1.2.4.1. Nguồn cacbon
Nguồn cacbon quan trọng nhất cho VK lactic là monosaccarit và disaccarit. Các nguồn cacbon này đƣợc dùng để cung cấp năng lƣợng, xây dựng cấu trúc tế bào và sinh ra các axit hữu cơ nhƣ axit malic, axit pyruvic,... Tùy từng loại VK lactic khác nhau mà ta chọn nguồn thức ăn cacbon cho phù hợp.
1.2.4.2. Nguồn nitơ
Một số các VK lactic không thể sinh tổng hợp đƣợc các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ. Để đảm bảo cho sự phát triển của mình chúng phải sử dụng nguồn nitơ có sẵn trong môi trƣờng. Chỉ một số ít các loài có khả năng sinh tổng hợp đƣợc các hợp chất chứa nitơ hữu cơ từ nguồn nitơ vô cơ. Nitơ ở dạng axit amin hoặc peptit là nguồn dinh dƣỡng rất quan trọng cho quá trình phát triển sinh khối của VK lactic [14], [47], [50].
1.2.4.3. Các muối vô cơ
VK lactic cần rất nhiều các hợp chất vô cơ nhƣ Cu2+, Fe2+ hoặc Fe3+, K+, PO4" hoặc PO32\ s2\ Mg2+, Mn2+,... đặc biệt là Mn2+
. Chính Mn2+ ngăn cản quá trình tự phân của tế bào và nó cần thiết cho quá trình sống bình thƣờng của VK lactic. Đối với Lactobacillus thì Mg2+, Mn2+, Fe2+ có tác động tích cực lên sự phát triển và sinh ra axit lactic. Ngoài ra, Mg2+ còn là chất hoạt động trong quá trình lên men lactic bằng cách giúp VK sử dụng tốt hơn các loại đƣờng [47], [50].
1.2.4.4. Các chất sinh trƣởng
Đối với VK lactic, các chất sinh trƣởng bao gồm một trong các loại nhƣ các gốc kiềm purin, pirimidin và các dẫn xuất của chúng, các axit béo, các thành phần của màng tế bào và các vitamin thông thƣờng,... Các chất này có vai trò quan trọng trong việc gia tăng sinh khối và sinh axit lactic của các chủng VK lactic... Rất ít VK lactic có khả năng sinh tổng hợp đƣợc vitamin [14], [47], [50]. Ngoài vitamin và axit amin, VK lactic còn có nhu
cầu rất lớn về các hợp chất hữu cơ cho sự phát triển. Chẳng hạn nhƣ các axit hữu cơ nhƣ axit acetic, axit citric, axit oleic,...
1.2.4.5. Oxy
Đa số VK lactic là loài hô hấp tùy tiện. Chúng không có hệ enzym hô hấp xitocrom cũng nhƣ hệ enzym catalase. Chúng vẫn có khả năng oxy hóa rất nhiều chất nhờ sử dụng oxy phân tử. Ngƣời ta đã chứng minh đƣợc rằng hệ enzym peroxydase có trong VK lactic có thể thực hiện các chức năng thay cho hệ enzym dehyrogenase, khi đó oxy đƣợc sử dụng nhƣ là chất nhận hydro. Quá trình oxy hóa ở VK lactic thƣờng kèm theo việc tạo thành H202. Một số VK lactic (Leuconostoc mesenteroides, Streptococcus faecaỉis, Lactobacillus brevis,...) có thể khử đƣợc H202 thành H20 cùng với sự tham gia của một số chất bị oxy hoa [11], [14], [47], [50]. Phƣơng trình tóm tắt NADH + H+ + H202 Peroxydase NAD+ + H20 + 1/202 1.2.4.6. Nhiệt độ
Khoảng nhiệt độ phát triển của VK lactic khá rộng. Nói chung đa số VK lactic có thể phát triển trong khoảng nhiệt độ từ 150C - 400C. Nhiệt độ ảnh hƣởng nhiều nhất đến các phản ứng enzym. Các loài có nhiệt độ phát triển tối ƣu trong khoảng 400
C - 450C đƣợc gọi là VK ƣa nhiệt. Các loài có nhiệt độ phát triển tối ƣu trong khoảng 200
C- 400C đƣợc gọi là loại ƣa ấm [14], [47], [50]. Các VK lactic sống trong đƣờng ruột ngƣời và động vật hầu hết thuộc loại ƣa ấm.
1.2.4.7. pH
Hoạt động của VK lactic, đặc biệt là hệ enzym của chúng, chịu tác động mạnh của pH. Mỗi enzym đều có vùng pH tối ƣu mà tại đó hoạt lực của enzym là mạnh nhất. Đa số các VK lactic có pH tối ƣu cho sự phát triển là 5,5 - 6,2 (Lactobacilius) ; 5,5 - 6,5 (Pediococcus) ; 6,3 - 6,5 (Leuconostoc). Giá trị pH cuối cùng mà mỗi giống VK lactic có thể chịu đƣợc là khác nhau. Chẳng hạn Lactobacillus có thể chịu đƣợc pH = 3,2 -3,5 ; Pediococcus có thể chịu đƣợc pH = 3,5 - 4,4.
Trong quá trình lên men lactic, axit lactic sinh ra đầu tiên có tác dụng ức chế các loại VSVkhác. Sau đó khi lƣợng axit tích lũy đủ lớn thì chính VK lactic cũng bị ức chế. Sự axit hoa tế bào chất gây ra sự tích lũy nội bào axit lactic. Chính axit lactic lại là một chất ức chế, đặc biệt là khi nó ở dạng không phân ly. Axit lactic là một axit có độ phân ly trung bình (pKa = 3,86) (Gatje, Gottsegalk, 1991).
1.2.5. Ứng dụng của vi khuẩn lactic trong sản xuất các chế phẩm sinh học phục vụ đời sống
VK lactic đƣợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ công nghiệp, nông nghiệp, chế biến bảo quản thực phẩm, y học, trong sản xuất các chế phẩm sinh học phục vụ đời sống. Trong công nghiệp, VK lactic đƣợc sử dụng để lên men thu nhận axit lactic. Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, VK này đƣợc dùng để lên men các sản phẩm từ sữa, từ thịt, tạo ra các phụ gia thực phẩm. Đáng kể nhất hiện nay, là việc ứng dụng VK lactic trong sản xuất các chế phẩm sinh học phục vụ nông nghiệp và các vấn đề chống ô nhiễm và bảo vệ môi trƣờng.
Trong chăn nuôi, ngƣời ta sử dụng VK lactic để ủ chua thức ăn gia súc. Trong quá
trình lên men, ngoài axit lactic còn có một số chất có giá trị nhƣ chất thơm, vitamin, kháng sinh,... Do đó, thức ăn gia súc ủ chua rất có giá trị về mặt dinh dƣỡng, góp phần làm tăng năng suất trong chăn nuôi. Một số chủng VK lactic thƣờng dùng là L. plantarum,
Leuconostoc mesenteroides.
Hiện nay có rất nhiều các chế phẩm probiotic ra đời để phục vụ cho chăn nuôi. Khi
đƣa probiotic vào đƣờng tiêu hóa của gia súc, gia cầm, các VSV có lợi sẽ nhanh chóng phát
triển và nhân nhanh số lƣợng, tạo môi trƣờng axit ở ruột non và ruột già, tiết ra các chất kháng sinh làm ức chế và tiêu diệt các VSV có hại, không cho chúng phát triển. Từ đó, làm giảm các bệnh về đƣờng tiêu hoa nhƣ tiêu chảy, rối loạn tiêu hóa, hoại thƣ, táo bón,... Ngoài ra, chúng còn tiết ra các axit hữu cơ và các enzym tiêu hóa nhƣ protease, pectinase,... làm tăng hệ số chuyển hóa thức ăn ở gia súc, gia cầm [11], [14], [47], [50].
Cùng với các biện pháp hóa học, các chế phẩm sinh học cũng ra đời để phục vụ cho trồng trọt. Các chế phẩm gây tiếng vang mạnh mẽ hiện nay là chế phẩm EM hay chế phẩm vi sinh hữu hiệu. Chế phẩm này đƣợc coi là có hiệu quả rất mạnh trong việc cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng và giải quyết các vấn nạn về ô nhiễm môi trƣờng. Quan trọng là VK
lactic không tạo ra các sản phẩm độc hại cho các VSV sống chung trong chế phẩm cũng nhƣ cho môi trƣờng sống và cây trồng [11], [14], [47], [50].