Các chất kháng vi sinh vật từ vi khuan lactic








Axit hữu cơ
H 2 O2
CO2
Diacetyl
Các chất phân tử lượng thấp
Bacteriocin


Giới thiệu chung
 6000 năm trước công nguyên: Các sản phẩm

sữa lên men
 Thế kỷ XV trước công nguyên: lên men thịt
(Trung quốc, Babylon)
 Thế kỷ III trước công nguyên: Lên men rau
quả (Trung quốc)
 Đầu thế kỷ XX: Metchnikoff, vai trò vi khuẩn
lactic đối với đường ruột và sức khỏe con
người


Tác dụng cu
ủa axit hữu cơ
 Trong quá trình lên men đường hexose, axit lactic tạo







ra trong quá trình lên men đồng hình hoặc hỗn hợp
với axit axetic, propionic, ethanol, CO 2 trong lên men
dị hình
Axit yếu có tác dụng kháng khuẩn ở pH thấp tôt hơn
ở pH cao
Axit axetic ức chế nấm men, mốc, vi khuẩn
Axit propionic ức chế nấm men, mốc
Axit lactic có pKa (3.08) < axit axetic (4.87) và axit
propionic (4.75)
Hỗn hợp axit: axit lactic có tác dụng giảm pH, các
axit khác có tác dụng mạnh hơn


Tác dụng cu
ủa axit hữu cơ
 Dạng không phân ly của axit hữu cơ thấm

qua màng tế bào bởi chúng tan trong lipid
 Anion tích tụ, gây hiệu ứng ức chế sự phát
triển của vsv khác
 Anion làm giảm tỷ lệ của quá trình sinh tổng
hợp các đại phân tử và ngăn cản không cho
vận chuyển vào tế bào.

 Hiệu ứng này gây ra bởi sự giảm pH nội bào


Tác dụng cu
ủa axit hữu cơ
 Trong thực tế thường ứng dụng trong thực

phẩm_ hệ phức tạp các chất hữu cơ
 Các chất trong thực phẩm ảnh hưởng đến
khả năng kháng VSV của vi khuẩn lactic
 Cao nấm men làm giảm khả năng kháng
khuẩn của vk lactic và axetic
 Sữa và máu tăng cường khả năng kháng
khuẩn của axit axetic


H2O2
 Vi khuẩn lactic khi có O2 chuyển thành H2O2

dưới tác dụng của flavoprotein-containing
oxidases, NADH oxidases, và superoxide
dismutase
 Một lý do nào đó lactic khơng sinh catalase
để phân hủy H2O2 hoặc hệ phân hủy yếu hơn
hệ sinh ra
 Thực tế theo một số nhà nghiên cứu H2O2
khơng tích tụ lại nhiều in vivo, thường bị
phân hủy nhanh chóng

H2O2
 Tính kháng khuẩn dựa vào khả năng oxy hóa

các đại phân tử của H2O2 khi bị phân hủy
 Protein hoặc lipid ở phía vỏ tế bào bị ơxy hóa
 Tạo mơi trường yếm khí, khơng có lợi cho
một số vsv
 Vi khuẩn lactic sinh H2O2 có mặt ở đường tiết
niệu, đóng vai trị quan trọng trong việc
tránh viêm nhiễm


H2O2
 Trong tự nhiên, tác dụng kháng khuẩn của





H2O2 được tăng lên do lactoperoxidase và
thiocyanate (SCN-).
SCN- + H2O2
OSCN- + H2O
lactoperoxidase
Cấu trúc màng tế bào vsv bị thay đổi khi tiếp
xúc với OSCNHiệu quả chủ yếu do chu trình glycolysis bị
chặn do các enzym bị ảnh hưởng
Tác dụng nhanh đối với VK G-, lâu hơn đối
với G+

CO2
 Tạo mơi trường yếm khí, ức chế một số vi

khuẩn
 Q trình decarboxyl hóa bị ức chế
 Tích tụ CO2 ở màng lipid của tế bào làm vô

hoạt sự thẩm thấu của các chât qua thành tế
bào
 Vi khuẩn G- nhạy cảm hơn vi khuẩn G+


Diacetyl
 Lemoigne, 1927: Diacetyl có khả năng

kháng Bacillus sp.
 Sinh tổng hợp: Lactobacillus,Leuconostoc,
Pediococcus và Streptococcus
 Khi hexose được chuyển hóa, quá trình sinh
diacetyl bị ức chế
 Khi citrate được chuyển hóa qua pyruvate,
diacetyl sẽ được tạo thành


Chuyểủ
n hóa pyruvate


Diacetyl

 Diacetyl kháng vi sinh vật tốt hơn khi pH<7
 Diacetyl tác dụng trên vi khuẩn G-, nấm

men, nấm mốc tốt hơn trên vi khuẩn G+
 Vi khuẩn lactic bền với diacetyl nhất
 Diacetyl tác dụng với protein bám arginin
của vi khuẩn G-, ngăn cản quá trình sử dụng
axit amin của vi khuẩn


Các hợp chấấ
t kháng vi sinh vật
phấn tửủlửợng thấấ
p
 Phân tử lượng thấp
 Hoạt động tốt ở pH thấp
 Bền nhiệt
 Phổ hoạt động rộng
 Hòa tan trong acetone


Reuterin
3-hydroxypropanal, reuterin
o Sinh ra do Lactobacillus reuteri sinh trưởng trên môi
trường chứa hỗn hợp glucose và glycerol hoặc
glyceraldehyde
o Ở pha log: chưa có reuterin. Pha cân bằng reuterin
bắt đầu tích tụ
o Khi tiếp xúc với tế bào của vsv mục tiêu, Lb. reuteri
được kích thích sinh ra reuterin

Reuterin
 Dưới dạng dung dịch hòa tan trong nước,

reuterin tồn tại dưới dạng đơn phân tử
(monomer), ngậm nước hoặc dimer dạng
vịng
 Chưa có số liệu ở dạng nào reuterin thể hiện
tính kháng khuẩn mạnh hơn
 Phổ tác dụng rộng: kháng vi khuẩn, nấm
mốc, nấm men, một số động vật nguyên
sinh, kháng virus


Reuterin
 Chưa có số liệu tác dụng gây hại cho người
 Cơ chế kháng vi sinh vật của reuterin dựa

trên tác dụng của enzyme sulfhydryl
 Enzyme này có tác dụng ức chế một subunit
gắn lên cơ chất của ribonucleic reductase 
ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp ADN


Reutericyclin
 Phân tử lượng 349 Da, tích điện âm, khơng

ưa nước
 Kích thích bởi sự có mặt của các axit béo

 Sinh reutericyclin tăng khi hàm lượng muối
khoảng 2%, pH < 4,5
 Nồng độ ức chế nhỏ nhất
 Đối với VK G+: 0,05-1 mg/l
 Đối với G- và nấm men: > 100 mg/l


2-Pyrrolidone-5-carboxylic
Acid

 Tìm thấy ở Lactobacillus casei ssp. casei, Lb.

casei ssp.pseudoplantarum và Streptococcus
bovis
 Bền nhiệt (121oC, 20 phút), giảm hoạt tính
khi pH tăng trên 2,5


Bacteriocin






Hợp chất sinh tổng hợp tại ribosome
Protein hoặc peptid
Ức chế các vi khuẩn khác
Có mặt ở hầu hết các vi khuẩn
Phổ ức chế tương đối hẹp:

 Nhược điểm
 Ưu điểm: Tiêu diệt có chọn lọc vi sinh
vật đặc hiệu mà khơng ảnh hưởng đến
hệ sinh vật có ích


Bacteriocin và kháng
sinh
Đặc điểm

Bacteriocin

Kháng sinh

Ứng dụng

Thực phẩm

Y dược

Sinh tổng hợp

Ribosome

SP trao đổi chất
bậc hai

Hoạt độ

Phổ hẹp

Phổ khác nhau

Miễn dịch của
sinh vật chủ

Có

Khơng

Cơ chế thích nghi Sự thích nghi của Có thể biến đổi
của vsv đích
màng tế bào
về mặt di truyền
ở vị trí tác dụng
Cơ chế tác dụng

Thường tạo lỗ ở
màng tế bào

Màng tế bào
hoặc nội bào

Phản ứng phụ

Chưa có báo cáo

Có

Tác dụng cu
ủa Pediocin AcH lển
Listeria monocytogenes
Ennahar et al. (1996).
Production of pediocin
AcH by Lactobacillus
plantarum WHE 92
isolated from cheese.
Applied and
Environmental
Microbiology. 62 (12)
4381-4387


Ứng dụng kểấ
t hợp cu
ủa
bacteriocin trong công nghệ
rào ca
ủCác
n yếu tố khác
Bacteriocin
Tác dụng
Nisin

N2, CO2, nhiệt độ thấp

L. monocytogenes

Pediocicn

AcH

Áp suất thủy tĩnh cao,
nhiệt độ cao

S. aureus,
L. monocytogenes, E. coli O157:H7,
Lb. sake, Ln. mesenteroides

Nisin A

Lactoperoxydase từ sữa, Giảm L.monocytogenes
nhiệt độ thấp

Nisin A

Cố định trên gel arginat
calci

Tác dụng tốt hơn nisin tinh khiết

Pediocicn
AcH

Axetat natri

L. monocytogenes nhiệt độ thường
và tháp

Nisin

Ester của axit béo,
đường saccharose

L. monocytogenes, B. cereus, Lb.
Plantarum, S. aureus

Nisin

CO2

Tác dụng kết hợp đối với L.
monocytogenes kháng nisin