn. Một trong những đặc điểm của các hợp chất kháng khuẩn là khả năng chống
lại các vi khuẩn gây bệnh đường ruột như Helicobacter pylori, Escherichia coli,
Salmonella (Vuyst và Leroy, 2007).
a. Acid hữu cơ
Sản phẩm chính của quá trình lên men là các acid hữu cơ, tùy vào từng loại
vi sinh vật và điều kiện môi trường mà sản phẩm acid là khác nhau (Yang, 2000).
Acid lactic là sản phẩm chính của quá trình lên men lactic. Acid lactic làm
giảm pH môi trường dẫn đến ảnh hưởng đến pH nội bào của vi khuẩn gây bệnh nên
có tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh. Khi acid lactic đi qua màng
tế bào, nó sẽ giải phóng ra proton H+, làm acid hóa nội bào, phá hủy cơ chế vận
chuyển qua màng tế bào gây chết tế bào vi khuẩn (Đặng Phương Nga và ctv, 2007).

Mặt khác, pH giảm cũng ức chế quá trình đường phân, tế bào vi khuẩn cạn kiệt
năng lượng dẫn đến chết tế bào.
Quá trình lên men lactic dị hình cho sản phẩm acid acetic và acid, có thể
tương tác với màng tế bào vi khuẩn gây acid hóa nội bào và làm biến tính protein.
Acid acetic thể hiện tính kháng khuẩn hiệu quả hơn acid lactic điển hình là với
Listeria monocytogenes và Bacillus cereus. Acid acetic cùng với acid acetic làm
giảm pH môi trường và do đó làm tăng khả năng kháng khuẩn của acid lactic
(Yang, 2000).
b. Hydrogen peroxide và carbon dioxide
Tính kháng khuẩn của hydrogen peroxide chủ yếu thông qua việc tạo ra các
chất oxy hóa mạnh như oxygen nguyên tử, các gốc superoxide và các gốc hydroxyl
tự do. Các chủng Lactobacillus, Lactococcus sản xuất hydrogen peroxide có khả
năng ức chế Staphylococcus aureus và Pseudomonas sp.
Carbon dioxide được sản xuất thông qua con đường lên men lactic dị hình có
thể ức chế enzyme decarboxylase và sự tích tụ của khí carbon dioxide trong lớp đôi
lipid kép có thể gây ra rối loạn chức năng trong thẩm thấu. Carbon dioxide có khả

12


Đồ án tốt nghiệp

năng ức chế nhiều vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm đặc biệt là vi khuẩn gram âm,
mức độ ức chế khác nhau đáng kể giữa các vi sinh vật (Yang, 2000).
c. Diacetyl và acetaldehyd
Diacetyl thường được sản xuất bởi các dòng vi khuẩn lactic lên men citrate.
Hiệu quả kháng khuẩn của diacetyl đã được biết đến từ những năm 1930. Nó ức chế
sự tăng trưởng của vi khuẩn gram âm bởi phản ứng với các protein arginine, do đó
ảnh hưởng đến việc sử dụng arginine. Và vi khuẩn gram âm là nhạy cảm hơn với
diacetyl so với vi khuẩn gram dương. Diacetyl 344 mg/ml ức chế các chủng vi

khuẩn Listeria, Salmonella, Yersinia, Escherichia coli và Aeromonas.
Acetaldehyde 10 – 100 ppm ức chế sự phát triển của Staphylococcus
aureus, Salmonella typhimurium và E. coli trong các sản phẩm sữa (Yang, 2000).
d. Acid béo
Các acid béo không bão hòa có khả năng ức chế vi khuẩn gram dương, các
hoạt động kháng nấm của acid béo phụ thuộc vào chiều dài chuỗi và pH của môi
trường (Yang, 2000).
e. Reuterin
Reuterin có khả năng ức chế sự phát triển của hầu hết các vi sinh vật có hại
như vi khuẩn Gram dương, vi khuẩn Gram âm, nấm men, nấm mốc, kí sinh trùng và
thậm chí cả virus. Reuterin có hoạt tính kháng khuẩn diện rộng do nó cạnh tranh với
các ribonucleotide trong việc gắn với vị trí nhận biết ribose của ribonucleotide
reductase - enzyme đầu tiên khởi động quá trình tổng hợp DNA.
f. Bacteriocin
Hầu hết vi khuẩn lactic đều tổng hợp được bacteriocin hay những chất gần
giống bacteriocin nên chủng loại của các hợp chất kháng khuẩn này rất đa dạng như
lactacin, nisin, acidolin,… Các chất này có bản chất là kháng sinh nên có thể ức chế
các tế bào trong cùng họ hay khác họ (Đặng Phương Nga và ctv, 2007). Từ rất lâu
các bacteriocin này đã được ứng dụng rộng rãi trong bảo quản thực phẩm, điển hình
là nisin. Năm 1953, dạng thương phẩm của nisin là Nisaplin xuất hiện trên thị
trường như chất bảo quản thực phẩm và đến năm 1969, tổ chức WHO công nhận

13


Đồ án tốt nghiệp

Nisin là chất bảo quản an toàn có nguồn gốc sinh học (Ngô Thị Phương Dung và
ctv, 2011).
Bacteriocin là chất kháng khuẩn có bản chất là các peptide được tổng hợp ở

riboxom của cả vi khuẩn gram âm và vi khuẩn gram dương để ức chế các vi sinh vật
cạnh tranh khác. Điểm đặc biệt của các bacteriocin là chúng không có hoạt tính
kháng sinh điển hình, nghĩa là chúng chỉ kìm hãm nhưng không trực tiếp làm chết
vi sinh vật. Chính vì lý do này nên thời kỳ đầu người ta chỉ tập trung vào phát triển
các chất kháng sinh, còn các chế phẩm bacteriocin bị xem nhẹ và không được quan
tâm đúng mức. Theo thời gian sử dụng chất kháng sinh, hiện tượng kháng thuốc
xuất hiện và ngày càng trở nên trầm trọng đã gián tiếp xác nhận đặc tính quý giá của
các bacteriocin là nguy cơ gây ra hiệu ứng trên của chúng rất thấp. Nhờ vậy mà việc
nghiên cứu, sản xuất và sử dụng các bacteriocin đã được phục hồi và phát triển. Các
chế phẩm bacteriocin điển hình là nisin, diplococin, subtilin, lactostrepcin,
bacteriocin S50, monocin (từ Lactococcus), pediocin A, pediocin PA–1, pediocin
AcH (từ Pediococcus), lactocidin, acidolin, acidolin, acidophilin, reuterin, lactocin
F, lactocin 27, helveticin J (từ Lactobacillus), leuconocin S, carnocin UI49,
micrograd

(từ

Leuconostoc),

propionicin

PLG–1,

jensenin

G

(từPropionicbacterium) (Lê Thị Hồng Vân, 2008).
Có rất nhiều giống vi khuẩn sinh tổng hợp bacteriocin. Một vài bacteriocin
được sản xuất bởi vi khuẩn lactic như nisin không chỉ ức chế các loài liên quan chặt

chẽ mà còn chống lại các tác nhân gây bệnh truyền qua thực phẩm và vi khuẩn
gram dương, thêm vào đó bacteriocin của LAB có phổ kháng khuẩn rộng hơn so
với các giống khác. Vì vậy, trong những năm gần đây bacteriocin đã nhận được sự
quan tâm đáng kể trong việc sử dụng làm chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và ứng
dụng trong dược phẩm vì tính an toàn của chúng.
Những nghiên cứu đã được thực hiện để giải quyết mối quan hệ giữa cấu
trúc và chức năng của bacteriocin lớp I và lớp II. Phần lớn bacteriocin trong lớp I
và II hoạt động trong trong vùng các phân tử có kích thước nano, gây ra tính thấm
của màng dẫn đến sự hao hụt các thành phần của màng, hao tổn các ion, ATP và

14


Đồ án tốt nghiệp

các phân tử quan trọng khác từ vi khuẩn đích (Vuyst và Leroy, 2007).
Ngoài ra Klaenhammer (1999) đã đề nghị thêm nhóm 4, là nhóm chứa các
bacteriocin phức tạp, đòi hỏi carbohydrate hay lipid để có hoạt tính. Tuy nhiên
bacteriocin của nhóm này chưa được miêu tả nhiều ở mức độ sinh hóa để mở rộng
định nghĩa. Nhóm này bao gồm cả glycoprotein như lactocin hoặc lipoprotein như
lacstrepcin (J.Delves-broughton và ctv, 1996).
*Cơ chế hoạt động của bacteriocin
Mặc dù bacteriocin có thể được tìm thấy trong nhiều vi khuẩn Gram dương
và Gram âm, nhưng những sản phẩm được sản xuất bởi LAB đã nhận được sự quan
tâm đặc biệt trong những năm gần đây do ứng dụng tiềm năng của nó trong ngành
công nghiệp thực phẩm như chất bảo quản tự nhiên (Vuyst và Leroy, 2007).
Bacteriocin được sản xuất bởi LAB là các peptide hoặc protein nhỏ được
tổng hợp do ribosome có hoạt tính kháng lại các vi khuẩn gram dương, trong khi tế
bào sản xuất miễn nhiễm với chính bacteriocin do chúng tạo ra. Nó có khả năng
kháng lại các vi sinh vật gây hư hỏng và các tác nhân gây bệnh truyền qua thực

phẩm như Listeria monocytogenes và Staphylococcus aureus. Bên cạnh hoạt động
kháng khuẩn đối với các vi khuẩn không mong muốn, bacteriocin còn được cho
rằng góp phần vào tính cạnh trạnh giữa các tế bào sản xuất. Người ta đã chứng
minh được hoạt tính đối kháng với vi khuẩn Gram âm nhưE. coli và Salmonella của
bacteriocin nhưng thường chỉ khi màng ngoài của chúng đã bị tổn thương, ví dụ
như sốc áp suất thẩm thấu, xử lý pH thấp, bị tác động bởi các chất hoạt động bề mặt
hoặc tác nhân chelate hoặc sau khi xử lý với dòng điện hoặc áp suất cao (Vuyst và
Leroy, 2007).
1.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sản xuất hợp chất kháng khuẩn của vi
khuẩn lactic
1.3.1. Môi trường nuôi cấy
Kelstrup và Gibbons (2002) đã thấy rằng sự gia tăng tính nhớt của dịch môi
trường bằng cách thêm agar, dextran, glycerol hay tinh bột sẽ gia tăng năng suất sản
sinh bacteriocin của vi khuẩn Streptococcus cô lập từ khoang miệng của người và

15


Đồ án tốt nghiệp

động vật gặm nhắm. Một nghiên cứu khác của Riley (2007) về staphylococcin 1580
cho thấy nuôi trong môi trường bán rắn sẽ cho năng suất lớn hơn 20 lần so với môi
trường lỏng.
Quá trình tổng hợp bacteriocin của Streptococcus mutans chỉ diễn ra trong
điều kiện môi trường nuôi cấy nhất định. Sự sản xuất bacteriocin của các chủng
Streptococcus mutans có thể được gia tăng nếu bổ sung 4% cao nấm men vào môi
trường cơ bản Trypticase, còn các chủng Corynebacteria và Staphylococcus phụ
thuộc vào hàm lượng amino acid trong môi trường nuôi cấy. Khả năng sản sinh
bacteriocin của Staphylococcin 426 tăng nếu thêm 0,5% mannitol vào môi trường
brain heart infusion nhưng ngược lại điều đó làm giảm khả năng sản sinh

bacteriocin của Staphylococcin 414. Glucose làm tăng khả năng sản sinh bacteriocin
của Streptococcin A–FF22 nhưng lại làm giảm khả năng sản sinh bacteriocin của
Streptococcin B–74628. Những nghiên cứu khác cho thấy thành phần môi trường
nuôi cấy là rất quan trọng (Kelstrup và Funder-Nielsen, 1997).
1.3.2. Điều kiện nuôi cấy
Điều kiện môi trường nuôi cấy khác nhau như nhiệt độ, thời gian, oxy và pH
ảnh hưởng đến khả năng sản sinh bacteriocin của các chủng vi khuẩn. Bacteriocin
được sản xuất nhiều hơn ở điều kiện nhiệt độ tối ưu, nhiệt độ quá cao ngăn cản sự
sản sinh bacteriocin (Lê Thị Hồng Vân, 2008).
Việc sản sinh bacteriocin ở vi khuẩn Gram dương thường xảy ra trong
khoảng pha log đến pha ổn định, lượng bacteriocin ở các pha trong chu kỳ tăng
trưởng là khác nhau. Bacteriocin được Streptocin STH1 sản xuất nhiều nhất trong
suốt pha log và giảm dần khi bước vào pha ổn định ngược lại Streptococcin A –
FF22 bắt đầu sản sinh bacteriocin ở cuối pha log và hoạt tính giảm dần khi nuôi kéo
dài. Staphylococcin C55 sản sinh bacteriocin bắt đầu ở pha log và đạt tối đa trong
khoảng 24 đến 48 giờ phát triển sau đó suy tàn dần (Lê Thị Hồng Vân, 2008).
Meitert (2005) cho thấy rằng một vài chủng C. diphtheriae sản xuất
bacteriocin liên tục nhưng một vài chủng khác lại sản xuất gián đoạn. Theo nghiên
cứu của Lachowicz (2002) về khả năng sản sinh bacteriocin của Staphylococcin A–

16