Giáo trình Vi sinh vật thực phẩm - Nghề: Chế biến thực phẩm - CĐ Kỹ Thuật Công Nghệ Bà Rịa-Vũng Tàu

                    ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU
                TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

TÀI LIỆU MÔ ĐUN/MÔN HỌC

VI SINH THỰC PHẨM

(Lưu hành nội bộ)

1


Bà Rịa – Vũng Tàu, năm 2018

PHẦN I – LÝ THUYẾT
Bài 1: Hình thái, cấu tạo và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động sống của vi 
sinh vật
1. Hình thái, cấu tạo của vi sinh vật

Vi sinh vật là những sinh vật vô cùng nhỏ bé mà mắt thường không thể nhìn thấy được mà phải  
quan sát bằng kính hiển vi.
Vi sinh vật gồm: vi khuẩn, xạ khuẩn, vi khuẩn lam; nấm men, nấm mốc, tảo, nguyên sinh động 
vật.
1.1 Hình thái, cấu tạo của vi khuẩn
Vi khuẩn (bacteria) là nhóm vi sinh vật có  nhiều hình dạng,   có nhân nguyên thủy và sinh sản 
bằng cách phân đôi.
Các nhóm vi khuẩn

Kích thước

Cầu khuẩn

Đường kính
 0,5 – 1 micromet

Trực khuẩn

0,5­1 x 1­4 
micromet

Xoắn khuẩn

2

(0,5­3)x(5­40) 
µm

Hình dạng
Hình tròn, ovan,...
Gồm 6 nhóm:
­ Đơn cầu khuẩn: Micrococcus
­ Song cầu khuẩn Diplococcus
­ Tứ cầu khuẩn: Tetracoccus
­ Bát cầu khuẩn: Sarcina
­ Tụ cầu khuẩn: Staphylococcus
­ Liên cầu khuẩn: Streptococcus
Hình que
Gồm 5 nhóm:
­Bacillus: Gram (+), sinh bào tử
­Bacterium: Gram (­), không sinh bào tử, thường có 
chu mao

­ Pseudomonas: Gram (­), không sinh bào tử, có 1 
tiêm mao
­ Corynebacterium: Gram (+), không sinh bào tử, có 
hình dạng thay đổi tùy loại
­ Clostridium: Gram (+), sinh bào tử hình thoi hoặc 
hình dùi trống
Là vi khuẩn có từ hai vòng xoắn trở lên, Gram (+)


Phẩy khuẩn
(0,5­3)x(5­10) 
µm

Là vi khuẩn có hình dấu phẩy, dưới 2 vòng xoắn

Cấu tạo của vi khuẩn:
Gồm màng nhầy (màng tế  bào) có vai trò duy trì áp suất thẩm thấu, khống chế sự vận chuyển,  
trao đổi ra vào của các chất dinh dưỡng và các sản phẩm trao đổi chất, sinh tổng hợp các chất, 
tiến hành phosphoryl hóa và phosphoryl quang hợp, ...
Tế bào chất gồm toàn bộ phần nằm trong màng tế bào, là vùng dịch thể dạng keo khi tế bào non  
và có cấu trúc phức tạp khi tế bào già. Gồm cơ chất tương bào chứa enzim, các cơ quan con như 
mesosome, ribosome, không bào, hạt sắc tố, chất dự trữ.
Chất nhân
Bào tử
Tiên mao và nhung mao
Hình 1: Cấu tạo của vi 
khuẩn
1.2 Hình thái, cấu tạo  
của nấm men
Hình dạng:hình cầu, 

hình trứng, hình oval,...
Cấu tạo:  gồm màng tế 
bào, tế bào chất: lưới nội chất, 
nhân, ribosome, ty thể, 
lysosome, golgi

Hình 2: Hình dạng và cấu tạo của nấm men
1.3 Hình thái, cấu tạo của nấm mốc
Hình sợi
Sinh sản bằng bào tử, có các dạng: bào tử đính, bào nử nang,

3


Hình 3: Hình thái của nấm mốc
2. Ảnh hưởng của yếu tố lý học đối với sự sinh trưởng , phát triển của vi sinh vật và ứng  
dụng trong bảo quản chế biến thực phẩm
2.1Ảnh hưởng của tác nhân vật lý
 Độ ẩm 
Hoạt động sống của vi sinh vật đều liên quan đến nước và tỷ lệ nước trong tế bào của chúng rất 
cao. Nấm men 73­82%, nấm mốc 84­ 90%, vi khuẩn 75­85%. Vì vậy thiếu nước tế bào có thể bị 
chết do hiện tượng loại nước ra khỏi tế bào. 
Sự đề kháng của vi sinh vật với trạng thái khô phụ thuộc vào: 
+Nguồn gốc vi sinh vật: vi sinh vật trong không khí chịu khô tốt hơn vi sinh vật trong đất, nước. 
+Loại hình vi sinh vật: sự  đề  kháng với trạngthái khô của nhóm xạ  khuẩn > vi khuẩn > nấm 
mốc. 
+Trạng thái tế  bào:tế  bào già, tế  bào có nha bào đề  kháng đè kháng tốt hơn tế  bào khô, tế  bào  
không có nha bào. 
Do vi khuẩn cần độ ẩm nhất định để sinh trưởng nên bằng cách phơi khô hoặc sấy khô, ta có thể 
bảo quản được lâu dài nhiều loại sản phẩm (hoa quả khô, cỏ khô, ruốc thịt khô,...). 

Nhiệt độ 
Hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn có thể  coi là kết quả  của các phản  ứng hóa học. Vì các 
phản ứng này phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ, nên yếu tố nhiệt độ  rõ ràng ảnh hưởng sâu sắc  
đến các quá trình sống của tế bào. Tế bào thu được nhiệt độ  chủ  yếu từ  môi trường bên ngoài,  
một phần cũng do cơ thể thải ra, do kết quả của hoạt động trao đổi chất. Như  đã nói trên, hoạt  
động của vi sinh vật bị giới hạn trong môi trường chứa nước ở dạng có thể  hấp thụ. Vùng này  
của nước nằm từ 20 đến khoảng 1000 gọi là vùng sinh động học. 
Hầu hết tế bào sinh dưỡng của vi sinh vật bị chết ở nhiệt độ  cao protein bị biến tính, một hoặc 
hàng loạt enzyme bị  bất hoạt. Các enzyme hô hấp đặc biệt là các enzyme trong chu trình Krebs 
rất mẫn cảm với nhiệt độ. Sự chết của vi khuẩn ở nhiệt độ cao cũng có thể còn là hậu quả của  
sự  bất hoạt hóa ARN và sự  phá hoại màng tế  bào chất (nói chung các acid nucleic ít mẫn cảm  
với nhiệt độ so với các enzyme).
Nhiệt độ thấp: (dưới vùng sinh động học) có thể làm bất hoạt các chất vận chuyển các chất hòa  
tan qua màng tế  bào chất, do thay đổi cấu hình không gian của permease chứa trong màng hoặc 
ảnh hưởng đến việc hình thành và tiêu thụ ATP cần cho quá trình vận chuyển chủ động các chất 
dinh dưỡng. Vi khuẩn thường chịu đựng được nhiệt độ  thấp. Ở nhiệt độ  dưới điểm băng hoặc  
thấp hơn chúng không thể hiện hoạt động trao đổi chất rõ rệt. Nhiệt độ thấp có thể coi là yếu tố 
chế khuẩn nếu làm lạnh quá nhanh. Trong trường hợp làm lạnh dần dần xuống dưới điểm băng, 
cấu trúc tế bào bị tổn hại do các tinh thể  băng được tạo thành nhưng kích thước nhỏ, do tế bào  
không bị phân hủy. Nếu làm lạnh trong chân không, các tinh thể băng sẽ thăng hoa, đó là phương  
pháp đông khô vi sinh vật
4


Nhiệt độ cao: Nhiệt độ cao trên 65oC sẽ gây tác hại cho vi sinh vật và ở nhiệt độ 100oC hoặc hơn 
vi sinh vật sẽ  bị  tiêu diệt gần hết trong một thời gian nhất định. Đó là do nhiệt độ  cao đã làm  
biến tính protein tế bào, enzyme bất hoạt, mang tế bào bị  phá hủy và có thể  tế  bào bị  đốt cháy  
hoàn toàn. Tác dụng của nhiệt độ cao đối với vi sinh vật còn có quan hệ với các nhân tố khác như 
thời gian tác động, sức chịu nhiệt của vi sinh vật , sức chịu nhiệt phụ thuộc vào bản chất tế bào 
đó là tính di truyền, tuổi và có hay không có nha bào và sau cùng là sự tồn tại của chúng trong môi  

trường có độ pH, thẩm áp và hợp chất hữu cơ khác nhau. Đây chính là cơ sở của việc khử trùng 
nhiêt độ cao có hiệu quả. Giới hạn giữa nhiệt độ cực tiểu và nhiệt độ cực đại là vùng nhiệt sinh  
trưởng của vi sinh vật. Giới hạn này rất khác nhau giữa các loài vi khuẩn: tương đối rộng ở các  
vi khuẩn hoại sinh nhưng rất hẹp  ở các vi khuẩn gây bệnh. Tùy theo quan hệ với vùng nhiệt có  
thể chia vi khuẩn thành một số nhóm. 
+ Vi khuẩn ưa lạnh: sinh trưởng tốt nhất ở nhiệt độ dưới 20oC thường gặp trong nước biển, các 
hồ sâu và suối nước lạnh, chẳng hạn vi khuẩn phát quang, vi khuẩn sắt, hoạt tính trao đổi chất ở 
các vi khuẩn này thấp. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, nhiều vi khuẩn ưa lạnh dễ dàng thích  
ứng với nhiệt độ cao hơn. 
+ Vi khuẩn ưa ấm: chiếm đa số, cần nhiệt độ trong khoảng 20­ 400C. Ngoài các dạng hoại sinh  
ta còn gặp các dạng ký sinh gây bệnh cho người và động vật, chúng sinh trưởng tốt nhất ở 37 oC 
(tương ứng với nhiệt độ cơ thể người và động vật). 
+ Vi khuẩn ưa nóng: giới hạn nhiệt độ sinh trưởng là 30­70oC, thích hợp 55­60oC gồm các vi sinh 
vật sinh trưởng trong đất, phân rác, suối nước nóng. Các vi khuẩn  ưa nóng gồm chủ  yếu là các 
xạ khuẩn, các vi khuẩn sinh bào tử. Thường gặp chúng trong suối nước nống, trong phân ủ. Các  
giới hạn nhiệt độ  cực tiểu, tối thích và cực đại được trình bày trong bảng sau. Các loài Bacillus 
sống trong đất, thường có nhiệt độ  sinh trưởng khá rộng (15 – 40 oC). Vi khuẩn E. coli có nhiệt 
độ  sinh trưởng 10 ­ 47,5oC. Vi khuẩn gây bệnh lậu gonococcus phát triển  ở nhiệt độ  36 – 40oC. 
Năm 1983 J. A. Baross đã phát hiện có một loài vi khuẩn ưa nhiệt, sinh trưởng thích hợp ở  25 –  
30oC. 
Áp suất thẩm thấu
Áp suất thẩm thấu và áp lực thủy tĩnh cũng  ảnh hưởng đến sự  phát triển của tế  bào vi khuẩn.  
Màng tế bào vi khuẩn là màng bán thấm và việc điều chỉnh thẩm áp qua các hệ  thống permease 
đều có liên quan đến màng này. Trong môi trường  ưu trương tế bào mất khả  năng hút nước và  
các chất hòa tan, tế bào chịu trạng thái khô sinh lý, bị co nguyên sinh chất và có thể chết nếu kéo  
dài. Trong thực tế người ta áp dụng hiện tượng này để  bảo quản cá bằng muối, muối dưa, bảo  
quản trái cây. Ngược lại khi đưa vi khuẩn vào dung dịch nhược trương nước sẽ xâm nhập vào tế 
bào, áp lực bên trong tế bào tăng lên. Đa số vi khuẩn sinh trưởng tốt hơn trong môi trường chứa ít 
hơn 20% muối. Nồng độ  muối cao hơn có hại cho tế  bào, nhưng cũng có loại vi khuẩn sinh  
trưởng tốt trong môi trường chứa 30% muối, ta gọi chúng là vi khuẩn ưa muối, nhiều vi khuẩn ở 

biển thuộc nhóm này. Chúng có thể phát triển tốt trong môi trường có nồng độ đường cao gọi là  
vi khuẩn ưa đường. 
Sóng siêu âm 
Sóng âm thanh đặc biệt là trong vùng siêu âm có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của vi khuẩn.  
Với tần số 8.800­8.900Hz xử lý trong 40­60 phút sẽ giảm 99% vi khuẩn. Các tế bào sinh dưỡng  
bị  chết nhanh chóng, tế  bào non mẫn cảm hơn nhiều so với tế  bào già. Mẫn cảm nhất là tác  
dụng của sóng siêu âm lên các tế  bào hình sợi, ít mẫn cảm nhất là các tế  bào hình cầu. Nhưng 
sóng siêu âm hầu như không có tác dụng với các bào tử và các tế bào vi khuẩn kháng acid. Do tác 
dụng của siêu âm mà độ nhớt của môi trường tăng lên, xuất hiện các chất nâng cao sức căng bề 
mặt và trong nguyên sinh chất hình thành bọt khí nhỏ. Kết quả  là tế bào bị  hủy hoại. Hiện nay  
5


người ta ứng dụng siêu âm để thu nhận các chế  phẩm vô bào hoặc để  tách các enzyme nội bào,  
phân lập một số thành phần của tế bào, riboxom, thành tế bào và màng tế bào chất. 
Sức căng bề mặt 
Khi sinh trưởng trong môi trường dịch thể, vi khuẩn chịu  ảnh hưởng của sức căng bề  mặt của  
môi trường. Đa số  các môi trường dịch thể  dùng trong phòng thí nghiệm có sức căng bề  mặt  
trong khoảng 5,7­ 0,63 mN/cm. Những thay đổi mạnh mẽ của sức căng bề mặt có thể làm ngừng  
sinh trưởng và làm chết tế bào. Khi sức căng bề mặt thấp, các thành phần tế bào bị tách khỏi tế 
bào. Điều này chứng tỏ thành tế bào bị tổn thương. Các chất nâng cao sức căng bề mặt, hầu hết  
là các muối vô cơ, các chất làm giảm sức căng bề mặt hầu hết là các acid béo, anchol, các chất 
này được gọi là các chất có hoạt tính bề mặt. Tác dụng của chúng thể  hiện trong việc làm thay 
đổi các đặc tính của bề mặt tế bào vi khuẩn, trước hết là nâng cao tính thấm của tế bào. Trong  
thực tế  người ta  ứng dụng hiện tượng này trong nuôi cấy vi khuẩn kháng acid. Khác với các vi  
khuẩn khác, vi khuẩn kháng acid, có bề mặt kỵ nước và giảm sức căng bề  mặt của môi trường 
sẽ  kích thích sinh trưởng của chúng. Sức căng bề  mặt còn ngăn cản vi khuẩn gắn vào bề  mặt  
cứng, tránh cho chúng khỏi cạnh tranh sinh trưởng. 
Tia bức xạ
Ánh sáng có thể gây ra những biến đổi hóa học và tổn thương sinh học, nếu tế bào hấp thu. Mức  

độ  gây hại tùy thuộc vào mức năng lượng trong lượng tử  ánh sáng hay tùy thuộc vào chiều dài 
bước sóng ánh sáng. Các tia bức xạ gây nên những biến đổi hóa học của các nguyên tử  và phân  
tử có chiều dài sóng khoảng 10000 A0 . Thuộc loại sau: ánh sáng mặt trời, tia tử ngoại, tia X, tia  
Gamma và tia vũ trụ, các tia sáng này có frnăng lượng rất lớn. Khi được vật chất hấp phụ chúng  
có thể làm bắn ra các electron từ vật chất đó. Vì vậy các tia này được gọi là tia bức xạ ion hóa.  
Những bức xạ với chiều dài bước sóng lớn hơn có năng lượng quá nhỏ, không đủ gây nên những  
biến đổi hóa học và tác dụng biểu hiện chủ yếu là nhiệt như tia hồng ngoại. 
Ánh sáng mặt trời:  Là nguồn tia sáng chiếu tự  nhiên và có tác dụng phá hủy tế  bào vi khuẩn 
(ngoại lệ vi khuẩn quang hợp sử dụng ánh sáng mặt trời làm nguồn năng lượng). Tác dụng này 
bị  yếu đi nếu vi khuẩn chứa sắc tố  hay vỏ  nhầy. Ánh sáng mặt trời cũng có thể  gián tiếp tác  
động lên tế  bào làm biến đổi môi trường. Chẳng hạn, các tụ  cầu khuẩn Staphylococcus không  
sinh trưởng được trong môi trường thạch bị chiếu tia sáng mặt trời vài giờ. Ảnh hưởng của ánh  
sáng mặt trời lên tế  bào vi khuẩn được tăng cường khi xử lý tế  bào bằng một số thuốc nhuộm  
(metylen,...). Người ta gọi hiện tượng này là có tác dụng quang động học ánh sáng. 
 Tia tử ngoại (tia cực tím ­UV) :  So với các bức xạ ion thì tia tử ngoại có năng lượng nhỏ hơn. Khi 
bị vật chất hấp phụ, tia tử ngoại không gây nên hiện tượng ion hóa nhưng kích thích các phân tử,  
nghĩa là chuyển điện tử đến một mức cao hơn. Tác dụng mạnh nhất của tia tử ngoại là là vùng  
có chiều dài bước sóng khoảng 254­260 nm nghĩa là vùng hấp thụ  cực đại của acid nucleic và  
nucleoprotein. Dưới  ảnh hưởng của tia tử ngoại, vi khuẩn bị chết hoặc bị đột biến theo loại vi  
khuẩn và liều lượng chiếu, bào tử  của mốc có sức đề  kháng cao. Điều đáng chú ý là những hư 
hại do tia tử ngoại gây ra cho tế bào phần nào có tính đảo ngược. Nếu sau khi chiếu tia tử ngoại,  
ta lại cho vi khuẩn chịu tác dụng của ánh sáng ban ngày, thì nhiều vi khuẩn có khả năng sống sót 
và tiếp tục phân chia.. Tia sáng mặt trời tuy có chứa một phần tia tử  ngoại nhưng phần lớn  
những tia này bị khí quyển (mây, ozon,...) giữ  lại. Vì vậy ánh nắng có tác dụng diệt khuẩn nhỏ 
hơn so với tia tử ngoại dùng trong phòng thí nghiệm. Do lực xuyên sâu của tia tử ngoại kém, chỉ 
xuyên qua lớp nước trong và thủy tinh mỏng nên thường được sử  dụng trong khử  trùng không  
khí, như buồng cấy vi sinh vật, phòng mổ.
2.1.1 Ứng dụng trong bảo quản chế biến thực phẩm
6

Dưới tác động của các yếu tố lý học, tế bào vi sinh vật bị ức chế một phần hoặc hoàn toàn. Trên 
cơ sở đó, người ta áp dụng các phương pháp vật lý để  bảo quản thực phẩm khỏi tác hại của vi  
sinh vật
Thanh trùng, tiệt trùng sản phẩm: sử dụng nhiệt độ cao để tiêu diệt vi sinh vật
Khử trùng dụng cụ, buồng cấy bằng tia UV
Bảo quản rau quả bằng cách ướp đường, ướp muối…
2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố hóa học đến sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật và  
ứng dụng trong bảo quản chế biến thực phẩm
2.2.1 Ảnh hưởng của yếu tố hóa học đối với sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật
Độ pH
Độ pH có quan hệ rất lớn đối với sự sinh trưởng của VSV.
Giới hạn pH của sự sinh trưởng: là khoảng pH từ cực tiểu đến cực đại mà vsv có khả năng sinh 
trưởng. Trong khoảng pH này có pH thích hợp nhất, ở đó vsv có sự sinh trưởng và phát triển cao  
nhất. Tác dụng của pH có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất của tế bào vì pH cần  
cho hoạt động của nhiều enzyme, nồng độ  ion H còn  ảnh hưởng trực tiếp đến độ  hòa tan của  
một số  muối khoáng như  K, Na, Mg… do đó  ảnh hưởng đến sự  sinh trưởng và phát triển của 
vsv.
Đa số vsv thích ứng ở pH từ 4,5 đến 9,0, tùy từng chủng giống vsv khác nhau mà thích ứng khác  
nhau.
Ví dụ: Rhizobium , pH thích hợp ở 6,5 đến 7,5
          Saccharomyces, pH thích hợp ở 4,0 đến 6,0
Điện thế oxi hóa khử
Trong hoạt động sống của vsv chịu  ảnh hưởng rất lớn của  điện thế  oxi hóa khử  trong môi 
trường, thường thì vsv yếm khí chịu được ở  rH2 thấp từ 0­12 vôn, đối với vsv hảo khí từ  10­30 
vôn. Tùy từng chủng giống vsv khác nhau mà chịu được rH2 khác nhau.
2.2.1.1 Các chất sát trùng, ức chế, diệt khuẩn
Chất sát trùng là chỉ  những chất có thể  giết chết vsv gây bệnh hoặc không gây bệnh nhưng  
không giết chết được nha bào
Chất ức chế là những chất chỉ làm ngừng quá trình sinh trưởng, phát triển, vsv không bị giết chết 

mà ở trạng thái tiềm tàng.
Chất diệt khuẩn là chỉ  các chất có thể  giết chết toàn bộ  vi khuẩn kể  cả  nha bào. Ví dụ: HgCl, 
AgNO3, CuSO4…
Một chất có thể vừa là chất sát trùng, ức chế hay diệt khuẩn… tùy thuộc vào nồng độ, thời gian,  
loại vsv tác động và các yếu tố khác.
2.2.1.2 Các chất hóa trị liệu
Các chất hóa trị liệu gồm các chất có thể tổng hợp được bằng phương pháp hóa học, có tác dụng 
độc đối với vsv nhưng hầu như không gây hại cho động vật.
Các chất hóa trị liệu có hoạt tính cao nên đã tranh chỗ trong phản ứng sinh tổng hợp của tế bào, 
vì vậy đã hình thành nên các hợp chất không cần thiết cho cơ thể làm cho các phản ứng sinh hóa 
của tế bào bị kìm hãm, gây ức chế quá trình sinh trưởng, phát triển của tế bào vi khuẩn. 
Ví dụ: sunfolamit.
Các chất kháng sinh
Kháng sinh là chất do vsv sinh ra, ngay ở nồng độ thấp, kháng sinh cũng có khả năng ức chế hoặc 
tiêu diệt các vsv một cách đặc hiệu, mỗi kháng sinh chỉ  tác động lên một vi khuẩn hoặc một  
nhóm vi khuẩn bằng cách gây rối loạn phản ứng sinh vật ở ngưỡng phân tử.
Cơ chế tác động của thuốc kháng sinh lên vsv:
7


+ Ức chế sinh tổng hợp hoặc phá hủy vách tế bào, nên vi khuẩn sinh ra không có vách tế bào, do  
đó bị tiêu diệt
+ Gây rối loạn chức năng màng nguyên sinh, đặc biệt là chức năng thẩm thấu, chọn lọc, do đó  
làm ngừng quá trình trao đổi chất
+ Làm ngừng quá trình tổng hợp protein
+ Gây ức chế sự tổng hợp axit nucleic, ngăn cản sự sao chép AND, ngăn cản ính tổng hợp ARN­
polimeraza, tức là ức chế sinh tổng hợp những chất cần thiết cho tế bào.
Tùy từng chủng giống vsv khác nhau mà khả năng chịu được các loại thuốc và liều lượng kháng  
sinh khác nhau.
2.2.2 Ứng dụng trong bảo quản chế biến thực phẩm

Căn cứ  vào tác động của các chất hóa học lên tế  bào vi sinh vật mà có các cách bảo quản chế 
biến thực phẩm khác nhau.
Ứng dụng giảm pH để  bảo quản rau quả trong các sản phẩm rau quả dầm giấm, rau quả muối 
chua.
Sử dụng một số chất bảo quản có bản chất là chất ức chế vi sinh vật…

Bài 2: Sự phân giải của hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của Vi sinh vật và 
ứng dụng trong công nghiệp
1 Sự phân giải của các hợp chất hữu cơ có Nitơ
Nitrogen cycle chu trình nitơ, sự tuần hoàn của nitơ giữa các sinh vật và môi trường. Nitơ  dạng  
khí trong khí quyển chỉ được sử dụng trực tiếp bởi một số vi sinh vật (clostridium) và một số tảo  
lam (nostoc). Chúng biến đổi nitơ thành dạng amon, nitrit và nitrat, những chất này sau đó được 
giải phóng vào đất bởi các quá trình bài tiết và phân giải. Có một cách khác để niư  tơ khí quyền  
được cố định là nhờ các tia lửa điện của sấm sét. Phần lớn thực vật chỉ có thể sử dụng nitơ dưới 
dạng nitrat, trừ  một số  thực vật cộng sinh với vi khuẩn nốt s ần Rhizobium hoặc các sinh vật  
khác tạo nốt sẵn của rễ. Khi thực vật và động vật chất thì nitơ  hữu cơ trong chúng biến đổi trở 
lại thành dạng nitrat trong quá trình gọi là nitrat hoá. Một phần nitrat này được thực vật hấp thụ,  
còn một phần bị mất do quá trình khử nitrit và quá tình rửa trôi. Sự tăng cường sử dụng phân bón 
trong nông nghiệp (nitrat amon) hiện nay trở  thành một nhân tố  quan trọng trong chu trình nitơ 
.x.nitrogen fixation.
1.1 Vai trò của vi sinh vật trong vòng tuần hoàn Nitơ
Trong các môi trường tự nhiên, nitơ tồn tại ở các dạng khác nhau, từ nitơ phân tử ở dạng khí cho  
đến các hợp chất hữu cơ  phức tạp có trong cơ  thể  động, thực vật và con người. Trong cơ  thể 
sinh vật, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng các hợp chất đạm hữu cơ như protein, axit amin. Khi cơ 
thể sinh vật chết đi, lượng nitơ hữu cơ này tồn tại  ở trong đất. Dưới tác dụng của các nhóm vi 
sinh vật hoại sinh, protein được phân giải thành các axit amin. Các axit amin lại được một nhóm 
8


vi sinh vật phân giải thành NH3 hoặc NH4+ gọi là nhóm vi khuẩn amôn hoá. Quá trình này còn gọi  

là sự khoáng hoá chất hữu cơ vì qua đó nitơ hữu cơ được chuyển thành dạng nitơ khoáng. Dạng 
NH4+ sẽ được chuyển hoá thành dạng NO3­ nhờ nhóm vi khuẩn nitrat hoá. Các hợp chất nitrat lại  
được chuyển hoá thành dạng nitơ phân tử, quá trình này gọi là sự phản nitrat hoá được thực hiện 
bởi nhóm vi khuẩn phản nitrat. Khí nitơ sẽ được cố định lại trong tế bào vi khuẩn và tế bào thực 
vật sau đó chuyển hoá thành dạng nitơ hữu cơ nhờ nhóm vi khuẩn cố  định nitơ. Như vậy, vòng  
tuần hoàn nitơ được khép kín. Trong hầu hết các khâu chuyển hoá của vòng tuần hoàn đều có sự 
tham gia của các nhóm vi sinh vật khác nhau. Nếu sự hoạt động của một nhóm nào đó ngừng lại,  
toàn bộ sự chuyển hoá của vòng tuần hoàn cũng sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
1.2 Quá trình amôn hoá
Trong thiên nhiên tồn tại nhiều dạng hợp chất nitơ  hữu cơ  như protein, axit amin, axit nucleic,  
urê ... Các hợp chất này đi vào đất từ nguồn xác động, thực vật, các loại phân chuồng, phân xanh, 
rác rưởi. Thực vật không thể đồng hoá được dạng nitơ hữu cơ phức tạp như trên, nó chỉ  có thể 
sử  dụng được sau quá trình amôn hoá. Qua quá trình amôn hoá, các dạng nitơ  hữu cơ  được  
chuyển hoá thành dạng NH4+ hoặc NH3.
1.3 Sự amôn hoá urê
Urê có trong thành phần nước tiểu của người và động vật, chiếm khoảng 2,2% nước tiểu. Urê  
chứa tới 46,6% nitơ, vì thế  nó là một nguồn dinh dưỡng đạm tốt với cây trồng. Tuy nhiên, thực  
vật không thể  đồng hoá trực tiếp Urê mà phải qua quá trình amôn hoá. Quá trình amiin hoá Urê 
chia ra làm 2 giai đoạn, giai đoạn đầu dưới tác dụng của enzym ureaza tiết ra bởi các vi sinh vật 
Urê sẽ bị thuỷ phân tạo thành muối cacbonat amoni, giai đoạn 2 cacbonat amoni chuyển hoá thành 
NH3, CO2 và H2O:

Trong nước tiểu còn có axit uric, tồn tại trong đất một thời gian axit uric sẽ bị phân giải thành urê 
và axit tactronic. Sau đó urê sẽ tiếp tục bị phân giải thành NH3.

Nhóm vi sinh vật phân giải Urê và axit uric còn có khả năng amôn hoá cyanamid canxi là một loại  
phân bón hoá học. Chất này sau khi đi vào đất cũng bị  chuyển hoá thành Urê rồi sau đó qua quá  
trình amôn hoá được chuyển thành NH3:

Nhiều loài vi khuẩn có khả năng amôn hoá Urê, chúng đều tiết ra enzym ureaza. Trong đó có một  

số   loài   có   hoạt   tính   phân   giải   cao   như   Planosarcina   ureae,   Micrococcus   ureae,   Bacillus 
amylovorum, Proteus vulgaris ...
Một số loài vi khuẩn có khả năng amôn hoá Urê. Đa số vi sinh vật phân giải Urê thuộc nhóm háo  
khí hoặc kỵ khí không bắt buộc, chúng ưa pH trung tính hoặc hơi kiềm. Bởi vậy khi sử dụng Urê  
làm phân bón người ta thường kết hợp với bón vôi hoặc tro, đồng thời xới xáo làm thoáng đất.
9


1.4 Sự amôn hoá protein
Khác với lên men, cơ  chất của quá trình thối rữa là protein. Protein là một trong những thành 
phần quan trọng của xác động vật, thực vật và vi sinh vật. Protein thường chứa khoảng 15,0 ­  
17,6% nitơ (tính theo chất khô). Nếu như tổng lượng cacbon trong cơ thể các sinh vật sống trên 
mặt đất là vào khoảng 700 tỉ tấn thì tổng lượng nitơ ít ra cũng tới 10 ­ 25 tỉ tấn. Trong lớp đất sâu 
30 cm bao quanh Trái Đất người ta còn thấy thường xuyên có khoảng 3 ­ 7,5 tỉ tấn nitơ mà phần 
lớn là tồn tại trong các hợp chất hữu cơ chứa nitơ. Sự phân giải các hợp chất hữu cơ chứa nitơ 
có ý nghĩa rất lớn đối với nông nghiệp và đối với vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Người 
ta còn gọi là quá trình phân giải này là quá trình amôn hoá.
Muốn phân giải protein, cũng giống như đối với các hợp chất cao phân tử  khác, đầu tiên vi sinh  
vật phải tiết ra các enzym phân giải protein ngoại bào và làm chuyển hoá protein thành các hợp  
chất có phân tử nhỏ hơn (các polipeptit và các oligopeptit). Các chất này hoặc tiếp xúc được phân  
huỷ  thành axit amin nhờ  các peptidaza ngoại bào, hoặc được xâm nhập ngay vào tế  bào vi sinh  
vật sau đó mới chuyển hoá thành axit amin. Một phần các axit amin này được vi sinh vật sử dụng  
trong quá trình tổng hợp protein của chúng, một phần khác được tiếp tục phân giải theo những  
con đường khác nhau để sinh NH3, CO2 và nhiều sản phẩm trung gian khác.
Những vi sinh vật không có khả  năng sinh ra các enzym phân giải protein ngoại bào rõ ràng là 
không có khả  năng đồng hoá được các loại protein thiên nhiên. Chúng chỉ  có thể  sử  dụng được 
các sản phẩm thuỷ phân của protein (polipeptit, oligopeptit, axit amin)

+ Một số  axit amin bị  deamin hoá bởi VSV nhờ  enzym deaminaza, 1 số  phản  ứng, một trong  
những sản phẩm cuối cùng là amôn, ví dụ:

Đối với các axit amin có vòng như  Triptophan, khi phân giải sẽ  tạo thành các hợp chất có mùi 
thối như Indo vàScaton. Khi phân giải các axit amin chứa S như Metionin, Xistin, vi sinh vật giải  
phóng ra H2S, chất này độc đối với cây trồng. Một số hợp chất amin sinh ra trong quá trình amôn 
hoá có tác dụng độc đối với người và động vật. Ví dụ  như  histamin, acmatin ... đó chính là 
nguyên nhân bị nhiễm độc khi ăn thịt cá thiu thối hoặc thịt hộp để quá lâu (ô nhiễm thực phẩm).
Tỷ  lệ  C : N trong đất rất quan trọng đối với nhóm vi sinh vật phân huỷ  protein. Nếu như  tỷ  lệ 
này quá cao, trong đất quá ít đạm vi sinh vật sẽ tranh chấp thức ăn đạm đối với cây trồng, chúng  
phân huỷ được bao nhiêu là hấp thụ hết vào tế bào.
Nếu tỷ lệ C : N quá thấp, đạm dư thừa, quá trình phaâ huỷ sẽ chậm lại, cây trồng không có đạm  
khoáng mà hấp thụ. Nhiều công trình nghiên cứu đã rút ra tỷ  lệ  C:N bằng 20 là thích hợp nhất  
cho quá trình amôn hoá protein, có lợi nhất đối với cây trồng.
Nhiều vi sinh vật có khả  năng amôn hoá protein. Trong nhóm vi khuẩn có  Bacillus mycoides, 
Bacillus mesentericus, B. subtilis, Pseudomonas fluorescens, Clostridium sporogenes ... Xạ  khuẩn 
có Streptomyces   rimosus,   Stretomyces   griseus   ... Vi   nấm   có   Aspergillus   oryzae,   A.   flavour,   A. 
niger, Penicilium camemberti v.v....
10


Ngoài protein và ure, nhiều loài vi sinh vật có khả  naăg amôn hoá kitin là một hợp chất cacbon  
chứa gốc amin. Kitin là thành phần của vỏ nhiều loại côn trùng, giáp xác. Hàng năm kitin được  
tích luỹ lại trong đất với một lượng không nhỏ. Nhóm vi sinh vật phân huỷ kitin có khả năng tiết 
enzym kitinaza và kitobiaza phân huỷ  phân tử  kitin thành các gốc đơn phân tử, sau đó gốc amin  
được amôn hoá tạo thành NH3.
1.5 Quá trình nitrat hoá
Sau quá trình amôn hoá, NH3 được hình thành một phần được cây trồng hấp thụ, một phần phản  
ứng với các anion trong đất tạo thành các muối amôn. Một phần các muối amôn cũng được cây  
trồng và vi sinh vật hấp thụ. Phần còn lại được oxy hoá thành dạng nitrat gọi là quá trình nitrat  
hoá. Trước kia người ta cho rằng quá trình nitrat hoá là một quá trình hoá học thuần tuý. Sau này 
người ta mới tìm ra bản chất vi sinh vật học của nó. Nhóm vi sinh vật tiến hành quá trình này gọi  

chung là nhóm vi khuẩn nitrat hoá bao gồm hai nhóm tiến hành 2 giai đoạn của quá trình. Giai  
đoạn oxy hoá NH4+ thành NO2­ gọi là giai đoạn nitrat hoá, giai đoạn oxy hoá NO2­ thành NO3­ gọi 
là giai đoạn nitrat hoá.
Giai đoạn nitrit hoá
Quá trình oxy hoá NH4+ tạo thành NO2+ được tiến hành bởi nhóm vi khuẩn nitrit hoá. Chúng thuộc 
nhóm vi sinh vật tự dưỡng hoá năng có khả năng oxy hoá NH4+ bằng oxy không khí và tạo ra năng 
lượng:
NH4+ + 3/2 O2 → NO2+ + H2O + 2H + Năng lượng
Năng lượng này dùng để đồng hoá CO2 → Cacbon hữu cơ
Enzym xúc tác cho quá trình này là các enzym của quá trình hô hấp háo khí. Nhóm vi khuẩn nitrit 
hoá bao gồm 4 chi khác nhau: Nitrozomonas, Nitrozocystis, Nitrozolobus và Nitrosospira chúng  
đều thuộc loại tự dưỡng bắt buộc, không có khả năng sống trên môi trường thạch. Bởi vậy phân  
lập chúng rất khó, phải dùng silicagen thay cho thạch.
Giai đoạn nitrat hóa
Quá trình oxy hoá NO2­ thành NO3­ được thực hiện bởi nhóm vi khuẩn nitrat. Chúng cũng là những 
vi sinh vật tự dưỡng hoá năng có khả  năng oxy hoá NO2­ tạo thành năng lượng. Năng lượng này 
được dùng để đồng hoá CO2 tạo thành đường.
NO2­ + 1/2 O2 → NO3­ + Năng lượng
Nhóm   vi   khuẩn   tiến   hành   oxy   hoá   NO2­ thành   NO3­ bao   gồm   3   chi   khác   nhau;   Niitrobacter, 
Nitrospira và Nitrococcus.
Ngoài nhóm vi khuẩn tự  dưỡng hoá năng nói trên, trong đất còn có một số  loài vi sinh vật dị 
dưỡng   cũng   tiến   hành   quá   trình   nitrat   hoá.   Đó   là   các   loài   vi   khuẩn   và   xạ   khuẩn   thuộc   các  
chi Pseudomonas, Corynebacterium, Streptomyces ...
Quá trình nitrat hoá là một khâu quan trọng trong vòng tuần hoàn nitơ, nhưng đối với nông nghiệp  
nó có nhiều điều bất lợi: Dạng đạm nitrat thường dễ bị rửa trôi xuống các tầng sâu, dễ bị đi vào  
quá trình phản nitrat hoá tạo thành khí nitơ làm cho đất mất đạm. Anion NO 3­ thường kết hợp với 
ion H+ trong đất tạo thành HNO3 làm cho pH đất giảm xuống rất bất lợi đối với cây trồng. Hơn 
nữa, lượng NO3 dư thừa trong đất được cây trồng hấp thu nhiều làm cho hàm lượng nitrat trong  
sản phẩm lương thực, thực phẩm cao gây độc cho người. Bởi vậy ngày nay người ta thường hạn 
chế việc bón phân đạm hoá học có gốc nitrat.

Quá trình phản nitrat hóa
Các hợp chất đạm dạng nitrat  ở  trong đất rất dễ  bị  khử  biến thành nitơ  phân tử. Quá trình này  
gọi là quá trình phản nitrat hoá. Nó khác với quá trình oxy hoá nitrat tạo thành NH 4+ còn gọi là quá 
trình amôn hoá. Có thể phân biệt hai quá trình trên qua sơ đồ sau:
11


Quá trình amôn hoá nitrat do một số  vi khuẩn dị  dưỡng tiến hành trong điều kiện hiếu khí có  
chức năng cung cấp NH4+ cho tế bào vi khuẩn để tổng hợp axit amin.

Phản ứng khử NO3 → N2 chỉ xảy ra trong điều kiện kỵ khí. NO3­ là chất nhận điện tử cuối cùng 
trong chuỗi hô hấp kỵ khí, năng lượng tạo ra được dùng để tổng hợp nên ATP.
Nhóm vi sinh vật thực hiện quá trình phản nitrat hoá phân bố rộng rãi trong đất. Thuộc nhóm tự 
dưỡng hoá năng có Thibacillus denitrificans, Hydrogenomonas agilis ... Thuộc nhóm dị  dưỡng có 
Pseudomonas   denitrificant,   Micrococcus   denitrificanas   ...   sống   trong   điều   kiện   kỵ   khí   (ngập 
nước).
Đối với nông nghiệp quá trình phản nitrat hoá là một quá trình bất lợi vì nó là cho đất mất đạm.  
Quá trình này xảy ra mạnh trong điều kiện kỵ khí. Oxy có tác dụng ức chế các enzym xúc tác cho 
quá trình khử  nitrat, đó là các enzym nitrat reductaza và nitrit reductaza.  Ở  các ruộng lúa nước  
người ta thường làm cỏ xục bùn để  hạn chế quá trình này, đồng thời bón đạm amôn chứ  không 
bón đạm nitrat.
Trong các môi trường tự nhiên ngoài quá trình phản nitrat sinh học nói trên còn có quá trình phản 
nitrat hoá học thường xảy ra ở pH < 5,5. Các quá trình này không có sự tham gia của vi sinh vật:

2  Sự phân giải của các hợp chất hữu cơ không có Nitơ
Vòng tuần hoàn cacbon trong tự nhiên
Carbon cycle chu trình cacbon : Sự  chu chuyển của nguyên tố  cacbon giữa cơ  thể  và môi 
trường nhờ  hoạt động sống của các sinh vật trong hệ  sinh thái. Cacbon đioxit ( CO 2) trong khí 
quyển hay trong nước được sinh vật tự  dưỡng hấp thụ  và biến đổi thành các hợp chất hữu cơ 
phức tạp như  hyđrat cacbon, protein, lipit ... thông qua quá trình quang hợp và những phản  ứng  

sinh hoá. Một phần các chất được tạo thành cấu trúc nên cơ  thể thực vật. Thực vật được động 
vật hay các sinh vật dị dưỡng sử dụng, sau đó, các chất bài tiết cũng như xác chết của sinh vật bị 
vi khuẩn phân huỷ đến giai đoạn cuối cùng ( giai đoạn kháng hoá ) trả lại Cacbon đioxit cho môi  
trường.

12


Hình 3.1 Chu trình cacbon
Vai trò của vi sinh vật trong vòng tuần hoàn cacbon
Cacbon trong tự nhiên nằm ở rất nhiều dạng hợp chất khác nhau, từ các hợp chất vô cơ đến các  
hợp chất hữu cơ. Các dạng này không bất biến mà luôn luôn chuyển hoá từ  dạng này sang dạng  
khác, khép kín thành một chu trình chuyển hoá hoặc vòng tuần hoàn cacbon trong tự  nhiên. Vi 
sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong một số khâu chuyển hoá của vòng tuần hoàn này.

Các hợp chất cacbon hữu cơ chứa trong động vật, thực vật, vi sinh vật, khi các vi sinh vật này  
chết đi sẽ  để  lại một lượng chất hữu cơ  khổng lồ  trong đất. Nhờ  hoạt động của các nhóm vi  
sinh vật dị  dưỡng cacbon sống trong đất, các chất hữu cơ  này dần dần bị  phân huỷ  tạo thnàh  
CO2. CO2 được thực vật và vi sinh vật sử dụng trong quá trình quang hợp lại biến thành các hợp  
chất cacbon hữu cơ  của cơ  thể  thực vật. Động vật và con người sử  dụng cacbon hữu cơ  của  
thực vật biến thành cacbon hữu cơ của động vật và người. Người, động vật, thực vật đều thải 
ra CO2 trong quá trình sống, đồng thời khi chết đi để lại trong đất một lượng chất hữu cơ, vi sinh  
vật lại bị  phân huỷ  nó. Cứ  thế  trong tự  nhiên các dạng hợp chất cacbon được chuyển hoá liên 
tục. Dưới đây ta xét đến các quá trình chuyển hoá chính mà vi sinh vật tham gia.
2.2 Sự phân giải một số các hợp chất cacbon do vi sinh vật
2.2.1 Sự phân giải xenluloza
a.. Xenluloza trong tự nhiên
Xenluloza là thành phần chủ  yếu của màng tế  bào thực vật.  Ở  cây bông, xenluloza chiếm tới 
90% trọng lượng khô,  ở  các loại cây gỗ  nói chung xenluloza chiếm 40 ­ 50%. Hàng ngày, hàng 
giờ, một lượng lớn xenluloza được tích luỹ lại trong đất do các sản phẩm tổng hợp của thực vật  

thải ra, cây cối chết đi, cành lá rụng xuống. Một phần không nhỏ do con người thải ra dưới dạng  
rác rưởi, giấy vụn, phoi bào, mùn cưa v.v.... Nếu không có quá trình phân giải của vi sinh vật thì  
lượng chất hữu cơ khổng lồ này sẽ tràn ngập trái đất.
13


Xenluloza có cấu tạo dạng sợi, có cấu trúc phân tử là 1 polimer mạch thẳng, mỗi đơn vị là một 
disaccarrit gọi là xenlobioza. Xenlobioza có cấu trúc từ  2 phân tử D ­ glucoza. Cấu trúc bậc 2 và 
bậc 3 rất phức tạp thành cấu trúc dạng lớp gắn với nhau bằng lực liên kết hydro. Lực liên kết 
hydro trùng hợp nhiều lần nên rất bền vững, bởi vậy xenluloza là hợp chất khó phân giải. Dịch  
tiêu hoá của người và động vật không thể tiêu hoá được chúng. Động vật nhai lại tiêu hoá được  
xenluloza là nhờ khu hệ vi sinh vật sống trong dạ dày cỏ.
b. Cơ chế của quá trình phân giải xenluloza nhờ vi sinh vật
Xenluloza là một cơ chất không hoà tan, khó phân giải. Bởi vậy vi sinh vật phân huỷ  xenluloza  
phải có một hệ enzym gọi là hệ enzym xenlulaza bao gồm 4 enzym khác nhau. Enzym C 1 có tác 
dụng cắt đứt liên kết hydro, biến dạng xenluloza tự  nhiên có cấu hình không gian thành dạng 
xenluloza vô định hình, enzym này gọi là xenlobiohydrolaza.
Enzym thứ  hai là Endoglucanaza có khả  năng cắt đứt các liên kết  β  ­ 1,4 bên trong phân tử  tạo 
thành những chuỗi dài. Enzym thứ  3 là Exo ­ gluconaza tiến hành phân giải các chuỗi trên thành  
disaccarit gọi là xenlobioza. Cả  hai loại enzym Endo và Exo ­ gluconaza được gọi là Cx. Enzym 
thứ 4 là β ­ glucosidaza tiến hành thủy phân xenlobioza thành glucoza.

c. Vi sinh vật phân huỷ xeluloza
Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả  năng phân huỷ  xenluloza nhờ  có hệ  enzym 
xenluloza ngoại bào. Trong đó vi nấm là nhóm có khả  năng phân giải mạnh vì nó tiết ra môi  
trường một lượng lớn enzym  đầy đủ  các thành phần. Các nấm mốc có hoạt tính phân giải  
xenluloza đáng chú ý là Tricoderma. Hầu hết các loài thuộc chi Tricoderma sống hoạt sinh trong  
đất và đều có khả  năng phân huỷ xenluloza. Chúng tiến hành phân huỷ  các tàn dư  của thực vật  
để  lại trong đất, góp phần chuyển hoá một lượng chất hữu cơ  khổng lồ. Tricoderma còn sống 
trên tre, nứa, gỗ tạo thành lớp mốc màu xanh phá huỷ các vật liệu trên. Trong nhóm vi nấm ngoài 

Tricoderma còn có nhiều giống khác có khả năng phân giải xenluloza như Aspergillus, Fusarium.  
Mucor ...
Nhiều loài vi khuẩn cũng có khả năng phân huỷ xenluloza, tuy nhiên cường độ không mạnh bằng 
vi nấm. Nguyên nhân là do số  lượng enzym tiết ra môi trường của vi khuẩn thường nhỏ  hơn,  
thành phần các loại enzym không đầy đủ. Thường ở trong đất có ít loài vi khuẩn có khả năng tiết 
ra đầy đủ  4 loại enzy, trong hệ  enzym xenlulaza. Nhóm này tiết ra một loại enzym trong hệ 
enzym xenlulaza. Nhóm này tiết ra một loại enzym, nhóm khác tiết ra các loại khác, chúng phối  
hợp với nhau để phân giải cơ chất trong mối quan hệ hỗ sinh.
Nhóm vi khuẩn hiếu khí bao gồm Pseudomonas, Xenllulomonas, Achromobacter.
Nhóm vi khuẩn kị khí bao gồm Clostridium và đặc biệt là nhóm vi khuẩn sống trong dạ cỏ của  
động vật nhai lại. Chính nhờ  nhóm vi khuẩn nàu mà trâu bò có thể  sử  dụng được xenluloza có  
trong cỏ, rơm rạ làm thức ăn. Đó là những cầu khuẩn thuộc chi Ruminococcus có khả năng phân  
huỷ xenluloza thành đường và các axit hữu cơ.
Ngoài vi nấm và vi khuẩn, xạ  khuẩn và niêm vi khuẩn cũng có khả  năng phân huỷ  xenluloza. 
Người ta thường sử  dụng xạ  khuẩn đặc biệt là chi Streptomyces trong việc phân huỷ  rác thải 
sinh hoạt. Những xạ khuẩn này thường thuộc nhóm ưa nóng, sinh trưởng, phát triển tốt nhất  ở 
nhiệt độ 45 ­ 500C rất thích hợp với quá trình ủ rác thải.
2.2.2 Sự phân giải tinh bột
a. Tinh bột trong tự nhiên
14


Tinh bột là chất dự trữ chủ yếu là của thực vật, bởi vậy nó chiếm một tỉ lệ  lớn trong thực vật,  
đặc biệt là trong những cây có củ. Trong tế bào thực vật, nó tồn tại ở dạng cáchạt tinh bột. Khi  
thực vật chết đi, tàn dư thực ích luỹ  ở trong đất một lượng lớn tinh bột. Nhóm vi sinh vật phân 
huỷ  tinh bột sống đất sẽ  tiến hành phân huỷ  chất hữu cơ  này thành những hợp chất đơn giản,  
chủ yếu là đường và ãit hữu cơ.
Tinh bột gồm 2 thành phần amilo và amipectin. Amilo là những chuỗi không phân nhánh bao gồm  
hành trăm đơn vị  glucoza liên kết với nhau bằng dãy nối 1,4 glucozit. Amilopectin là các chuỗi 
phân nhánh; các đơn vị  glucoza liên kết với nhau bằng dây nối 1,4 và 1,6 glucozit (liên kết 1.6 

glucozit tại những chổ  phân nhánh). Amilopectin chính là dạng liên kết của các amilo thường 
chiếm 10 ­30%, amilopectin chiếm 30 ­ 70%. Đặc biệt có một số  dạng tinh bột  ở  một vài loại  
cây chỉ chứa một trong hai thành phần amilo hoặc amilope/ctin.
b. Cơ chế của quá trình phân giải tinh bột nhờ vi sinh vật
Vi sinh vật phân giải tinh bột có khả  năng tiết ra môi trường hệ  enzym amilaza bao gồm 4 
enzym:
* α ­ amilaza có khả năng tác động vào bất kỳ mối liên kết 1,4 glucozit nào trong phân tử tinh bột.  
Bởi thế α ­ amilaza còn được gọi là endoamilaza. Dưới tác động của α ­ amilaza phân tử tinh bột 
được cắt thành nhiều đoạn ngắn gọi là sự dịch hoá tinh bột. Sản phẩm của sự dịch hoá thường là  
các đường 3 cacbon gọi là Mantotrioza.
* β ­ amilaza chỉ có khả năng cắt đứt mối liên kết 1,4 glucozit ở cuối phân tử tinh bột bởi thế còn  
gọi là exoamilaza. Sản phẩm của β ­ amilaza thường là đường disaccarit matoza.
* Amilo 1,6 glucosidaza có khả năng cắt đứt mối liên kết 1,6 glucosit tại những chỗ phân nhánh 
của amilopectin.
* Glucoamilaza phân giải tinh bột thành glucoza và các oligosaccarit. Enzym này có khả năng phân  
cắt cả hai loại liên kết 1,4 và 1,6 glucozit.
Dưới tác động của 4 loại enzym trên, phân tử tinh bột được phân giải thành đường glucoza.

c. Vi sinh vật phân giải tinh bột
Trong đất có nhiều loại vi sinh vật có khả  năng phân giải tinh bột. Một số  vi sinh vật có khả 
năng tiết ra môi trường đầy đủ các loại enzym trong hệ enzym amilaza. Ví dụ như một số vi nấm  
bao gồm một số loài trong các chi Aspergillus, Fusarius, Rhizopus ... Trong nhóm vi khuẩn có một 
số loài thuộc chi Bacillus, Cytophaga, Pseudomonas ... Xạ khuẩn cũng có một số chi có khả năng 
phân huỷ tinh bột.
Đa số các vi sinh vật không có khả năng tiết đầy đủ hệ enzym amilaza phân huỷ tinh bột. Chúng 
chỉ  có thể tiết ra môi trường một hoặc một vài men trong hệ đó. Ví dụ  như các loài  Aspergillus  
candidus,   A.niger,   A.oryzae,   Bacillus   subtilis,   B.   mesenterices,   Clostridium   pasteurianum,   C.  
butiricum ... chỉ có khả năng tiết ra môi trường một loại enzym  α ­ amilaza. Các loài Aspergillus 
oryzae, Clostridium acetobutilicum ... chỉ tiết ra môi trường  β  ­ amiloza. Một số loài khác chỉ  có 
khả năng tiết ra môi trường enzym glucoamilaza. Các nhóm này cộng tác với nhau trong quá trình 

phân huỷ tinh bột thành đường.
15


Trong sản xuất người ta thường sử dụng các nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ tinh bột. Ví  
dụ như các loại nấm mốc thường được dùng ở giai đoạn đầu của quá trình làm rượu, tức là giai 
đoạn thuỷ  phân tinh bột thành đường. Trong chế  biến rác thải hữu cơ  người ta cũng sử  dụng  
những chủng vi sinh vật có khả năng phân huỷ tinh bột để phân huỷ tinh bột có trong thành phần  
rác hữu cơ.
2.2.3 Sự phân giải đường đơn
Ở  phần trên chúng ta thấy kết quả  của quá trình phân giải xenluloza và tinh bột đều tạo thành  
đường đơn (đường 6 cacbon). Đường đơn tích luỹ  lại trong đất sẽ  được tiếp tục phân giải các  
nhóm vi sinh vật phân giải đường. Có hai nhóm vi sinh vật phân giải đường: nhóm háo khí và  
nhóm lên men.
 Sự phân giải đường nhờ các quá trình lên men
Sản phẩm của sự phân giải đường nhờ  các quá trình lên men là những chất hữu cơ  chưa được  
oxy hoá triệt để. Dựa vào các sản phẩm sinh ra người ta đặt tên cho các quá trình đó:
Quá trình lên men etylic
Quá trình lên men etylic còn được gọi là quá trình lên men rượu. Sản phẩm của quá trình là rượu  
etylic và CO2. Dưới tác dụng của một hệ  thống enzym sinh ra bởi vi sinh vật, glucoza  được  
chuyển hoá theo con đường Embden ­ Mayerhof để tạo thành pyruvat. Pyruvat dưới tác dụng của  
men   piruvat   decacboxylaza   và   tiamin   pirophotphat   sẽ   khử   cacboxyl   tạo   thành   axetaldehyt.  
Axetaldehyt sẽ bị khử thành rượu etylic. Đó chính là cơ chế của quá trình lên men rượu, quá trình 
này ngoài tác dụng của hệ thống enzym do vi sinh vật tiết ra còn đòi hỏi sự tham gia của photphat  
vô cơ.
2C6H12O6 + 2H3PO4 → 2CO2 + 2CH3CH2OH + 2H2O
+ fructoza 1,6 diphotphat
Đó là kiểu lên men rượu bình thưuờng. Khi có mặt của NaHCO3 hay Na2HPO4 quá trình lên men 
sẽ sinh ra một sản phẩm khác là Glyxerin đồng thời hạn chế sự sịn ra rượu etylic.
Nhiều loài vi sinh vật có khả năng lên men rượu, trong đó mạnh nhất là có ý nghĩa kinh tế nhất là 

nấm men Saccharomyces cerevisiae. Người ta thường  ứng dụng quá trình lên men rượu để  sản 
xuất rượu, bia nước giải khát lên men. Khi sử dụng nguồn tinh bột để chế tạo rượu thì người ta  
phải tiến hành 2 bước, bước 1 là quá trình phân huỷ  tinh bột thành đường thường dùng các loài  
nấm mốc phân huỷ tinh bột. Bước 2 mới là quá trình lên men đường thành rượu thường sử dụng  
nấm men. Để rút ngắn và đơn giản hoá quá trình, một số nhà nghiên cứu đang tiến hành ghép gen  
phân   huỷ   tinh   bột   ở   một   loài   nấm   mốc   có  khả   năng   phân   huỷ   tinh   bột   vào Saccharomyces  
serevisiae.
Quá trình lên men rượu còn được sử dụng trong công nghiệp làm bánh mỳ, CO 2 sinh ra trong quá 
trình lên men có tác dụng làm nở bột mỳ. Các nấm men có khả năng lên men rượu còn được dùng  
trong việc ủ men thức ăn. Thức ăn gia súc được ủ men có hương vị thơm ngon kích thích tiêu hoá 
của gia súc.
Quá trình lên men Lactic
Quá trình phân giải glucoza thành axit lactic được gọi là quá trình lên men lactic. Có 2 loại lên  
men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình.
Ở sự lên men lactic đồng hình glucoza bị phân giải theo con đường Embden ­ Mayerhof tạo thành  
axit pyruvic, axit pyruvic khử thành axit lactic.

16


Quá   trình   lên   men   lactic   đồng   hình   được   thực   hiện   bởi   nhóm   vi 
khuẩn Lactobacterium và Streptococcus.
Ở sự lên men lactic dị hình glucoza bị phân giải theo con đường pentozophotphat. Sản phẩm của 
quá trình lên men ngoài axit lactic còn có rượu etylic, axit axetic và glyxerin.

Vi khuẩn lactic thường đòi hỏi nhiều loại chất sinh trưởng, chúng khó có thể phát triển trên môi  
trường tổng hợp mà chỉ  có thể  sống trên môi trường có các chất hữu cơ  như  nước chiết nấm  
men, sữa, máu v.v... Chúng thường phân bố  trên thực vật hoặc xác thực vật, trong sữa, các sản  
phẩm của sữa, trong ruột người và động vật.
Quá trình lên men lactic được ứng dụng để chế  tạo axit lactic, muối rau quả, chế biến sữa chua  

v.v... Rau quả  được muối, sữa biến thành sữa chua sau quá trình lên men lactic đều có tác dụng  
tiêu hoá rất tốt. Việc ủ chua thức ăn gia súc cũng dựa trên sự lên men lactic.
Trong quá trình muối dưa, áp suất thẩm thấu do muối tạo ra sẽ làm cho chất dịch bên trong tế 
bào rau đi ra ngoài. Vi khuẩn lactic có sẵn trong không khí sử  dụng dịch tế  bào đó để  sống, lúc 
đầu cũng có cả những vi khuẩn hoại sinh khác, sau đó do axit lactic sinh ra làm hạ pH, ức chế các  
vi khuẩn khác. Đến một pH nhất định vi khuẩn lactic cũng bị   ức chế, lúc đó sẽ  xuất hiện váng  
dưa là một loại nấm men chịu pH thấp. Nấm men này phân huỷ axit lactic thành CO 2 và H2O làm 
cho dưa giảm độ  chua, các loại vi khuẩn hoại sinh do pH lên cao lại phát triển trở  lại làm cho  
dưa bị khú.
Ngoài các quá trình lên men rượu, lên men lactic nói trên, trong thiên nhiên còn có nhiều nhóm vi  
sinh vật tiến hành phân giải đường nhờ  các quá trình lên men khác. Ví dụ  như  sự  lên men  
propionic, sản phẩm của quá trình là axit propionic, sự lên men focmic, lên men butiric, lên men 
metan ... sản phẩm của quá trình là axit focmic, rượu butiric, khí mêtan ... các nhóm vi khuẩn trên 
đều phân bố rộng rãi trong đất và tiến hành phân giải đường đơn thành các sản phẩm khác nhau. 
Đó là sự phân giải đường nhờ các quá trình lên men.
Sự phân giải đường nhờ các quá trình oxy hoá
Các nhóm vi sinh vật háo khí có khả năng phân huỷ triệt để đường glucoza thành CO 2 và H2O qua 
chu trình Crebs (đọc giáo trình sinh hoá học). Sản phẩm của các quá trình háo khí không phải là  
các chất hữu cơ như ở các quá trình lên men mà là CO2 và H2O.
Như vậy nhờ các nhóm vi sinh vật khác nhau mà đường glucoza được sinh ra trong sự phân giải  
xenluloza và tinh bột lại được phân giải tiếp tục. Các sản phẩm của quá trình phân giải đường 
do lên men cũng được tiếp tục phân giải. Ví dụ  như  rượu etylic là sản phẩm của quá trình lên 
men rượu sẽ được nhóm vi khuẩn axetic chuyển hoá thành axit axetic, đó chính là cơ chế của quá  
trình sản xuất dấm ăn v.v...
17


Các hợp chất cacbon hữu cơ trong đất được các nhóm vi sinh vật khác nhau phân huỷ cuối cùng  
thành CO2 và H2O. CO2 và H2O lại được nhóm vi khuẩn dinh dưỡng quang năng và thực vật đồng 
hoá thành chất hữu cơ, khép kín vòng tuần hoàn cacbon, nếu như không có sự hoạt động của các  

nhóm vi sinh vật trong đất thì vòng tuần hoàn cacbon không thể khép kín, các chất hữu cơ không  
được phân huỷ và lúc đó tai họa sinh thái sẽ xảy ra dẫn đến sự khủng hoảng sinh cầu, sự sống 
trên trái đất sẽ không thể tiếp diễn.
Sự cố định CO2
Là quá trình quang hợp của cây xanh và vi sinh vật tự dưỡng quang năng. Quá trình này chuyển  
hoá CO2 thành chất hữu cơ ­ sản phẩm của quá trình quang hợp.
Tóm lại, các nhóm vi sinh vật tham gia trong quá trình chuyển hoá các hợp chất cacbon đã góp 
phần khép kín vòng tuần hoàn vật chất, giữ  mối cân bằng vật chất trong thiên nhiên. Từ  đó giữ 
được sự cân bằng sinh thái trong các môi trường tự  nhiên. Sự phân bố  rộng rãi của các nhóm vi  
sinh vật chuyển hoá các hợp chất cacbon còn góp phần làm sạch môi trường, khi môi trường bị ô  
nhiễm các hợp chất hữu cơ  chứa cacbon. Người ta sử dụng những nhóm vi sinh vật này trong 
việc xử lý chất thải có chứa các hợp chất cacbon hữu cơ như xenluloza, tinh bột v.v...

Bài 3:  Một số vi sinh vật thường gặp
1 Vi sinh vật có lợi
Trong thực tế đời sống hiện nay người ta đã biết lợi dụng những biến đổi có lợi của vi  
sinh vật để tạo ra những sản phẩm thực phẩm có chất lượng và phù hợp hơn cho nhu cầu dinh  
dưỡng ngày càng cao của con người. Như sử dụng sinh khối vi sinh vật làm nguồn thức ăn giàu  
dinh dưỡng,  ứng dụng các quá trình lên men rộng rãi trong việc sản xuất các loại thực phẩm  
quan trọng như: rượu, bia, nước giải khát, bánh mì, nước mắm, mì chính,…cũng như làm gia tăng  
giá trị dinh dưỡng của các loại thực phẩm như tempeh, natto… được lên men từ đậu nành.
2  Vi sinh vật có hại
2.1 Gây hư hỏng thực phẩm:
Hệ vi sinh vật thực phẩm được phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau:
Thực phẩm bị  nhiễm vi sinh vật từ  môi trường bên ngoài, tay công nhân, dụng cụ, quá trình 
chuyên chở, bảo quản…
Thực phẩm bị nhiễm vi sinh vật từ bản thân nguyên liệu.
Do thực  phẩm  thường  là  những  chất  chứa  nhiều nước,  nhiều chất  dinh  dưỡng,  vitamin  và  
khoáng chất nên đây là môi trường thuận lợi cho nhiều loài vi sinh vật có hại phát triển. Mỗi loại  
thực phẩm thường có một hệ vi sinh vật riêng và hoạt động của chúng gây nên những biến đổi 

sinh hoá, cơ  lý trong thực phẩm và làm giảm chất lượng hoặc hư  hỏng thực phẩm. Ta phải  
nghiên cứu để  hiểu thật rõ về  hệ  vi sinh vật thực phẩm và những biến đổi do chúng gây nên 
nhằm mục đích bảo quản thực phẩm trong thời gian dài nhất với số lượng và chất lượng hao hụt  
của thực phẩm là ít nhất.
2.2 Thực phẩm mang vi sinh vật gây bệnh
Khi chúng ta ăn phải các loại thực phẩm mang vi sinh vật gây bệnh hoặc độc tố của chúng sẽ 
gây ra nhiều bệnh cho cơ thể người là động vật có thể để lại hậu quả nghiêm trọng thậm chí 
dẫn đến tử vong. Các bệnh thường gặp là thương hàn do vi khuẩn Salmonella, tả do Shigella, lao 
do Micobacterium,... Ngoài ra còn có thể dẫn đến các triệu chứng ngộ độc nghiêm trọng nếu 
chúng ta ăn phải độc tố của vi khuẩn như độc tố botulin của vi khuẩn độc thịt Clostridium 
botulinum, độc tố của vi khuẩn tụ cầu vàng Staphylococcus aureus

18


Bài 4:  Vi sinh vật trong bảo quản và chế biến thịt, cá, tôm, mực,động vật 
nhuyễn thể
1 Hệ vi sinh vật của cá
1.1. Đặc điểm của cá
Thành phần hoá học của cá gần giống thịt: hàm lượng nước từ 65÷85%, nhiều chất dinh dưỡng 
như lipid: 0,1÷33%, protein: 12÷23%, vitamin... Cá thường được bảo quản nguyên con, do có lớp 
nhớt nên chứa nhiều vi sinh vật sẽ gây hư hỏng khi bảo quản. Ngoài ra cá còn có hệ  vi sinh vật 
đường ruột, khi vi sinh vật đường ruột phát triển mạnh sẽ  thuỷ  phân màng ruột, sau đó chúng  
theo  ống xương đến những lớp thịt. Vi sinh vật  ở  mang cá rất nhiều, mang cá có nhiều mạch 
máu nên vi sinh vật xâm nhiễm đến thịt dễ  dàng. Mặt khác khi đánh bắt cá không biết con nào  
mắc bệnh, khi bảo quản cả khối cá thì vi sinh vật nhiễm từ những con bị bệnh sang những con  
khác làm cho cả khối cá bị hư hỏng. Cá có nhiều protein đơn giản hơn thịt nên cá dễ bị thối rữa 
hơn thịt.
1.2. Hệ vi sinh vật của cá
Hệ vi sinh vật trên bề mặt cá từ 103÷106 tế bào trên 1cm2. Hệ vi sinh vật ở cá thường phụ thuộc 

vào loài cá, thành phần lớp nhầy trên da cá và phụ  thuộc vào các điều kiện khác như  thời gian  
đánh bắt cá. Những loài cá sống  ở tầng đáy, lớp bùn có nhiều vi sinh vật nên hệ  vi sinh vật đa  
dạng hơn cá sống  ở  tầng mặt. Cá sống  ở  nước mặn ít vi sinh vật hơn cá sống  ở  nước ngọt.  
Lượng vi sinh vật trên bề mặt cá cũng phụ thuộc vào lượng vi sinh vật trong nước. Khi trời mưa  
vi sinh vật trong đất theo nước xuống ao hồ làm cho lượng vi sinh vật trên cá cũng tăng cao.
Hệ vi sinh vật trên cá rất phong phú và đa dạng gồm: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc…  
Tuy nhiên vi khuẩn là chủ  yếu: Micrcoccus cereus, Micrcoccus flavus, Pseudomonas fluorescen,  
Proteus vulgaris… và phụ thuộc vào môi trường.
Trong mang cá có nhiều mạch máu, O 2, pH trung tính nên  ở  mang cá chủ  yếu là vi sinh vật hô  
hấp hiếu khí, thích hợp pH trung tính nhiều nhất làPseudomonas fluorescen.
Trong ruột cá có  nhiều vi sinh vật trực khuẩn  đường ruột hô hấp kỵ  khí như:   Clostridium  
sporogenes, Clostridium putrificum, Salmonella, Ecoli…
Sự thối rữa cá
19


Cá tươi sẽ không bảo quản được lâu nếu không xử lý sơ bộ như móc mang cá, ruột cá vì đây là  
những bộ phận chứa nhiều vi sinh vật có thể làm hư hỏng cá. Cũng như tất cả sinh vật khác, tế 
bào cá cũng có khả năng miễn dịch tự nhiên ức chế đối với các vi sinh vật khi còn sống. Khi bị 
chết khả  năng này mất đi. Khi cá chết các vi sinh vật trong mang, ruột và trên da cá phát triển  
mạnh và xâm nhâp vào các mô làm cho cá bị  ươn, sau đó protein bị thuỷ  phân làm cho cá bị  thối  
rữa, cá bắt đầu bị thối rữa khi tế số lượng vi sinh vật lên tới 107÷108 tế bào/ 1g.
Sự ươn cá không những chỉ có quá trình vi sinh mà còn có cả quá trình sinh hoá do sự hoạt động  
của các enzyme, quá trình sinh hoá gọi là hiện tượng tự  phân. Trước hết sự thối rữa bắt đấu từ 
ngoài rồi xâm nhập vào bên trong. Protein bị  phân huỷ  tạo thành các hợp chất có chứa nitơ  làm  
cho thịt cá có tính kiềm sẽ tạo điều kiện cho các vi sinh vật hoại sinh phát triển. Thịt cá thay đổi 
màu   sắc,   có   mùi   khó   ngửi   do   sự   phân   huỷ   protein   tao   thành   ammoniac,   sulfuahydro,   indol,  
cadaverin…
Quá trình thối rữa cá rất phức tạp và phụ thuộc vào các điều kiện ngoại cảnh và thành phần vi  
sinh vật có mặt.

Các   vi   khuẩn   thường   thấy   là:  Bacillus   mycoides,   Bacillus   subtilis,   Bacillus  mesentericus,  
Chromobacterium progodiosum, Proteus vulgaris, Clostridium putrificus, Clostridium sporogenes. 
Các nấm mốc có khả năng phân huỷ thịt cá là:
Aspergillus, Penicilium, Mucor…Đặc biệt nguy hiểm là loài vi khuẩn Clostridium botulinum trong 
quá trình phân huỷ protein thành chất độc botulin.
1.3 Vi sinh vật gây bệnh cá
Các vi sinh vật trong đất, xác động vật nhiễm vào nước là nguyên nhân gây nên các bệnh cho cá.  
Khi gặp điều kiện thuận lợi những vi sinh vật này phát triển mạnh và chúng xâm nhập và cơ thể 
cá qua đường da, miệng, mang, ruột. Bình thường cá có sức đề  kháng nhưng khi gặp điều kiện 
thuận lợi chúng xâm nhập vào các tổ chức hay tế bào thịt cá gây nên một số bệnh cho cá. Ví dụ 
như: bệnh đinh nhọt ở cá hồi do Bacterium salmonicida, bệnh lao do Mycobacterium piseium…
Ngoài ra cá còn một số bệnh do virus, nấm, Branchiomyces sanguinis gây thối mang, một số nấm 
mọc thành sợi trên da cá. Thỉnh thoảng cá truyền bệnh cho nhau bằng các vật ký sinh trên da  
hoặc mang.
Những vi khuẩn gây bệnh phát triển trên cá tương đối nhiều và đa dạng, khi số  lượng nhiều 
chúng tạo ra độc tố, khi con người ăn phải những con cá này có thể sẽ bị ngộ độc.
1.4 Các phương pháp bảo quản và hệ vi sinh vật một số sản phẩm từ cá
a. Cá ướp lạnh
Bảo quản lạnh thường từ  ­1.6 ÷ ­1.2o  C đối với cá nước ngọt và ­2oC đối với cá nước mặn. 
Thành phần và số lượng vi sinh vật của cá bảo quản lạnh không khác gì cá tươi. Thời gian bảo  
quản phụ thuộc vào mật độ vi sinh vật ban đầu. Mặt khác nếu người ta dùng kết hợp hoá chất  
với phương pháp bảo quản lạnh thì thời gian sẽ bảo quản lâu hơn. Hoá chất thông dụng thường  
dùng là: tetraxilin1­2ppm, NaNO2 0.15%, khí CO2 hoặc SO2 dạng tuyết từ 20­70% so với cá.
Bảo quản ở nhiệt độ thấp được dùng rộng rãi để giữ chất lượng ban đầu của cá. Những vi sinh  
vật nhiễm vào cá gồm các nhóm  ưa lạnh,  ưa  ấm và  ưa nhiệt. Một trong số  chúng chịu được 
nhiệt độ lạnh và phát triển ở nhiệt độ 0oC hoặc thấp hơn, tuy rằng sự phát triển có hơi chậm và 
các vi sinh vật không bị chết hoàn toàn ở nhiệt độ đông lạnh.
Ướp lạnh cá chủ yếu làm ức chế các quá trình hoạt động của enzyme và các vi sinh vật gây thối.  
Trong khi ướp thân nhiệt của cá chưa đến điểm đóng băng của dịch tế bào cá. Đây cũng là điểm  
khác nhau cơ bản giữa phương pháp ướp lạnh và phương pháp đông lạnh. Ướp lạnh không làm  

ngừng quá trình phân huỷ cá mà chỉ làm quá trình này chậm lại.
20


Hệ vi sinh vật của cá ướp lạnh về nguyên tắc không khác gì so với cá tươi. Nhưng trong cá ướp  
lạnh nhóm vi sinh vật ưa lạnh ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và thời gian bảo quản cá.
Pseudomonas   fluorescens,   Bacterium   putrifaciens…   và   một   số   loài   nấm   mốc   như  Mucor, 
Aspergillus, Penicilium…
b. Cá đông lạnh
Bảo quản đông lạnh từ ­18÷­12 oC tuỳ thuộc vào kích thước cá. Độ tươi phụ thuộc vào số lượng 
vi sinh vật có trên cá và thời gian bảo quản, sau 2 đến 3 tháng thì cá bắt đầu thay đổi chất lượng  
do quá trình oxi hoá tự nhiên của mỡ và quá trình tự phân huỷ của protein cá.
Cá bảo quản đông lạnh ở nhiệt độ rất thấp nên hầu hết các vi sinh vật đều bị ức chế.
Cá trước khi bảo quản đông lạnh được rửa bằng nước sạch có pha chất sát khuẩn. Cá càng tươi  
và làm đông lạnh càng sớm thì chất lượng cá sẽ ít thay đổi. Đông lạnh là phương pháp giữ giá trị 
dinh dưỡng và hương vị ban đầu của cá tốt nhất. Ngày nay trong quá trình đánh bắt người ta bảo  
quản cá trong buồng đông lạnh của tàu nên chất lượng cá rất tươi ngon.
Cần chú ý là ở nhiệt độ đông lạnh hầu hết các vi sinh vật không chết mà chỉ bị ức chế, về thành  
phần hệ vi sinh vật của cá coi như  không đổi. Trên bề mặt da cá biển đông lạnh thấy có nhiều  
loại trực khuẩn, cầu khuẩn, nấm mốc…
Trong khi bảo quản nếu nhiệt độ tăng lên trên 0oC sẽ làm tan băng, các tổ chức của cá sẽ bị vỡ ra 
làm mất dịch tế bào, giảm chất lượng dinh dưỡng, khi đó vi sinh vật sẽ phát triển mạnh. Vì vậy  
trong trường hợp này cá sẽ  rất dễ  bị  hư  và không nên bảo quản đông lạnh hai lần đối với cá 
tươi.
c. Cá muối
Từ  xa xưa con người đã biết dùng muối để  chượp cá. Ướp cá có thể  dùng muối khô, muối ướt  
hay ngâm vào dịch nước muối, lượng muối ăn thường từ  15÷20%. Nhờ  áp suất thẩm thấu của  
nước muối làm cho các tế bào vi sinh vật bị co nguyên sinh.  Ở  trạng thái này quá trình trao đổi 
chất của chúng không thực hiện được và hoạt động sống của tế  bào vi sinh vật bị dừng lại, tế 
bào vi sinh vật bị chết hay chuyển sang dạng sống tiềm sinh.

Khi muối cá chúng ta cần chú ý một số  vi khuẩn gây bệnh và gây ngộ  độc như   Clostridium  
botulinum, Salmonella bị ngừng hoạt động trong nồng độ  muối không cao nhưng sống được rất 
lâu trong nồng độ muối cao.
Một số loài vi khuẩn thích nghi dần và vẫn phát triển bình thường trong môi trường nước muối,  
vì vậy trong chượp muối cá vẫn thấy một lượng lớn vi sinh vật sống trong dịch ngâm.
Một số vi sinh vật ưa mặn như:  Serracia salinaria, Micrococcus roseus khi lẫn trong muối sẽ làm 
tổn thất nặng cho cá chượp muối. Chúng phát triển ở nồng độ  muối khá cao làm cho cá muối bị 
hư hỏng. Thịt cá chuyển từ axit nhẹ sang kiềm, xuất hiện các sản phẩm phân huỷ từ protein như 
amoniac, tiếp nữa là có mùi khó ngửi.
Hệ  vi sinh vật của cá muối phụ  thuộc vào cá nguyên liệu, số  lượng vi sinh vật trong nước và  
trong muối, điều kiện vệ sinh và quá trình bảo quản.
Trong cá muối có các biến đổi phức tạp liên quan đến các enzyme protease và phản ứng oxi hoá 
khử trong thịt cá, cũng như sự hoạt động của hệ vi sinh vật vì vậy chất lượng cá muối rất khác  
xa với cá tươi. Cá muối có thể dùng làm thức ăn mà không cần chế biến vì quá trình muối đã làm  
cá “chín” tự  nhiên. Nhóm vi khuẩn lactic và vi khuẩn sinh hương đóng vai trò rất lớn trong quá  
trình tự chín của cá.
d. Cá khô
Vi sinh vật thường phát triển được khi môi trường có ẩm độ  nhất định, độ  ẩm tới hạn cho sinh  
trưởng của vi khuẩn là 30%, nấm mốc là 15%. Khi môi trường có ẩm độ thấp hơn ngưỡng này 
thì chúng không thể  phát triển được. Vì vậy để  hạn chế  vi sinh vật phát triển hư  hại cho cá  
21


người ta thường phơi sấy khô cá. Nhiều vi sinh vật bị chết hay bị yếu đi khi ta sấy khô cá. Khi 
sấy khô cá không thể  tiêu diệt hết tất cả  các tế  bào vi sinh vật, nhất là các bào tử  vi khuẩn và  
nấm mốc rất bền với trạng thái khô hạn. Những bào tử này sống được hàng năm và khi gặp điều  
kiện thuận lợi chúng sẽ phát triển và gây hư cá khô.
Để  thời gian bảo quản lâu hơn người ta thường  ướp muối trước khi sấy khô, muối  ức chế  sự 
phát triển của vi sinh vật. Chất lượng cá khô phụ  thuộc vào cá nguyên liệu, phương pháp sấy, 
cũnh như mức độ vệ sinh ở nơi sản xuất.

Hiện nay người ta dùng phương pháp sấy chân không ở  nhiệt độ  thấp, sản phẩm sấy sẽ không 
bị thay đổi màu sắc, giữ nguyên giá trị dinh dưỡng, vitamin và khoáng chất được ổn định.
e. Một số phương pháp khác
Làm chua cá: thịt cá được ngâm trong dung dịch axit axetic từ 4÷6% làm cho độ pH giảm sẽ hạn  
chế được vi sinh vật gây hư hỏng và bảo quản ở nhiệt độ thấp từ ­2 đến 6oC.
Đồ  hộp: thịt cá đóng hộp sau đó thanh trùng  ở  nhiệt độ  từ  105÷115 0C trong thời gian từ  45÷60 
phút, ngoài ra còn dùng thêm mỡ lợn để hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.
g. Cách chượp cá
Đây là một khâu quan trong trong quá trình sản xuất nước mắm. Đem cá đã rửa sạch không bỏ 
ruột cho vào chum ướp với muối, để  cho cá ngấu, protein sẽ bị thuỷ  phân thành axit amin. Đến 
đây người ta phải cho đủ lượng muối (20­30%) để ức chế các vi sinh vật gây thối và để các axit  
amin không bị thuỷ phân.
Thành phần chính của nước mắm là axit amin, ngoài ra còn có muối khoáng, vitamin…
Biến đổi hoá sinh trong khi chượp cá là do hệ  ezyme protease của thịt cá và vi sinh vật. Cá bắt 
đầu mềm và chuyển sang rữa nát, protein bị  thuỷ  phân thành các peptit, peptone rồi axit amin.  
Hoạt tính protease ở đây chủ  yếu có trong ruột cá và từ  các vi sinh vật ưa mặn có sẵn trong cá, 
trong nước, trong muối… Có nhiều vi sinh vật  ưa mặn hay quen dần với môi trường sẽ  phát 
triển mạnh trong môi trường muối thấp. Trong số đó có những vi khuẩn có hoạt lực protease cao  
như  vi khuẩn gây thối. Vì vậy khi  ướp chượp cá nên cho muối dần dần và kết hợp với đánh  
khuấy để rút ngắn thời gian.
Trong  ướp chượp cá thường thấy một lượng lớn vi sinh vật, các vi khuẩn thường gặp  ở đây là  
Micrococcus, các trực khuẩn gram âm, nhóm sinh axit lactic…
Sự tạo hương nước mắm đến nay vẫn chưa được giải thích rỏ  ràng. Nhiều người cho rằng các 
sản phẩm trong quá trình thuỷ  phân protein kết hợp với nhau tao thành chất sinh hương. Có  
người laị cho rằng do hoạt động của vi khuẩn lactis hoặc Clostridium.
Các vi sinh vật trong chượp cá chủ yếu là các vi khuẩn gây thối có hoạt lực protease cao là những  
vi khuẩn ưa nóng, vì vậy cần giữ nhiệt độ từ  36­44oC trong quá trình chượp cá. Vi sinh vật phát 
triển làm nước chượp ban đầu đục và sủi bọt, cá thay đổi màu sắc dần.
Để  đánh giá chất lượng nước mắm người ta dựa vào độ  đạm. Nước mắm là nước chượp có 
nồng độ muối cao được rút ra đem lọc, nấu rồi pha chế. Vì vậy số lượng vi sinh vật trong nước 

mắm ít hơn nhiều so với nước chượp.
2. Hệ vi sinh vật của tôm
a. Đặc điểm của tôm
Tôm là động vật giáp xác phân bố rộng rãi, có nhiều giống khác nhau nhưng có chung đặc 
điểm là cơ  thể  được bao bọc bởi lớp kitin nên sự  lây nhiễm của vi sinh vật vào tôm còn sống 
cũng như sau đánh bắt khó hơn thịt, cá. Tuy nhiên thành phần dinh dưỡng của thịt tôm rất thích  
hợp cho vi sinh vật phát triển.

22


Thành phần dinh dưỡng của thịt tôm gồm: protein 19­23%, lipid 0,6­1,6%, nước 73%,  
nhiều nguyên tố vi lượng và các viatamin nhóm B. Trong protein của tôm gồm từ 18­20 axit amin  
và hầu như gần đủ các axit amin không thay thế. Cấu tạo của thịt tôm rất lỏng lẻo, lượng đạm 
hoà tan nhiều. Với những thành phần dinh dưỡng như vậy thịt tôm là một thực phẩm có giá trị 
dinh dưỡng cao. Tuy nhiên thịt tôm sau khi đánh bắt rất dễ bị hư,  ươn, thối do vi sinh vật. Đầu 
tôm tập trung các cơ quan nội tạng và chứa nhiều đạm hoà tan nên sự hư hỏng tôm tập trung chủ 
yếu ở đầu sau đó lan dần ra.
b. Hệ vi sinh vật của tôm và các dạng hư hỏng
Hệ vi sinh vật của tôm bao gồm hai nguồn gốc: có sẵn trong tôm trước khi đánh bắt và lây nhiễm  
từ không khí, nước, đất… sau khi đánh bắt, vận chuyển, sơ chế…Nhìn chung hệ vi sinh vật trên  
tôm cũng như cá gồm chủ yếu các vi sinh vật gây thối rữa. Trong đầu tôm thường chứa nhiều vi  
khuẩn Pseudononas flourescens, Clostridium sporogenes, Clostridium putrificus, Proteus vugaris…  
Hệ  vi sinh vật của tôm phụ  thuộc vào điều kiện sống, điều kiện đánh bắt, vận chuyển, bảo  
quản và sơ chế.
Qua nghiên cứu người ta thấy tôm sau khi đánh bắt từ 4÷8h thường xảy ra sự biến đen và biến  
đỏ. Khi tôm bị biến đỏ thì bao giờ cũng kèm theo sự thối rữa.
Sự biến đỏ của tôm: khi tôm bị ươn, thối bao giờ cũng kèm theo sự biến đỏ. Biến đỏ cũng xảy ra  
khi tôm bị gia nhiệt hay bảo quản trong môi trường axit. Cơ chế của sự biến đỏ được giải thích  
như sau: tôm tươi trong vỏ và thịt chứa chất astaxanthin có màu xanh tím, bình thường astaxanthin 

kết hợp với protein tạo thành phức bền nhưng dưới tác dụng của nhiệt, axit, sự phân huỷ của thịt  
tôm làm cho astaxanthin bị tách ra khỏi protein. Astaxnthin sẽ bị oxi hoá tạo thành astaxin có màu  
đỏ gạch.
Tôm sau khi đánh bắt từ  8÷12h, bảo quản  ở  nhiệt độ  30÷400C thì sự  biến đỏ  xảy ra rất nhanh. 
Kèm theo sự biến đỏ là sự thối rữa protein làm cho chất lượng tôm giảm.
Cơ chế của quá trình thối rửa:
Protein peptone axit amin ammoniac, sunfuahydro, indol, cadaverin, mercaptal…
Sự biến đen của tôm: hiện tượng biến đen của tôm do hai nguyên nhân khác nhau. Thứ nhất là do  
vi khuẩn phát triển mạnh trên tôm sau khi đánh bắt tạo thành các khuẩn lạc màu đen. Thứ hai là 
do triozin bị oxi hoá tạo thành melanin, sự tích tụ melanin làm cho tôm có màu đen. Sự biến đen 
của tôm chỉ làm giảm giá trị cảm quan còn chất lượng dinh dưỡng vẫn đảm bảo.
c. Phương pháp bảo quản tôm
Để đảm bảo chất lượng tôm sau khi đánh bắt người ta dùng các biện pháp bảo quản sau đây:
­ Dùng nhiệt độ thấp như ướp đông.
­ Dùng nhiệt độ thấp kết hợp với các hoá chất trong điều kiện môi trường axit.
­ Sấy khô.
3. Hệ vi sinh vật trên mực 
a. Đặc điểm của mực
Mực là động vật chân đầu phân bố  rộng trong biển, toàn bộ  cơ  thể  mực có lớp da bao phủ bên  
ngoài, vì vậy mực ít bị nhiễm vi sinh vật trong quá trình sống. Tuy nhiên trên da mực lại có chất  
nhớt rất thích hợp cho vi sinh vật phát triển sau khi mực chết. Về thành phần dinh dưỡng thì mực 
cũng là thực phẩm giàu dinh dưỡng: protein 17÷19%, lipid 0,2÷0,5%, nước 80%, nhiều các chất 
khoáng và vitamin…Cấu tạo của thịt mực chặt chẽ hơn cá, tôm nên sau khi đánh bắt mực lâu hư,  
thối hơn.
b. Hệ vi sinh vật của mực và các dạng hư hỏng

23


Dạng hư hỏng phổ biến  ở mực chủ yếu là dạng thối rữa. Về cơ chế của sự thối rữa và vi sinh 

vật gây thối rữa giống  ở  tôm. Các vi khuẩn gây thối rữa chủ  yếu là   Pseudononas flourescens,  
Clostridium sporogenes, Clostridium putrificus, Proteus vulgaris…
Mực khô bị  các vết màu là do nấm mấn mốc phát triển tạo thành các khuẩn lạc có màu đen,  
vàng, trắng…
c. Phương pháp bảo quản mực
Mực chủ yếu được bảo quản đông lạnh và phơi khô.
4. Hệ vi sinh vật của động vật thân mềm 
a. Đặc điểm của động vật thân mềm
Động vật thân mềm có vỏ cứng bằng đá vôi bao phủ, phần mềm ăn được chỉ chiếm từ 30÷40%, 
lượng nước chiếm tới 80%, protein chiếm 17÷19%, gluxid từ 2÷10%, lipid từ 0,2÷0,4%. Cấu tạo  
cơ của động vật thân mềm lỏng lẻo nên rất dễ tiêu hoá. Vì vậy chúng cũng dễ bị vi sinh vật gây  
thối phân huỷ.
b. Hệ vi sinh vật của thân mềm và các dạng hư hỏng
Sự hư hỏng của động vật thân mềm chủ yếu là quá trình thối rữa, ngoài các sản phẩm cấp thấp 
như ở cá, tôm, mực còn có các axit nên tạo thành mùi hôi thối khó chịu.
Ngoài ra khi ướp đông thịt động vật thân mềm thường có màu vàng do quá trình oxi hoá.
c. Phương pháp bảo quản động vật thân mềm
Người ta thường bảo quản thịt của động vật thân mềm bằng phương pháp đông lạnh, sấy khô.

Bài 5:  Vi sinh vật trong bảo quản và chế biến đường bột bánh kẹo
1 Vi sinh vật trong bột
Vi sinh vật trong bột do hai nguồn nhiễm chính là từ hạt (chủ yếu) và từ không khí, nước, dụng  
cụ xay xát, các đồ chứa đựng…
Hạt dùng để  xay bột bao giờ  cũng chứa một số  lựơng vi sinh vật nhất định nào đó. Trong quá 
trình nghiền phần lớn các vi sinh vật trên bề mặt hạt chuyển vào trong bột. Số lượng vi sinh vật  
có trong bột ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của bột vi sinh vật thường nhiều nhất là ở cám  
và bột có chất lượng cao thì ít vi sinh vật.
Trong bột thường có vi khuẩn và nấm mốc. Trong các loài vi khuẩn có thể  thấy các tế  bào sinh  
dưỡng   hay   bào   tử   của   trực   khuẩn   khoai   tây   (Bacillus  mesentericus  )   và   trực   khuẩn   cỏ   khô 
(Bacillus subtilis). Những trực khuẩn này lẫn trong bột và sau này gây ra bệnh khoai tây  ở  bánh 

mì. Ngoài ra còn có thể gặp E.coli nếu nước dùng để nghiền bột không hợp vệ sinh.
24


2 Ảnh hưởng của vi sinh vật đến phẩm chất của bột trong bảo quản
Bột tương đối đủ các chất dinh dưỡng và vi sinh vật có thể dễ sử dụng các chất dinh dưỡng này  
để phát triển. Hơn nữa bột không có tính chất bảo vệ như hạt nguyên vẹn. Vì vậy chỉ  cần nâng  
ẩm độ và nhiệt độ lên một ít cũng đủ tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển và gây hư 
hỏng bột.
Trong điều kiện độ ẩm không khí dưới 79% và nhiệt độ dưới 20 oC, ẩm độ của hạt dưới 15% vi  
sinh vật trong bột sẽ  không tăng lên mà dần dần chết đi khi bảo quản bột trong thời gian dài.  
Nếu ẩm độ của bột chỉ cần tăng lên 1­2% thì vi khuẩn và nấm mốc trong bột sẽ phát triển mạnh.
Tuỳ thuộc vào mức độ nhiễm vi sinh vật trong bột mà bột có thể bị những hư hỏng sau: mốc, tự 
bốc nóng, chua, ôi…
Mốc là hiện tượng hay gặp  ở  bột hơn cả.  Ở  đây ta thấy các loài nấm mốc như:   Aspergillus, 
Penicilium mọc  ở  trong bột trong điều kiện  ẩm độ  thấp hơn vi khuẩn. Bột bị mốc  ở điều kiện 
ẩm độ không khí cao hơn 80%, bột mốc sẽ bị giảm phẩm chất nhanh chóng vì mốc tạo cho bột 
hôi không thể khử được. Mùi hôi chủ yếu do Penicilium gây ra. Mốc làm tăng độ axit của bột, do 
mốc phân huỷ  các chất béo tạo thành axit tự  do, đồng thời làm giảm chất lượng gluten, bị mất  
tính đàn hồi và thẩm màu.
Mốc bắt đầu từ bên ngoài rồi lan dần vào bên trong sau đó gây ra hiện tượng tự bốc nóng. Mốc  
và tự bốc nóng làm cho bột giảm chất lượng cảm quan và bột bị kết vón.
Bột chua thường bắt đầu từ những lớp bên trong khác với hiện tượng mốc. Nguyên nhân gây ra 
bột chua là do vi khuẩn lactic và một số vi khuẩn khác lên men đường có trong bột thành những  
axit khác nhau. Kết quả là tạo cho bột có độ chua và độ axit trong bột tăng lên rõ rệt. Đường có  
trong bột là do enzyme amylase của bản thân bột và vi khuẩn phân huỷ tinh bột tạo thành đường.
Bột bị ôi là do sự oxi hoá các chất béo trong bột bằng oxi không khí tạo thành các chất có vị ôi.
Để bảo quản bột tốt cần bảo quản bột ở ẩm độ không khí dưới 79%, ẩm độ của bột không quá  
14÷15% trong điều kiện nhiệt độ ổn định. Ở điều kiện này giữ bột được 3÷5 tháng, ở điều kiện 
ẩm độ bột từ 12÷13% giữ được 1 năm.

3 Vi sinh vật trong sản xuất bánh mì
Quá trình làm bánh mì dựa trên hàng loạt các phản  ứng hoá sinh do nấm men gây ra trong khi  
chuẩn bị nhào bột và nướng bánh. Nấm men biến đổi đường của bột thành rượu và khí cacbonic. 
Khí này làm phồng gluten của bột làm bánh nở. Ngoài nấm men còn có vi khuẩn lactis. Những vi 
khuẩn này hoạt động tạo ra axit làm giảm pH của môi trường tạo điều kiện cho nấm men phát  
triển.
Những giai đoạn quan trọng của quá trình làm bánh mì: chuẩn bị nguyên
liệu hỗn hợp bột lên men nặn bánh nướng bánh thành phẩm.
Bột mì làm bánh được đánh giá phẩm chất dựa vào hai chỉ số chính là tạo khí và giữ khí. Ngoài ra 
cò chú ý đến độ mịn, màu sắc, độ axit…
Vi sinh vật dùng trong sản xuất bánh mì chủ yếu là Saccharomyces cerevisiae.
a. Vi sinh vật làm nở bột nhào và tạo hương bánh mì
Trong khi nhào bột có hai quá trình xảy ra là lên men rượu etylic tạo khí cacbonic nhờ nấm men  
bánh mì Saccharomyce cerevisiae, cùng với quá trình tạo ra axit hữu cơ  (chủ  yếu là axit lactic)  
nhờ vi khuẩn lactic có trong bột, sau đó axit hữu cơ tác dụng với rượu tao ra este có mùi vị thơm 
ngon.
Để làm bánh mì người ta dùng các loại men nước, men khô, men ép từ loài
Saccharomyce cerevisiae.
Những vi sinh vật tạo hương của bánh mì: trong bột nhào còn có các vi khuẩn lactic lên men điển  
hình và không điển hình. Ngoài axit lactic nhóm lên men không điển hình còn tạo ra các axit bay 
25