Chương II: Một số vi sinh vật ứng dụng trong kiểm soát sinh học

Chương II
Một số vi sinh vật ứng dụng
trong kiểm soát sinh học
1. Khái niệm về kiểm soát sinh
học và vi sinh vật đối kháng


Kiểm soát sinh học (Biocontrol)


Thực phẩm tươi sống dễ bị biến đổi vật lý do vận chuyển, bảo quản



Hiện nay dùng các chất bảo quản tổng hợp bằng phương pháp hóa học

 Nguy

cơ sức khỏe
 Ảnh hưởng mơi trường
 Tạo khả năng kháng chất bảo quản


Kiểm soát sinh học


Kiểm soát sinh học gắn liền với phát triển nơng nghiệp bền vững



Định nghĩa kiểm sốt sinh học:

“Dùng một loài sinh vật hoặc sản phẩm của
sinh vật sống để hạn chế, tiêu diệt sinh vật
khác”


Vi sinh vật đối kháng
(antagonistic microorganism)


Vi sinh vật có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt vi sinh vật có hại



Pseudomonas syringae Van Hall có khả năng kháng Botrytis, Penicillium,
Mucor và Geotricum



Candida oleophila Montrocher kháng Botrytis, Penecillium spp.


2. Yêu cầu của vsv đối kháng
1.

Bền về di truyền

2.

Hoạt động có hiệu quả ở nồng độ thấp

3.

Có khả năng kháng nhiều loại vsv gây hỏng, gây bệnh

4.

Nhu cầu dinh dưỡng đơn giản

5.

Có khả năng sống trong mơi trường khơng thuận lợi


Yêu cầu của vsv đối kháng
6.

Có thể sinh trưởng trên cơ chất đơn giản trong thiết bị phản ứng

7.

Không gây độc hại đối với vật chủ, không sinh độc tố gây hại cho người

8.

Bền dưới tác dụng của các chất bảo quản khác, chịu được các cơng
đoạn xử lý hóa học và vật lý


3. Cơ chế hoạt động của các tác

nhân kiểm soát sinh học
Vật chủ
(thực phẩm)

VSV gây hại,
gây bệnh
VSV khác

VSV đối kháng


Cơ chế hoạt động
1.

Khả năng sinh kháng sinh

2.

Cạnh tranh về dinh dưỡng và khơng gian

3.

Khả năng bám lên VSV có hại hoặc tác dụng trực tiếp lên chúng (ký sinh)

4.

Kích thích khả năng chống chịu VSV gây bệnh của vật chủ


Khả năng sinh kháng sinh



Đây là cơ chế hiệu quả nhất



Bacillus subtilis sinh

 Iturin:

một peptide có tính kháng nấm
 Gramicidin S


Cơ chế này thường phối hợp một số cơ chế khác theo “công nghệ rào cản”
(hurdle technology)


Khả năng sinh kháng sinh
Vấn đề cần quan tâm:


Khả năng kháng kháng sinh của VSV và người



Hiện nay rất ít tác nhân kiểm soát sinh học sinh kháng sinh được chấp
nhận trong bảo quản thực phẩm tươi sống

Kiểm soát sinh học bằng
Pseudomonas cepacia
P.d: Penecillium
digtatum gây mốc
xanh lam
P.i: Penecillium italicum
gây mốc xanh lục
Theo nghiên cứu của Dr. Wojciech
Janisiewicz, USDA-ARS,
Kearneysville, WV
(www.ars.usda.com)


Kiểm soát sinh học bằng
Pseudomonas cepacia
 Xử

lý bằng pyrrolnitrin
sinh tổng hợp từ P.
cepacia với nồng độ
khác nhau
 VSV gây bệnh
Penecillium digitatum
Theo nghiên cứu của Dr. Wojciech
Janisiewicz, USDA-ARS,
Kearneysville, WV
(www.ars.usda.com)


Kiểm soát sinh học bằng

Pseudomonas cepacia



Kiểm soát mốc xanh lục gây ra do Penecillium
expansum bằng pyrrolnitrin sinh tổng hợp từ P. cepacia

Theo nghiên cứu của Dr. Wojciech Janisiewicz, USDA-ARS, Kearneysville, WV
(www.ars.usda.com)


Cạnh tranh dinh dưỡng và không
gian


Cơ chế này thường gặp ở nấm men



Nấm men thường cạnh tranh với VSV gây hại, ức chế sinh trưởng, nhưng
không tiêu diệt chúng



Khả năng ức chế hiệu quả hơn nếu nguồn dinh dưỡng khan hiếm


Cạnh tranh dinh dưỡng và khơng
gian


Nấm men có khả năng tổng hợp màng polysaccharide  tăng khả năng
bám dính lên bề mặt của rau quả



VSV đối kháng sinh trưởng rất nhanh và xâm chiếm vị trí vết dập ở rau quả



Sự sinh trưởng và nhu cầu dinh dưỡng của vsv đối kháng làm cho một số
nấm mốc khơng có đủ dinh dưỡng để phát triển


Sự tạo thành Biofilm bởi Candida
oleophila

Wisniewski et al. (2007). Post harvest biocontrol: New concepts and applications


Sự ký sinh
 Pichia

guilliermondii có khả năng bám dính trên
sợi nấm Botrytis cinerea, tiêu diệt nấm bằng một
số enzym phân hủy màng tế bào
 Aspergilus pullulans ở vết dập của táo có khả
năng sinh tổng hợp enzym exochitinase và β1,3-glucanase
 Một số nấm men khác có khả năng giảm sự bám
dính của bào tử và ngăn cản bào tử nảy mầm

Sự bám dính của Pichia guillemondii lên sợi
nấm Botrytis cinerea

Wisniewski et al. (2007). Post harvest biocontrol: New concepts and applications


Kích thích khả năng chống chịu


Một số vsv có khả năng tương tác với vật chủ, thúc đẩy quá trình lành sẹo



Một số nấm men biểu hiện tính đối kháng khi được đưa vào trước khi cấy
vsv gây hại


Kích thích khả năng chống chịu


Một số chủng Pichia guilliermondii có khả năng kích thích sự sinh ethylen,
hocmơn kích thích sinh tổng hợp phenylalaninammonium – lyase



Kích thích khả năng sinh ezym trong quá trình STH polyphenol và một số
chất kháng khuẩn khác ở vật chủ

Một số chế phẩm kiểm soát sinh
học đã thương mại hóa
Tên chế
phẩm

Tác nhân
kiểm sốt
sinh học

Bio-save 100
Bio-save
1000
Bio-save 110

Pseudomonas
syringae ESC10
Pseudomonas
syringae ESC11

BlightBan
A506

Pseudomonas
fluorescens
A506

Tác nhân
gây hư hỏng

Dạng chế
phẩm

Ứng dụng

Nước sản
xuất

Botrytis
cinerea,
Penecillium
spp., Mucor
pyroformis,
Geotrichum
candidum

Tế bào viên
nhỏ dạng lạnh
đông

Bảo quản quả
sau thu hoạch
bằng cách dội
qua, nhúng,
hoặc phun

EcoScience
Corp., USA

Hỏng do đông

đá, Erwinia
amylovora, vi
khuẩn gây nâu
đỏ

Bột pha nước

Phun vào hoa
lúc mới nở
hoặc trực tiếp
lên quả

Plan Health
Technology,
USA