BÀI GIẢNG Vi sinh vật thực phẩm

Vi sinh vật học (Microbiology) là môn khoa học nghiên cứu về các sinh vật vô cùng nhỏ bé không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Các sinh vật đó có tên gọi chung là vi sinh vật (VSV). Và ngành khoa học nghiên cứu cấu tạo, hoạt động sống của vi sinh vật gọi là ngành khoa học vi sinh vật học. Vi sinh vật bao gồm nhiều nhóm khác nhau: Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảo đơn bào, virus… Vi sinh vật tuy có kích thước nhỏ bé, cấu tạo tế bào đơn giản, nhưng tốc độ sinh sản nhanh và cường độ trao đổi chất mạnh mẽ. Vi sinh vật có thể phân giải, phân hủy hầu hết các loại chất trên trái đất và còn có khả năng tổng hợp nhiều chất hữu cơ phức tạp trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường. Trong thiên nhiên vi sinh vật phân bố rộng, trong đất, nước, không khí đâu đâu cũng có mặt vi sinh vật. Ngoài ra sự phân bố của chúng rất đa dạng , từ lạnh đến nóng, từ đỉnh núi cao đến đáy biển sâu, từ hiếu khi đến kỵ khí, từ sa mạc đến đầm lầy…Cho nên nếu không có vi sinh vật thì hệ sinh thái trên trái đất sẽ mất đi sự đa dạng và cân bằng Vi sinh vật học nghiên cứu tổng quát các đặc điểm hình thái, cấu tạo, các hoạt động trao đổi chất, trao đổi năng lượng, di truyền biến dị của các nhóm VSV chủ yếu và vai trò của chúng đối với các vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, các hoạt động sản xuất, cũng như đối với đời sống con người. Như vậy vi sinh vật là nhân tố quan trọng tham gia vào việc giữ gìn tính bền vững của các hệ sinh thái trong tự nhiên. Chúng có mặt ở mọi nơi và đi vào hoạt động sản xuất, đời sống của con người. Nắm vững qui luật hoạt động của VSV, con người sẽ biến chúng thành vũ khí sắc bén để chinh phục và cải tạo thiên nhiên phục vụ đắc lực cho sản xuất và đời sống. Do đó tùy lĩnh vực khi chúng ta thực hiện các biện pháp kỹ thuật nên tạo điều kiện để thực hiện vai trò của VSV nhằm hướng các lợi ích của VSV phục vụ con người và hạn chế mặt có hại của nó tới hiệu quả kinh tế.

Chương I MỞ ĐẦU

I Đối tượng và nhiệm vụ của vi sinh vật học

Vi sinh vật học (Microbiology) là môn khoa học nghiên cứu về các sinh vật vô

cùng nhỏ bé không thể nhìn thấy bằng mắt thường Các sinh vật đó có tên gọi chung là

vi sinh vật (VSV) Và ngành khoa học nghiên cứu cấu tạo, hoạt động sống của vi sinhvật gọi là ngành khoa học vi sinh vật học

Vi sinh vật bao gồm nhiều nhóm khác nhau: Vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, tảođơn bào, virus… Vi sinh vật tuy có kích thước nhỏ bé, cấu tạo tế bào đơn giản, nhưngtốc độ sinh sản nhanh và cường độ trao đổi chất mạnh mẽ Vi sinh vật có thể phân giải,phân hủy hầu hết các loại chất trên trái đất và còn có khả năng tổng hợp nhiều chấthữu cơ phức tạp trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường Trong thiên nhiên visinh vật phân bố rộng, trong đất, nước, không khí đâu đâu cũng có mặt vi sinh vật.Ngoài ra sự phân bố của chúng rất đa dạng , từ lạnh đến nóng, từ đỉnh núi cao đến đáybiển sâu, từ hiếu khi đến kỵ khí, từ sa mạc đến đầm lầy…Cho nên nếu không có visinh vật thì hệ sinh thái trên trái đất sẽ mất đi sự đa dạng và cân bằng

Vi sinh vật học nghiên cứu tổng quát các đặc điểm hình thái, cấu tạo, các hoạtđộng trao đổi chất, trao đổi năng lượng, di truyền biến dị của các nhóm VSV chủ yếu

và vai trò của chúng đối với các vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, các hoạt độngsản xuất, cũng như đối với đời sống con người Như vậy vi sinh vật là nhân tố quantrọng tham gia vào việc giữ gìn tính bền vững của các hệ sinh thái trong tự nhiên.Chúng có mặt ở mọi nơi và đi vào hoạt động sản xuất, đời sống của con người Nắmvững qui luật hoạt động của VSV, con người sẽ biến chúng thành vũ khí sắc bén đểchinh phục và cải tạo thiên nhiên phục vụ đắc lực cho sản xuất và đời sống Do đó tùylĩnh vực khi chúng ta thực hiện các biện pháp kỹ thuật nên tạo điều kiện để thực hiệnvai trò của VSV nhằm hướng các lợi ích của VSV phục vụ con người và hạn chế mặt

có hại của nó tới hiệu quả kinh tế

II Lịch sử phát triển của ngành vi sinh vật học

Lịch sử phát triển của vi sinh vật học nói chung có thể chia làm 4 giai đoạn:

Giai đoạn trước khi có kính hiển viGiai đoạn sau khi có kính hiển viGiai đoạn hình thành khoa học vi sinh vật họcGiai đoạn hiện đại

1 Giai đoạn trước khi có kính hiển vi

Giai đoạn này con người chưa nhìn thấy vi sinh vật và chưa biết về thuật ngữ này,nhưng trong cuộc sống đã lợi dụng mặt có lợi của vi sinh vật và đã sử dụng nó vào sản

xuất Chẳng hạn như từ thời thượng cổ con người đã biết ủ phân, nấu rượu, làm nướcmắm… như vậy con người đã biết ứng dụng vi sinh vật một cách có ý thức, nhưng mãiđến khi có kính hiển vi ra đời loài người mới biết được tên nhóm sinh vật mà loàingười đã sử dụng từ lâu

2 Giai đoạn sau khi có kính hiển vi

Giữa thế kỷ XVII chủ nghĩa tư bản phát triển, do yêu cầu của ngành hàng hải

mà kỹ thuật quang học được chú ý nhiều, con người biết dùng thấu kính làm nên kínhhiển vi đơn giản để quan sát mọi vật:

+ Xvammecdam (Jean sammerdam 1637-1680) đã phát hiện ra hồng cầu

+ Nhà sinh lý học Ý Manpighi ( Marchello Malpighi, 1628-1694) đã khám phá

và chia vi sinh vật thành ba loại: hình tròn, hình que và hình xoắn

+ Sau Leeuwenhock nhiều người cũng nghiên cứu vi sinh vật nhưng dừng ởmức độ mô tả và chứng minh sự tồn tại của vi sinh vật Lúc bấy giờ Carl Linnaews(1707- 1778), người Thuỵ Sĩ cũng không thể phân loại được vi sinh vật, ông xếpchúng vào chung một giống, gọi là “ Chaos” (chữ la tinh Chaoticus -hổn loạn), thậmchí ông còn nhận đỉnh rằng không nên đi sâu vào nghiên cứu thế giới nhỏ bé này

Đến năm 20 của thế kỷ XIX nhiều loại vi sinh vật được phát hiện, con ngườibắt đầu nhận thức được vai trò của vi sinh vật đối với một số bệnh và chúng được cácnhà phân loại học chú ý Nhưng nhìn chung giai đoạn này chủ yếu quan sát, mô tả hìnhthái, phân loại vi sinh vật một cách đơn giản, giai đoạn nầy được gọi là giai đoạn hìnhthái học

3 Giai đoạn hình thành khoa học vi sinh vật học

Lịch sử phát triển của vi sinh vật học ở giai đoạn nầy gắn liền với những cuộctranh luận kéo dài hàng thế kỷ, trong đó có 3 cuộc tranh luận rõ nét nhất:

+ Tranh luận về thuyết tự sinh

+ Tranh luận về enzyme

+ Tranh luận về nguyên nhân của bệnh truyền nhiễm và đấu tranh chống bệnhtruyền nhiễm

Đóng góp quan trọng cho sự phát triển của vi sinh vật học ở giai đoạn nầy tậptrung ở công trình nghiên cứu của Louis Pasteur Công trình nghiên cứu đầu tiênPasteur lưu tâm đến đó là qúa trình lên men rượu Trong qúa trình nghiên cứu ông chỉ

ra rằng rượu vang chua là do nhiễm vi khuẩn, để tránh hiện tượng nầy chỉ cần đunrượu lên 60oC và giữ trong chai đậy kín Như vậy vô tình Pasteur đã đề ra phươngpháp thanh trùng đơn giản nhưng hiệu qủa Hiện nay phương pháp thanh trùng Pasteurvẫn còn được ứng dụng trong ngành y tế và chế biến sữa Trong thời gian nầy ở miềnnam nước Pháp và Ý nghề nuôi tầm đang phát triển vì có nguy cơ tầm bị bệnh “vàng”nguy hiểm Qua nghiên cứu ông thấy rằng bệnh nầy do một loại vi sinh vật gây nên vàmuốn cứu chửa nó phải cách ly tầm khỏe và ốm đồng thời diệt hết “mầm bệnh” từ cáccon tầm và lá dâu Phương pháp phòng bị của ông có hiệu qủa và phương pháp chửabệnh nầy hiện nay ngành y vẫn còn ứng dụng Khi nghiên cứu bệnh đậu mùa ở gà, ôngthấy rằng nếu đem vi khuẩn gây bệnh đậu mùa ở gà làm yếu đi và tiêm cho gà một sốlượng nhất định sẽ tạo cho gà khả năng chống bệnh Từ đó ông đã đề xuất chế vacxinchống bệnh như: vacxin chống bệnh nhiệt thán, bệnh tả của gà, bệnh dại của người…

Công trình nghiên cứu của Pasteur không những có giá trị cao về thực tiển màcòn đấu tranh chống thuyết tự sinh, làm rõ cuộc tranh luận về enzyme và nguyên nhâncủa bệnh truyền nhiễm

Cùng với Pasteur, còn nhiều nhà bác học khác cũng nghiên cứu về vi sinh vật,như Robert Coch (1843-1910) là bác sĩ người Đức, sau khi đã tốt nghiệp đại học từ

1872 ông bắt đầu chuyên nghiên cứu bệnh truyền nhiễm Qua nghiên cứu ông kết luậnrằng nguyên nhân gây nên bệnh truyền nhiễm là vi sinh vật và ông công bố vi sinh vật

gây bệnh lao là Mycobacterium tuberculosis Đặc biệt ông đã sáng chế ra phương pháp

nuôi cấy vi sinh vật trên khoai tây, gelatin, thạch… từ đó có thể tách vi sinh vật ra từngchủng riêng biệt Phương pháp nầy được ứng dụng rộng rãi trong phân lập vi sinh vậtnhờ hợp lồng petri

Mesnhicốp (1845-1916) đã phát hiện bạch cầu và nhiều tế bào khác có khảnăng tiêu hóa một số vi khuẩn gây bệnh Ông đã sáng tạo ra học thuyết sinh lý học vềmiễn dịch là học thuyết miễn dịch thực bào Ngoài ra ông là người đầu tiên phát triển

lý luận về chất kháng sinh căn cứ vào tác dụng đối kháng giữa các vi sinh vật với nhau

và sử dụng chất kháng sinh trong y học để chống vi sinh vật gây bệnh

Nhà thực vật học người Nga Ivanôpxki ( 1864-1920) năm 1892 đã khẳng địnhbệnh đốm của cây thuốc lá là do một loại vi sinh vật rất nhỏ bé gây nên, loại nầy cókích thước nhỏ hơn cả vi khuẩn được gọi là siêu vi khuẩn (virus) Đến năm 1937 khikính hiển vi điện tử ra đời chúng ta mới có thể nhìn thấy rõ cấu tạo của chúng

4 Giai đoạn hiện đại

Nhờ có kính hiển vi điện tử mà con người nhìn thấy rõ ràng từng cấu trúc của visinh vật kể cả virus Nhờ các phương pháp phân tích nhanh chóng và hiệu quả (nhưđiện tử, sắc ký, quang phổ ngoại tử, quang phổ phát xạ, quang phổ hồng ngoại…)người ta có thể làm thuần khiết và định lượng từng nhóm hợp chất hóa học chứa trong

tế bào vi sinh vật hoặc các sản phẩm trao đổi chất mà các vi sinh vật đã làm tích luỹ lạitrong môi trường xung quanh Nhờ kỹ thuật nhiểu xạ tia Rơnghen và việc sử dụng máytính điện tử người ta đã biết được cấu trúc không gian của các hợp chất cao phân tử có

ý nghĩa quan trọng trong cuộc sống như protein, axit nucleic…

Vi sinh vật ngoài ý nghĩa quan trọng đối với các ngành khoa học nó còn trởthành mô hình lý tưởng đối với việc nghiên cứu các qui luật cơ bản về sự sống Cácnhà khoa học đã khám phá được cấu trúc ADN và các quá trình tái tổ hợp trong cơ thểsống của sinh vật Những công trình nghiên cứu về việc tổng hợp các bản sao ADN,ARN về khả năng tổng hợp gen ngoài cơ thể và ngoài tế bào cũng được thực hiện trên

mô hình vi khuẩn và virus Chúng ta tin tưởng và hy vọng vi sinh vật sẽ ngày càngđóng góp to lớn hơn nữa trong công cuộc cách mạng sinh học Trong những năm gầnđây nhiều nhà bác học đã nói tới một kỷ nguyên sinh học sẽ bắt đầu từ những nămcuối thế kỷ XX, trong đó khoa học sẽ đi sâu vào bản chất của sự sống ở mức phân tử

và dưới phân tử, tiến tới thời kỳ cấy mô và điều khiển quá trình nuôi cấy mô, ứng dụng

để chữa các bệnh hiểm nghèo cho người, vật nuôi và cây trồng

Nghiên cứu khả năng ứng dụng các chế phẩm vi sinh vật ở qui mô công nghiệpnhư sinh khối giàu protein, vitamin, một số axit amin không thay thế, các chất khángsinh… nhằm phục vụ cho công nghiệp hóa ngành chăn nuôi, thủy sản Như vậy, rõràng vi sinh vật là một đối tượng rất quan trọng trong nền công nghệ sinh học để phục

vụ ngày càng đắc lực cho sản xuất và đời sống con người

Trong thiên nhiên vi sinh vật giữ những mắc xích trọng yếu trong quá trình chuchuyển liên tục và bất diệt của vật chất Nếu trên trái đất không có vi sinh vật hoặc vìmột lý do nào đó sự hoạt động của vi sinh vật ngừng dù chỉ một thời gian ngắn cũnglàm ngưng mọi họat động trên trái đất Người ta đã tính toán và chỉ ra rằng nếu trongkhí quyển không có vi sinh vật trong quá trình phân giải vật chất để cung cấp CO2 chothực vật thì đến một thời điểm nào đó thực vật không tồn tại rồi kéo theo động vật vàcác sinh vật trên trái đất sẽ bị diệt vong

III Mối quan hệ của vi sinh vật học với các ngành khác

1 Vi sinh vật với ngành nông nghiệp

Vi sinh vật có khả năng phân giải, phân hủy hầu hết các chất có trong tự nhiên,

do sự phân bố rộng, đâu đâu cũng có mặt vi sinh vật Do đó trong đất, nước vi sinh vật

sẽ tham gia vào việc chuyển hóa các hợp chất hữu cơ, chất khoáng tạo muối dinhdưỡng cho thực vật, vì thế nó làm tăng độ phì nhiêu màu mỡ cho đất, nước

2 Vi sinh vật với ngành công nghiệp

Trong sản xuất rượu bia từ khâu đường hóa đến lên men đều cần thiết sự có mặtcủa vi sinh vật Bánh mì muốn xốp thơm ngon cũng không thể thiếu vắng vi sinh vật,

vi sinh vật vừa sản sinh amylaza thủy phân tinh bột biến thành đường, vừa sản sinhproteaza thuỷ phân protein thành axit amin và trong điều kiện có ôxy thúc đẩy quátrình lên men cho ra một lượng CO2 nhất định làm cho bánh mì xốp, nở

Trong công nghiệp thực phẩm: sản xuất nước trái cây, muốn thu được nhiềudịch chiết người ta thường dùng vi sinh vật có khả năng sản sinh pectinaza, nhờ đó cóthể thu từ 85-90% dịch trong trái cây Để chế biến nước chấm, nước mắm, chao, sữa

và các sản phẩm của sữa đều không thể tách rời sự có mặt của vi sinh vật Ngoài racông nghiệp dệt, công nghiệp giấy, công nghiệp thuộc da và ngay cả trong công nghiệp

mỏ, địa chất cũng gắn liền với hoạt động sống của vi sinh vật

3 Vi sinh vật với y dược

Các bệnh truyền nhiễm của người và động vật gắn liền với hoạt động sống của

vi sinh vẩ, vì thế muốn trị được các bệnh này chúng ta phải tìm cách giết hoặc ngănngùa không cho chúng hoạt động Đối với y dược đi tìm các vi sinh vật có khả năngsinh các chất kháng sinh, vitamin để sản xuất thuốc trị bệnh cho người và gia súcnhằm mục đích bảo vệ và nâng cao sức khỏe, tuổi thọ cho nhân loại

Chương II ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SINH VẬT & CÁC QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI

Dựa theo hình dạng bên ngoài có thể chia vi khuẩn làm 3 nhóm cơ bản:

+ Hình cầu (cầu khuẩn)

Đơn cầu khuẩn (Micrococcus) đứng riêng rẻ từng tế bào độc lập

Song cầu khuẩn (Diplococcus) hai tế bào xếp thành từng đội

Tứ cầu khuẩn (Tetracoccus) xếp thành từng nhóm bốn tế bào

Liên cầu khuẩn (Steptococcus) xếp thành chuỗi dài

Bát cầu khuẩn (Sarcina) xếp thành từng khối 8 tế bào

Tụ cầu khuẩn (Staphylococcus) xếp thành đám giống như chùm nho

Hình 1 Hình thái các loại vi khuẩn

1 Đơn cầu; 2 Song cầu; 3 Chuỗi cầu; 4 Tụ cầu; 5 Bát cầu; 6 Trực khuẩn;

7 Cầu trực khuẩn; 8 Xoắn khuẩn

* Trực khuẩn

Có dạng hình que, sợi, gậy…chúng khác nhau về chiều dài, đường kính, hìnhdạng hai đầu, khả năng hình thành bào tử Các nhóm trực khuẩn thường gặp:

Bacillus (Bac.) : là trực khuẩn gram dương, hiếu khí, có nha bào, chiều ngang

của nha bào không vượt quá chiều ngang của vi khuẩn

Bacterium (Bact.) : là trực khuẩn gram âm, hiếu khí,không sinh nha bào,

thường có lông ở quanh thân

Clostridium ( Cl.): là trực khuẩn gram dương hai đầu tròn, sống kỵ khí, có

nha bào, chiều ngang của nha bào thường lớn hơn chiều ngang của vi khuẩn, do đó khihình thành nha bào thì vi khuẩn thay đổi hình dạng như hình thoi, hình vợt, hình vùitrống

Pseudomonas (Ps.): là trực khuẩn gram âm, không sinh nha bào.

* Xoắn khuẩn

Là những vi khuẩn có hình sợi lượn sóng có từ 1 hay nhiều vòng xoắn,chúng phân biệt với nhau về chiều dài, đường kính, số lượng và kiểu xoắn

b Kích thước

Loại vi khuẩn có hình cầu có đường kính 2R=1-2µm

Loại vi khuẩn có hình que chiều dài d=1-4µm và chiều rộng r=0,5-1µm

Loại vi khuẩn hình xoắn có chiều dài d=5-30µm

3 Cấu tạo tế bào

Bằng các phương pháp hiện đại và phương tiện kính hiển vi điện tử người tathấy cấu trúc tế bào vi khuẩn có những thành phần chính sau:

a Màng tế bào (Cell-Wall):

Màng tế bào vi khuẩn nằm trong lớp vỏ nhầy hay giáp mô(capsule)và bao bọcbên ngoài màng nguyên sinh chất Trong điều kiện bình thường màng tế bào nằm sátliền màng nguyên sinh chất

Màng tế bào vi khuẩn chiếm khoảng 25-30% khối lượng khô của tế bào Màngđược cấu tạo bởi nhiều lớp, mỗi lớp có chức năng riêng và bám chặt với nhau Dựavào đặc tính màng tế bào, người ta chia vi khuẩn ra làm 2 loại: đó là vi khuẩn gram âm

và vi khuẩn gram dương Sự sai khác này do nhiều nguyên nhân nhưng nhiều tác giảcho rằng nguyên nhân chính và có tính quyết định đó là tính chất bắt màu của màng tếbào.Việc phân biệt ra 2 loại vi khuẩn gram âm và gram dương được nhà vi khuẩn họcĐan Mạch Christian Gram đề xuất năm 1884, theo ông thì vi khuẩn gram dương saukhi nhuộm bằng Cristalviolet sau đó xử lý bằng lugol rồi tẩy cồn và cuối cùng nhuộmbằng Fuchsine hay Safranine, nó vẫn giữ được màu tím của Cristalviolet, còn vi khuẩngram âm sẽ mất màu tím và bắt màu hồng của Fuchsine hoặc Safranine.

Nhiệm vụ của màng tế bào vi khuẩn

+ Là khung để giữ hình thái cho tế bào vi khuẩn

+ Vận chuyển vật chất

+ Là nồng cốt cho các kháng nguyên của tế bào vi khuẩn

+ Ở vi khuẩn gram dương chính cấu trúc polyozit của glycopeptit đã quyết địnhtính chất đặc hiệu của kháng nguyên

+ Ở vi khuẩn gram âm màng giúp việc tạo thành kháng nguyên O, khángnguyên nầy có tầm quan trọng trong việc chẩn đoán bệnh

Màng tế bào tạo điều kiện giúp một số vi khuẩn gây bệnh cho người và gia súc(khả năng sinh độc tố của một số vi khuẩn gram âm)

b Màng nguyên sinh chất (Cytoplasmic membrane)

Trong màng tế bào là khối nguyên sinh chất, khối nguyên sinh chất có màngbao bọc, gọi là màng nguyên sinh chất Màng nguyên sinh chất chiem từ 10 – 15%khối lượng khô của tế bào Màng nguyên sinh chất không có cấu trúc đồng bộ, vùng cónhiều protein, vùng có nhiều lipit Sự phân bố này tạo thành lỗ hổng trên màng nguyensinh chất Ở chổ hổng này chứa một protein đặc biệt, nhiệm vụ vận chuyển thức ăn vào

tế bào gọi là pecmeaza

Cấu trúc của màng nguyên sinh chất gồm 2 thành phần chính :

+ Phospholipit: thường là cardiolipit, phosphatidilgluxerol, phosphat,idiletanolamin, axit phosphatidic và đôi khi là lơxitin

+ Protein ít được nghiên cứu nhiều, khi thủy phân thấy nó chứa đủ các axítamin thường gặp

Màng nguyên sinh chất của mọi vi sinh vật nói chung và vi khuẩn nói riêng đảmnhiệm các chức năng sau:

+ Duy trì áp suất thẩm thấu của tế bào

+ Chủ động tích lũy các chất dinh dưỡng của tế bào, đặc biệt là các thành phầncủa màng tế bào và giáp mô (màng nhầy Capsule )

+ Là nơi cư trú cho một số enzyme đặc biệt là enzyme hô hấp và các cơ quancon như Ribôxôm.

+ Ngoài ra, hiện nay người ta còn cho rằng màng nguyên sinh chất cùng vớimeroxôm chỉ đạo việc phân chia tế bào vi khuẩn

c Nguyên sinh chất

Dưới lớp vỏ tế bào (thành tế bào) là khối nguyên sinh chất trong suốt và hơilỏng Nguyên sinh chất có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống của vi khuẩn Nó cóđầy đủ tính chất của vật chất sống và không ngừng đổi mới cấu trúc Qua việc đồnghóa các chất dinh dưỡng, nguyên sinh chất của tế bào có ảnh hưởng lên thành phần vàtính chất của môi trường xung quanh Bằng các phản ứng hóa học, trong nguyên sinhchất của tế bào xảy ra trong quá trình tổng hợp những hợp chất phức tạp (protit, gluxit

…) từ các chất đơn giản Song song đó cũng có các quá trình phân giải các chất phứctạp thành hàng loạt các chất đơn giản khác

Nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn thường không màu, đồng nhất là một hệkeo cấu tạo nên từ nước, protit, lipit, gluxit và các chất khoáng khác nhau Tuy nhiên

có trường hợp thể hiện rõ tính chất hạt (ví dụ: ở Azotobacter ) Các lớp nguyên sinh

chất nằm ở những vị trí khác nhau thì không giống nhau Lớp nguyên sinh chất ngoàicùng (lớp sát ngay thành tế bào) dày khoảng 60 - 80 Ao (Ao= 10-10m), đặc hơn so vớilớp gần tâm tế bào Lớp này ảnh hưởng trực tiếp lên tính bán thấm của tế bào và đượcgọi là màng nguyên sinh chất và có thành phần rất phức tạp, trong đó có protit, lipit,gluxit và đặc biệt có một hệ enzyme phức tạp hoàn thành nhiều chức năng quan trọngđối với đời sống của tế bào vi khuẩn như điều khiển quá trình thấm vào và thải ra củanhiều chất dinh dưỡng, thực hiện quá trình sinh tổng hợp tế bào, tổng hợp protein và

có khả năng tổng hợp ARN

Nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn chứa nhiều thể vùi khác nhau: glucogen,granilo, những giọt chất béo, lưu huỳnh, sắt, lipit …vi khuẩn gây bệnh lao thườngchứa nhiều chất béo nên chúng rất bền đối với một số hóa chất như kiềm, axit, cồn.Trong nguyên sinh chất của một số vi khuẩn còn có những tinh thể muối của axitoxalic, carbonat canxi và nhiều vitamin khác nhau

Các thể vùi: có chức năng làm chất dinh dưỡng dự trữ cho tế bào, một phần

khác của thể vùi là những sản phẩm trao đổi chất, ví dụ: muối của axit oxalic Ở

Spirillum volutans có hạt dị nhiễm sắc chất, protein volutin thường được nhuộm màu

xanh metilen đã hiện thành màu tím đỏ trong lúc nguyên sinh chất thì hiện màu xanh

Không bào cũng một dạng của thể vùi trong tế bào vi khuẩn Không bào chứa

đầy dịch tế bào, là một loại dung dịch của những hợp chất béo và vô cơ, các chấtkhông bào thường có vỏ mỏng bao bọc

Ti lạp thể là một thể vùi đặc biệt kiểu hạt chứa nhiều enzyme oxy hóa khử

tham gia tích cực vào quá trình ôxy hóa khử và sự tổng hợp tế bào chất

Căn cứ vào sự khác nhau về thành phần hóa học của nguyên sinh chất tế bào vikhuẩn để xây dựng nên phương pháp nhuộm tế bào vì chính thành phần hóa học quyết

định ảnh hưởng của các thuốc nhuộm Ví dụ : khi vi khuẩn nhuộm theo phương pháp

Gram thì tất cả các vi khuẩn Gram âm bắt màu đỏ hồng còn vi khuẩn gram dương thìbắt màu tím than

d Nhân tế bào vi khuẩn

Nhân tế bào vi khuẩn cũng là một bào quan, nhưng là một bào quan đặc biệtquan trọng với chức năng bao trùm lên mọi hoạt động của tế bào Theo nghiên cứumới nhất thì nhân tế bào vi khuẩn thường là một khối axit dezoxyribonucleic (ADN)hình tròn, hình ovan, hoặc hình dài thường nằm vào trung tâm của tế bào vi khuẩn

Nhân của tế bào vi khuẩn được coi như nhiễm sắc thể cấu tạo bởi 2 sợi ADNdài và cuộn lại thành búi, không có màng nhân và nhân con, nó tiếp xúc trực tiếp vớibào tương, thế cho nên cần hiểu nhân tế bào vi khuẩn như một dạng hạch Nhân đảmnhiệm hai chức năng chính:

+ Điều khiển việc tổng hợp protein

+ Di truyền mọi tính chất của tế bào mẹ cho thế hệ sau

e Những cấu trúc khác của tế bào vi khuẩn

Tiên mao (Flagellum): Nhờ có tiên mao (roi) mà vi khuẩn di chuyển được.

Một tế bào có thể có một hoặc vài tiên mao, kích thước dao động 0,001 0,003 * 4

-100µm Có ba loại tiên mao: đơn mao, chùm mao và chu mao Thành phần hoá họccủa tiên mao chủ yếu là protein, chiếm trên 90%, phần còn lại là các chất vô cơ

Nhân gốc : vai trò điều khiển tiên mao di động theo các hướng khác nhau Tiêm mao: Đó là các lông tơ phủ ngoài cùng của tế bào vi khuẩn, có tác dụng

bảo vệ tế bào và là chổ bám khi hai tế bào tiếp hợp với nhau, ở giai đoạn trưởng thành,

1 tế bào có tới vài nghìn tiêm mao Thành phần hoá học của tiêm mao chủ yếu làprotein

Lớp vỏ nhày (lớp dịch nhày): là lớp dịch phủ bên ngoài của tế bào vi khuẩn.

Nhờ có lớp vỏ nhày này mà tế bào vi khuẩn mới có khả năng xâm nhập vào tế bào chủ,lớp vỏ nhầy được tiết ra từ nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn và nó thường bao bọc

từ 1 đến vài tế bào, thậm chí một số lớn tế bào vi khuẩn làm cho các tế bào đó như cóchung một lớp vỏ nhầy

Thành tế bào vi khuẩn và lớp vỏ nhầy ở đa số các trường hợp là 2 bộ phận riêngbiệt nhau, ranh giới giữa thành tế bào với lớp vỏ nhầy hiện lên rõ nét Tuy nhiên, đôilúc các cấu trúc này gần như hòa lẫn vào nhau, thậm chí có một số loài vi khuẩn, lớp

vỏ nhầy chỉ như một phần dày lên của thành tế bào, ở một số khác lớp này là 1 khốichất nhầy rõ rệt

Ở đa số các loài vi khuẩn, lớp vỏ nhầy chỉ xuất hiện rõ nét trong một số điều

kiện sống nhất định Ví dụ : Ở một số loài Leuconostoc chỉ tạo lớp vỏ nhầy khi sống

trong môi trường chứa đường hoặc sữa đặc (là trở ngại trong công nghiệp)

Đôi khi lớp vỏ nhầy lại được vi khuẩn tạo nên trong điều kiện môi trườngkhông thuận lợi Đối với một số vi khuẩn gây bệnh thì việc tạo vỏ nhầy là dấu hiệu củađộc tính và sự tạo lớp vỏ nhầy của vi khuẩn sẽ ngừng khi vi khuẩn chuyển môi trườngsinh sống, có thể nói rằng sự tạo lớp vỏ nhầy ở vi khuẩn là một biểu hiện tự vệ

Thành phần hóa học của lớp vỏ nhầy ở các loài vi khuẩn khác nhau thì khácnhau Đa số trường hợp nhầy được tạo nên từ polisaccarit, một số trường hợp khácngoài polisaccarit còn có nitơ, phospho và có thể có cả polipeptit Tuy nhiên, thànhphần chủ yếu của lớp vỏ nhầy là nước, nước chiếm 98%, vì vậy lớp vỏ nhầy có tácdụng bảo vệ tế bào vi khuẩn chống lại quá trình khô

Hình 2 Cấu tạo tế bào vi khuẩn

1 Tiên mao; 2 Nhân; 3 Màng nguyên sinh chất; 4 Lớp vỏ nhầy;

5 Màng tế bào; 6 Riboxom; 7 Tiêm mao; 8 Nhân gốc

Bào tử (nha bào)

Trong điều kiện bất lợi nhất định (như thiếu chất dinh dưỡng nhiệt độ, pHkhông thích hợp môi trường tích lũy quá nhiều sản phẩm trao đổi chất một số vi khuẩn

có khả năng tạo nên những thể đặc biệt gọi là nha bào hay bào tử

Khi tạo bào tử, tế bào bị mất phần lớn lượng nước tự do, nguyên sinh chất đặclại và được bọc bằng lớp vỏ dày hơn

Hàm lượng magie và canxi trong bào tử cao hơn tế bào dinh dưỡng vì vậy bào

tử có khả năng chịu nhiệt cao hơn tế bào Bào tử vi khuẩn còn có khả năng rất bền đốivới ảnh hưởng của các nhân tố lý hóa khá

Ví dụ : Bào tử của một số tế bào vi khuẩn ưa nhiệt không bị tiêu diệt khi bị đunsôi 5 ngày liền ở môi trường lỏng Một số bào tử vi khuẩn khác có thể tồn tại đượctrong môi trường chứa 100% ôxy,100% khí mêtan, 100% amoniac hoặc 50%hydroxianic Bào tử khô của vi khuẩn có thể sống được hàng chục năm

Trong công nghệ thực phẩm, bào tử vi khuẩn gây rất nhiều khó khăn, cho côngtác chế biến và bảo quản các sản phẩm thực phẩm.

Ví dụ : Bào tử của vi khuẩn gây thối rữa có trong các sản phẩm rau, quả, sữa,bột, trứng …bị sấy khô cùng sản phẩm nhưng chúng vẫn không chết đi mà khi có cơhội thuận lợi (độ ẩm, nhiệt độ thích hợp) sẽ nẩy chồi, phát triển và sinh sản gây nên hưhỏng nặng nề cho thực phẩm chính là nguyên nhân của những vụ dịch từ con đườngthực phẩm Hầu hết các loại cầu khuẩn và xoắn khuẩn không có khả năng tạo bào tửKraxinhicốp (1958) quan sát thấy đa số vi sinh vật đất, trong mọi điều kiện bất lợi vẫnkhông tạo thành bào tử Và trên các môi trường kháng sinh, chất sát trùng cũng không

thấy vi khuẩn sinh bào tử Một số trực khuẩn (Bac.mycoides Bac.mesentericus, Bac.megatherium) khi mới cấy trên môi trường nhân tạo thì sinh bào tử nhưng khi cấy

vào đất lại không sinh bào tử

4 Thành phần hóa học tế bào vi khuẩn

Thành phần hóa học của tế bào vi khuẩn chủ yếu gồm các nguyên tố: C, O, H,

S, N và P ngoài ra một số nguyên tố khác với số lượng rất nhỏ như :Na, K, Ca, Mg, Fe,Cl… Trong đó các loài vi khuẩn khác nhau thì các nguyên tố có hàm lượng khác nhau.Trong tế bào vi khuẩn, hàm lượng các nguyên tố thay đổi rất nhiều hoàn toàn phụthuộc vào điều kiện nuôi cấy

Ở tế bào vi khuẩn nước chiếm từ 75 - 98% tổng khối lượng, tế bào dinh dưỡng.Lượng nước này phụ thuộc vào môi trường xung quanh Nếu được nuôi cấy trong môitrường muối khoáng, tế bào vi khuẩn chứa nhiều chất vô cơ Tổng cộng các chất vô cơ

từ 2 - 30%, các chất hữu cơ từ 40 - 90% tính theo khối lượng khô Chất hữu cơ trong tếbào vi khuẩn tập hợp các thành phần sau:

+ Protit (kể cả nucleo proteit): 40 - 80%

+ Gluxit: 10 - 30%

+ Axit nucleic (ADN và ARN): 1 - 30%

+ Các hợp chất hữu cơ khác: không đáng kể

Trong thành phần hữu cơ của tế bào vi khuẩn còn nhiều hợp chất Nitơ phức tạpphi protein, trong đó đáng kể nhất là các purin, các polipeptit và các axit amin

5 Hình thức sinh sản của vi khuẩn

Vi khuẩn cũng như các nhóm sinh vật khác sinh trưởng tới thời kỳ nhất địnhthì sinh sản vi khuẩn chỉ có một hình thức sinh sản đơn giản là phân cắt, nó có thểphân cắt theo một mặt phẳng, 2, 3 hoặc nhiều mặt phẳng song song hay bất kỳ Trong

sự phân cắt của cầu khuẩn các màng ngăn sắp xếp rất khác nhau, nếu màng ngăn sắpsong song với nhau thì cho một chuỗi tế bào nối tiếp nhau đó là liên cầu khuẩn; nếumàng ngăn sắp xếp vuông góc với nhau tạo bốn tế bào còn ba mặt phẳng vuông gócvới nhau tạo 8 tế bào, còn nhiều mặt phẳng tạo thành đám tế bào (tụ cầu khuẩn) Còntrong sự phân cắt của trực khuẩn màng ngăn bao giờ cũng vuông góc với chiều dài của

tế bào và nó có thể phân cắt đồng và dị hình, nếu dị hình thì nó hình thành một tế bàohình que và tế bào gần vuông, 2 tế bào tách rời nhau, tế bào giữa hình vuông phát triểnthành bầu dục rồi tròn sau đó mới trở thành dạng que Cụ thể vi khuẩn phân cắt theo sơ

đồ sau:

Hình 3 Các hình thức sinh sản của vi khuẩn

B - Nấm men

1 Khái niệm

Nấm men là nhóm vi sinh vật nhân thật, tế bào nấm men thường lớn gấp 10 lần

so với tế bào vi khuẩn, phân bố rộng rãi trong tự nhiên, đặc biệt trên lương thực và hoaqủa chưá nhiều đường Nhiều loại nấm men được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệprượu bia, bánh mì, bánh ngọt và nước giải khát Sinh khối của nấm men giàu đạm,vitamin, muối khoáng.Vì vậy nấm men được sử dụng rộng rãi trong ngành côngnghiệp sản xuất thức ăn bổ sung cho người và gia súc Tuy nhiên bên cạnh những loàinấm men có ích cũng có một số nấm men gây bệnh cho người, gia súc và làm hư hỏngthực phẩm

2 Hình thái kích thước của nấm men

Nấm men là nhóm vi sinh vật có cấu tạo cơ thể đơn bào, hình thái thay đổi phụthuộc vào giống loài, điều kiện môi trường, tuổi nuôi cấy Nấm men thường có hìnhcầu, hình bầu dục, hình trứng, hình ống dài, hình bình hành, hình tam giác, … Một sốnấm men lại có tế bào hình dài nối tiếp nhau thành dạng sợi gọi là khuẩn ty thể(Mycelium) hoặc khuẩn ty giả (Pseudomycelyum), sợi nấm chia thành 2 loại khácnhau: sợi cơ chất hay sợi dinh dưỡng giúp nấm bám chặc vào cơ chất hấp thu các chấtdinh dưỡng và sợi khí sinh phát triển trong không khí, trên bề mặt của cơ chất, kíchthước trung bình từ 3 -3,5 x 10 µm

3 Cấu tạo tế bào nấm men

Tế bào nấm men cấu tạo tương tự tế bào vi khuẩn nhưng chỉ bắt màu gramdương ngoài ra còn một số sai khác

a Màng tế bào

Khi còn non màng tế bào nấm men mỏng và nó dày lên theo thời gian.Thànhphần hoá học chủ yếu là hemixellulose chiếm 60 – 70% trọng lượng khô, ngoài ra còn1-3% kitin, 6 -15% protein, 8 -8,5% lipit, khoảng 9% chất khoáng.

+ Riboxôm: Cấu trúc giống như riboxôm của tế bào vi khuẩn, ngoài ra còn có

nhóm riboxôm của các tế bào nhân thực, là các riboxôm có hoạt tính cao làm nhiệm vụtổng hợp protein và một ít ở trạng thái tự do

+ Ty thể: Là những thể hình cầu, hình que hay hình sợi nằm trong khối nguyên

sinh chất, nó luôn di động và tiếp xúc với các thành phần khác của tế bào Hình dạng

và số lượng thay đổi theo điều kiện nuôi cấy và trạng thái sinh lý của tế bào nấm menChức năng quan trọng của ty thể :

+ Tham gia thực hiện các phản ứng oxi hoá, giải phóng năng lượng có ích chohoạt động của tế bào

+ Tham gia vào việc tổng hợp protit, lipit, carbohydrat các hợp chất này thamgia cấu tạo tế bào

+ Không bào làm nhiệm vụ điều hoà áp suất, tham gia vào quá trình trao đổi chất

tế bào Điều hoà các quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào

+ Các hạt dự trữ, hạt tinh bột, hạt glucogen, …các hạt này nhiều hay ít phụ thuộcloài nấm men, điều kiện nuôi cấy và trạng thái sinh lý của nó

d Nhân tế bào nấm men

Nhân tế bào nấm men là nhân thật đã phân hoá, nhân có hình bầu dục hoặc hìnhtròn, có màng nhân Nhân của tế bào nấm men có tính chất ổn định, có kết cấu hoànchỉnh, có biểu hiện nhân của tế bào tiến hoávà nhân đã phân chia theo hình thức giảmphân, số lượng nhân ít, thường có 1- 2 nhân nằm giữa tế bào

Nhân tham gia trong điều chỉnh quá trình vận chuyển poliriboxôm, ARN thôngtin, ARN vận chuyển ra ngoài nguyên sinh chất

Hình 4 Cấu tạo tế bào nấm men

4 Hình thức sinh sản

a Sinh sản dinh dưỡng

Khi mới nuôi cấy nấm nem vào môi trường giàu chất dinh dưỡng, nấm men sẽsinh sản bằng phân cắt giống vi khuẩn hoặc là nẩy chồi nhưng đa phần là theo phươngthức nẩy chồi Sự nẩy chồi của nấm men được tiến hành như sau: Đầu tiên ở tế bàonấm men đến thời kỳ sinh sản xuất hiện một chồi con trên tế bào, chồi con lớn dần,nguyên sinh chất và nhân được chia đều cho hai bên tế bào "mẹ" hoặc vẫn gắn vào tếbào "mẹ" và cứ thế tiếp tục tế bào "mẹ" và con lại sinh sản

Hình 5 Sinh sản dinh dưỡng của nấm men

b Sinh sản vô tính

Khi trong môi trường thiếu hụt thức ăn thì nấm men không sinh sản được bằnghình thức dinh dưỡng mà lúc đó nó chuyển sang hình thức sinh sản vô tính bằng cáchhình thành bào tử Khi đó nhân và nguyên sinh chất của tế bào "mẹ" phân chia 2-3 lầnliên tiếp tạo thành 4 -8 nhân con, mỗi nhân con được chất nguyên sinh bao bọc và có

vỏ để tạo thành nang bào tử còn tế bào "mẹ" trở thành bào tử nang

Hình 6 Sinh sản hữu tính của nấm men

c Sinh sản hữu tính

Ở một số nấm men còn có khả năng sinh sản hữu tính bằng cách tiếp hợp Lúcđầu hai tế bào ở gần nhau mọc mấu lồi hướng vào nhau, màng của hai tế bào ở chỗmấu lồi tiếp xúc bị thuỷ phân để hai bên thông với nhau, trong ống thông chất nguyênsinh và nhân hoà lẫn với nhau làm một Như vậy hai tế bào đã kết hợp với nhau đểhình thành hợp tử Nhân của hợp tử phân chia ba lần liên tiếp để tạo thành 8 nhân con.Mỗi nhân con là cơ sở tạo thành một nang bào tử còn hợp tử thì biến thành bào tửnang

C - Nấm mốc

1 Khái niệm, hình dạng và cấu tạo

Nấm mốc là thuật ngư chỉ các dạng nấm vi thể có hệ sợi (là tên chung để chỉcác nhóm nấm không phải là nấm men và cũng không phải các nấm lớn có mũ nhưnấm rơm) Hệ sợi có thể phân nhánh, những sợi này sinh trưởng ở hệ đỉnh và pháttriển rất nhanh tạo thành một đám chằng chịt, từng sợi goị là khuẩn ty hay sợi nấm(hypha), còn cả đám sợi gọi là khuẩn ty thể hay hệ sợi nấm (mycelium) Trên cơ thểnấm bao gồm khuẩn ty và bào tử Cấu tạo cơ thể nấm mốc có thể là đơn hoặc đa bào,nhưng chủ yếu là đa bào (sợi nấm có vách ngăn)

Như trên ta đã đề cập, cấu tạo của nấm là những sợi phân nhánh, sợi này gọi làkhuẩn ty, mang cơ quan sinh sản (sợi khuẩn ty đưa ra ngoài không khí nên còn gọi làkhuẩn ty khí sinh) Chiều ngang của khuẩn ty từ 3-10µm (lớn gấp 10 lần của vikhuẩn) Tuỳ từng loại nấm mốc khác nhau mà chúng có hình dạng khác nhau, thườnggặp 5 loại hình :

+ Sợi nấm hình lò xo, hình xoắn ốc, hình quăn quẹo xoắn tròn lại

+ Sợi nấm hình đốt quấn với nhau thành một khối chặt

+ Sợi nấm hình vợt 1 đầu to và cong

+ Sợi nấm hình hươu

+ Sợi nấm hình lược, hình lá cây dừa

Ngoài phần sợi nấm đưa ra ngoài không khí còn có sợi nấm cấm sâu vào cơchất và hấp thụ dinh dưỡng, sợi nấm này gọi là sợi nấm cơ chất hoặc sợi nấm dinhdưỡng Màng của sợi nấm có thành phần cấu tạo giống như của nấm men

Nấm mốc cũng có bào tử, bào tử cũng là cơ quan sinh sản Khi nấm mốc trưởngthành sẽ xuất hiện khuẩn ty khí sinh, từ khuẩn ty khí sinh sẽ sản sinh ra bào tử Ta lấy

hình thái của hai giống Aspergillus và Penicillium làm ví dụ

Hình 7 Sơ đồ cuống bào tử của Penicillium (a) và Aspergillus (b)

Do yêu cầu môi trường sống đơn giản, đặc biệt là bào tử của nấm nằm ở sợikhuẩn ty khí sinh nên chỉ cần một tác động nhỏ nấm mốc đã phát tán đi xa Do đótrong tự nhiên nó phân bố rất rộng, thậm chí nó còn phân bố cả trên cơ thể người.Trong tự nhiên, nấm mốc tham gia vào vòng tuần hoàn vật chất, ngoài ra nấm mốccũng có khả năng sinh tổng hợp các chất kháng sinh, vitamin, axit amin và cácenzyme Nên con người đã sử dụng chúng để sản xuất các chế phẩm sinh học nói trên

Bên cạnh những nấm mốc có lợi cũng có nhiều nấm mốc có hại gây cho người

và gia súc nhiều bệnh hiểm nghèo

2 Hình thức sinh sản

Sinh sản dinh dưỡng: Đối với hình thức sinh sản dinh dưỡng của nấm mốc cũng

có nhiều cách:

Phân cắt: giống vi khuẩn

Nẩy chồi: giống nấm men

Khúc khuẩn ty: Trên cơ thể của nấm đứt ra từng đoạn, mỗi đoạn nảy mầm cho

cá thể mới

Hậu bào tử: Gặp ở nấm đa bào, đến thời kỳ sinh sản một số tế bào ở trên cơ thểnấm tích luỹ chất dinh dưỡng, màng dày lên thành hậu bào tử, hậu bào tử tách khỏi cơthể gặp điều kiện thuận lợi nẩy mầm cho cá thể mới

Noãn bào tử: Khi hình thành noãn bào tử thì đầu khuẩn ty đứt ra thành từngđoạn nhỏ, mỗi tế bào về sau nảy mầm thành các khuẩn ty mới.

Hình 8 Sinh sản dinh dưỡng của nấm mốc

Sinh sản vô tính của nấm mốc: Trong sự sinh sản vô tính của nấm mốc, taphân biệt hai trường hợp sau :

Sinh sản bằng bào tử nội sinh : Đó là hình thức sinh sản của đại đa số nấm hạđẳng, từ khuẩn ty thể xuất hiện khuẩn ty đặc biệt chui ra ngoài giá thể gọi là cuốngsinh bào tử, trên đầu cuống sinh bào tử mang dấu bào tử có thể tròn hình chai hoặcphân nhánh tuỳ giống loài Trong nhân phân chia nhiều lần liên tiếp để tạo thành mộtloạt nhân con, nhân con được bao bọc bởi nguyên sinh chất và vỏ để tạo thành nangbào tử, còn màng nhân trở thành bào tử nang, khi chín bào tử nang vỡ ra, nang bào tửđược phóng thích ra ngoài gặp điều kiện thuận lợi nẩy mầm cho cá thể mới

Sinh sản bằng bào tử ngoại sinh : Đó là hình thức sinh sản của nấm thượngđẳng và một số nấm hạ đẳng Hình thức sinh sản này được tiến hành như sau: Đầu tiêntrên nấm thượng đẳng và một số nấm hạ đẳng mọc lên từ những sợi khuẩn ty đặc biệtgọi là cuốn dính, bào tử đầu cuống dính bào tử mọc ra những chồi ngắn giống hình cáichai xếp toả tròn trên bề mặt của cuống này Mỗi chồi ngắn sinh ra nhiều đính bào tử,các đính bào tử dính liền với nhau

Sinh sản hữu tính của nấm mốc: Sinh sản hữu tính của nấm mốc cũng bằng tiếphợp để hình thành hợp tử giống như nấm men ở trên nhưng sau khi hình thành hợp tửthì nhân phân chia 2 - 3 lần liên tiếp tạo thành 4 hoặc 8 nhân con, nhân con được baobọc bởi nhóm nguyên sinh chất và vỏ tạo thành nang bào tử, nếu nhân phân chia hailần liên tiếp tạo thành 4 nhân con, tạo thành 4 nang bào tử đi ra ngoài gọi là bào tửngọai sinh, còn phân chia ba lần liên tiếp tạo thành 8 nang bào tử này nằm trong túi

D - Virus

1 Khái niệm

Virus là thực thể chưa có tế bào (mỗi virus được gọi là hạt hay virion)

Đặc điểm:

o Kích thước siêu nhỏ bởi vì virus được tính bằng đơn vị nanomet (nm)

m = 10-3 mm; 1 nm = 10-6 mm mà mắt con người khó thấy được rõnhững vật nhỏ hơn 1mm

o Thành phần hóa học đơn giản chưa có cấu tạo tế bào, chúng tồn tại như

là vật chất sống đơn giản chỉ chứa một loại axit nucleic (ADN hoặc ARN)

o Sống ký sinh nội bào

o Không có hiện tượng sinh trưởng cá thể, không tự phân đôi Chỉ pháttriển và sinh sản trên mô tế bào sống Vì vậy, virus là nhóm tác nhân gâybệnh cho người, gia súc, cây trồng…

Ở người: cúm (virus cúm), tay chân miệng (Polivirus), ung thư cổ tửcung ở phụ nữ (virus HPV), quai bị (virus Paramyxo), bệnh rubella(rubivirus), AIDS (virus HIV), viêm gan siêu vi B, C…

Gia súc: cúm gà, lỡ mồm lông móng…

Cây trồng: đốm lá ở cây thuốc lá, khoai tây…

o Bệnh do virus gây ra chưa có thuốc trị (một số bệnh có thể tiêm vaccinephòng bệnh)

Biện pháp phòng ngừa các bệnh do virus:

o Tiêm vaccine phòng bệnh (sởi, quai bị, sốt bại liệt, ung thư CTC, viêmgan siêu vi B, C…)

o Vệ sinh y tế;

o Chế độ dinh dưỡng thích hợp;

o Lối sống lành mạnh…

2 Hình dạng, kích thước

Dựa vào sự sắp xếp capsome hình thái virus chia làm 3 dạng chủ yếu:

 Dạng cấu trúc xoắn: gồm hầu hết các virus gây bệnh cho thực vật nhưvirus đốm lá cây thuốc lá, virus khoai tây, kích thước từ 15 – 250 nm

Cấu trúc xoắn

Cấu trúc khối

Cấu trúc hỗn hîp

Virut

kh¶m

thuèc l¸

Virut b¹i liÖt

Phage T2

Virut HIV

Khèi ®a

Hình 9 Các dạng cấu trúc cơ bản của virus

Hình 10 Hình thái của một số virus

A Virus bại liệt; B Herpesvirus; C TMV; D Virus cúm;

E Sởi, quai bị; F Dại; H Poxvirus; I các phage T

3 Cấu tạo tế bào

Capsit (phần vỏ): là lớp vỏ trực tiếp bao quanh lõi axit nucleic của virus, cóbản chất là protein, do nhiều đơn vị capsome tạo thành, capsit có chức năng bảo vệkhông cho enzyme nucleaza tác động và phá hủy axit nucleic, đồng thời giữ cho hìnhthái, kích thước của virus luôn được ổn định Capsit mang tính kháng nguyên đặc hiệucủa virus

Lõi axit nuclêic (hệ gen): nằm ở giữa hạt virus tạo thành lõi hay hệ gen củavirus, chứa axit nucleic, mỗi loại virus đều phải có một trong hai loại axit nucleic,hoặc ADN, hoặc ARN, virus có cấu trúc ADN phần lớn mang ADN dạng kép, cònvirus mang ARN chủ yếu ở dạng sợi đơn Axit nucleic là vật liệu được mã hóa mangthông tin di truyền của virus Hầu hết các virus thực vật chứa ARN, virus gây bệnh chongười và động vật một số chứa ADN, một số chứa ARN, còn thực khuẩn thể thì luônluôn chứa ADN

Lớp vỏ ngoài (ở một số virus): là lớp lipit kép và protêin giúp bảo vệ cơ thể, gaiglycoprotêin làm nhiệm vụ kháng nguyên giúp virus bám lên bề mặt tế bào vật chủ

4 Chu trình sinh sản của virus trong tế bào chủ

Sự sinh sản của Virus chỉ có được khi Virus xâm nhập được vào tế bào vật chủ.Virus không sinh sản bằng cách nhân đôi như Vi khuẩn mà nhân lên hàng loạt trong kýchủ Thực chất, đó là sự tổng hợp hàng loạt 2 thành phần cơ bản: lõi acid nucleic và vỏprotein rồi lắp ráp lại thành virion Có thể chia sự sinh sản của Virus ra làm 5 giaiđoạn: Hấp phụ, xâm nhập, tổng hợp, lắp ráp và phóng thích

Đối với virus có cấu trúc hỗn hợp (Phage): đưa trực tiếp axit nucleic vào tếbào vật chủ, khi virus xâm nhập vào tế bào chủ vật chất di truyền chủa virus gắn xen

vào hệ gen của tế bào chủ, mà tế bào chủ vẫn sinh trưởng bình thường thi chu trìnhnhân lên đó gọi là chu trình tiềm tan virus đó gọi là virus ôn hòa không gây bệnh chovật chủ

Khi virus nhân lên làm tan tế bào chủ thì chu trình nhân lên đó gọi chu trìnhsinh tan, virus đó là virus dộc và gây bệnh cho vật chủ

c Sinh tổng hợp

Khi xâm nhập, các acid nucleic của virus lập tức “tàng hình” bằng cách methylhóa hoặc glucosyl hóa, cho giống như acid nucleic của tế bào chủ Giai đoạn nàythường ngắn

Sau đó quá trình tổng hợp acid nucleic và protein của tế bào chủ bị đình chỉ.Acid nucleic của virus sẽ điều khiển tế bao chủ sao chép hàng loạt acid nucleic lõi,tổng hợp hàng loại protein vỏ của virus Tất cả các nguyên liệu như nucleotid và acidamin, năng lượng,polysome đều huy động từ tế bào chủ

Acid nucleic chuỗi kép tái bản theo nguyên tắc “bán bảo thủ” Các acid nucleicchuỗi đơn được tổng hợp qua 1 giai đoạn trung gian tạo acid nucleic chuỗi kép để làmkhuôn Sự tổng hợp các protein virus không diễn ra cùng lúc Ở giai đoạn sớm là cácenzyme cần cho sao chép acid nucleic hay gắn ADN virus vào genome ở tế bào chủ,các protein điều hành tổng hợp các thành phần virus Protein giữa kì là các proteincapsid, protein kết thúc tổng hợp các thành phần virus… Sau cùng, là các proteinenzyme điều khiển lắp ráp virion, enzyme phá hủy thành tế bào chủ…

d Lắp ráp

Capsid và acid nucleic của virus kết hợp thành kết cấu nucleocapsid của hạtvirus Sự lắp ráp này có thể rất đơn giản theo quy luật tinh thể hóa (TMV) hoặc phứctạp hơn, phải có sự điều khiển của gen (phage)

e Phóng thích

Nhờ các enzyme, virus phá hủy thành tế bào, làm tan tế bào chủ, giải phónghàng loạt virion Virus cũng có thể được phóng thích từ từ, không làm tế bào chủ chếtngay

Một số loài virus, khi được phóng thích chúng mang theo 1 phần màng sinhchất của tế bào chủ để cải tạo thành màng bao của mình

II Dinh dưỡng và tăng trưởng của vi sinh vật

1 Sự dinh dưỡng của vi sinh vật

a Các chất dinh dưỡng cần thiết

Có 2 nhóm vật chất cần thiết cho sự sống của vi sinh vật, thứ nhất là nước, làyếu tố quyết định sự dinh dưỡng của vi sinh vật; nhóm thứ hai gồm các vật chất cấutạo bởi các nguyên tố C, H, O, N, P, S, K, Na, Ca …

Các nguyên tố như C, H, O, N, P, S, K luôn luôn hiện diện trong tất cả các hợpchất như (protein, chất béo, chất bôt đường….).

Các nguyên tố khác cũng là nguyên tố tối cần như Ca, Na, Fe, Mg… tuy nhiên

nó là nguyên tố tối cần cho từng nhóm vi sinh vật

Thí dụ: Fe cần cho vi sinh vật hiếu khí, Mg rất cần thiết cho vi sinh vật cóquang hợp

Các nguyên tố vi lượng: gồm các nguyên tố Fe3+, Mn2+, Ca2+ , tuy số lượng ítnhưng rất cần thiết cho tăng trưởng của vi sinh vật Ngoài ra, vitamin cũng góp phầnkích thích sự tăng trưởng của vi sinh vật Bên cạnh đó axit amin cũng là những chấthết sức cần thiết cho vi sinh vật

Ví dụ: khi nuôi cấy vi khuẩn Salmonella typhi nếu thiếu Tryptophan vi khuẩn

không mọc được

b Các cách dinh dưỡng

Các vi sinh vật thuộc nhóm nguyên sinh động vật có thể tiêu thụ được các vậtrắn khác, các vi khuẩn hoặc các nguyên sinh động vật khác nhỏ hơn Lối dinh dưỡngnày được gọi là dinh dưỡng theo lối động vật hay là thực bào

Các vi sinh vật (vi khuẩn) chỉ tiêu thụ được phần tử tương đối nhỏ hòa tantrong nước Các chất này có thể chui qua màng tế bào bởi khuếch tán hoặc bởi các cơnguyên khác Đây là cách dinh dưỡng theo lối thực vật

2 Sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

a Khái niệm

Sinh trưởng và phát triển là một thuộc tính cơ sở của sinh vật, cũng như độngvật và thực vật, VSV cũng sinh trưởng và phát triển

Sinh trưởng: là sự tăng kích thước và khối lượng tế bào (sự tăng sinh khối)

Phát triển : là sự tăng lên về số lượng tế bào (sự sinh sản)

Trong điều kiện phòng thí nghiệm, thường người ta theo dõi ảnh hưởng của cácyếu tố môi trường lên sự sinh trưởng và phát triển của VSV nhờ các phương pháp nuôicấy thích hợp Có hai phương pháp nuôi cấy cơ bản: Nuôi cấy tĩnh và nuôi cấy liêntục

b Sinh trưởng và phát triển của VSV trong điều kiện nuôi cấy tĩnh

Quá trình sinh trưởng và phát triển của tế bào trong điều kiện nuôi cấy tĩnh luôntuân theo một qui tắc nhất định và chia làm 4 pha nối tiếp nhau:

Pha mở đầu pha tiềm phát)

Pha này tính từ lúc bắt đầu cấy đến khi VSV đạt được tốc độ sinh trưởng cựcđại trong pha này tế bào chưa phân chia, nhưng thể tích và trọng lượng tăng lên do

quá trình tổng hợp các chất diễn ra mạnh Giai đoạn này thường kéo dài từ 3 – 4 giờ cótác dụng để tế bào thích ứng với môi trường dinh dưỡng và sinh tổng hợp các chất cầnthiết cho cơ thể.

Pha logarit (logarithmic phase) pha luỹ tiến: vi sinh vật sau khi đã chuẩn bị

cho sự tăng trưởng vượt bậc sau đó Bắt đầu tăng mật số lên với tốc độ rất nhanh theocấp số nhân Kích thước của tế bào, thành phần hoá học, hoát tính sinh lý nói chungkhông thay đổi Giai đoạn này thường kéo dài từ 5 – 6 giờ đến 10 – 12 giờ tuỳ từngtrường hợp

Giai đoạn ổn định (Stationany phase) pha cân bằng: Đây là giai đoạn mà mật

số vi sinh vật không tăng lên Quần thể tế bào ở trạng thái cân bằng động học, sốlượng tế bào và sinh khối không tăng cũng không giảm Lúc này mật số vi sinh vật phụthuộc vào nồng độ cơ chất, nồng độ cơ chất giảm tốc độ sinh trưởng của tế bào cũnggiảm Do đó việc chuyển từ pha logarit sang pha ổn định diễn ra dần dần Lượng sinhkhối đạt được trong pha ổn định gọi là hiệu suất hoặc sản lượng

Pha tử vong (death phase) Đây là giai đoạn dưỡng chất trong môi trường bị cạn

dần hoặc do sự tích lũy các chất đối kháng ngày càng nhiều, nên số lượng tế bào cókhả năng sống giảm đi rất nhanh theo luỹ thừa Giai đoạn này thường kéo dài từ 2 – 3ngày đến hàng tháng

c Sinh trưởng và phát triển của VSV trong điều kiện nuôi cấy liên tục

Trong phương pháp nuôi cấy tĩnh nói trên các điều kiện môi trường luôn thayđổi theo thời gian Mật độ tế bào tăng lên còn nồng độ cơ chất giảm xuống, VSV phảisinh trưởng và phát triển theo một số pha nhất định, sinh khối đạt được không cao Do

đó trong nghiên cứu và thực tiển sản xuất ta cần cung cấp cho VSV những điều kiện

ổn định để trong thời gian dài chúng vẫn có thể phát triển sinh trưởng trong phalogarit Nhưng để đơn giản hơn người ta đưa liên tục môi trường dinh dưỡng vào bìnhnuôi cấy và đồng thời loại khỏi bình một lượng tương ứng tế bào

Như vậy sự sai khác giữa môi trường nuôi cấy tĩnh và môi trường nuôi cấy liêntục là:

Nuôi cấy tĩnh được xem như hệ thống đóng, quần thể của tế bào sinh trưởngtrong đó phải trãi qua các pha mở đầu, pha logarit, pha ổn định và pha tử vong Mỗipha sinh trưởng được đặc trưng bởi điều kiện nhất định Việc điều khiển tự động khóthực hiện

Nuôi cấy liên tục lại là hệ thống mở, có khuynh hướng dẫn đến sự thiết lập cânbằng động học Yếu tố thời gian ở đây trong phạm vi nhất định bị loại trừ Tế bào VSVđược cung cấp những điều kiện môi trường không đổi nhờ việc điều chỉnh tự động

III Sự chuyển hóa các chất do vi sinh vật

1 Chuyển hóa các hợp chất protein

a Sự biến đổi có lợi

Đó là sự biến đổi protit thành axit amin Vi sinh vật tham gia quá trình này lànhững vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp proteaza ngoại bào Dưới tác dụng xúctác của proteaza, protein được chuyển thành axit amin, đó là cơ sở của quá trình chếbiến nước chấm nói chung, nước mắm nói riêng Cơ sở của quá trình chế biến nầy là :

protit polipetit oligopeptit axit amin

b Sự biến đổi có hại

Axit amin được hình thành trong thực phẩm do quá trình phân giải nói trên sẽđược nhóm vi sinh vật gây thối rữa chuyển hóa axít amin thành NH3 và các sản phẩmcấp thấp khác Dưới tác dụng của vi sinh vật, nitơ hữu cơ có trong thực phẩm luônluôn được biến đổi để hình thành nitơ vô hữu cơ ở dạng NH3, NO3, NO2- , NO3- vàngược lại các loại nitơ vô cơ cũng nhờ vi sinh vật lại được chuyển thành nitơ hữu cơ.Đây chính là sự chuyển hóa nitơ trong thực phẩm Dưới tác dụng của vi sinh vật protitchuyển thành NH3 (quá trình amin hóa) Thịt cá và các loại thực phẩm khác sau khi thuhoạch, bảo quản không tốt, không đảm bảo vệ sinh môi trường, vi sinh vật sẽ lâynhiễm vào thực phẩm và phân hủy protit thành NH3 và các sản phẩm cấp thấp kháctheo cơ chế :

protit polipetit oligopeptit axit amin

proteinaza axit amin nội bào của vi sinh vật

phân giải mạnh carbon

Khử amin và phân giải carbon

Ngoài NH3, khi bị phân hủy một số axit amin tạo mùi đặc trưng Ví dụ: xistin,xistein khi phân hủy ngoài NH3, CO2 còn có H2S hoặc các hợp chất của S: HS-CH 3

đặc trưng cho mùi tanh thối của cá chết

Một vài axit amin mạch vòng khi bị phân hủy cũng tạo thành mùi thối như khi triptophan bị phân hủy tạo thành indol, scatol

Một số axít amin khi bị phân hủy chỉ khử nhóm COOH hoặc NH3 để tạo thànhcác amin độc hoặc các axít hữu cơ

+ H2

OH

Histamin, tiramin … tồn đọng trong những thực phẩm bị ươn thối, người vàđộng vật sử dụng thực phẩm này sẽ gây ngộ độc, nhiều trường hợp đưa tới tử vong.

Nếu quá trình nầy xảy ra trong điều kiện kỵ khí các chất trung gian nói trên sẽđược tồn đọng trong thực phẩm gây độc cho người sử dụng Nhưng nếu xảy ra trongđiều kiện thoáng khí thì các hợp chất trung gian được oxy hóa hoàn toàn đến CO2 vàkhông độc

2 Sự chuyển hóa của gluxit

a Quá trình lên men trong điều kiện kỵ khí.

+ Quá trình lên men rượu

Đây là quá trình phân giải yếm khí đường thành rượu dưới tác dụng của VSVRau quả, đặc biệt là các loại quả, cây có nhiều đường sau khi thu hoạch nếu bảoquản không tốt dể lên men rượu

Tác nhân chính của quá trình lên men rượu là Sacchazomyces, ngoài ra còn một

nếu trên 15% ức chế quá trình Nấm men lên men rượu thuộc loại hô hấp yếm khíkhông bắt buộc (nếu thiếu oxy nấm men chuyển đường thành rượu, đủ oxy thì chuyểnđường thành CO2 và H2O) Ứng dụng của quá trình lên men rượu để sản xuất rượu,bia, bánh mì và phối hợp với quá trình lên men lactic để sản xuất thức ăn cho gia súc.

+ Quá trình lên men lactic

Là quá trình chuyển hoá yếm khí gluxit thành axit lactic nhờ hoạt động sốngcủa VSV, điển hình là vi khuẩn lactic

Năm 1985 Pasteur đã chứng minh được bản chất vi sinh vật học của hiện tượngsữa để lâu bị chua Tác nhân gây nên hiện tượng chua sữa là nhóm vi khuẩn lacticchuyển đường trong sữa thành axit latic Có 2 quá trình lên men latic là lên men lacticđiển hình và dị hình

Lên men lactic đồng hình (điển hình):

Trong trường hợp này axit pyruvic được tạo thành theo sơ đồ Mayerhorf-Parnas (EMP) Sau đó axit pyruvic sẽ tạo thành axit lactic dưới tác dụngcủa enzyme lactatdehydrogenase

Embden-Lượng axit lactic tạo thành chiếm hơn 90% Chỉ một lượng nhỏ pyruvat bị khửcacbon để tạo thành axit axetic, etanol, CO2 và axeton Lượng sản phẩm phụ tạo thànhphụ thuộc vào sự có mặt của oxy

Lên men lactic dị hình (không điển hình):

Xảy ra trong trường hợp vi khuẩn lactic không có các enzyme cơ bản của sơ

đồ Embden – Mayerhorf – Parnas (aldolase và triozophotphatizomerase), vì vậyxilulose 5-photphat sẽ được tạo thành theo con đường pento-photphat (PP)

Trong trường hợp này chỉ có 50% lượng đường tạo thành axit lactic, ngoài racòn có các sản phẩm phụ khác như: axic axetic, etanol, CO2 Các sản phẩm phụ tươngtác với nhau tạo thành ester có mùi thơm

Ứng dụng của quá trình lên men lactic:

Trong công nghiệp chế biến rau quả (muối chua rau quả) Điều kiện cần củaquá trình này là 2 – 5% đường

Chế biến sữa chua, kem chua

Phối hợp với quá trình lên men propionic để sản xuất phomat, bánh mì đen

Sản xuất axit lactic sử dụng trong công nghiệp nhuộm và thuộc da, đặc biệt cóthể thay thế 1 phần axit nitric và axit tactric để sản xuất bánh kẹo nước giải khát, cácloại đồ hộp rau quả

b Quá trình lên men trong điều kiện kỵ khí

+ Sự oxy hóa rượu etylic thành axit axetic

Năm 1862 Pasteur đã đặt tên cho vi khuẩn tạo thành váng trắng trong rượu bia

là Mycoderma axeti, Acetobacter pasteuriamum và Acetobacter kutzingianum Ngày

nay người ta đã phát hiện nhiều loại vi khuẩn khác (20 loại) cũng có khả năng biến

rượu etylic thành axit axetic Nhìn chung chúng đều thuộc giống Acetobacter (thuộc

CH3CHO + HOH → CH3CH(OH)2 CH3COOH

Quá trình oxy hóa rượu thành axit axetic là cơ sở chế tạo dấm, người ta thườngchế tạo dấm bằng cách dùng nước ép quả, chuối hoặc các dạng tinh bột (bột gạo, bộtkhoai ) đã được đường hóa bằng nấm mốc Dùng nấm men cho lên men rượu sau đócấy “cái dấm” vào nguyên liệu đã được chuyển hóa thành dấm Trong quá trình sản

xuất dấm cần đề phòng những vi sinh vật có hại, cụ thể như vi khuẩn Acetobacter xilinum và 1 số nấm có khả năng oxy hóa axit axetic thành CO2 và nước

+ Sự oxy hóa gluxit thành axit sucxinic và axit fumaric

Nhiều loài nấm mốc tham gia tích cực vào sự oxy hóa gluxit thành các axit hữu

cơ Đối với 1 số loài trong giống Mucor, Rhizopus thì sự oxy hóa đó sẽ tích lũy lại

trong môi trường nhiều nhất là axit sucxinic và axit fumaric

Theo Butkevic và Phedorop quá trình oxy hóa gluxit của 1 số loài nấm Mucor và Rhizopus diễn ra theo sơ đồ :

CH2 – COOH CH2 – COOH CH2- COOH

Axit fumaric axit malic

CH3CO COOH - CO2 CH3CHO CH3COOH

Axit p y r u vi c axit a x e t i c

Axit axetic có thể chuyển hóa qua nhiều hợp chất trung gian, để cuối cùng tạothành CO2 và H2O.

+ Sự oxy hóa gluxit thành axit xitric

Axit xitric có nhiều trong thực vật được dùng nhiều vào công nghệ chế biếnthực phẩm Trong tự nhiên 1 số vi sinh vật, chủ yếu là nấm mốc có khả năng oxy hóagluxit để tạo thành axit xitric

Cơ chế như sau :

3 Sự phân giải lipit và axit béo

Lipit là những este phức tạp của glyxerin và axit béo Lipit và axit béo là chấtkhá bền, tuy nhiên chúng vẫn bị vi sinh vật phân giải Cơ chế của quá trình như sau :

Đầu tiên dưới tác dụng của men lipaza, lipit bị phân giải thành glyxerin và axítbéo

C3H5-(C18H35O2)3 + 3HOH = C3H5(OH)3 + 3C18H36O2

Tristearin glyxerin axit stericSau đó glyxerin được oxy hóa 1 cách nhanh chóng còn axit béo được oxy hóarất chậm tạo thành CO2 và H2O quá trình chuyển hóa của lipit được tóm tắt như sau :

CH2-COOH

C6H12O6 2CH3COCOOH 2CH3CHO 2CH3COOH |

CH2-COOH CH-COOH CHOH-COOH CH2-COOH

 | + CH3COOH |

CH-COOH CH2COOH C – (OH)-COOH

|

CH2-COOH Axit xitric

ATP ADP+P Triglixerit axit béo CH3-R-CH2-CH2-CO-S-C0A

HS-C0A axil C0A dehydoenaza

-2H FAD FAD; H2 R-CH2 - CH=CH-CO~S-C0A

+H2O Enoil C0A Hydrataza R-CH2 - CHOH-CH2-CO~S-C0A

β hydroxyaxit -2H C0A dehydrozenaza

Như vậy, cứ qua 1 vòng oxy hóa hoàn toàn thì axit béo mất đi 2 carbon, carbonnày chuyển vào axetil CoA, cuối cùng axetil-CoA sẽ đi vào vòng glioxilic hoặc chutrình krebs để sản sinh năng lượng, cần chú ý là một số nấm mốc oxy hóa không triệt

để làm tích lũy lại những metylketon trong thực phẩm gây độc hại cho người tiêudùng

Chương III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỜI SỐNG CỦA

VI SINH VẬT

I Nhóm các yếu tố nội sinh

Là những yếu tố thuộc về bản chất của thực phẩm, các yếu tố này nằm trong

mô bào của thực vật và động vật mà ta sử dụng làm nguyên liệu chế biến thực phẩm.Các yếu tố đó bao gồm: pH, độ ẩm, Oxy, hàm lượng chất dinh dưỡng hay thành phânhóa học

1 Ảnh hưởng của pH trong thực phẩm pH

Tác động pH của nguyên liệu lên tế bào vi sinh vật chủ yếu vào hai hướng:Tác động lên hoạt tính enzyme trên thành tế bào của vi sinh vật

Tác động lên tính thấm của màng tế bào của vi sinh vật

Mỗi loài vi sinh vật có một khoảng pH nhất định để phát triển và sinh sản Ởkhoảng pH này, các loài vi sinh vật có các giới hạn pHcực tiểu, pHtối thích và pHcực đại

Dựa vào nhu cầu của vi sinh vật đối với pH người ta chia vi sinh vật thành banhóm:

Nhóm ưa axit pHtối thích = 3

Nhóm ưa trung tính pHtối thích = 7

Nhóm ưa kiềm pHtối thích = 9 - 10

Bảng 1 Khoảng pH phát triển của một số loài vi sinh vật thực phẩm

Nấm mốcNấm men

Vi khuẩn lactic

Staphylococcus aureus E.coli

Y enterocolitica

C botulinum Bacillus cereus

V parahaemolyricus

Campylobacter sp

Vibrio sp

(Nguồn: Jemes M.Jay, 1997)

Bảng 2 Khoảng pH tới hạn của một số vi sinh vật

Tên vi sinh vật pHcực tiểu pHtối thích pHcực đại

Ở hầu hết vi sinh vật pH ở bên trong tế bào được duy trì ở pH gần bằng 7, ở

pH này tế bào thực hiện trao đổi chất tốt nhất Màng tế bào chất không thấm ion H+ vàion OH-, ngoài ra tế bào còn có cơ chế bơm ion H+ ra ngoài tế bào khi ion này vượt quágiới hạn

Khi tế bào bị đặt trong môi trường có pH bên ngoài đạt gần giá trị pHtối thích ion

H+ và ion OH- không thể xâm nhập qua màng tế bào và không làm ảnh hưởng đến pHbên trong tế bào chất

Khi tế bào được đặt trong môi trường có pH cực cao (quá axit hay quá kiềm),màng tế bào sẽ bị tổn thương, khi đó ion H+ và ion OH- từ môi trường ngoài có thể rò rỉvào bên trong tế bào, hậu quả là enzyme và axit nucleic sẽ bị biến tính dẫn đến tế bào

sẽ chết

Axit hữu cơ yếu có những tác dụng khác với axit vô cơ Axit hữu cơ yếu bịphân ly như sau:

RCOOH RCOO- + H+