Đồ án tốt nghiệp: Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn Lactobacillus plantarum

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG
SINH HỢP CHẤT KHÁNG KHUẨN CỦA VI KHUẨN
LACTOBACILLUS PLANTARUM

Ngành:

CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Phạm Minh Nhựt
Sinh viên thực hiện :

Lê Trần Hồng Xuân

MSSV: 1951110191

Lớp: 10DSH01

TP. Hồ Chí Minh, 2014


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học của riêng tơi. Các

số liệu,kết quả trong đồán là trung thực và chưa từng được cơng bố trong bất kì
nghiên cứu nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014

Lê Trần Hồng Xuân


Đồ án tốt nghiệp

LỜI CÁM ƠN
Để hoàn thành được Đồ án tốt nghiệp của mình, em xin chân thành cám ơn
thầy Phạm Minh Nhựt đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, truyền đạt cho em nhiều kiến
thức trong suốt quá trình thực hiện Đồ án.
Em chân thành cám ơn thầy, cơ phụ trách Phịng Thí nghiệm Cơng nghệ Sinh
học, Bộ môn Công nghệ sinh học, Khoa Công Nghệ Sinh Học - Thực Phẩm – Môi
Trường,Trường Đại Học Công Nghệ Tp. HCM đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em
hoàn thành Đồ án tốt nghiệp của mình.
Em xin cám ơn thầy, cô thuộc Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm –
Môi Trường,Trường Đại Học Công Nghệ Tp. HCM đã tận tình chỉ dạy và truyền
đạt cho em nhiều kiến thức trong suốt q trình học tập tại trường
Tơi xin cám ơn tất cả các bạn làm việc tại phòng thí nghiệm Cơng nghệ sinh
học đã giúp đỡ tơi trong suốt quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp của mình.
Cuối cùng, con xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến bố mẹ và gia đình đã ln ở
bênh cạnh, cổ vũ, động viên và giúp đỡ con mỗi khi gặp khó khăn trong suốt q
trình học tập.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014

Lê Trần Hồng Xuân

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
TRANG
MỤC LỤC ................................................................................................................ i
DANH MỤC VIẾT TẮT......................................................................................... v
DANH SÁCH CÁC HÌNH...................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ...................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 2
3. Nội dung nghiên cứu..................................................................................... 2
4. Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 3
1.1 Tổng quan về vi khuẩn Lactobacillus plantarum ........................................... 3
1.1.1. Đặt điểm chung của vi khuẩn L. plantarum ................................................... 3
1.1.2. Nhu cầu dinh dưỡng của L. plantarum ........................................................... 5
1.1.3. Cơ sở sinh học của quá trình hình thành các hợp chất kháng khuẩn của
vikhuẩn L. plantarum ................................................................................................ 6
1.2. Hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn L. plantarum và cơ chế hoạt động ..... 7
1.2.1. Acid hữu cơ ..................................................................................................... 7
Hydrogen peroxide ......................................................................................... 8
1.2.2. Carbon dioxide ................................................................................................ 8
1.2.3. Bacteriocin....................................................................................................... 9
1.3. Giới thiệu về bacteriocin.................................................................................. 9
1.3.1. Lịch sử phát hiện và nghiên cứu bacteriocin .................................................. 9
1.3.2. Phân loại bacteriocin ....................................................................................... 10
1.3.3. Cơ chế hoạt động của bacteriocin ................................................................... 13
1.4. Tổng quan về phương pháp vi gói .................................................................. 14
1.4.1. Khái niệm, đặc điểm, ưu và nhược điểm của phương pháp vi gói ................. 14
1.4.1.1. Khái niệm vi gói ......................................................................................... 14

i


Đồ án tốt nghiệp

1.4.1.2. Đặc điểm vi gói .......................................................................................... 15
1.4.1.3. Ưu điểm của vi gói ..................................................................................... 16
1.4.1.4. Nhược điểm của phương pháp vi gói ........................................................ 16
1.4.2. Các phương pháp vi gói .................................................................................. 16
1.4.2.1. Phương pháp sấy phun ............................................................................... 17
1.4.2.2. Phương pháp nhỏ giọt ................................................................................ 17
1.4.2.3. Phương pháp polymer hoá liên kết bề mặt ................................................ 18
1.4.2.4. Phương pháp ngưng tụ polymer hố ......................................................... 18
1.4.2.5. Phương pháp tách pha đơng tụ .................................................................. 18
1.4.3. Vật liệu vi gói, đặc điểm của vật liệu vi gói ................................................... 18
1.4.3.1. Gelatin ........................................................................................................ 18
1.4.3.2. Alginate ...................................................................................................... 21
1.4.3.3. Các hợp chất vi gói khác ............................................................................ 23
1.5. Quorum sening và quá trình hình thành bacteriocin .................................. 25
1.5.1. Khái niệm về quorum sening .......................................................................... 25
1.5.2. Vật chất liên lạc, dấu hiệu liên lạc và cơ chế tác động của quorum sening ... 26
1.5.3. Ứng dụng của hệ thống quorum sening .......................................................... 28
1.5.4. Vai trị của quorum sening trong q trình hình thành bacteriocin................ 28
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................... 30
2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ............................................................... 30
2.1.1. Địa điểm nghiên cứu ...................................................................................... 30
2.1.1. Thời gian nghiên cứu ..................................................................................... 30
2.2. Vật liệu nghiên cứu ....................................................................................... 30
2.2.1. Vi khuẩn Lactobacillus plantarum ................................................................ 30

2.2.2. Vi khuẩn chỉ thị .............................................................................................. 30
2.2.3. Hoá chất, dụng cụ và thiết bị.......................................................................... 30
2.2.3.1. Môi trường nuôi cấy và phân lập ................................................................ 30
2.2.3.2. Dụng cụ và thiết bị ...................................................................................... 30
2.3. Phương pháp nghiên cứu............................................................................... 31

ii


Đồ án tốt nghiệp

2.3.1. Phương pháp pha loãng mẫu .......................................................................... 31
2.3.2. Phương pháp tăng sinh ................................................................................... 31
2.3.3. Phương pháp bảo quản và giữ giống vi sinh vật ........................................... 32
2.3.3.1. Phương pháp cấy truyền vi sinh vật........................................................... 32
2.3.3.2. Phương pháp bảo quản lạnh sâu ................................................................ 32
2.3.4. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn.............................................. 33
2.3.5. Phương pháp xử lý số liệu.............................................................................. 33
2.4. Bố trí thí nghiệm............................................................................................ 34
2.4.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của hình thức ni cấy đến khả năng
sinhhợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum ............................................. 34
2.4.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn gelatin và alginat
đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum ..................... 35
2.4.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh huổng của tỷ lệ cấy giống đến khả năng sinh
hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum ................................................................... 36
2.4.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ vi khuẩn chỉ thị đến
khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum ........................................... 36
2.4.5. Thí nghiệm 5: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến khả năng sinh hợp
chất kháng khuẩn của L. plantarum .......................................................................... 37
2.4.6. Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản bằng lactose

đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum .................................... 37
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................... 38
3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hình thức ni cấy đến khả năng
sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 ........................... 38
3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn gelatin – alginate
đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 ... 40
3.3.

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ cấy giống đến khả năng sinh

hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01.................................... 42
3.4.

Kết quả đánh giá khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn

L. plantarum SC01 ở các mật độ vi khuẩn chỉ thị khác nhau ............................. 44

iii


Đồ án tốt nghiệp

3.5.

Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh hợp

chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 ........................................... 46
3.6.

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản bằng lactose

10% đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum
SC01 .......................................................................................................................... 48
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 51
4.1.

Kết luận ......................................................................................................... 51

4.2.

Đề nghị ........................................................................................................... 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 52

iv


Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC VIẾT TẮT

LAB

Lactic Acid Bacteria (Vi khuẩn lactic)

MRS

de Man, Rogosa, Sharpe

TSA

Trypicase soya Agar

MRS OPTSC01

Môi trường MRS tối ưu

v


Đồ án tốt nghiệp

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1.Một số chủng Lactobacillus plantarum ..................................................... 3
Hình 1.2.Tế bào vi khuẩn L. plantarum .................................................................... 3
Hình 1.3.Cấu trúc cơ bản của gelatin ........................................................................ 20
Hình 1.4.Cấu tạo hố học của alginate ..................................................................... 22
Hình 1.5.Cấu trúc hố học của Kappa – carrageenan ............................................... 24
Hình 1.6.Cấu trúc hố học của Chitosan................................................................... 25
Hình 1.7.Cơ chế hoạt động của quorum sening ........................................................ 27
Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm............................................................................... 34
Hình 3.1.Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị của dịch vi khuẩn L. plantarum SC01 ở
các điều kiện nuôi cấy khác nhau.............................................................................. 38
Hình 3.2.Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị của dịch tế bào vi khuẩn L. plantarum
SC01 cố định ở các tỷ lệ phối trộn alginate – gelatin khác nhau ............................. 41
Hình 3.3.Tỷ lệ ức chế vi khuẩn chỉ thị ở các tỷ lệ cấy vi khuẩn L. plantarum
SC01 .......................................................................................................................... 43
Hình 3.4.Kết quả đánh giá khả năng vi khuẩn L. plantarum SC01 khi được cố
định trong hỗn hợp alginate 2,5 % - gelatin 6 % ức chế vi khuẩn chỉ thị ở các mật

độ khác nhau .............................................................................................................. 44
Hình 3.5.Ảnh hưởng của thời gian ni cấy L. plantarum SC01 khi được cố định
trong hỗn hợp alginate 2,5 % - gelatin 6 % đến khả năng sinh hợp chất kháng
khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01.................................................................... 46
Hình 3.6.Ảnh hưởng của thời gian bảo quản bằng lactose 10 % đến khả năng hình
thành hợp chất kháng khuẩn của vi khuẩn L. plantarum SC01 khi được cố định
trong hỗn hợp alginate 2,5 % - gelatin 6 %. ............................................................. 48

vi


Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Sản phẩm lên men truyền thống là một trong những sản phẩmphổ biến và lâu
đời ở các dân tộc trên thế giới.Đó là một loại sản phẩm được sản xuất thủ công,
mang sắc thái và bản sắc riêng của mỗi dân tộc, mỗi vùng miền.Nước ta có
nguồnnơng sản dồi dào làm tiền đề để sản xuất các sản phẩm lên men truyền
thống.Đặc biệt là các sản phẩm lên men chua.Ở nước ta, hệ vi khuẩn lactic hiện
diện rất phong phú về chủng loại.
Vi khuẩn lactic là hệ vi sinh vật được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như
trongchế biến và bảo quản thực phẩm cũng như sản xuất chế phẩm vi sinh có lợi.
Trong q trình sinh trưởng và phát triển, vi khuẩn lactic sản sinh ra môi trường
một số hợp chất thứ cấp như acid hữu cơ, hydrogen peroxide, carbon dioxie,
bacteriocin và các enzymee làm tăng hương vị, màu sắc và kết cấu cho sản phẩm.
Ngồi việc tăng tính cảm quan cho sản phẩm, các hợp chất này cịn có khả năng
ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn có hại, giúp cho quá trình bảo quản thực phẩm
tốt hơn.
Năm 2013, Lê Ngọc Thuỳ Trang thực hiện nghiên cứu “Tuyển chọn và khảo

sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sản sinh hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn
lactic”, kết quả đã phân lập được chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 từ
sữa chua lên men truyền thống cho khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn rất mạnh,
đồng thời xác định được thành phần môi trường MRS OPTSC01 là tối ưu cho sự
sản sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum SC01. Từ nghiên cứu này đã mở ra
những hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện cũng như đánh giá toàn diện
khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn từ chủng vi khuẩn này.
Với ý nghĩa thực tiển và ý nghĩa khoa học như vậy, chúng tôi tiến hành thực
hiện đề tài “Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng
khuẩn của vi khuẩn Lactobacillus plantarum”. Nghiên cứu này hy vọng sẽ làm
tiền đề cho các nghiên cứu tiếptheo trong việc tạo ra các chất bảo quản sinh học
đem lại hiệu quả bảo quản thực phẩm ngày càng cao. Đề tài mang tính kế thừa và

1


Đồ án tốt nghiệp

được thực hiện tại được thực hiện tại Phịng Thí nghiệm Khoa Cơng nghệ Sinh học
– Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn có
tính ức chế mạnh đối với vi khuẩn chỉ thị của vi khuẩn Lactibacillus plantarum
SC01 có nguồn gốc từ sữa chua lên men truyền thống.
3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát ảnh hưởng của hình thức ni cấy đến khả năng sinh hợp chất
kháng khuẩn của L. plantarum
- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn cơ chất vi gói đến khả năng sinh hợp
chất kháng khuẩn của L. plantarum
- Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ vi khuẩn, mật độ vi khuẩn và thời gian nuôi cấy

đến khả năng sinh hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum
- Khảo sát ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến khả năng sinh hợp chất
kháng khuẩn của L. plantarum
4. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu chỉ tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh
hợp chất kháng khuẩn của L. plantarum SC01 được phân lập bởi Lê Ngọc Thuỳ
Trang(2013).
- Đánh giá khả năng đối kháng của L. plantarum SC01 đối với 5 chủng vi
khuẩn chỉ thị là Escherichia coli, Salmonella, Staphylococcus aureus, Bacillus
subtilis và Listeria monocytogenes.

2


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về vi khuẩn Lactobacillus plantarum
Theo Bergey và ctv (1923 ) vi khuẩn Lactobacillus plantarum thuộc:
Giới :Bacteria
Ngành :Firmicutes
Lớp :Bacilli
Bộ :Lactobacillales
Họ :Lactobacillaceae
Chi :Lactobacillus
Lồi :Lactobacillus plantarum

a)

b)

Hình 1.1. Một số chủng Lactobacillus plantarum: Lactobacillus plantarum299V
(a), I kLactobacillus plantarum WCFS1 (b)
1.1.1.

Đặc điểm chung của vi khuẩn L. plantarum
L.plantarum thuộc nhóm vi khuẩn lactic, kỵ khí tuỳ nghi,Gram dương,

hình que. Khuẩn lạc đặc trưng trên môi trườngMRS – agar có hình dạng trịn,
màu trắng sữa, tế bào có dạng hình que thường kết đơi hoặc chuỗi. Tính chất đặc
trưng của vi khuẩn này là có khả năng dị hố arginine và sinh ra nitric oxide
(NO), khơng có khả năng phân giải amino acid ngoại trừ tyrosine và arginine.
Vi khuẩn L.plantarum có khả năng lên men đường lactose, và hiện diện
trong nhiều môi trường khác nhau như thịt, sữa, nhiều loại rau quả lên men.Đây
là loài vi khuẩn chịu acid và có thể phát triển được trong mơi trường có chứa
muối mật, điều này giúp cho vi khuẩn tồn tại được trong dạ dày và ruột

3


Đồ án tốt nghiệp

củangười.L.plantarum phát triển được ở nhiệt độ từ 15-450C và trongmơi trường
có độ pH thấp (pH 3,2). Trong quá trình lên men, L.plantarumsử dụng nguồn
carbon làm nguồn năng lượng để sản xuất ra acid lactic, ethanol, acid acetic,
carbon dioxide, các peptide kháng khuẩn và exopolysaccharide.Ngồi ra,
L.plantarum có hoạt tính tannase và có thể chuyển hố acid phenolic.

Hình 1.2. Tế bào vi khuẩn L. plantarum
Về di truyền, bộ gene của L. plantarumbao gồm 5 operon rRNA được
phân bố đều xung quanh nhiễm sắc thể (NST), 62 gene mã hoá tRNA, 3.052
gene mã hoá protein, một số gene mã hoá cho enzyme phân giải pentose và
hexose, một số gene mã hoá phosphotransferase, mannose và fructose
nênL.plantarum được xem là vi khuẩncó genome tương đối lớn so với
Lactobacillus spp (Aldam, 2013).
Bộ nhiễm sắc thể của L.plantarum có chứa 3.308.274 cặp base, và có ba
plasmid là pWCFS101 chứa 1.917bp, pWCFS102 chứa 2.365 bp, pWCFS103
chứa 36.069 bp.Vì thế, L.plantarumcó thể thích ứng được với nhiều loại môi
trường khác nhau. Số lượng gene mã hố protein bề mặt lớn (khoảng 217
protein) có thể hoạt động để nhận biết hoặc liên kết với các thành phần nhất định
của môi trường, những gene này cho thấy sự tương đồng với protein để thể hiện
một số chức năng như tăng khả năng tổng hợp chất nhầy và tăng độ bám dính
gian bào.

4


Đồ án tốt nghiệp

1.1.2. Nhu cầu dinh dưỡng của L. plantarum
L. plantarum thuộc nhóm vi khuẩn lactic do đó nhu cầu dinh dưỡng của
chúng cũng gần giống với nhu cầu dinh dưỡng của nhóm vi khuẩn lactic, chúng
địi hỏi trong mơi trường phải có:
Nguồn carbon chủ yếu được dung để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu
trúc tế bào đồng thời tạo ra các acid hữu cơ như acid lactic, acid malic, acid
fumalic, acid pyruvic, acid acetic; ethanol và CO2. Vi khuẩn lactic có thể sử dụng
nhiều dạng hydrat carbon từ monosaccharide (glucose, fructose, manose),
disaccharide (saccharose, lactose, maltose) cho đến các polysaccharide (tinh bột,

dextrin). Nguồn cung cấp carbon quan trọng nhất cho khuẩn lactic là đường
lactose, vi khuẩn lactic sử dụng enzymee lactose để thuỷ phân đường lactose
thành glucose và galactose.
Nhu cầu về nguồn nitơ, phần lớn các vi khuẩn lactic khơng có khả năng
sinh tổng hợp các chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ, vì vậy chúng rất cần các
nguồn nitơ có sẵn trong mơi trường để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển.
Các nguồn nitơ mà vi khuẩn latic có thể sử dụng như cao thịt, cao nấm men,
trypton, pepton,…. Các acid amin cũng có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi
khuẩn lactic. Nhu cầu và vai trò của acid amin đối với từng loài khác nhau là
khác nhau, nồng độ acid amin quá cao có thể gây ức chế, kìm hãm sự phát triển
của vi khuẩn lactic.
Đối với nhu cầu vitamin, vitamin vừa đóng vai trị là các coenzyme trong
q trình trao đổi chất của tế bào vừa điều hồ q trình cân bằng năng lượng
trong cơ thể. Tuy nhiên, đa số vi khuẩn lactic khơng có khả năng sinh tổng hợp
vitamin, do đó cần phải bổ sung vào mơi trường các nguồn cơ chất có chứa nhiều
vitamin như dịch chiết khoai tây, cà rốt, nước ngô hoặc dịch tự phân nấm men,…
Đối vớicác chất hữu cơ khác,vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ
khác cho sự phát triển như các base nitơ (adenine, guanine, thymine…) hay acid
hữu cơ (acid oleic, acid linoleic, acid linolenic). Các chất này có tác dụng điều
hồ sinh trưởng và tăng khả năng tích tụ một số sản phẩm trao đổi chất.

5


Đồ án tốt nghiệp

Các muối vô cơ, để đảm bảo cho sự sinh trường và phát triển, vi khuẩn
lactic rất cần các muối vô cơ nhằm cung cấp các nguyên tố khoáng như đồng,
sắt, kali, natri, phospho, lưu huỳnh, v.v…
Bên cạnh đó cũng có vài điểm khác biệt về nhu cầu dinh dưỡng của vi

khuẩn Lactobacillus plantarum so với các vi khuẩn lactic khác như: có thể sử
dụng nhiều nguồn cacbon lên men khác nhau, có thể phát triển trong môi trường
không chứa catalase. L.plantarum sử dụng mangan trong quá trình tăng trưởng
và có thể tích lũy cao ở gian bào. Mangan giúp chúng chống lại độc tính của oxy
bằng cách giảm các gốc oxy có trong H2O2.
1.1.3. Cơ sở sinh học của quá trình hình thành các hợp chất kháng khuẩn
của vi khuẩn L.plantarum
Vi khuẩn L.plantarum là vi khuẩn kị khí tuỳ nghi, có thể phát triển được
trong điều kiện mơi trường có và khơng có sự hiện diện của oxi, sự oxi hoá các
hợp chất hữu cơ sẽcung cấp nguồn năng lượng cho hoạt động sống của vi khuẩn.
L.plantarum có khả năng lên men đồng hình và lên men dị hình. Acid lactic là
sản phẩm cuối cùng hoặc duy nhất của quá trình lên men glucosetheo con đường
lên men đồng hình.
Trong trường hợp lên men đồng hình, acid pyruvic được tạo thành theo
con đường Embden – Mayerhoff – Parnas (EMP). Sau đó acid pyruvic sẽ tạo
thành acid lactic dưới tác dụng của enzyme lactate dehydrogenase.Lượng acid
lactic tạo thành chiếm hơn 90%, chỉ một lượng nhỏ acid pyruvic bị khử carbon
để tạo thành acid acetic, ethanol, CO2 và aceton.Lượng sản phẩm phụ tạo thành
phụ thuộc vào sự có mặt của oxy (Lê Ngọc Thuỳ Trang, 2013).Các vi khuẩn
lactic lên men đồng hình sử dụng con đường EMP tạo ra hai phân tử acid lactic
từ một phân tử glucose và thu được năng lượng gấp hai lần so với vi khuẩn lên
men dị hình (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010).
Quá trình lên men hexose đặc trưng được thực hiện bởi vi khuẩn lactic
bằng con đường lên men đồng hình hoặc lên men dị hình tạo ra các sản phẩm
acid lactic, acid acetic, ethanol và carbon dioxide với số lượng bằng nhau.

6


Đồ án tốt nghiệp

Pentose được lên men bởi nhiều vi khuẩn lactic lên men đồng hình và dị hình
bằng con đường chung là từ phosphoketolase của vi khuẩn lactic lên men đồng
hình bằng xúc tác pentose. Quá trình lên men pentose tạo ra lượng acid lactic và
acid acetic bằng nhau (Suskovic và ctv, 2010).
Nhiều acid hữu cơ như là acid lactic, acid acetic, acid propionic là những
sản phẩm cuối cùng trong q trình lên men làm cho mơi trường có tính acid dẫn
đến ức chế các vi sinh vật gây bệnh và nhiều vi sinh vật hư hỏng. Acid thể hiện
hoạt tính kháng khuẩn bằng cách can thiệp vào quá trình duy trì tính ổn định điện
thế màng tế bào, ức chế hoạt động vận chuyển các chất, làm giảm độ pH trong tế
bào và ức chế một loạt các chức năng trao đổi chất khác. Chúng cũng thể hiện
hoạt tính kháng khuẩn trên cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương cũng như cả
nấm men và nấm mốc (Rattanachaikunsopon và Phumkhachorn, 2010).
1.2.

Hợp chất kháng khuẩn từvi khuẩn L. plantarum và cơ chế hoạt động
Vi khuẩnL. plantarum được coi như là nguồn sản xuất các chất kháng

sinh, các sản phẩm được tạo ra qua quá trình trao đổi chất như là acid hữu cơ
(acid lactic và acid acetic), acetaldehyde, các hợp chất kháng khuẩn khác có khối
lượng phân tử thấp và bacteriocin (Suskovic và ctv, 2010).
1.2.1.

Acid hữu cơ
Sản phẩm chính của quá trình lên men là các acid hữu cơ, tùy vào từng

loại vi khuẩn và điều kiện môi trường mà sản phẩm acid được tạo ra là khác nhau
(Lê Ngọc Thuỳ Trang, 2013).
Sản phẩm quan trọng và đặc trưng nhất của quá trình lên men lactic là
acid lactic và acid acetic. Số lượng và loại acid tạo ra trong quá trình lên men ảnh

hưởng đến hoạt động của các vi sinh vật khác có trong đó. Ví dụ, acid acetic có
thể kháng được nấm men mạnh hơn acid lactic, một vài nấm men trong q trình
oxy hố có thể sử dụng acid hữu cơ như một nguồn carbon và là nguồn năng
lượng do đó gây ra hư hỏng thơng qua việc khử acid trong quá trình lên men, đặc
biệt là trong thực vật (Suskovic và ctv, 2010)

7


Đồ án tốt nghiệp

Tác dụng ức chế của các acid hữu cơ chủ yếu dựa vào sự chưa phân ly của
phân tử, các chất này sẽ khuếch tán qua màng tế bào, hướng tới các vùng tế bào
chất có tính kiềm và cản trở các quá trình trao đổi chất cần thiết xảy ra. Tác động
của acid lactic và acid acetic là làm giảm pH trong tế bào và làm giảm năng
lượng điện thế màng (Suskovic và ctv, 2010), pH giảm giúp tiêu diệt các vi
khuẩn có hại như E. Coli, Clostridium perfringens, Staphylococcus auraus, v.v...
Theo Đặng Phương Nga và công sự (2007), khi acid lactic đi qua màng sẽ phóng
ra proton H+ làm acid hố nội bào, phá huỷ cơ chế vận chuyển qua màng dẫn đến
chết tế bào. Ngồi ra, do nội bào vi khuẩn có pH = 7 nên khi có sự chênh lệch pH
so với mơi trường acid bên ngồi, H+ từ mơi trường sẽ đi vào bên trong tế bào vi
khuẩn là pH nội bào giảm. Vi khuẩn phải sử dụng cơ chế bơm ATPase để đẩy H+
ra khỏi tế bào làm cho vi khuẩn bị mất năng lượng. Bên cạnh đó, pH giảm cũng
gây ức chế quá trình đường phân, tế bào vi khuẩn bị cạn kiệt năng lượng, đây
cũng nguyên nhân làm cho tế bào vi khuẩn bị tiêu diệt.
1.2.2. Hydrogen peroxide
Hydrogen peroxide là sản phẩm phụ của quá trình lên men lactic, có khả
năng oxy hóa mạnh mẽ lớp màng lipid, khi tiếp xúc với tế bào vi khuẩn chúng
sẽ tiến hành oxy hoá mạnh mẽ tế bào và phá vỡ cấu trúc cơ bản của protein tế
bào (Suskovic và ctv, 2010). Bên cạnh đó, hydrogen peroxide cịn thể hiện hoạt

tính kháng khuẩn bằng cách oxy hố các nhóm sulfhydryl từ đó gây biến tính
một số enzyme và peroxy lipid màng làm tăng tính thấm của màng.Hydrogen
peroxide cịn là tiền thân cho việc sản xuất các gốc tự do như superoxide (O-) và
hydroxyl (OH), các gốc này có khả năng gây tổn hại DNA của tế bào vi khuẩn.
Ví dụ như trong ngun liệu là sữa, thơng qua q trình oxy hố các ion
thiocyanate (SCN-) bởi hydrogen peroxide được sản xuất bởi các LAB, dưới tác
dụng của enzyme lactoperoxidase sẽ tạo ra sản phẩm là một phức chất
lactoperoxidase. Phức chất này oxy hoá các cơ chất đặc trưng trên màng tế bào
và làm rối loạn q trình trao đổi chất và có thể làm chết vi khuẩn
1.2.3. Carbon dioxide

8


Đồ án tốt nghiệp

Carbon dioxideđược sản xuất thông qua con đường lên men dị hình, cho
khả năng bảo quản thực phẩm cao gấp đôi so với các hợp chất kháng khuẩn
khác.Ngoại trừ hoạt động kháng khuẩn, carbon dioxide còn tạo ra mơi trường kỵ
khí bằng cách thay thế cho các phân tử oxi có mặt trong mơi trường.Carbon
dioxide có khả năng ức chế sự tổng hợp enzyme decarboxylase và tích tụ trong
lớp màng kép phospholipid dẫn đến sự rối loạn chức năng thẩm thấu, do đó có
thể kháng được nấm (Suskovic và ctv, 2010).
Carbon dioxide có khả năng ức chế nhiều loại sinh vật gây hư hỏng thực
phẩm, đặc biệt là vi khuẩn Gram âm. Tác động ức chế từ carbon dioxide là khác
nhau giữa các loài sinh vật. Carbon dioxide ở mức 10% có thể làm giảm 50%
tổng số lượng vi khuẩn và ở mức độ từ 20-50%, carbon dioxide có hoạt tính
kháng nấm mạnh (Ammor và ctv, 2006).
1.2.4.

Bacteriocin
Được sản xuất bởi nhiều chủng vi khuẩn lactic, bacteriocin thể hiện hoạt

tính kháng khuẩn bằng cách ngăn cản q trình phát triển của các vi khuẩn gây
hư hỏng thực phẩm, ngăn ngừa sự xâm nhiễm của các vi sinh vật khác bằng cách
ức chế chúng hoặc liên kết với các receptor đặc biệt của tế bào. Bacteriocin được
sử dụng như một tác nhân ức chế các vi khuẩn gây bệnh và gây hư hỏng trong
các thực phẩm, duy trì giá trị dinh dưỡng và vitamin, cung cấp thực phẩm tươi
mới. Trong công nghiệp chế biến đồ hộp, nisin được sử dụng nhằm giảm khả
năng chịu nhiệt của vi khuẩn, kìm hãm và ngăn ngừa quá trình thối rữa.
1.3.
1.3.1.

Giới thiệu về bacteriocin
Lịch sự phát hiện và nghiên cứu bacteriocin
Bacteriocin đầu tiên được A. Gratia phát hiện vào năm 1925 khi ông đang

thực hiện các nghiên cứu để tìm cách tiêu diệt vi khuẩn. Ơng gọi phát hiện đầu
tiên của mình là colicinvì nó có khả năng tiêu diệt E. Coli. Thuật ngữ “colicin”
được đặt tên bởi Gratia và Fredericq (1946), còn “bacteriocin” được sử dụng bởi
Jacob và ctv (1953).Bacteriocin là hợp chất kháng khuẩn có bản chất là các
peptide được tổng hợp ở ribosome của cả vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn

9


Đồ án tốt nghiệp

Gramdương, có hoạt tính kìm hãm đặc hiệu hay ức chế sự phát triển của các loài
vi khuẩn khác nhau. Điểm đặc biệt của các bacteriocin là chúng khơng có hoạt

tính kháng sinh điển hình, nghĩa là chúng chỉ kiềm hãm chứ không giết chết vi
sinh vật (Lê Thị Hồng Vân, 2008). Do vậy, nhiều năm về trước, người ta chỉ tập
trung sản xuất kháng sinh mà không chú trọng đến các chế phẩm bacteriocin.
Nhiều năm trở lại đây, việc sử dụng thuốc kháng sinh đã gây ra nhiều hiện tượng
lờn thuốc, sốc thuốc,v.v… gây hậu quả nghiêm trọng.Vì vậy, hiện nay các chế
phẩm bacteriocin bắt đầu được quan tâm, chú trọng.
Đã có rất nhiều cơng trình nghiên cứu về bacteriocin và công dụng của
chúng. Việc nghiên cứu để tìm ra các gene mã hố cho sự tổng hợp bacteriocin
vẫn đang thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học. Gần đây, bacteriocin
được sử dụng như một chất bảo quản thực phẩm ở hơn 50 quốc gia.Hai chế phẩm
bacteriocin đã có mặt trên thị trường là ALTA TM 2341, có chứa pediocin PA1
được sản xuất bởi Pediococcus acidilactici, và Microgard TM, một sản phẩm
thương mại của q trình sữa lên men có chứa các chất chuyển hóa kháng sinh.
Việc sử dụng kháng sinh có chứa các màng cố định bacteriocin đánh dấu cho sự
phát triển của bao bì kháng sinh một kỹ thuật mới phát triển gần đây (Suskovic
và ctv, 2010).các
1.3.2.

Phân loại bacteriocin
Theo Heng và ctv(2007) bacteriocin được chia làm bốn lớp chính:
-

Lớp I: các lantibiotic hay các peptide kháng khuẩn của vi khuẩn có

chứa gene khơng biến đổi mã hố cho acid amin lanthionine (Lan) hoặc 3methylanthionine (MeLan), cũng như các acid amin biến đổi cao khác bao gồm
các acid amin khơng bão hồ như acid amin 2,3-dehydroalanine (Dha) và
dehydrobutyrine (Dhb). Các lantibiotic được tổng hợp ở ribosome như là các
peptide tiền thân sau đó phải trải qua một loạt các phản ứng biến đổi sau dịch
mã để sản xuất các acid amin. Cho đến nay, các lantibiotic chỉ được sản xuất bởi
các vi khuẩn Gram dương.Lantibiotic được phân loại dựa vào các cấu trúc liên

kết vịng và các hoạt tính sinh học của chúng. Chúng được chia làm ba loại, loại

10


Đồ án tốt nghiệp

A (kéo dài cấu trúc amphipathic), loại B (hình cầu nhỏ và nhiều cấu trúc nhỏ) và
loại C.
Dựa vào kích thước, vai trị, trình tự peptide dẫn đầu mà các lantibiotic
loại A được chia thành hai phân nhóm nhỏ là AI và AII (Heng và ctv, 2007).
Trong các lantibioticthuộcnhóm AI thì nisin được chú ý hơn cả, q trình tổng
hợp nisin địi hỏi sự tham gia phối hợp của ít nhất 11 loại gen với các chức năng
khác nhau. Thí dụ như nisinA dùng để mã hố các peptide tiền thân sau đó sẽ
được thực thi bởi nisinB, nisinC cắt các liên kết hydro, nisinT là một ABC vận
chuyển, nisinP là một protein màng, v.v…
Các lantibiotic loại B hình cầu và có hình dạng nhỏ hơn các lantibiotic
loại A, điển hình cho nhóm này là Mersacidin, một peptide có 20 acid amin và có
các tính năng đặc biệt như ba dòng MeLan, một DHA và một lượng nhỏ S-[(Z)2-aminovinyl]-(3S)-3-methyl-D-cysteine (AviMeCys)]. Mersacidin khơng hình
thành các lỗ trong màng tế bào vi khuẩn mà ức chế tổng hợp thành peptidoglycan
(Heng và ctv, 2007). Ngồi ra cịn có cinnamicin, một lantibiotic loại B chứa 19
acid amin được sản xuất bởi Streptomyces cinamoneus
-

Lớp II: peptidebacteriocin hay các bacteriocin không chứa

lantibiotic. Lớp này có số lượng lớn với hơn 50, có nguồn gốc rất đa dạng, từ
khoang miệng, đường tiêu hoá của người và động vật đến các lồi có trong các
ngành công nghiệp sản xuất sữa và thực phẩm. Lớp II bao gồm các chất ức chế
hoạt động như là peptide đơn hoặc các hoạt động phối hợp của hai hay nhiều

peptide. Lớp này được chia thành lớp IIa (các bacteriocin giống pediocin), lớp IIb
(bacteriocin đa phần) và lớp IIc (các bacteriocin dạng vịng).
Trong các bacteriocin thuộc nhóm II thì các bacteriocin lớp IIa chiếm một
số lượng tương đối lớn (khoảng hơn 20).Các bacteriocin giống pediocin này có
khả năng tiêu diệt Listeria monocytogenes, một tác nhân gây hư hỏng thực
phẩm.Đại diện cho lớp này là pediocin PA-1, một peptide gồm 44 acid amin
được sản xuất bởi LAB Pediococcus. Pediocin PA-1 được sử dụng với tên

11


Đồ án tốt nghiệp

thương mại là Alta

TM

2341, một sản phẩm dùng để bảo quản thực phẩm chống

lại vi khuẩn Listeria.
-

Lớp III: các bacteriocin lớn và được chia thành hai nhóm riêng

biệt: một là enzyme bacteriolytic (hoặc bacteriolysin) (IIIA) tạo điều kiện cho
quá trình giết chết các chủng mẫn cảm với tế bào ly giải, hai là các protein kháng
khuẩn không làm thủng màng tế bào (IIIb). Lớp IIIa lại được chia ra thành 2
nhóm nhỏ:
Lysostaphin- bacteriolysin đầu tiên được tổng hợp như một tiền chất
protein với 493 acid amin vàphải trải qua các quá trình biến đổi liên tiếp để tạo

thành phân tử lysostaphin hồn chỉnh. Lysostaphin có khả năng tiêu diệt các tụ
cầu khuẩn có ảnh hưởng xấu đến con người và động vật như Staphylococcus
epidermidis. Chính vì lý do này mà trong những năm qua lysostaphin đã được
khuyến cáo sử dụng trong một loạt các ứng dụng trong lĩnh vực y tế và nông
nghiệp.
Zoocin A và các bacteriolysins khác: trong 10 năm qua, nhiều cơng trình
nghiên cứu đã được thực hiện để tìm cách sản xuất bacteriolysis từ vi khuẩn acid
lactic mà chủ yếu là từ Streptococcus và Enterococcus. Zoocin A là enzyme
bacteriolysin đầu tiên được sản xuất từ Streptococcus. Ngồi zoocin A chỉ có 2
enzyme bacteriolysin khác được sản xuất từ vi khuẩn lactic đó là millericin B
được sản xuất từ Streptococcus milleri và enterolysin được sản xuất từ E.feacelis.
Và lớp IIIb là các bacteriocin không phải là bacteriolysin, trái ngược với
các bacteriolysin, một số bacteriocin có khả năng tiêu diệt các tế bào vi khuẩn mà
không làm thủng màng tế bào. Các bacteriocin thuộc lớp này tác động bằng cách
làm tiêu hao năng lượng proton, dẫn đến không thể tổng hợp ATP để cung cấp
năng lượng cho tế bào, tế bào sẽ đói dần và chết. Thuộc lớp này có một số
bacteriocin chủ yếu như helveticin J được sản xuất bởi Lactobacillic helveticus,
dysgalacticin

và

streptococcin

A-M57

Streptococcusdysgalactiae, v.v..

12

được

sản

xuất

từ


Đồ án tốt nghiệp

-

Lớp IV: các peptidevòng được ribosome tổng hợp sau quá trình

phiên mã bằng cách hình thành liên kết hoá trị giữa acid amin đầu tiên và acid
amin cuối cùng của các peptide, cho đến nay lớp này chỉ gồm một số ít
bacteriocin. Đại diện cho lớp này có enterocin AS-48 được sản xuất bởi
E.faecalis spp, enterocin cho phổ tác động rộng ở cả vi khuẩn Gram dương lẫn
vi khuẩn Gram âm; gassericin A and reutericin 6 là các peptide vòng được sản
xuất bởi vi khuẩn Lactobacillus gasseri vàvi khuẩn Lactobacillus reuteri
1.3.3.

Cơ chế hoạt động của bacteriocin
Cơ chế hoạt động của bacteriocin rất đa dạng như là làm biến đổi các

enzyme, ức chế sự sản sinh bào tử, xâm nhập vào tế bào làm mất lực đẩy proton,
làm giảm thế năng màng nguyên sinh chất và thay đổi pH nội bào từ đó tạo ra
các lỗ thủng dẫn đến tế bào bị phá vỡ.Tác động quan trọng nhất là tương tác giữa
bacteriocin với các anionic lipid dồi dào trong màng tế bào và từ đó hình thành
các lỗ trong màng tế bào nhạy cảm.Tuy nhiên, bacteriocin được chia thành từng

lớp nhỏ khác nhau tương ứng với cơ chế hoạt động khác nhau, như là:
Các lantibiotic được tìm thấy chỉ được sản xuất bởi các vi khuẩn Gram
dương. Điển hình nhất là nisin được sản xuất bởi vi khuẩn Lactococcus lactic,
nisin được Rogers phát hiện ra vào năm 1928 và có một lịch sử dài nghiên cứu.
Tác động kháng khuẩn của nisin được thể hiện bằng cách: nisin sẽ bám dính lên
các tế bào vi khuẩn, phá vỡ thành tế bào dẫn đến sự thất thoát các ion kali,
magiera ngồi.Thơng qua sự tương tác giữa màng tế bào với tiền thân là lớp lipid
II, nisin ức chế tổng hợp thành peptidoglycan dẫn đến làm suy giảm các thành
phần nội bào. Nisin có tác dụng ức chế sự tổng hợp thành tế bào peptidoglycan
nên có chúng có thể tác động lên cả vi khuẩn Gram dương như Listeria,
Entercoccus, Sporothermodurans và Clostridium. Khi sử dụng, nisin khơng có
tác dụng lên vi khuẩn Gram âm (nhưE. Coli), nấm men và nấm mốc.
Cinnamicin là một lantabiotic có tác động ức chế phospholipase A2 (một
enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp prostaglandin và leukotriene có trong hệ
thống

miễn

dịch

của

người)

thơng

13

qua

việc

cơ

lập

chất

nền


Đồ án tốt nghiệp

phosphatidylethanolamine. Do hoạt động này mà cinnamicin được sử dụng như
một loại thuốc chống viêm và chống dị ứng.
Plantaricin C, một lantabiotic được thu nhận từ L.plantarum thể hiện hoạt
tính kháng khuẩn của mình thơng qua lớp trung gian của lớp lipid II. Trái ngược
với nisin, lớp lipid II không thấm được tế bào Leuconostoc lactic hoặc tạo lỗ
chân lông trong liposome dưới tác nhân phụ 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3phosphocholine từ lớp lipid II. Tuy nhiên, lantacirin C đã được chứng minh là
một chất ức chế mạnh mẽ trong sự tổng hợp lớp lipid II và phản ứng FemX (tức
là việc bổ sung Gly vào vị trí đầu của chuỗi bên pentape peptide II)
Hầu hết các bacteriocin thuộc lớp II đều làm tiêu tan lượng proton của các
tế bào bằng cách tạo thành các lỗ. Hoạt động của bacteriocin lớp IIa phụ thuộc
vào mannose permease của hệ thống phosphotransferase (PTS). Ví dụ nhưcơ chế
tác động của pediocin PA-1 gồm 3 bước cơ bản như sau: đầu tiên pediocin PA-1
sẽ liên kết với màng tế bào chất, tiếp theo là sẽ chèn vào màng tế bào, sau khi đã
chèn được vào trong, pediocin PA-1 hình thành phức có tính thấm với màng tế
bào tạo nên động lực phá vỡ proton và làm chết tế bào vi khuẩn (Heng và ctv,
2007).
Lysostaphin thể hiện tác động kháng khuẩn bằng cách mã hoá tổng hợp

glycylglycine endopeptidase, chất này có thể tiêu diệt các tế bào nhạy cảm bằng
cách phá vỡ các liên kết hydro giữa các pentaglycine crossbridges có trong thành
peptidoglycan.Vì thế, lysostaphin có thể giết chết hầu hết các tụ cầu khuẩn như
Staphylococcus aureus và Staphylococcus epidermidis.
1.4.

Tổng quan về phương pháp vi gói

1.4.1. Khái niệm, đặc điểm, ưu và nhược điểm của phương pháp vi gói.
1.4.1.1. Khái niệm vi gói.
Vi gói là một trong những phương pháp cố định tế bào được sử dụng rộng rãi
hiện nay. Vi gói là phương pháp sử dụng các chất tạo màng (gel) là các polymer có
nguồn gốc tự nhiên như gelatin, alginate, chitosan, cellulose,… hoặc có nguồn gốc
nhân tạo như polyamide, polystyrene, polyacrylate, polyacrylamide, polyester,

14


Đồ án tốt nghiệp

polyvinyl pyrrolidone (PVP), polyethylene glycol (PEG),… để bẫy, nhốt và bao gói
các tế bào vi sinh vật sống trong các nang nhỏ. Giúp tế bào cách ly với môi trường
xung quanh, làm giảm sự tổn thương cũng như tổn thất số lượng tế bào, bằng cách
này các tế bào sẽ được bảo vệ tốt hơn trong các môi trường cực đoan như acid cao,
pH thấp, muối mật, sốc nhiệt,…. Ngồi ra, vi gói cịn giúp ổn định, tăng giá trị về
mặt cảm quan cho sản phẩm.
Vi gói có nhiều loại: vi gói đơn nhân là phần nhân bên trong vi gói chỉ chứa
một khối dung dịch hoặc chất rắn, vi gói đa nhân là bên trong vi gói có chứa nhiều
nhân nhỏ (vi gói trong vi gói), vi gói nhiều lớp là vi gói được thiết kế với nhiều lớp
bao khác nhau (Đỗ Quốc Cường,2007).

1.4.1.2. Đặc điểm vi gói.
Mỗi loại vật liệu vi gói và mỗi loại tế bào sống hoạt động ở các điều kiện
khác nhau nên phải lựa chọn điều kiện để tạo thành vi gói như pH, nhiệt độ, thời
gian, v.v…Vi gói khơng làm tổn hại đến tế bào sống mà còn bảo vệ tế bào sống,
cho phép cố định lượng tế bào lớn hơn các phương pháp cố định tế bào khác.Độ bền
cơ học của lớp màng vi gói là một đặc điểm quan trọng. Nó phải có độ bền tương
đối để bảo vệ được các tế bào sống, tuy nhiên lớp màng vi gói này lại khơng được
q vững chắc vì như thế sẽ ảnh hưởng đến khả năng phóng thích tế bào khi cần
thiết.
Kích thước hạt vi gói cũng là một đặc điểm cần chú ý. Giữa kích thước hạt vi
gói, độ bền vững của hạt và khả năng phóng thích tế bào có mối quan hệ với nhau.
Kích thước hạt vi gói càng lớn thì độ bền của hạt càng cao, khả năng bảo vệ tế bào
sống càng cao, nhưng khả năng phóng thích càng nhỏ. Kích thước hạt vi gói càng
nhỏ thì độ bền càng thấp, khả năng bảo vệ tế bào sẽ thấp đi nhưng khả năng phóng
thích sẽ dễ dàng hơn.
Ngồi ra cịn có một số đặc điểm khác như sự mài mòn của các hạt vi gói do
sự va chạm và ma sát vào nhau, khả năng kháng khuẩn của hạt vi gói (Đỗ Quốc
Cường, 2007).

15


Đồ án tốt nghiệp

1.4.1.3. Ưu điểm của vi gói.
Vi gói gói giúp bảo vệ tế bào sống, tạo ra mật độ vi sinh vật lớn, hạt vi gói
như tấm áo choàng bảo vệ các tế bào sống chống chịu điều kiện khắc nghiệt của
môi trường cực đoan như acid, nhiệt độ,..Có thể sử dụng các kỹ thuật tập hơp vi
sinh vật để thu được hoạt tính cao nhất.Vi gói có thể làm cho tế bào kéo dài khả
năng tồn tại, từ đó giúp cho thời gian bảo quản chủng, giống tế bào vi sinh vật được

lâu dài.
Trong các ngành thực phẩm có các sản phẩm lên men như sản xuất bia,
rượu,… thì kỹ thuật vi gói là một trong những lựa chọn để cố định tế bào vi sinh vật
sử dụng trong cơng đoạn lên men, từ đó sử dụng vi sinh vật tiết kiệm, tối ưu và hiệu
quả hơn (Đỗ Quốc Cường, 2007).
1.4.1.4. Nhược điểm của phương pháp vi gói.
Tế bào vi sinh vật sinh ra nhiều enzyme trong q trình trao đổi chất, có
những enzyme xúc tác cho những phản ứng khơng mong muốn có thể làm tổn hại
đến lớp vật liệu vi gói và cả chính tế bào. Nếu kích thước vi gói q lớn có thể làm
giảm giá trị cảm quan của sản phẩm.Đa số các vật liệu vi gói như gelatin, thạch, các
loại tinh bột,…đều là các nguồn dinh dưỡng mà vi sinh vật có thể tiêu hố được.
Điều này khá nghiêm trọng vì sinh vật được vi gói bên trong hoặc vi sinh vật tạp
nhiễm từ bên ngồi có thể tiêu hố lớp vi gói và làm cho lớp vi gói bị rách, thủng và
như vậy hiệu quả lớp vi gói sẽ giảm xuống đáng kể. Có bằng chứng cho thấy một số
chủng vi khuẩn có khả năng tiêu hố, sử dụng vật liệu vi gói. Vì vậy, mỗi chủng vi
sinh vật ta phải nghiên cứu vật liệu vi gói phù hợp nhất cho đối tượng vi sinh vật đó
(Đỗ Quốc Cường,2007).
1.4.2. Các phương pháp vi gói
Có rất nhiều phương pháp để vi gói các thành phần thực phẩm, việc
chọn phương pháp vi gói phải phù hợp với nguyên liệu vi gói hoặc ứng dụng của
sản phẩm vi gói. Ba bước cơ bản của kỹ thuật vi gói bao gồm: hình thành lớp
xung quanh vật liệu, đảm bảo khơng xảy ra sự rị rỉ và các vật liệu không mong

16