Tìm hiểu tình hình nghiên cứu sản xuất và ứng dụng probiotics trong chăn nuôi

Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề :
Trong quá trình cải biến di truyền, năng suất chăn
nuôi gia súc gia cầm tăng lên đáng kể. Việc tăng mật
độ nuôi thách thức bệnh tật gia tăng do bị nhiễm các
mầm bệnh khác nhau, đặc biệt là vi khuẩn đường ruột như
E.coli, Salmonella ssp., Clostridium perfringens và Campylobacter
ssp.
Bệnh đường ruột có ảnh hưởng rất lớn đến ngành
chăn nuôi. Chúng làm giảm năng suất, tăng tỷ lệ chết
và cũng là nguồn nhiễm tiềm năng cho các sản phẩm
thịt, giảm an toàn thực phẩm cho con người. Sản phẩm thịt
của chúng ta bị hạn chế xuất khẩu do không đủ chất
lượng hay tồn dư kháng sinh, chất kích thích sinh trưởng
(người chăn nuôi trộn vào thức ăn để kích thích sinh
trưởng, ngăn ngừa bệnh tật, giảm tiêu tốn thức ăn).
Với ý thức ngày càng tăng của con người về sự kháng
thuốc của vi khuẩn, nên việc sử dụng kháng sinh chữa
bệnh, phòng bệnh cho gia cầm đã giảm dần. Từ lâu đã
có những mối quan tâm đến việc tìm ra một loại chất
thay thế kháng sinh trong chăn nuôi. Vi sinh vật sống trong
ống tiêu hóa của vật nuôi có ảnh hưởng sâu sắc đến
một vài quá trình sinh lí của vật chủ. Vì vậy, điều quan
trong là phải hiểu cơ chế của hệ vi khuẩn đường ruột gia

cầm, gia súc, tìm ra chất thay thế chất kháng sinh. Trong
trạng thái bình thường thì trong đường ruột có sự cân bằng
giữa vi khuẩn có lợi và gây bệnh. Nó bị ảnh hưởng bởi
1


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

các tương tác và quan hệ cộng sinh và cạnh tranh. Cộng
đồng vi khuẩn đó không chỉ bảo vệ bộ máy tiêu hóa
mà còn tăng khả năng sản xuất trong động vật chủ.
Probiotic là một sản phẩm được các nhà khoa học
nghiên cứu và ứng dụng vào thức ăn gia súc, gia cầm nhằm
thay thế chất kháng sinh, tăng cường miễn dịch cho vật
nuôi. Probiotic có khả năng hạn chế tiêu chảy ở heo con,
kích thích sự tiêu hóa cũng như tăng trưởng của heo thịt
đang là đòi hỏi cấp thiết của các nhà chăn nuôi. Việc
sản xuất chế phẩm probiotic từ các chủng vi sinh vật cùng
với enzyme bổ sung vào thức ăn chăn nuôi sẽ góp phần
nâng cao năng suất thông qua việc tăng sức đề kháng
cho gia súc, gia cầm, đặc biệt là gia súc non, tăng khả
năng tiêu hóa, hấp thụ chất dinh dưỡng, từ đó tăng thu
nhập cho nông hộ, giải quyết công ăn việc làm, thúc
đẩy sản xuất phát triển.
Để có được thịt sạch đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong

nước và xuất khẩu, ngành chăn nuôi Việt Nam có thể
tìm thấy lời giải trong việc thay thế việc sử dụng kháng
sinh, chất kích thích sinh trưởng bằng probiotics kết hợp với
enzyme hỗ trợ tiêu hóa.
Cụ thể probiotic là gì? Và việc bổ sung probiotic vào
thức ăn cho vật nuôi thì có lợi như thế nào? Để sản
xuất chế phẩm probiotic đặc thù cho chăn nuôi cần
nghiên cứu triển khai những vấn đề gì? Để giải đáp
những câu hỏi trên tôi chọn đề tài khóa luận tốt

2


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

nghiệp nhan đề: “Tìm hiểu tình hình nghiên cứu, sản xuất
và ứng dụng probiotic trong chăn nuôi”.
1.2. Mục đích đề tài:
Mục đích của đề tài nhằm tìm hiểu những nghiên
cứu về phân lập, tuyển chọn các vi sinh vật làm chế
phẩm probiotic trong chăn nuôi trên thế giới và ở Việt
Nam.
Tìm hiểu về quy trình sản xuất chế phẩm probiotic
Ứng dụng của chế phẩm trong chăn nuôi
1.3. Nội dung đề tài:

- Tổng quan về nghiên cứu sản xuất và ứng dụng
probiotic trong chăn nuôi, cụ thể là vi khuẩn lên men lactic,
Bacillus spp. và nấm men cũng như các enzyme hỗ trợ tiêu
hóa nhằm tăng hiệu suất sử dụng thức ăn.
- Thực nghiệm quy trình sản xuất thử chế phẩm
probiotic: khảo sát tìm các môi trường sản xuất và điều
kiện bảo quản chế phẩm; khảo sát khả năng sinh enzym
cellulase từ chủng nấm mốc Aspergillus niger, Asperigillus
oryzae; thu chế phẩm enzym cellulase bổ sung vào chế
phẩm probiotic.
1.4. Ứng dụng đề tài:
Đề tài là cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu thực
nghiệm về phân lập tuyển chọn những chủng vi sinh vật
có hoạt tính probiotic để sản xuất và phát triển chế phẩm
probiotic ứng dụng trong chăn nuôi tại Việt Nam.

3


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ PROBIOTIC
2.1. Lịch sử nguồn gốc:
Việc sử dụng vi sinh vật sống nhằm, tăng cường sức
khỏe cho con người không phải là mới. Trên hàng nghìn

năn về trước, rất lâu đời khi chưa tìm ra thuốc kháng sinh,
con người đã biết đến các thực phẩm chứa vi sinh vật
sống có lợi cho sức khỏe như: Sữa lên men, các sản
phẩm lên men khác… khi điều tra dựa trên khoa học, việc
sử dụng các loại thực phẩm lên men trong nhiều nền văn
hóa của thế giới xảy ra trước sự ra đời của điện
lạnh. Khái niệm áp dụng cải thiện sức khỏe bằng cách
bổ sung tự nhiên các vi sinh vật có ích cho đường ruột,
bằng cách thêm vào đồ uống đi từ thế kỷ thứ mười
chín muộn. Vào thời điểm đó, một số bác só cho rằng do
bệnh tật và lão hóa chính là quá trình để xây dựng các
sản phẩm chất thải hoặc, sự thối rữa trong ruột già
(phần dưới của ruột già mà đổ vào trực tràng), và vật
liệu độc hại bị rò rỉ từ ruột kết vào dòng máu. Quá
trình rò rỉ-bây giờ gọi là ruột thấm hoặc hội chứng
ruột bị thủng, và dẫn đến ngộ độc từ nó, được gọi
là sự tự thụ độc . Lý thuyết cho rằng sự tự thụ độc thay
đổi chế độ ăn kiêng nhằm giảm phân hủy chất độc
hại trong ruột kết sẽ có lợi cho sức khỏe. Một số nhà
quan sát đã biết về việc sử dụng các vi khuẩn Acid
lactic trong xúc xích, lên men thịt và bảo vệ nó khỏi hư
hỏng, bởi vì các vi khuẩn này vô hại đối với con người,
họ đã nghó rằng bổ sung chúng vào chế độ ăn uống
4


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s

SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

bằng cách, ăn các loại thực phẩm lên men sẽ làm giảm
lượng độc tố sản xuất trong ruột kết. Nhóm Lactobacilli
của vi khuẩn, một số trong đó được tìm thấy trong sữa
chua, đây là những người đầu tiên tìm hiểu, xác định
probiotic.
Trong thập niên 1920 và 1930, nhiều bác só khuyến
cáo Acidophillus có trong sữa, trong đó có các loài
khuẩn

Lactobacillus

acidophillus,

để

điều

vi

trị táo

bón và tiêu chảy . Điều này đã được điều trị hiệu
quả cho nhiều bệnh nhân
Giai đoạn tiếp theo trong sự phát triển của probiotic
vào những năm 1950, khi các nhà nghiên cứu y tế bắt
đầu biết đến Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus acidophilus
là một câu trả lời cho một số các tác dụng phụ tiêu

hóa khi dùng thuốc kháng sinh. Mọi người biết rằng thuốc
kháng sinh phá vỡ cân bằng tự nhiên của đường ruột
bằng cách giết chết vi của các lợi ích cũng như các vi
khuẩn gây bệnh. Các nhà nghiên cứu nghó rằng việc
uống

các

chế

phẩm

có bổ

sung

Lactobacillus

acidophilus, có thể bù đắp những tác dụng phụ của
thuốc kháng sinh. Một trong những khó khăn chính của chế
phẩm probiotic là đảm bảo sự sống sót của những vi
khuẩn khi ở trong dạ dày và các quá trình tiêu hóa của
ruột non và thành công với thực dân trong ruột kết. Gần
đây, probiotic với sự sống sót đặc biệt và thành công với
thực dân trong ruột kết được minh chứng trong các nghiên

5


Khóa Luận Tốt Nghiệp

Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

cứu, đã nổi lên trên thế giới. Điều này cho thấy,
probiotic đã được sàng lọc từ nhiều chủng của lactobacilli
Goldin, Sherwood Gorbach và Barry đã nghiên cứu
Lactobacillus GG

(LGG) và chứng minh có hiệu quả chống

viêm đại tràng
Clostridium difficile chống nhiễm trùng ruột kết là kết
quả của Overkill, kháng sinh của vi khuẩn hữu ích và
chống dị ứng ở trẻ em do ruột thấm.
Hippoocrates và nhều người khác đã chỉ định sữa
lên men có tác dụng dinh dưỡng và nó có thể chữa trị
rối loạn ruột và dạ dày. ( oberman, 1985)
Từ thời đó thì các nhà khoa học đã nghiên cứu và
rất nhiều người đã tìm ra những vi sinh vật sống và lợi ích
của chúng có ý nghóa rất lớn đến cuộc sống của con
người.
Với hai nhà khoa học Lourens Hattigh và Viljoen, 2001,
những nghiên cứu từ trước các kiến thức về probiotic
ngày càng được đẩy mạnh hơn nũa
Giai đoạn của thế kỷ này là đề cập đến việc sử dụng
sữa lên men để điều trị bệnh lây nhiễm đường ruột,
các nghiên cứu gần đây tập trung vào lợi ích khác cuả

các vi khuẩn khi ở trong đường ruột và các loại thực
phẩm để vận chuyển vào cơ thể con người và vật nuôi.
2.2. Định nghóa probiotic:
Thuật ngữ probiotic do Metchnikoff đưa ra khi nghiên cứu
tại sao những người nông dân BUNGARY có sức khỏe tốt
vào năm 1970.
6


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

Probiotic là những nhóm vi khuẩn trung tính, sống trong
đường tiêu hóa của động vật, chúng tạo thành một khu
hệ vi sinh vật, chúng cản trở sự phát triển của một số
vi sinh vật gây bệnh, cung cấp cho con người một số chất
có lợi cho cơ thể, ảnh hưởng tốt đến hệ miễn dịch. Con
người sử dụng các chế phẩm có chứa các probiotic như
một loại thực phẩm và như một loại thuốc phòng và
chữa bệnh. Đồng hành với thuật ngữ probiotic là thuật
ngữ PREBIOTIC : Là những non-digestible oligosaccharides
(NDOs), ảnh hưởng đến sự phát triển của khu hệ vi sinh
vật (bao gồm cả resistant starches). Sự kết hợp của probiotic
và prebiotic gọi là synbiotic tăng cường khả năng điều
hòa khu hệ vi sinh vật ảnh hưởng đến khả năng tiêu
hóa, chống bệnh đường tiêu hóa của vật chủ.

Từ “probiotics” có nguồn gốc từ Hy Lạp có nghóa là
“Cho cuộc sống”. Tuy nhiên, định nghóa về probiotics đã
phát triển nhiều theo thời gian. Lily và Stillwell (1965), đã
mô tả trước tiên probiotic như hỗn hợp được tạo thành bởi
một động vật nguyên sinh mà thúc đẩy sự phát triển
của đối tượng khác. Phạm vi của định nghóa này được mở
rộng hơn bởi Sperti vào đầu những năm bảy mươi bao
gồm, dịch chiết tế bào thúc đẩy phát triển của vi sinh
vật.
Probiotic là những vi sinh vật như: vi khuẩn hay nấm
men mà có thể thêm vào thực phẩm với mục đích điều
chỉnh quần thể vi sinh vật đường ruột của sinh vật chủ (
parrer, 1974).
7


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

Vì vậy, khái niệm “probiotic” được ứng dụng để mô
tả “cơ quan và chất mà góp phần vào cân bằng hệ vi
sinh vật ruột”. Định nghóa chung này sau đó được làm cho
chính xác hơn bởi Fuller (1989), ông định nghóa probiotic như
“một chất bổ trợ thức ăn chứa vi sinh vật sống mà có
ảnh hưởng có lợi đến vật chủ bằng việc cải thiện cân
bằng hệ vi sinh vật ruột của nó”. Khái niệm này sau đó

được phát triển xa hơn : “vi sinh vật sống (vi khuẩn lactic và
vi khuẩn khác, hoặc nấm men ở trạng thái khô hay bổ
sung trong thực phẩm lên men), mà thể hiện có lợi đối
với sức khỏe của vật chủ sau khi được tiêu hóa nhờ cải
thiện

tính

chất

hệ

vi

sinh

vật

vốn

có

của

vật

chủ”( Havenaar và Huis in't Veld, 1992).
Theo Laurent Verschuere và CTV (2000) probiotic được định
nghóa như sau: "Probiotics là sinh vật sống có ảnh hưởng
tốt cho vật chủ nhờ vào sự biến đổi hệ sinh vật gắn

với vật chủ hay xung quanh vật chủ, từ đó cải thiện
khả năng sử dụng thức ăn, nâng cao khả năng chống
bệnh của vật chủ, và cải thiện môi trường
xung quanh”
Năm 2001 Schrezenmeir và Devrese định nghóa Probiotic
là "Lượng vi sinh vật sống xác định với số lượng thích hợp
được chuẩn bị trong các sản phẩm, có tác dụng biến đổi
tích cực hệ vi sinh vật vùng ruột và có tác dụng tốt đến
sức khỏe vật chủ”

8


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

Theo định nghóa của FAO/WHO 2002:" Probiotic, đó là
những vi sinh vật sống được kiểm soát chặt chẽ, với lượng
thích hợp mang lại lợi ích cho vật chủ".
Tóm lại probiotic là:
- Tập hợp các vi sinh vật sống
- Được đưa vào cơ thể vật nuôi qua đường tiêu hóa
(thức ăn hay thuốc)
- Đem lại hiệu quả thích cực cho sức khỏe của vật
chủ
Để “tập hợp các vi sinh vật sống “thực sự” đem lại hiệu

quả tích cực cho sức khỏe vật chủ”, chúng phải được
chọn lọc đáp ứng các tiêu chuẩn về.
- An toàn sinh học
- Hoạt tính sinh học
- Đặc tính kỹ thuật để trở thành sản phẩm của
ngành lên men công nghiệp (Tuomola et al.,2001)
2.3. Tiêu chẩn an toàn sinh học
Các vi khuẩn Lactic hay vi khuẩn lên men Lactic acid
bacteria (LAB), được sử dụng làm probiotic nhiều nhất vì
chúng được sử dụng trong thực phẩm lên men truyền
thống từ rất lâu. Người ta xếp chúng vào vi sinh vật
GRAS (Generelly. Recognized. As safe ).lee

y .k và salminens.,

2009)
2.4. Hoạt tính sinh học
Để có ảnh hưởng tích cực lên sức khỏe vật chủ,
probiotics phải có những hoạt tính sinh học nhö sau:

9


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

- Có khả năng sống sót qua đường tiêu hóa nghóa
là chịu được acid, dịch tiêu hóa dạ dày
- Có khả năng kết dính trên bề mặt biểu mô ruột
và tồn tại lâu dài bên trong đường tiêu hóa
- Có hoạt tính đối kháng chống lại các vi sinh vật
gây

bệnh

như:

Escherichia

coli,

Listeria

monocytogenes,

Salmonella. Ssp, Helicobacter pylori…
- Kích thích miễn dịch nhưng không gây viêm
- Kháng đột biến và kháng ung thư ( Matila et al.,2002 )
2.5. Đặc tính kỹ thuật để trở thành sản phẩm của ngành
lên men công nghiệp
- Khả năng lên men
- Khả năng tổ hợp
- Khả năng sinh axit lactic
- Khả năng kháng khuẩn
2.6. Cơ chế hoạt động của probiotic
Cách thức hoạt động của probiotics là loại trừ, cạnh

tranh, nghóa là cạnh tranh bám vào màng nhầy thành
ruột, qua đó tạo nên một hàng rào vật lý bảo vệ sự
tấn công của các khuẩn gây bệnh ( Fullar, 2005). Chúng
cũng sản xuất ra hoạt chất kháng khuẩn và men kích thích
hệ thống miễn dịch.
Ngăn cản sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh
bằng cách sinh ra acid lactic, acid béo, peroxide và các
kháng sinh. In vitro, các vi khuẩn lactic ngăn cản sự phát

10


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

triển

của

Staphylococcus,

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền
Shigella,

Klebsiella,

Proteus,

Pseudomonas, Salmonella và các chủng E.coli gây bệnh.
Tăng cường tiêu hóa thức ăn: Vi khuẩn lactic sản
xuất vitamin nhóm B và các enzyme phân giải protein, lipid
và chuyển hóa đường latose trong sữa thành acid lactic,
ngăn ngừa chứng tiêu chảy do không dung nạp đường
lactose trong sữa (xảy ra ở 90% dân châu Á).
Giảm cholesterol: Nhiều kết quả cho thấy vi khuẩn
lactic có tác dụng làm giảm cholesterol trong máu. Gilliland
và cộng sự thấy rằng vi khuẩn lactic phân lập từ phân
lợn có khả năng phân huỷ cholesterol trong môi trường
nuôi cấy. Các báo cáo cho thấy nồng độ cholesterol trong
máu thấp ở những con lợn được nuôi bằng cholesterol có
bổ sung các chủng vi khuẩn lactic được phân lập trên.

2.6.1. Tác dụng trên biểu mô ruột.
Vi sinh vật probiotic có khả năng bám dính tốt tế
bào biểu môruột, cạnh tranh nơi cư trú với các vi sinh vật
bệnh và cạnh tranh dinh dưỡng. Do đó, chúng có khả năng
giảm kích thích bài tiết và những hậu quả do phản ứng
viêm của sự lây nhiễm vi khuẩn, cũng như đẩy mạnh sự
tạo ra các phân tử phòng vệ như chất nhầy.
2.6.2.Tác dụng đến hệ vi sinh vật đường ruột
Probiotic điều chỉnh thành phần của vi khuẩn đường
ruột. Sự sống sót của probiotic được tiêu hóa ở những
phần khác nhau của bộ phận tiêu hóa thì khác nhau giữa
11


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

các giống. Khi tập trung ở khoang ruột, chúng tạo nên sự
cân bằng tạm thời của hệ sinh thái đường ruột, sự thay
đổi này được nhận thấy một vài ngày sau khi bắt đầu
tiêu thụ thực phẩm có probiotic, phụ thuộc vào công dụng
và liều lượng của giống vi khuẩn. Kết quả chỉ ra rằng
với sự tiêu thụ thường xuyên, vi khuẩn định cư một cách
tạm thời trong ruột, một khi chấm dứt sự tiêu thụ thì số
lượng vi sinh vật probiotic sẽ giảm xuống. Điều này thì
đúng cho tất cả các loại probiotic. Vi khuẩn probiotic điều
hòa hoạt động trao đổi chất của sinh vật đường ruột.
Probiotic có thể làm giảm pH của bộ phận tiêu hóa và
có thể theo cách đó sẽ gây cản trở cho hoạt động tiết
ra enzyme của sinh vật đường ruột.
Probiotic định cư ở ruột với những vi khuẩn có lợi và
loại trừ bệnh gây ra bởi các sinh vật như E.coli, Salmonella
và Clostridium ở những vị trí lông nhung của ruột non, nơi
mà vi khuẩn có hại sẽ phá hủy lông nhung. Probiotic gia
tăng sự kháng bệnh bằng cách tăng độ cao của lông
nhung và tăng độ sâu của các khe nằm giữa lông nhung,
theo cách đó sẽ gia tăng được diện tích bề mặt hấp thu
chất dinh dưỡng. Vì vậy, vật sẽ gia tăng hiệu quả hấp thụ
thức ăn.
Những nhà khoa học từ Viện nghiên cứu thực phẩm
ở Norwich, nước Anh báo cáo là những probiotic đặc biệt
có thể tiêu diệt mầm bệnh vi khuẩn sống ở ruột gia

cầm, do đó giúp loại bỏ mối đe dọa sự ngộ độc thực
phẩm vi khuẩn từ chuỗi thức ăn.
12


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

2.6.2.1.Cơ chế kháng khuẩn của vi sinh vật probiotic:
Vi sinh vật probiotic làm giảm số lượng vi khuẩn gây
bệnh để ngăn chặn các mầm bệnh bằng cách tiết ra các
chất kháng khuẩn ức chế cả vi khuẩn Gram dương và
Gram âm. Đó là các acid hữu cơ như: Acid lactic, acid acetic…
và đặc biệt là Bacteriocin - nhóm peptide hay protein được
tổng hợp nhờ ribosome có hoạt tính kháng vi sinh vật (Hình
2.1).
Những hợp chất này có thể làm giảm không chỉ
những sinh vật mang mầm bệnh mà còn ảnh hưởng đến
sự trao đổi chất của vi khuẩn và sự tạo ra các độc tố.
Điều này được thực hiện bằng cách giảm pH khoang ruột
thông qua sự tạo ra các acid beo chuỗi ngắn dễ bay hơi,
chủ yếu là acetate, propionate, và butyrate, nhất là acid
lactic.

Hình 2.1: Cơ chế kháng vi sinh vật của Bacteriocin.
(Cotter et al.,2005). Bacteriocin class I ( đại diện: nisin của

Lactococcus lactis), gắn vào lớp lipid II, ngăn cản sự vận
chuyển các tiểu đơn vị peptiddoglycan từ tế bào chất đến
13


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

vách tế bào, do đó ngăn cản tổng hợp vách tế bào
hoặc bám vào lớp lipid II, các phân tử nisin tạo lỗ xuyên
màng tế bào dẫn đến tiêu bào; bacteriocin class II (đại
diện sakacin của Lactobacillus sake) là các peptide lưỡng tính
có khả năng xuyên màng tế bào tạo kênh, lỗ trên
màng. Lớp III (còn gọi là bacteriolysin như lysostaphin),
protein không bền nhiệt, tác động trực tiếp lên vách tế
bào đích.
2.6.2.2. Cơ chế tăng cường miễn dịch và các hoạt tính khác
Probiotic như là phương tiện để phân phát các phân
tử kháng viêm cho đường ruột. Đẩy mạnh sự báo hiệu
cho tế bào chủ để làm giảm đáp ứng viêm. Tạo đáp
ứng miễn dịch để làm giảm dị ứng. Vi khuẩn probiotics
có khả năng huy động các tế bào miễn dịch, hoạt hóa
các đáp ứng miễn dịch thích hợp nhờ một cơ chế phức
tạp bắt đầu bằng sự tương tác giữa tế bào probiotic và
tế bào của hệ miễn dịch.
Một nhóm các nhà khoa học vừa công bố tác dụng

của vi sinh vật probiotic ảnh hưởng như thế nào đến hoạt
động của các gene của các tế bào trong ruột. Đây là
kết quả đầu tiên về cơ chế thay đổi các phản ứng
miễn dịch của probiotics. Nghiên cứu được thực hiện bởi
một nhóm các nhà khoa học của Viện Dinh dưỡng và
thực phẩm (TIFN) thuộc trường Đại học Maastricht và trường
Đại học Radboud (Hà Lan) và trung tâm nghiên cứu Hà Lan
NIZO. (hình 2.2.)

14


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

Hình 2.2. Cơ chế miễn dịch Lactobacillus plantarum-tạp
chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS
Early Edition). Trong nhóm các tình nguyện viên, một số
được tiếp thu probiotic sống Lactobacillus plantarum, một số
khác tiếp thu các tế bào vô hoạt của chủng probiotic
này, và số còn lại tiếp nhận placebo. Các phân tích biểu
hiện gene các tế bào của tá tràng đã được tiến hành
và cho thấy rõ ràng hiệu quả của probiotic sống đối với
các hoạt động tế bào. Các hoạt động này kích hoạt hệ
miễn dịch và cho phép nó giữ vai trò bảo vệ (phản ứng
miễn dịch)

Giáo sư Michiel Kleerebezem giải thích rằng các cơ chế
phân tử liên quan đến hoạt động của probiotics hiện vẫn
15


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

còn ít được biết đến. Các phương pháp tiếp cận đa chiều
của TIFN, nơi tập trung các nhà khoa học về thực phẩm,
về ngành ruột và các nhà vi sinh vật học, đã cho phép
nghiên cứu các cơ chế phân tử các hoạt động của
probiotic. Các phân tích biểu hiện gene cho phép các nhà
khoa học chứng minh hiệu quả trực tiếp của probiotics đối
với màng nhầy ruột. Nhờ sự giúp đỡ của cơ sở dữ liệu
và các chuyên gia tin sinh học, họ đã xác định gene của
các tế bào biểu mô gây ra cơ chế của các phản ứng
miễn dịch. Kết quả nghiên cứu đầu tiên về cơ chế ảnh
hưởng của probiotic đến hệ miễn dịch này đã được xuất
bản trong tạp chí Proceedings of the National Academy of
Sciences (PNAS Early Edition).
Nhiều nghiên cứu gần đây còn cho rằng probiotic có
tác dụng kháng đột biến và kháng ung thư nhờ sự tương
tác của các tế bào này với các tác nhân gây đột
biến và ung thư nhưng còn gây nhiều bàn cãi.
2.7. Những vi sinh vật đóng vai trị là probiotic

2.7.1. Vi khuẩn Lactic
2.7.1.1. Hình thái, sinh lý vi khuẩn lactic
Nhìn chung, vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dương,
không tạo bào tửø, kị khí tùy ý, hầu hết không di động.
Chúng không có khả năng sản xuất những hợp chất
cần thiết để chúng tồn tại và phát triển. Môi trường
sống của vi khuẩn lactic phải hiện diện hầu hết các
chất dinh dưỡng. Chúng được tìm thấy trong nhiều loại thực
phẩm lên men như sữa chua, kim chi, dưa muoái chua, nem
16


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

chua….Vi khuẩn lactic tồn tại khá hạn chế trong một số
môi trường do nhu cầu dinh dưỡng cao của nó.
* Phân loại
khuẩn

lactic

Theo khoá phân loại Bergey(2001), vi

được

xếp

Vào

4

họ:

Lactobacillaceae,

Enterococcaceae, Leuconoscaceae, stretococcaceae
Giới : Bacteria
Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Lactobacillales
Họ I: Lactobacillaceae
Giống I: Lactobacillus
Giống II: Pediococcus
Họ II : Enterococcaceae
Giống : Enterococcus
Họ III: Leuconoscaceae
Giống : Leuconostoc
Họ IV: Streptococcaceae
Giống I: Streptococcus
Giống II: Lactococcus
* Sự sắp xếp của các chi Lactobacillus
Đặc điểm
Lên men
CO2 từ glucose
CO2 từ gluconate

FDP
aldolase
present
Phosphoketolase

Nhóm I
+

Nhóm II
+
+a
+

Nhóm III
+
+a
-

Lactobacillu
s

+b
Lactobacill
us casei

+
Lactobacill
us brevis

17

Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

acidophilus
Hiện nay

Lactobacillu
s delbruckii

Lactobacill
us
buchneri
Lactobacillu Lactobacill Lactobacill
s helveticus us
us
plantarum
fermentum
Lactobacillu Lactobacill Lactobacill
s salivarius
us sakei
us reuteri
(a): Khi lên men, (b): Cảm ứng bởi pentoses
Nguồn chuyển thể từ

Lactobacill
us curvatus

Sharpe [117] and Kandler and

Weiss [113
Về mặt hình thái các nhóm vi khuẩn lactic tồn tại
chủ yếu ở hai dạng: hình que hoặc hình cầu
- Hình cầu: Diplococcus (hình cầu kết đôi), Tetracoccus (4
tế bào kết lại), Streptococcus (hình cầu chuỗi).
- Hình que: que ngắn hoặc que dài, có thể tồn tại
dạng tế bào đơn, kết đôi, hoặc kết chuỗi.
Về mặt sinh lí chúng tương đối đồng nhất: Thu nhận
năng lượng nhờ phân giải carbonhydrate và tiết ra acid
lactic. Khác với các vi khuẩn đường ruột cũng sinh acid
lactic, các vi khuẩn lactic là vi khuẩn lên men bắt buộc,
chúng không có cytochrome và enzyme catalase. Tuy nhiên
chúng vẫn có thể sinh trưởng được khi có mặt oxi do có
enzyme peroxidase.
Không một đại diện nào thuộc nhóm này có thể
phát triển trên môi trường muối khoáng thuần khiết
chứa glucose và NH4+. Vì có nhu cầu về các chất dinh
dưỡng phức tạp nên đa số chúng cần một môi trường
18


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s

SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

chứa hàng loạt các vitamin (lactoflavin, tiamin, acid pantotenic,
acid nicotinic, acid folic, biotin) và các acid amin. Do đó, người
ta thường nuôi cấy các chủng vi khuẩn này trên môi
trường chứa một số lượng tương đối cao nấm men, dịch cà
chua và thậm chí là máu
* Đặc điểm chi tiết của từng giống theo khoá
phân loại Bergey
Lactobacillus:
Tế bào hình que và thường có kích thước (0,5–1,2)
× (1,0–10,0)μm, kết thành chuỗi ngắn nhưng thỉnh thoảng
có dạng gần giống hình cầu. Đây là các vi khuẩn Gram
dương, không tạo bào tử, hiếm khi di động bằng lông roi.
Kị khí không bắt buộc nhưng phát triển tốt hơn trong điều
kiện không có khí oxy. Nhìn chung, các loài trong giống này
sẽ phát triển tốt hơn trong điều kiện có 5% CO 2 . Khuẩn
lạc trên môi trường agar có kích thước 2 - 5mm, dạng lồi,
mờ đục và không nhuộm màu. Những tế bào này hóa
dưỡng hữu cơ đòi hỏi môi trường nuôi cấy phức tạp và
giàu chất dinh dưỡng; có khả năng lên men và phân
huỷ saccharose; ít nhất một nửa sản phẩm lên men từ
nguồn carbon là lactate. Không khử được nitrate, không làm
tan gelatin, không có catalase cũng như cytochrome. Nhiệt
độ tối thích cho sự phát triển là 30 – 40 oC. Lactobacilii phân
bố rộng rãi trong môi trường, đặc biệt là trên những
thực phẩm có nguồn gốc thực vật và động vật; chúng
thường sống trong ruột của chim và động vật hữu nhũ

19


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

Một

số

chủng

điển

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền
hình:

Lactobacills

acidophilus,

Lactobacillus brevis, Lactobacillu bulgaricus, Lactobacillus casei,
Lactobacillus

Lactobacillus,

Lactobacillus

helveticus,LactobacillusplantarumLactobacillus reuteri…

a) Lactobacillus bulgaricus

b) Lactobacillus casei

Hình 2.3 : Tế bào vi khuẩn lactic giống
Lactobacillus phóng đại 2000 lần
Pediococcus:
Tế bào hình cầu, không bao giờ kéo dài, đường kính
0,5 – 1,2μm. Sự phân chia luân phiên về góc bên phải tạo
thành dạng tứ cầu khuẩn dưới điều kiện thích hợp. Đôi
khi tế bào vi khuẩn này cũng tồn tại ở dạng kết đôi.
Rất hiếm gặp tế bào đơn và không bao giờ chúng ở
dạng chuỗi. Không di động, không tạo bào tử . Là loại vi
khuẩn hiếu khí tuỳ ý nhưng đôi khi sự tăng trưởng bị ức
chế khi ủ trong không khí. Hoá dưỡng hữu cơ, tế bào đòi
hỏi môi trường giàu dinh dưỡng và có thể lên men
carbonhydrate (chủ yếu là mono- và disaccharide). Lên men
glucose sinh acid nhưng không sinh gas; sản phẩm chính là DL
và L(+)-lactate. Catalase âm, không có cytochrome. Không
khử được nitrate. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển là 25

20


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s

SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

– 40oC. Thường xuất hiện trên rau quả và các loại thực
phẩm khác; không gây bệnh cho thực vật và động vật

Hình 2.4: Tế bào vi khuẩn lactic thuộc giống
Pediococcus.
Các chủng thường gặp: Pediococcus acidilactici, Pediococcus
cellicola,

Pediococcus

claussenii,

Pediococcus dextrinicus, Pediococcus

Pediococcus

damnosus,

inopinatus,

Pediococcus

parvulus, Pediococcus pentosaceus, Pediococcus stilesii…
Enterococcus:

Enterococcus durans

Enterococcus faecalis

Hình 2.5: Tế bào vi khuẩn lactic thuộc gioáng
Enterococcus

21


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

Tế bào hình cầu hoặc hình trứng, kích thước (0,6–2,0)
× (0,6–2,5)μm, thường xuất hiện ở dạng cặp hoặc chuỗi
ngắn trong môi trường lỏng. Không tạo nội bào tử, Gram
dương. Thỉnh thoảng di độâng bằng lông roi. Không có bao
nang. Hiếu khí tuỳ ý, hóa dưỡng hữu cơ bằng cách lên
men nhiều loại đường khác nhau tạo sản phẩm chính là
L(+)-acid lactic nhưng không sinh gas và pH đạt được tối đa là
4,2 – 4,6. Môi trường dinh dưỡng phức tạp. Catalase âm. Có
thể phát triển ở 10 – 45oC (tối thích 37oC), pH 9,6; 6,5%
muối NaCl, và 40% muối mật. Rất hiếm khi khử được
nitrate. Thường lên men lactose. Hiện diện rộng rãi trong tự
nhiên đặc biệt trong phân động vật có xương sống, thỉnh
thoảng gây bệnh.
Một số chủng thông thường:

Enterococcu durans,

Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium…
Leuconostoc:

Hình 2.6: tế bào vi khuẩn lactic thuộc giống
Leuconostoc
Tế bào có dạng hình cầu, đôi khi kéo dài khi ở dạng
kết cặp hoặc kết chuỗi, kích thước (0,5 - 0,7) × (0,7 - 1,2)
μm. Khi kết thành chuỗi dài, tế bào có dạng que ngắn và
những tế bào ở cuối có dạng hơi tròn. Gram dương,
không di động, không tạo bào tử. Phát triển khá chậm,
22


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

khuẩn lạc nhỏ và dẹt trên môi trường có chứa sucrose.
Hiếu khí tuỳ ý, hóa dưỡng hữu cơ bằng con đường lên
men carbonhydrate bắt buộc, đòi hỏi môi trường giàu dinh
dưỡng. Nhiệt độ thích hợp cho sự phát triển là 20 – 30 oC.
Lên men glucose tạo thành acid và sinh gas; sản phẩm chính
là ethanol và D(-)-lactate. Chỉ lên men được mono- và
disaccharide. Catalase âm, không phân giải được arginine,
không sinh indol, không làm tan máu, không khử nitrate. PH

của môi trường lỏng khi kết thúc nuôi cấy là 4,4 – 5,0.
Phân bố rộng rãi trên thực vật, các sản phẩm sữa và
các sản phẩm khác. Không gây bệnh cho thực vật và
động vật
Một

số

chủng

ưa

gặp:

Leuconostoc

carnosum,

Leuconostoc citreum, Leuconostoc urionis, Leuconostoc
Leuconostoc

ficulneum,

Leuconostoc

fallax,

fructosum,

Leuconostocgarlicum, Leuconostoc gasicomitatum, Leuconostoc

gelidum, Leuconostoc inhae, Leuconostoc kimchii, Leuconostoc
lactis, Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc pseudoficulneum,
Leuconostoc pseudomesenteroides…
Streptococci
Các vi khuẩn thuộc Streptococcus trước kia nay trong heä thống
phân loại Bergey bao gồm cả những vi sinh vật được xếp
vào giống Enterococcus, Lactococcus, Streptococcus. Nói cách
khác, chúng bao gồm enterococci, lactic streptococcci và các
streptococci hiếu khí và sinh mủ. Tế bào hình cầu hoặc
hình trứng, đường kích 0,5 – 2,0 μm, thường kết thành cặp
hoặc thành chuỗi khi phát triển trên môi trường lỏng;
23


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

đôi khi chúng kéo dài theo trục của chuỗi tạo thành dạng
như mũi mác. Không di động, không tạo bào tử và Gram
dương. Một vài loài có thể tạo bao nang, hiếu khí tuỳ ý,
hóa dưỡng hữu cơ, đòi hỏi môi trường giàu dinh dưỡng
và đôi khi cần duy trì lượng CO2 là 5%. Lên men trao đổi
chất, sản phẩm chính là lactate nhưng không sinh gas.
Catalase âm. Nhiệt độ
phát triển là 25 – 45oC, tối thích là 37oC. Kí sinh trên
động vật có xương sống, đặc biệt là vùng miệng và

ruột, thỉnh thoảng gây bệnh cho người và động vật

a)

b)

a) Streptococcus lactis

b) Streptococcus

thermophilus
Hình 2.7 : Tế bào vi khuẩn lactic giống Streptococcus
phóng đại 2000 lần
Lactococcus:

24


Khóa Luận Tốt Nghiệp
Nguyễn Hòai Hương

GVHD: T.s
SVTH: Nguyễn Thị
Thúy Hiền

Tế bào hình cầu hoặc hình trứng, kích thước (0,5 – 1,2)
× (0,5 – 1,5) μm, thường xuất hiện dạng cặp hoặc chuỗi
ngắn trong môi trường lỏng. Không tạo nội bào tử. Gram
dương. Không di động và không có bao nang. Hiếu khí tuỳ
ý. Hóa dưỡng hữu cơ bằng con đường lên men trao đổi

chất; lên men nhiều loại carbonhydrate với sản phẩm tạo
thành chủ yếu là L(+)-lactic acid nhưng không sinh gas. Môi
trường dinh dưỡng phức tạp. Catalase âm. Phát triển được
ở 10 – 45oC và tối thích ở 30oC, không có muối NaCl. Được
tìm thấy phổ biến nhất trong các sản phẩm sữa và trên
thực vật
Một số chủng thông thường Lactococcus lactis cremoris,
Lactococcus lactis hordniae, Lactococcus lactis lactis, Lactococcus
lactis lactis bv. Diacetylactis…

Hình 2.8 : Tế bào vi khuẩn Lactococcus lactis
2.7.1.2. Giới thiệu một số vi khuẩn lactic được sử dụng là
probiotic
Fuller (1989) and Conway (1996) đã liệt kê những loài vi
sinh vật được sử dụng là probiotic: Lactobacillus acidophilus,
Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus reuteri,
Lactococcus

lactis

subsp.

cremoris,
25

Lactobacillus

bulgaricus,