CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên men
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ lên men (°C) đến hàm lượng GABA (g/100 ml), tổng số vi sinh vật (log CFU/ml) và giá trị pH sau 24 giờ lên men được trình bày trong hình 3.6 và hình 3.7.
Hình 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến hàm lượng GABA và tổng số vi sinh vật sau 24 giờ lên men
Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên men đến giá trị pH sau 24 giờ lên men
Kết quả thí nghiệm cho thấy, sau 24 giờ lên men ở nhiệt độ 38 °C, hàm lượng GABA sinh ra là cao nhất: 0.92 g/100 ml.
Ở các mẫu được lên men ở nhiệt độ 43 °C và 48 °C, hàm lượng GABA sinh ra là thấp đáng kể so với mẫu được lên men ở nhiệt độ 38 °C.
Hàm lượng vi sinh vật của mẫu lên men ở nhiệt độ 38 °C sau 24 giờ là cao nhất: 7.26 log CFU/ml. Hàm lượng vi sinh vật của các mẫu lên men ở nhiệt độ 43 °C và 48 °C sau 24 giờ là thấp đáng kể so với mẫu lên men ở nhiệt độ 38 °C.
Nhiệt độ lên men cũng là một yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất sinh tổng hợp GABA. Ngoài ảnh hưởng đến hoạt động xúc tác sinh học, nhiệt độ còn ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng nhiệt động lực học của phản ứng. Kim, J.Y. (2009) cho rằng, quá trình chuyển hóa tạo GABA đạt hiệu suất cao cần một mật độ tế bào vi khuẩn cao và cũng cần một nhiệt độ lên men thích hợp. Li, H (2010) cho rằng mật độ tế bào phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Lactobacillus brevis NCL912 tăng trưởng tốt với nhiệt độ khoảng 35 °C. Lactobacillus plantarum DSM19463 tổng hợp GABA tốt nhất (59 mM/ h) ở nhiệt độ từ 30 °C đến 35 °C (Di Cagno, R., 2010). Nói chung, nhiệt độ lên men trong khoảng 25 °C đến 40 °C cho hiệu suất sinh tổng hợp GABA tốt nhất (Radhika Dhakal, 2012).
Từ đó, có thể thấy rằng, nhiệt độ lên men 38 °C là nhiệt độ thích hợp để hàm lượng Lactobacillus acidophilus đạt lớn nhất, đồng thời quá trình chuyển hóa tạo GABA cũng đạt hiệu suất cao nhất. Điều này phù hợp với lý thuyết khoảng nhiệt độ tối ưu để vi khuẩn Lactobacillus acidophilus phát triển tối ưu là 37 – 40 °C. Trong phạm vi nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng lên sẽ làm tăng tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật, vì phản ứng xúc tác nhờ enzyme cũng giống như các phản ứng hóa học nói chung, khi nhiệt độ tăng lên 10 °C tốc độ phản ứng sẽ tăng gấp đôi. Vì các phản ứng trong tế bào đều tăng cho nên toàn bộ hoạt động trao đổi chất sẽ tăng lên khi nhiệt độ cao hơn, và vi sinh vật sẽ sinh trưởng nhanh hơn. Lúc nhiệt độ tăng lên đến một mức độ nhất định thì nhiệt độ càng tăng tốc độ sinh trưởng càng giảm. Khi nhiệt độ tăng quá cao vi sinh vật sẽ chết. Khi nhiệt độ quá cao sẽ gây ra sự biến tính của enzym và các protein khác. Do
đó mặc dù ở nhiệt độ càng cao các phản ứng xúc tác tiến hành càng nhanh nhưng do các nguyên nhân nói trên mà tế bào bị tổn thương đến mức khó hồi phục và dẫn đến việc ức chế sinh trưởng. Tại điều kiện nhiệt độ rất thấp màng sinh chất bị kết đông lại, enzyme cũng ngừng hoạt động. Nói chung, nếu vượt quá nhiệt độ tốt nhất đối với vi sinh vật, chức năng và kết cấu tế bào đều bị ảnh hưởng.
Ở các mẫu được lên men ở nhiệt độ 33 °C và 38 °C, pH sau 24 giờ lên men giảm đáng kể (1.3 đơn vị). Trong khi đó ở mẫu lên men ở nhiệt độ 43 °C, độ giảm này 0.6 đơn vị, còn ở mẫu lên men ở nhiệt độ 48 °C, độ giảm này chỉ còn 0.4 đơn vị. Như vậy có thể thấy rằng, ở các nhiệt độ cao trên 40 °C, vi khuẩn Lactobacillus acidophilus
không thể phát triển tối ưu, từ đó không thể sinh tổng hợp GABA với một hiệu quả cao nhất.
Như vậy, nhiệt độ lên men 38 °C được chọn làm nhiệt độ cho các thí nghiệm tiếp theo.