Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH HỢP CHẤT KHÁNG KHUẨN CỦA VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN THỊT Ngành CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành CÔNG NGHỆ S[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HOẠT TÍNH HỢP CHẤT KHÁNG KHUẨN CỦA VI KHUẨN LACTOBACILLUS PLANTARUM VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN THỊT Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giảng viên hướng dẫn : Th.S Phạm Minh Nhựt Sinh viên thực MSSV: 105111082 : Phạm Khánh Hưng Lớp: 10DSH01 TP Hồ Chí Minh, 2014 LỜI CẢM ƠN Qua tháng thực đề tài, em học hỏi nhiều điều việc làm người nghiên cứu khoa học, cách giao tiếp ứng xử ngày, cách làm việc tập thể Tuy có thành công không tránh khỏi thất bại điều giúp em trưởng thành nhiều Với lòng biết ơn chân thành sâu sắc nhất, em xin gửi đến thầy Ths Phạm Minh Nhựt Chính quan tâm, động viên, bảo hướng dẫn tận tình thầy giúp em nhiều bước đầu nghiên cứu khoa học Những lời khuyên, kinh nghiêm thầy không giúp em học tập, nghiêng cứu mà cịn giúp em ngày hồn thiện sống Em cảm ơn thầy! Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến chị Lê Ngọc Thùy Trang Chính lịng nhiệt tình tận tâm chị giúp em hiểu nhiều công việc người làm nghiên cứu, người động viên, giúp đỡ em suốt trình làm đồ án Em cảm ơn chị nhiều! Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy, cô khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trường, đặc biệt thầy Ths Huỳnh Văn Thành tạo điều kiện cho em nghiên cứu, giúp đỡ em trình làm đồ án phịng thí nghiệm Em xin cảm ơn Hội đồng bảo đồ án quý thầy cô phản biện dành thời gian đọc, nhận xét góp ý cho đồ án em hoàn chỉnh Cảm ơn tập thể lớp 10DSH1 bên cạnh, giúp đỡ động viên trình thực đồ án suốt năm học qua Xin gửi lời cảm ơn đến hai em Nguyễn Thị Bích Thưởng Nguyễn Thị Dung phụ giúp động viên suốt trình làm đồ án Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người sát cánh bên con, quan tâm, ủng hộ, tạo điều kiện động viên suốt thời gian qua Con xin chân thành cảm ơn người! Tp, Hồ Chí Minh, ngày…, tháng…, năm 2014 Sinh viên Phạm Khánh Hưng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu thực Các số liệu kết nghiên cứu trình bày đồ án chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu khác Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nghiên cứu Tp, Hồ Chí Minh, ngày…, tháng…, năm 2014 Sinh viên, Phạm Khánh Hưng Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày nay, hịa vào xu phát triển chung xã hội, sống người ngày nâng cao, nhu cầu ngày cải thiện, nhu cầu ăn uống người nâng cao Cũng từ đó, cơng tác bảo quản thực phẩm ln mối bận tâm nước giới nói chung Việt Nam nói riêng Đặc biệt nhu cầu bảo quản sản phẩm tươi sống tránh khỏi xâm nhiễm vi sinh vật gây bệnh cho người Hiện nay, thực phẩm tiêu thụ thị trường bảo quản nhiều phương pháp khác như: phương pháp vật lý, phương pháp hóa học… đó, việc bảo quản chất hóa học sử dụng phổ biến Tuy nhiên, thiếu hiểu biết lạm dụng mục đích kinh tế, nhiều nơi sử dụng hóa chất không phép sử dụng dùng liều lượng quy định Trong đó, phương pháp vật lý thường không mang lại mùi vị, chất lượng ban đầu, đồng thời trạng thái có phần thay đổi địi hỏi quy trình cần nhiều thời gian Các phương pháp bảo quản nhiều hạn chế, đặc biệt bảo quản phương pháp hóa học làm ảnh hưởng dài lâu tới sức khỏe người môi trường Nếu chất phụ gia thực phẩm có nguồn gốc hóa học có tác dụng bảo quản tốt, ngăn chặn xâm nhiễm vi sinh vật gây ảnh hưởng đến sức khỏe hướng nghiên cứu tìm đến chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên, an toàn đặc hiệu loại vi sinh vật gây hại quan tâm Do đó, việc nghiên cứu tìm sử dụng chất có nguồn gốc sinh học để bảo quản thực phẩm ngày quan tâm phát triển Và việc tìm bacteriocin bước ngoặt lớn bảo quản thực phẩm Đây chất có nguồn gốc sinh học cho phép sử dụng bảo quản thực phẩm Vi khuẩn có khả sinh tổng hợp bacteriocin không xa lạ với chúng ta, vi khuẩn lactic, vi khuẩn người sử Đồ án tốt nghiệp dụng phổ biến thực phẩm từ hàng ngàn năm Bacteriocin hợp chất kháng khuẩn có chất peptide tổng hợp ribosome vi khuẩn Gram âm vi khuẩn Gram dương, có hoạt tính kìm hãm đặc hiệu hay ức chế mạnh mẽ đến sinh trưởng phát triển số vi khuẩn khác Ngoài bacteriocin, chủng LAB q trình sinh trưởng phát triển, LAB cịn sản sinh môi trường số hợp chất thứ cấp loại acid hữu acid lactic, acid acetic, acid propionic, ethanol, CO2, H2O2… Nhờ giá trị đặc biệt bacteriocin nói riêng hoạt chất có hoạt tính sinh học nói chung mà chế phẩm bảo quản thực phẩm mang hoạt tính sinh học ngày trọng phát triển không ngừng khẳng định vị thị trường đem lại lợi ích ngày cao Năm 2013, Lê Ngọc Thùy Trang thực nghiên cứu “Phân lập khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả sinh hợp chất kháng khuẩn vi khuẩn Lactobacillus plantarum” với mục tiêu chọn chủng vi khuẩn lactic có khả sản sinh hợp chất kháng khuẩn có tính đối kháng mạnh chủng vi khuẩn thị từ nguồn thực phẩm lên men truyền thống Kết phân lập chủng vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 từ sữa chua lên men truyền thống cho khả sinh hợp chất kháng khuẩn cao, đồng thời xác định thành phần môi trường MRS OPTSC01 tối ưu cho sản sinh hợp chất kháng khuẩn L plantarum SC01 Từ nghiên cứu thu dịch nuôi cấy L plantarum SC01 có hoạt tính kháng khuẩn cao Tuy nhiên, việc trì hoạt tính kháng khuẩn mức độ ứng dụng dịch kháng khuẩn chưa xác định Việc đánh giá hoạt tính yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính hợp chất kháng khuẩn từ L plantarum SC01 điều cần thiết để làm tiền đề cho ứng dụng sau Với ý nghĩa thực tiễn ý nghĩa khoa học vậy, tiến hành thực đề tài “Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum ứng dụng bảo thịt” Nghiên cứu hy vọng làm tiền đề cho nghiên cứu việc tạo chất bảo quản thực phẩm có nguồn gốc sinh học ứng dụng trình bảo quản thực Đồ án tốt nghiệp phẩm Đề tài mang tính kế thừa thực Phịng thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Mơi trường, Trường Đại học Cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính bước đầu đánh giá hiệu bảo quản thịt heo hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính hợp chất kháng khuẩn vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 - Đánh giá hiệu bảo quản thịt heo hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu tiến hành khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính hợp chất kháng khuẩn L plantarum SC01 phân lập Lê Ngọc Thuỳ Trang (2013) - Đánh giá hiệu bảo quản hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 thịt heo Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vi khuẩn lactic 1.1.1 Đặc điểm chung vi khuẩn lactic 1.1.1.1 Lịch sử phát phân bố vi khuẩn lactic Qua nhiều kỷ, nhà khoa học giới phân lập giải thích q trình sinh hóa nhiều chủng vi khuẩn lactic Năm 1780, nhà hóa học Thụy Điển Carl Wilhemlm Scheele lần tách acid lactic từ sữa bò lên men gọi “acid sữa” (Nguyễn Lân Dũng, 2002) Năm 1874, Blondeau công nhận acid lactic sản phẩm cuối chuỗi phản ứng trình lên men Năm 1857, Louis Pasteur chứng minh việc làm chua sữa kết hoạt động nhóm vi khuẩn đặc biệt vi khuẩn lactic Năm 1878, Joseph Lister phân lập thành công vi khuẩn lactic đặt tên Bacterium lactic (nay gọi Streptococcus lactic) (Nguyễn Thành Đạt, 2001) Từ đến nay, nhiều loại vi khuẩn lactic phân lập nghiên cứu Công nghiệp lên men để sản xuất acid lactic nói năm 1881 (Nguyễn Lân Dũng, 2002) Ngày trình lên men lactic ứng dụng quy mô lớn Do đó, chủng vi khuẩn lactic sử dụng phải có hoạt tính sinh học cao Trong đó, sử dụng nhiều số loài thuộc chi Lactobacillus Streptococcus Vi khuẩn lactic tên gọi vi khuẩn sinh acid sản phẩm q trình chuyển hóa cacbon hydrat Vi khuẩn lactic phân bố rộng rãi tự nhiên Chúng có bề mặt rau, củ, quả, thịt, cá, tôm; phân, rác, xác động vật thực vật; niêm mạc miệng niêm mạc ruột người, gia súc, gia cầm Đặc biệt, sản sản phẩm muối chua dưa cà muối, tôm chua, sữa chua, nem chua… có nhiều vi Đồ án tốt nghiệp khuẩn lactic Ngồi ra, có số lồi vi khuẩn lactic sống kí sinh thực vật, hút chất tiết từ mô (Salmen Deighton, 1998) Có thể nhắc đến số lồi sản phẩm sau: - Trong sữa sản phẩm từ sữa thường gặp L bulgarius, L helviticus, L casei, L ferment, L brevis Để tồn môi trường vi khuẩn lactic phải tổng hợp ATP từ chất lactose - Trên bề mặt thực vật, xác thực vật bị phân hủy loại rau quả, trái cây: L plantarum, L delnikii, L ferment, L brevis - Trong ruột niêm dịch người động vật có: L acidophilus, S faecalis, S bovis, S salivanius, S pyogenes 1.1.1.2 Đặc điểm hình thái Các vi khuẩn lactic khác có hình dạng kích thước khác Ngồi hình dạng kích thước tế bào vi khuẩn lactic phụ thuộc vào mơi trường, điều kiện ni cấy có mặt oxi - Giống Streptococcus có dạng tế bào hình trịn hình ovan đường kính khoảng 0,5 – 1,0 µm, xếp riêng biệt, theo cặp đôi chuỗi dài Hình 1.1 Tế bào Streptococcus - Giống Pediococcus có dạng cầu khuẩn, dạng bát cầu khuẩn hay tụ cầu khuẩn Đồ án tốt nghiệp Hình 1.2 Tế bào Pediococcus - Giống Bifidobacterium có hình dạng biến đổi, đơi có hình que, có lúc lại có hình ovan Hình 1.3 Tế bào Bifidobacterium - Giống Leuconostoc có hình dạng dài hình ovan, đường kính từ 0,5 – 0,8 µm, xếp thành chuỗi khơng tạo thành đám tập trung Hình 1.4 Tế bào Leuconostoc Đồ án tốt nghiệp - Giống Lactobacillus có hình que, hình dạng chúng thay đổi từ hình que ngắn que dài (que ngắn khoảng 0,5 – 0,7 µm que dài khoảng – µm) Các tế bào xếp đơi, chuỗi đứng riêng lẻ, loại vi khuẩn phổ biến Hình 1.5 Tế bào Lactobacillus 1.1.1.3 Đặc điểm sinh hóa Mặc dù khơng đồng hình thái vi khuẩn lactic tương đối thống số đặc điểm sinh hóa sau: Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae Các chủng vi khuẩn thuộc nhóm có đặc điểm sinh hóa khác đặc tính sinh lý tương đối giống Vi khuẩn lactic vi khuẩn gram dương, thường không di động, không sinh bào tử Đa số vi khuẩn lactic lên men mono disaccharide, số không lên men saccharose số khác không lên men maltose Một số vi khuẩn lactic khơng có khả lên men tinh bột polysaccharide khác (chỉ có lồi L.delbruckii đồng hóa tinh bột) Vi khuẩn lactic thuộc nhóm vi khuẩn kỵ khí tuỳ nghi, có khả sinh tổng hợp enzyme peroxydase mạnh, không chứa cytochrome, oxydase catalase Vi khuẩn lactic khơng có khả tổng hợp cytochrome porphyrin (thành phần chuỗi hơ hấp), chúng khơng thể tạo ATP Các LAB tạo ATP trình lên men đường nguồn lượng lấy từ nguồn Đồ án tốt nghiệp cacbon Vi khuẩn lactic thích hợp phát triển điều kiện yếm khí, phát triển điều kiện hiếu khí Hai đường lên men phân biệt vi khuẩn lactic đường Embden – Meyerhoff – Parnas (EMP) đường Pentose phosphate Con đường EMP tạo sản phẩm cuối acid lactic, đường pentose phosphate tạo sản phẩm cuối acid lactic, khí CO2, ethanol, acetate… (Khalid, 2011) 1.1.2 Nhu cầu dinh dưỡng vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic có nhu cầu dinh dưỡng phức tạp phát triển môi trường muối khoáng khiết chứa glucoza NH4+ Vi khuẩn lactic cần vitamin, acid amin nhiều chất khác cho trình sinh trưởng phát triển Vi khuẩn lactic sử dụng nhiều loại hydratcacbon từ đường đơn (glucose, fructose, manose), đường đôi (saccarose, lactose, maltose) polysaccarit (tinh bột, dextrin) Tuy nhiên, khả sử dụng nguồn cacbon khác tùy thuộc vào vi khuẩn khác Nguồn cung cấp lượng quan trọng với vi khuẩn lactic monosaccarit disaccarit việc cung cấp nguyên liệu xây dựng cấu trúc tế bào sinh acid hữu acid lactic, acid malic, acid fumaric, acid acetic (Tortora Funke, 1992) Về nhu cầu nguồn nitơ, hầu hết vi khuẩn lactic không tự tổng hợp hợp chất nitơ hữu phức tạp Do đó, để đảm bảo cho sinh trưởng phát triển, vi khuẩn lactic phải sử dụng nguồn nitơ có sẵn mơi trường Chỉ có số lồi có khả tự tổng hợp từ nguồn nitơ vô Căn vào nhu cầu dinh dưỡng nitơ chia vi khuẩn lactic thành nhóm (Lê Thị Châu Tạ Kim Chính, 1994): - Nhóm cần phức hợp acid amin - Nhóm phát triển tốt mơi trường có cistein muối amon - Nhóm phát triển tốt mơi trường có muối amon nguồn nitơ Đồ án tốt nghiệp Nguồn nitơ phổ biến hỗn hợp acid amin, cao thịt, cao nấm men, pepton, peptit, cazein Đối với nguồn vitamin có vai trị đồng xúc tác nhiều phản ứng Các vi khuẩn đặc biệt Lactobacillus cần vitanim cho phát triển vitamin đóng vai trị coenzyme q trình trao đổi chất tế bào Rất vi khuẩn lactic có khả sinh tổng hợp vitamin Vitamin thường bổ sung vào môi trường chất chứa vitamin nước khoai tây, ngô, cà rốt, cà chua, cao nấm men Vi khuẩn lactic cần hàng loạt vitamin như: lactoflavin, thiamin, acid pantotenic, acid nicotinic, acid folic, biotin Các acid nicotinic acid pantotenic đặc biệt cần cho phát triển tất vi khuẩn lactic (Vũ Hồng Thắng, 1998) Nhu cầu vitamin vi khuẩn lactic chịu ảnh hưởng thành phần, nhiệt độ, độ pH, nồng độ CO2 ban đầu oxy hóa khử mơi trường ni cấy Đối với hợp chất hữu cơ, vi khuẩn lactic có nhu cầu lớn chúng có ảnh hưởng mạnh đến phát triển kích thích phát triển vi khuẩn Các hợp chất hữu thường tồn dạng: - Các bazơ nitơ: adenin, hypoxanthine, guanin, uraxin, thiamin, thimidin - Các chất amin: L – asparagin, L – glutamin - Các acid hữu cơ: acid acetic, acid citric, acid oleic Protein chưa thủy phân cần cho vi khuẩn lactic Chúng vừa có vai trị cung cấp acid amin, vừa kích thích phát triển tế bào hiệu so với acid amin tự Trong thành phần môi trường nuôi cấy, phân lập vi khuẩn lactic người ta thường thấy có mặt citrate Tween 80 với vai trò chất dinh dưỡng, acetat với vai trò chất đệm Bên cạnh đó, Tween 80 (một dẫn xuất acid oleic) cịn có hoạt tính bề mặt giúp vi khuẩn sinh trưởng khuếch tán đồng dung dịch Các chất khoáng đồng, sắt, natri, kali, photpho, lưu huỳnh, đặc biệt magiê mangan cần cho phát triển bình thường vi khuẩn lactic Trong đó, mangan có vai trị ngăn cản tự phân tế bào, giải độc cho tế bào có mặt oxy tham gia trì ổn định riboxom Mangan magiê cịn Đồ án tốt nghiệp yếu tố cấu trúc hoạt động emzyme Magiê cịn có tác dụng làm tăng khả hấp thu đường vi khuẩn lactic Phức hợp chất khống cịn có tác dụng làm giảm độ acid môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactic (Trần Thanh Thủy, 2003) 1.1.3 Cơ chế trao đổi chất vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic có khả phân giải carbohydrat để tạo acid lactic Tùy theo cách phân giải đường, vi khuẩn lactic chia thành nhóm: vi khuẩn lên men đồng hình vi khuẩn lên men dị hình Lên men lactic q trình chuyển hóa sinh học kị khí đường thành acid lactic số sản phẩm khác với tham gia vi khuẩn lactic (Nguyễn Lân Dũng, 2002) Tùy lồi, nhóm vi khuẩn lactic khác mà trình lên men lactic xảy theo phương thức đồng hình hay dị hình kết hợp hai phương thức 1.1.3.1 Lên men lactic đồng hình Lên men lactic đồng hình q trình lên men cho sản phẩm acid lactic (90 – 98%) lượng nhỏ acid acetic, aceton, di-acetyl… Vi khuẩn lactic lên men đồng hình phân giải đường theo đường EMB (Embden – Meyerhof – Parnas) Mặc dù tạo thành ATP phân giải phân tử glucose thành phân tử acid lactic vi khuẩn lại có ý nghĩa lớn cơng nghiệp thực phẩm Phương trình tóm tắt: C6H6O6 + 2ADP + 2Pv Vi khu ẩn lactic Lên men đồng hình 10 2CH3-CHOH-COOH + 2ATP Đồ án tốt nghiệp Hình 1.6 Sơ đồ chuyển hóa lượng lên men lactic đồng hình Các vi khuẩn lactic đồng hình thường gặp: Lactobacillus cremoris, L acidophilus, L plantarum, L bulgaricus, L casei, Streptococus, S cremoris, S thermophilus (Nguyễn Lân Dũng, 2002) 1.1.3.2 Lên men lactic dị hình Lên men lactic dị hình q trình lên men ngồi sản phẩm acid lactic chúng cịn tạo lượng đáng kể sản phẩm phụ acid acetic, etanol, acid xucxinic, CO2… Thông thường, 50% đường chuyển hóa thành sản phẩm phụ (Jong Won Jun, Sun Chul Kang Seung Koo, 1997) Phương trình tóm tắt: 2C6H6O6 2C3H6O3 + C2H4O2 + C2H5OH + C4H6O4 + CO2 + Q Trong đó, tỷ lệ sản phẩm tạo là: acid lactic 40%, acid cucinic etanol 20%, acid acetic 10%, chất khí cịn lại 20% Quá trình lên men dị hình diễn theo tru chình PP (Pentose - photphat) Nguyên nhân thiếu enzyme chủ yếu đường EMP aldolase trizophotphat – isomeraza nên giai đoạn đầu trình phân giải diễn theo đường PP Sau đó, q trình chuyển hóa từ trizophotphat thành acid lactic xảy tương tự lên men đồng hình Sản phẩm sinh phụ thuộc vào giống vi sinh vật, môi trường dinh dưỡng ngoại cảnh (Phạm Ngọc Lan ctv, 1999) 11 Đồ án tốt nghiệp Các vi khuẩn lên men lactic dị hình thường gặp: Leuconostoc mesenteroides, L oenos, L cremoris, Lactobacillus brevis, L fermentum, Bifidobacterium bifidum Lên men lactic dị hình Bifidobacterium đặc biệt chỗ không tạo CO2 lên men lactic dị hình thơng thường Hình 1.7 Sơ đồ chuyển hóa lượng lên men lactic dị hình 1.2 Vi khuẩn Lactobacillus plantarum 1.2.1 Phân loại Theo Orla – Jensen (1919) Bergey (1923) vi khuẩn Lactobacillus plantarum thuộc: Giới: Bacteria Ngành: Firmicutes Lớp: Bacilli Bộ: Lactobacillales Họ: Lactobacillaceae Chi: Lactobacillus Loài: Lactobacillus plantarum 12 Đồ án tốt nghiệp 1.2.2 Đặc điểm vi khuẩn Lactobacillus plantarum L plantarum vi khuẩn gram dương, có hình que, kích thước tế bào từ 0,7 – 1,0 µm đến 3,0 – 8,0 µm Chúng có hệ gen lớn tất vi khuẩn lactic giải mã hoàn toàn Nhiệt độ phát triển tối ưu 300C có khả chịu nồng độ NaCl 5,5 % Lactobacillus spp phân chia thành nhóm tùy thuộc vào khả lên men - Nhóm I lên men hexose thành axid lactic lên men gluconate hay pentoses - Nhóm II vừa lên men hexose thành axid lactic, vừa lên men gluconate hay pentose - Nhóm III lên men hexose thành axid lactic, axid axetic, ethanol CO2 Là vi khuẩn không gây bệnh, tồn tuyến nước bọt đường tiêu hóa người L plantarum vi khuẩn lactic sử dụng trình lên men thực phẩm sữa chua, phơ mai, kim chi, dưa cải… L plantarum có khả lên men nhiều nguồn carbohydrate, dùng probiotic có nhiều ứng dụng ngày phổ biến L plantarum có khả dị hóa arginine sinh nitrite ocid Chúng khơng có khả phân giải amino acid ngoại trừ tyrosine arginine Có đến đường khác chuyển hóa arginin, sinh nitric ocid Việc sinh NO giúp ngăn chặn vi sinh vật gây bệnh Candida albicans, E coli, Shigella, Helicobacter pylory, amip kí sinh trùng (Phạm Thị Nga, 2011) L plantarum vi khuẩn kỵ khí tùy nghi chịu oxy Khi có oxy, L plantarum chuyển oxygen thành hydrogen peroxide Khi khơng có oxy, L plantarum lên men biến đổi đường thành acid lactic, ethanol (quá trình lên men dị hình) L plantarum cần mangan cho tăng trưởng Mangan giúp cho L plantarum chống lại độc tính oxy cách giảm gốc hydrogen peroxide H2O2 H2O2 tạo sau chuyển đổi thành O2 nước manganese cofactored pseudocatalase (Kono Fridovich, 1983) 13 Đồ án tốt nghiệp L plantarum có khả chịu pH thấp, có khả sống điều kiện acid dày người chịu tác động acid mật ruột non Kí sinh đường tiêu hóa cách gắn vào niêm mạc đại tràng, có ảnh hưởng tích cực đến tế bào vật chủ L plantarum có thực phẩm lên men, đặc biệt thực phẩm lên men từ nguyên liệu thực vật ôliu, bạch quả, bắp cải, dưa chuột sắn (Molin, 2010) 1.2.3 Khả sản sinh hợp chất kháng khuẩn vi khuẩn L plantarum Cũng chủng LAB khác, L plantarum trải qua trình lên men lactic Trong trình lên men lacti đồng hình dị hình, lượng acid lactic tạo chiếm lớn, lượng nhỏ pyruvate bị khử carbon tạo thành acid acetic, ethanol, CO2… Acid hữu sản xuất trình lên men acid lactic, acid acetic acid propionic tạo môi trường không thuận lợi cho phát triển nhiều loại vi khuẩn gây bệnh hư hỏng thực phẩm Ngoài acid hữu cơ, hợp chất kháng khuẩn khác ethanol từ đường lên men dị hình, H2O2 tạo trình tăng trưởng hiếu khí diacetyl hình thành từ phân hủy pyruvate Plantaricin hợp chất kháng khuẩn sản xuất từ L plantarum, plantaricin có chất polypeptide nên chúng sinh tổng hợp theo chế sinh tổng hợp protein nhờ ribosome Trong tế bào L plantarum có mang gene mã hóa cho protein tham gia vào trình sinh tổng hợp plantaricins Qua trình phiên mã, dịch mã tạo protein vào giai đoạn khác tạo plantaricins hồn chỉnh sau giải phóng khỏi tế bào vi khuẩn 1.3 Một số hợp chất kháng khuẩn vi khuẩn L plantarum sản sinh 1.3.1 Plantaricin Đến nay, theo nhà nghiêng cứu L plantarum sản xuất bacteriocins khác biệt Tất peptide chủ yếu tổng hợp từ tiền chất có chứa glycine L plantarum tổng hợp bacteriocins thông qua gen PlnE PlnF Các peptide sau xử lý protein PlnG 14 Đồ án tốt nghiệp PlnH Pheromone peptide hệ thống mã hóa gen riêng biệt (PlnA) phát protein histidine kinase PlnB cách phosphoryl hóa hai vùng điều hịa PlnC PlnD Plantaricins hợp chất sản xuất L plantarum chúng ức chế loạt LAB bao gồm vi khuẩn cạnh tranh với L plantarum vi khuẩn khác Pediococcus, Carnobacteria, Clostiridia Propionobacteria Plantaricins JK, EF: bacteriocins hoạt động hổ trợ lẫn Chúng gồm 30 40 gốc tự đoạn biểu thành nhiều chuỗi nối tiếp tương tự tạo thành hợp chất plantaricin khác Các bacteriocins hoạt động với tính đặc hiệu kết hợp chặt chẽ Plantaricin JK EF hoạt động riêng lẻ chúng liên hiệp hoạt động cách hiệu Plantaricin S Plantaricin W: Plantaricin S hệ thống hai gồm peptide phân lập từ L plantarum sử dụng để lên men ô liu xanh Các gen cấu trúc peptide ban đầu sản xuất dựa gốc có chứa glycine motif đôi Các peptide gồm 26 27 gốc tự amino Plantaricin S coi kiểm soát trình lên men bảo quản liu Một bacteriocin gồm hai peptide khác plantaricin W bao gồm phân tử protein Plwa Plwb Các thành phần lantibiotic bao gồm 29 32 đơn vị amino acid xếp theo trình tự (Zacharof Lovitt, 2012) 1.3.2 Các hợp chất kháng khuẩn khác Các acid hữu sinh trình trao đổi chất vi khuẩn L plantarum chủ yếu acid lactic acetic, acid góp phần giảm pH ngăn cản phát triển vi khuẩn có hại vi khuẩn E coli, Salmonella, S aureus… Do nội bào vi khuẩn có pH = nên có chênh lệch pH so với mơi trường acid bên ngồi, H+ từ môi trường vào bên tế bào vi khuẩn làm pH nội bào giảm Vi khuẩn phải sử dụng chế bơm ATPase để đẩy H+ khỏi tế bào làm cho vi khuẩn bị lượng Mặt khác pH giảm ức chế trình đường phân làm tế bào vi khuẩn cạn kiệt lượng dẫn đến bị tiêu diệt Ngoài ra, 15 Đồ án tốt nghiệp anion acid gây rối loạn thẩm thấu màng tế bào làm gây bệnh bị ức chế sinh trưởng chết Ngoài acid hữu cơ, hợp chất kháng khuẩn khác ethanol từ đường lên men dị hình, hydrogen peroxide tạo trình tăng trưởng hiếu khí L plantarum Hydrogen peroxide tạo chất oxy hóa mạnh có tác động diệt vi khuẩn gram âm tác động kìm hãm vi khuẩn gram dương phát triển Một số vi khuẩn Streptococcus Lactobacillus bị ức chế tạm thời, vi khuẩn gây bênh Escherichia coli, Salmonella Pseudomonas spp bị tiêu diệt 1.4 Bacteriocin trình thu nhận, tách chiết, tinh hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn lactic 1.4.1 Hợp chất bacteriocin Bacteriocin Gratia tìm thấy vào năm 1925 trình nghiên cứu tìm cách tiêu diệt vi khuẩn Kết cơng trình thúc đẩy phát triển nghiên cứu chất kháng sinh chất kháng khuẩn sinh từ vi khuẩn Gratia gọi chất phát Colicin có khả tiêu diệt vi khuẩn E coli Bacteriocin hợp chất kháng khuẩn có chất peptid tổng hợp riboxom vi khuẩn Gram âm vi khuẩn Gram dương Bacteriocin có hoạt tính kìm hãm đặc hiệu hay ức chế mạnh mẽ đến sinh trưởng phát triển số vi khuẩn khác Điểm đặc biệt bacteriocin chúng khơng có hoạt tính kháng sinh điển hình, nghĩa chúng kìm hãm mà khơng trực tiếp làm chết vi sinh vật Bacteriocin tổng hợp vi khuẩn gặp điều kiện ức chế - tác động môi trường sống, cạnh tranh nguồn dinh dưỡng, khơng gian sống…Các bacteriocin có hoạt tính kháng khuẩn cao chí nồng độ thấp Đặc tính diệt khuẩn cao pH thấp, tương đối bền nhiệt độ cao không bị ảnh hưởng dung mơi hữu Các enzyme thuỷ phân protein có điện tích âm thuỷ phân peptid dẫn đến hoạt tính Do có chất protein nên 16 ... cứu Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính bước đầu đánh giá hiệu bảo quản thịt heo hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát yếu tố ảnh hưởng. .. hành khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính hợp chất kháng khuẩn L plantarum SC01 phân lập Lê Ngọc Thuỳ Trang (2013) - Đánh giá hiệu bảo quản hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum. .. ảnh hưởng đến hoạt tính hợp chất kháng khuẩn vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 - Đánh giá hiệu bảo quản thịt heo hợp chất kháng khuẩn từ vi khuẩn Lactobacillus plantarum SC01 Phạm vi nghiên