THUYẾT TRÌNH VI SINH VẬT NÔNG NGHIỆP VI KHUẨN LACTIC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA NÔNG HỌC
●●

VI SINH VẬT NÔNG NGHIỆP

CHỦ ĐỀ: VI KHUẨN LACTIC
GVHD: ThS. PHẠM THỊ NGỌC


I. GIỚI THIỆU VI KHUẨN LACTIC
Vi khuẩn lactic 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 có đặc điểm
chung là vi khuẩn Gram dương, không tạo bào tử, không di
động, hô hấp tùy tiện ( kị khí và hiếu khí ) và không chứa các
men hô hấp như xitoccrom và catalaza. Chúng thu nhận năng
lượng nhờ quá trình phân giải hydrat cacbon và sinh ra axit lactic,
sinh sản bằng hình thức phân đôi tế bào.


Nhóm 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.

Pediococcus

Leuconostoc


 PHÂN LOẠI
Xét theo cách thức lên men, vi khuẩn lactic được chia thành hai
nhóm là vi khuẩn lactic lên men đồng hình và vi khuẩn lactic lên
men dị hình.


Xét theo hình thái cấu trúc thì vi khuẩn lactic được chia ra hai
nhóm:
 Liên cầu khuẩn lactic (Streptococcus lactic): Tế bào hình
tròn, oval, thường xếp thành đôi hoặc thành chuỗi.
 Trực khuẩn lactic (Lactobacillus): Chúng đứng riêng lẻ hoặc
kết thành chuỗi và gồm ba nhóm nhỏ là trực khuẩn ưa nhiệt
(nhiệt độ tối ưu là 40- 45 0C), nhóm trực khuẩn ưa ấm (nhiệt độ
tối ưu là khoảng 30 0C) và nhóm Beta bacterium.


II. CẤU TẠO :
1. Màng tế bào:
a. Vỏ nhầy/Dịch nhầy: là một lớp vật chất dạng keo, có độ dày
bất định. Nước chiếm chủ yếu (98%). Phần còn lại là chất hữu cơ
với thành phần chủ yếu là polysaccharit, ngoài ra còn có protein,
polypeptit. Kích thước từ 14 – 18 nm.
Chức năng:
+ Bảo vệ tế bào vi khuẩn.
+ Là nơi dự trữ thức ăn.
+ Tích luỹ một số sản phẩm trao đổi chất.

+ Giúp vi khuẩn bám vào bề mặt của giá thể.


b. Thành tế bào: Chiếm 25 – 30% khối lượng khô của tế bào có
kích thước lớn 14 – 18 nm.
Chức năng:
+ Giữ cho tế bào có hình dạng ổn định.
+ Bảo vệ tế bào vi khuẩn: Chịu được áp suất thẩm thấu từ 15 –
20 atm.
+ Cần thiết cho quá trình phân cắt bình thường của tế bào.
+ Có liên quan đến tính kháng nguyên, của vi khuẩn: Cấu trúc
polyozit của glycopeptit đã quyết định tính đặc hiệu về miễn dịch
của kháng nguyên trên vi khuẩn Lactic.


c. Màng nguyên sinh chất: dày khoảng 4 – 5 nm, cấu tạo bởi 2
lớp photpholipit chiếm 30 – 40% khối lượng và các protein chiếm
60 – 70% khối lượng.
Chức năng:
+ Duy trì áp suất thẩm thấu bên trong tế bào.
+ Điều hoà sự vận chuyển các chất dinh dưỡng và các sản
phẩm trao đổi chất ra hay vào tế bào.
+ Là nơi tổng hợp nhiều loại enzim.
+ Có nhiệm vụ trong sự phân chia tế bào cùng với mezoxom.


2. Màng nguyên sinh chất: Chứa 80 – 90% nước, thành phần còn
lại chủ yếu là lipoprotein.
a. Mezoxom: là 1 thể hình cầu, nằm gần vách ngăn ngang và chỉ
xuất hiện khi tế bào phân chia.

b. Riboxom: chứa khoảng 40 – 60% ARN, 35 – 60% protein,
ngoài ra còn chứa một ít lipit, một số enzim và một ít chất khoáng.
c. Các hạt dự trữ hay thể vùi: bao gồm hạt lipoit, glycogen.
Chức năng dự trữ được thức ăn mà còn làm giảm bớt áp suất thẩm
thấu dưới dạng polyme.
d. Không bào: được bao bọc bởi một lớp màng không bào
(tonoplast) có cấu trúc hoá học là lipoprotein, trong không bào chứa
đầy dịch tế bào. Có vai trò điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào
và là nơi chứa những sản phẩm bất lợi của quá trình trao đổi chất.


3. Thể nhân: là 1 nhiễm sắc thể cấu tạo bởi 1 sợi ADN xoắn kép
cấu trúc sợi nhỏ có đường kính 3 – 8 nm, gắn với màng nguyên sinh
chất.


III. HOẠT ĐỘNG
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: Lên men lactic đồng hình và Lên men lactic dị hình.
1. Lên men lactic đồng hình (điển hình):
Là quá trình lên men trong đó các sản phẩm axit lactic tạo ra
chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ axit
acetic, aceton, di-acetyl,...
Phương trình chung biểu diễn quá trình lên men:
C6H12O6 -> 2 CH3CHOHCOOH + 21,8.104 J


Trong quá trình lên men lactic

đồng hình, glucoza được chuyển
hoá theo chu trình EmbdenMayerhoff, vi khuẩn sử dụng cho
qui trình này tất cả các loai enzym
aldolase, còn hydro tách ra khi
dehydro hoá triozophophat được
chuyển đến pyruvat.
Vì trong vi khuẩn lên men lactic
đồng hình không có enzyme
cacboxylase cho nên axit pynivic
không phân huỷ nữa mà tiếp tục
khử thành axit lactic.


2. Lên men lactic dị hình:
Là quá trình lên men trong đó ngoài sản phẩm axit lactic còn tạo ra
một lượng đáng kể các sản phẩm phụ như axit acetic, etanol, axit
xucxinic, CO2,...
Phương trình chung biển diễn quá trình lên men:
C6H12O6 -> CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH +
CH3COOH + C2H5OH + CO2
Trong đó, axit lactic chiếm khoảng 40%, axit xucxinic khoảng 20%,
rượu êtylic và axit acetic 10% các loại khí 20%.... đôi khi không có
các khí mà thay vào đó là sự tích luỹ một lượng ít axit foocmic.
Chứng tỏ rằng quá trình này phức tạp hơn so với lên men lactic
đồng hình.


Trong vi khuẩn lên men lactic dị hình không có các enzyme cơ
aldolase triozophotphatizomerase bước đầu phân giải đường
glucose ở những vi khuẩn này theo con đường pentozophotphat.

Hợp chất này tiếp tục biến
đổi thành
photphoglyceraldehyde và
acetylphotphat dưới tác
dụng của enzyme
pentozophotpho xelolase
Acetylphophat được khử
thành etanol thông qua
acetyldehyt
photphoglyceraldehyde
thông qua axit pynivic mà
tạo thành axit lactic.


 Axit lactic được tạo thành từ axit pynivic do sự tiếp nhận trực
tiếp hydrogen từ dehydrase.

 Axit xucxinic tạo thành từ axit pynivic do tác dụng với CO2 và
tiếp theo là sự tiếp nhận hydrogen từ dehydrase.
 Etanol và axit acetic tạo thành nhờ men aldehydrase từ
acetaldehyde.
 Việc sinh ra các khí liên quan đến điều kiện yếm khí tỉ lệ các hợp
chất phụ sinh ra phụ thuộc vào môi trường dinh dưỡng và các loại
vi khuẩn lactic


IV. ĐIỀU KIỆN SỐNG
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 bản như cacbon, nitơ, photphat và lưu huỳnh mà còn có

nhu cầu về một số chất cần thiết khác như vitamin, muối vô cơ…
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.


 Nguồn glucid
Để duy trì sự sống, điều hoà các quá trình chuyển hoá trong tế bào
vi khuẩn cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng
làm nguồn cacbon.
Nguồn cung cấp glucid quan trọng cung cấp cho vi khuẩn là đường
lactose.
Hầu hết các vi khuẩn lactic đều có enzyme lactoza nên thuỷ phân
được lactose thành glucose và galactose.


 Nguồn Azốt
Có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của vi sinh vật nếu
không có các nguồn này thì không thể tổng hợp được các chất
phức tạp cấu tạo nên nguyên chất trong tế bào vi sinh vật.
Vi sinh vật đòi hỏi nguồn Azốt rất cao đặc biệt là:
+ Protit: Sự tương tác giữa Casein trong sữa với vi khuẩn lactic
khi có sự hiện diện của ion H+ trong môi trường làm tăng khả
năng lên men lactic.
+ Pepton: Trong môi trường sữa đã có sẵn nguồn pepton nhưng
do nhu cầu peptone đối với cơ thể vi khuẩn rất cao do đó cần bổ
sung peptone từ bên ngoài vào môi trường sữa để đảm bảo lượng
peptone đủ để làm tăng tốc độ lên men.
+ Acid amin: Vi khuẩn lactic hấp thụ được dễ dàng.

 Nhiệt độ
Tuỳ từng loại vi khuẩn khác nhau mà nhiệt độ thích hợp cho nó
sẽ khác nhau:
 VSV ưa lạnh:
tmin = 0 oC
tmax =20 – 30 oC
 VSV ưa ấm:
tmin = 3 oC tmax =45 – 50 oC
 VSV ưa nóng:
tmin = 30 oC tmax =80 oC
Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến cường độ phát triển mà còn
ảnh hưởng đến khả năng phát triển của chúng nữa.
Điều chỉnh nhiệt độ thích hợp sẽ:
* Rút ngắn thời gian lên men.
* Hạn chế sự nhiễm các vi sinh vật lạ khác.
* Sản phẩm thu được đạt kết quả như mong muốn.


 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 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…


Ngoài các axit amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp
chất hữu cơ khác cho sự phát triển như các bazơ nitơ hay các axit

hữu cơ.
Một số axit hữu cơ có ảnh hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng
của vi khuẩn lactic như axit xitric, axit oleic. Nên hiện nay người ta
sử dụng các muối xitrat, dẫn xuất của axit oleic làm thành phần môi
trường nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic.


Tương tự như hai axit hữu cơ trên, axit axetic cũng có những tác
động quan trọng đến sự sinh trưởng của tế bào. Nên người ta
thường sử dụng axit axetic dưới dạng các muối axetat 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, photpho, lưu huỳnh, magie đặc
biệt là mangan, vì mangan giúp ngăn ngừa quá trình tự phân và
ổn định cấu trúc tế bào.


V. ỨNG DỤNG

1. LỢI ÍCH
a. Trong nông nghiệp: Vi khuẩn lactic có khả năng hạn chế sự
phát triển của Fusarium, loại nấm gây bệnh quan trọng trong
nông nghiệp.
Chế phẩm EM (Effective Microorganism) hay chế phẩm vi sinh
hữu hiệu nó bao gồm 80 chủng vi sinh trong đó có sự góp phần
của vi khuẩn lactic. Hiệu quả của chế phẩm này là cải tạo đất,

tăng năng suất cây trồng và giải quyết vấn đề ô nhiễm môi
trường.


 Ủ thức ăn gia súc
 Sản xuất các hợp chất kháng khuẩn trong chăn nuôi.