Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic cao và chịu nhiệt tốt ứng dụng trong sản xuất thực phẩm

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM o0o TRẦN LÂM OANH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CĨ HOẠT TÍNH SINH ACID LACTIC CAO VÀ CHỊU NHIỆT TỐT ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : ĐBCL&ATTP Khoa : CNSH - CNTP Khóa học : 2018 – 2022 Thái Nguyên – 2022 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM o0o TRẦN LÂM OANH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN CĨ HOẠT TÍNH SINH ACID LACTIC CAO VÀ CHỊU NHIỆT TỐT ỨNG DỤNG TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : ĐBCL&ATTP Lớp : K50 - ĐBCL&ATTP Khoa : CNSH - CNTP Khóa học : 2018 – 2022 Giảng viên hướng dẫn : PGS TS Dương Văn Cường TS Trần Văn Chí Thái Nguyên – 2022 i LỜI CẢM ƠN Quá trình thực tập hồn thành khố luận tốt nghiệp ln giai đoạn vô quan trọng sinh viên Bài khóa luận tiền đề giúp trang bị thêm kiến thức kĩ giúp ích cho cơng việc sau Em may mắn nhận nhiều giúp đỡ từ Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ sinh học – Công nghệ Thực phẩm, thầy cô, gia đình bạn bè thời gian học tập hồn thành khố luận Trước hết, em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm Khoa Công nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em suốt thời gian học tập trường Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn PGS TS Dương Văn Cường, TS Trần Văn Chí TS Nguyễn Văn Duy, giảng viên Khoa Công nghệ sinh học - Cơng nghệ thực phẩm ln tận tình hướng dẫn giúp đỡ em q trình em hồn thành khoá luận Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn đến thầy cô Khoa Công nghệ sinh học - Công nghệ thực phẩm tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu khoa học suốt trình em học tập trường Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người ln bên cạnh động viên khích lệ giúp đỡ em suốt thời gian thực khoá luận Do thời gian thực khố luận có giới hạn nên em cố gắng hồn thành khố luận tốt chắn khơng tránh khỏi sai sót hạn chế Vì vậy, em mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, ngày tháng Sinh viên thực Trần Lâm Oanh năm 2022 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Các giống khác vi khuẩn lactic Bảng 1: Bảng thành phần môi trường MRS 12 Bảng 2: Đường chuẩn vi khuẩn lactic 23 Bảng 3: Bảng thành phần phản ứng PCR 26 Bảng 4: Công thức nguyên liệu sữa chua 29 Bảng 5: Hệ số trọng lượng tiêu đánh giá 31 Bảng 6: Cơ sở đánh giá điểm cảm quan cho sản phẩm 32 Bảng 7: Mức chất lượng đánh giá cảm quan 33 Bảng 1: Đặc điểm hình thái vi khuẩn phân lập 34 Bảng 2: Kết đo hàm lượng acid lactic chủng vi khuẩn phân lập 35 Bảng 3: Kết đánh giá khả chịu nhiệt chủng vi khuẩn lactic 37 Bảng 4 Đặc điểm sinh lí chủng L1 38 Bảng 5: Đường cong sinh trưởng chủng L1 39 Bảng Số liệu đo giá trị OD với loại đường chủng L1 40 Bảng 7: Kết đo hàm lượng acid lactic chủng L1 41 Bảng Mật độ tế bào vi khuẩn sống sót chế phẩm 46 Bảng 9: Đánh giá cảm quan sản phẩm sữa chua 47 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1: Vi khuẩn Gram dương 17 Hình 2: Vi khuẩn Gram âm 17 Hình 3: Thí nghiệm thử khả sinh khí vi khuẩn 18 Hình 4: Hình ảnh kết thử phản ứng catalase 19 Hình 5: Cách pha lỗng mẫu 20 Hình 6: Sơ đồ tóm tắt q trình lên men sữa chua 29 Hình 3.7: Quy trình sản xuất sữa chua 30 Hình 1: Thử nghiệm khả di động chủng L1 .38 Hình 2: Thử nghiệm nhuộm Gram chủng L1 38 Hình 3: Hình thái khuẩn lạc chủng L1 39 Hình 4: Vi khuẩn lacic tạo vịng phân giải CaCO3 39 Hình 5: Kết tách chiết DNA tổng số mẩu vi khuẩn lactic L1 42 Hình 6: Hình ảnh điện di kiểm tra sản phẩm PCR 42 Hình 7: Kết so sánh trình tự gen chủng L1 44 Hình 4.8: Kết sơ đồ 45 Hình 9: Chế phẩm sau tuần tồn trữ 46 Hình 10: Hình ảnh thử nghiệm chế phẩm sản xuất sữa chua 47 iv DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT - LAB : Vi khuẩn lactic - ADN : Deoxyribonucleic acid - RNA : Acid ribonucleic - VSV : Vi sinh vật - MRS : de Man, Rogosa and Sharpes - OD : Optical Density - ONPG : O nitrophenyl-β-D-glucoside - ATP : Adenosin Triphosphat - PCR : Polymerase Chain Reaction v MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC BẢNG ii DANH MỤC HÌNH .iii DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT iv MỤC LỤC v PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.3.1 Ý nghĩa khoa học đề tài 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn đề tài PHẦN TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan vi khuẩn lactic 2.1.1 Vi khuẩn lactic 2.1.2 Đặc điểm hình thái 2.1.3 Đặc điểm sinh lí 2.1.4 Đặc điểm sinh hoá vi khuẩn lactic 2.1.5 Quá trình lên men vi khuẩn lactic 2.1.6 Vai trò lactic 2.2 Tổng quan tình hình nước giới 2.2.1 Trên giới 2.2.2 Trong nước PHẦN ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .12 3.1 Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu 12 3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 12 vi 3.1.2 Hoá chất sử dụng 12 3.1.3 Thiết bị dụng cụ 13 3.1.4 Địa điểm thời gian tiến hành thí nghiệm 13 3.2 Nội dung nghiên cứu 13 3.3 Phương pháp nghiên cứu 14 3.3.1 Phương pháp phân lập 14 3.3.2 Phương pháp tuyển chọn 16 3.3.3 Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh lí, sinh hố LAB 16 3.3.4 Định danh sinh học phân tử 23 3.3.5 Phương pháp nghiên cứu chất mang tạo chế phẩm 27 3.3.6 Phương pháp nghiên cứu thử nghiệm lên men sữa chua 28 3.4 Các phương pháp xử lý số liệu 33 PHẦN KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34 4.1 Kết phân lập 34 4.2 Kết tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid latic cao có khả chịu nhiệt tốt 35 4.2.1 Kết đánh giá khả sinh acid lactic chủng phân lập .35 4.2.2 Kết xác định khả chịu nhiệt chủng phân lập .36 4.3 Kết nghiên cứu đặc điểm sinh lí, sinh hố định danh đến loài 37 4.3.1 Kết nghiên cứu đặc điểm sinh lí chủng L1 .37 4.3.2 Kết nghiên cứu đặc tính sinh hố chủng L1 40 4.3.3 Định danh đến loài chủng vi khuẩn lactic L1 41 4.3.4 Kết giải trình tự 43 4.4 Kết tạo chế phẩm chứa chủng vi sinh vật truyển chọn 45 4.5 Kết thử nghiệm chế phẩm sản xuất sữa chua 47 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49 5.1 Kết luận 49 5.2 Kiến nghị 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO vii PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, acid lactic ứng dụng nhiều lĩnh vực khác bảo quản chế biến thực phẩm, y học, môi trường Trong ngành công nghiệp nhẹ, acid lactic tiền chất sản xuất polymer tự huỷ sinh học Trong y học dược học, acid lactic nhóm chức có tính tương thích sinh học thành phần điều chế nhóm dược phẩm thiết yếu [1] Trong ngành công nghệ thực phẩm, acid lactic sử dụng rộng rãi sản xuất thực phẩm, góp phần làm tăng giá trị dinh dưỡng, chất lượng an toàn sản phẩm Quá trình lên men acid lactic mang lại hiệu tốt tổng hợp công nghiệp Trong tự nhiên, lên men acid lactic q trình tái tạo lượng kỵ khí thơng dụng thực vi khuẩn lactic [2] Vi khuẩn lactic (LAB) thường tồn môi trường sống giàu chất dinh dưỡng thịt, sữa, phô mai, đồ uống Chúng phân lập từ nguyên liệu tự nhiên rau, hoa quả, loại thực phẩm lên men chua… Trong thời kì cách mạng cơng nghiệp, q trình lên men acid lactic diễn không quy mô thủ công mà ngày mở rộng theo xu hướng gắn với công nghiệp, hệ thống lên men quy mô lớn Để trì nhiệt độ lên men tối ưu, ngành cơng nghiệp lên men tốn nhiều chi phí xây dựng hệ thống làm mát vốn có hiệu hạn chế tốn nhiều lượng Từ thực tế cho thấy, việc phân lập chủng vi khuẩn lactic chịu nhiệt độ cao có tiềm lớn việc đáp ứng với nhiệt lượng sinh lên men cơng nghiệp Từ đó, làm giảm chi phí sản xuất lượng tiêu tốn, đồng thời phục vụ phát triển bền vững Tuy nhiên, theo tìm hiểu chúng tôi, số lượng nghiên cứu chủng vi khuẩn lactic chịu nhiệt độ cao cịn hạn chế Hướng nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao lẽ việc tuyển chọn chủng vi khuẩn chịu nhiệt có khả lên men lactic kháng khuẩn giúp mở tiềm ứng dụng vào sản xuất thực phẩm cơng nghiệp Vì vậy, tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu phân lập tuyển chọn số chủng vi khuẩn có hoạt tính sinh acid lactic cao chịu nhiệt tốt ứng dụng sản xuất thực phẩm”