3. Nội dung nghiên cứu
1.2.5. Vi khuẩn Lactobacillus
Hình thái, sinh lý vi khuẩn lactic
Nhìn chung, vi khuẩn lactic là vi khuẩn Gram dƣơng, không tạo bào tử, kị khí tùy ý, hầu hết không di động. Chúng không có khả năng sản xuất những hợp chất cần thiết để chúng tồn tại và phát triển. Môi trƣờng sống của vi khuẩn lactic phải hiện diện hầu hết các chất dinh dƣỡng. Chúng đƣợc tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm lên men nhƣ sữa chua, kim chi, dƣa muối chua, nem chua….Vi khuẩn lactic tồn tại khá hạn chế trong một số môi trƣờng do nhu cầu dinh dƣỡng cao của nó.
Phân loại
Theo khoá phân loại Bergey(2001), vi khuẩn lactic đƣợc xếp vào 4 họ: Lactobacillaceae, Enterococcaceae, Leuconoscaceae, stretococcaceae
Giới : Bacteria Ngành: Firmicutes Lớp: Bacilli Bộ: Lactobacillales Họ I: Lactobacillaceae Giống I: Lactobacillus Giống II: Pediococcus Họ II : Enterococcaceae Giống : Enterococcus Họ III: Leuconoscaceae Giống : Leuconostoc
Họ IV: Streptococcaceae
Giống I: Streptococcus
Giống II: Lactococcus
Sự sắp xếp của các chi Lactobacillus
Bảng 1.2: Sự sắp xếp của các chi Lactobacillus
Đặc điểm Nhóm I Nhóm II Nhóm III Lên men - + - CO2 từ glucose - - + CO2 từ gluconate - +a +a FDP aldolase present + + - Phosphoketolase - +b + Hiện nay Lactobacillus acidophilus Lactobacillus casei Lactobacillus brevis Lactobacillus delbruckii Lactobacillus curvatus Lactobacillus buchneri Lactobacillus helveticus Lactobacillus plantarum Lactobacillus fermentum Lactobacillus salivarius Lactobacillus sakei Lactobacillus reuteri
(a): Khi lên men, (b): Cảm ứng bởi pentoses
Nguồn chuyển thể từ Sharpe and Kandler and Weiss.
Về mặt hình thái các nhóm vi khuẩn lactic tồn tại chủ yếu ở hai dạng: hình que hoặc hình cầu
- Hình cầu: Diplococcus (hình cầu kết đôi), Tetracoccus (4 tế bào kết lại),
Streptococcus (hình cầu chuỗi).
- Hình que: que ngắn hoặc que dài, có thể tồn tại dạng tế bào đơn, kết đôi, hoặc kết chuỗi.
Về mặt sinh lí chúng tƣơng đối đồng nhất: Thu nhận năng lƣợng nhờ phân giải carbonhydrate và tiết ra axit lactic. Khác với các vi khuẩn đƣờng ruột cũng
sinh axit lactic, các vi khuẩn lactic là vi khuẩn lên men bắt buộc, chúng không có cytochrome và enzyme catalase. Tuy nhiên chúng vẫn có thể sinh trƣởng đƣợc khi có mặt oxi do có enzyme peroxidase.
Không một đại diện nào thuộc nhóm này có thể phát triển trên môi trƣờng muối khoáng thuần khiết chứa glucose và NH4+. Vì có nhu cầu về các chất dinh dƣỡng phức tạp nên đa số chúng cần một môi trƣờng chứa hàng loạt các vitamin (lactoflavin, tiamin, acid pantotenic, acid nicotinic, acid folic, biotin) và các acid amin. Do đó, ngƣời ta thƣờng nuôi cấy các chủng vi khuẩn này trên môi trƣờng chứa một số lƣợng tƣơng đối cao nấm men, dịch cà chua và thậm chí là môi trƣờng thạch máu
Giới thiệu một số vi khuẩn lactic được sử dụng là probiotic
Fuller (1989) and Conway (1996) đã liệt kê những loài vi sinh vật đƣợc sử dụng là probiotic: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus reuteri, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecium, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium adolescentis, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium breve.
*. Lactobacillus acidophilus
Đặc điểm chung của vi khuẩn này đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Lactobacillus acidophilus thuộc trực khuẩn, có kích thƣớc: rộng 0,6 – 0,9 m, dài 1,5 – 6,0
m. Trong thiên nhiên chúng tồn tại riêng lẻ, đôi khi chúng tạo thành những chuỗi ngắn. Chúng thuộc nhóm vi khuẩn Gram (+) và có khả năng chuyển động, có khả năng lên men một số loạt đƣờng nhƣ: glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose, saccharose để tạo ra acid lactic, hoàn toàn không có khả năng lên men xylose, arabinose, rahamnose, glycerol, mannitol, sorbitol, dulcitol, inositol.
Trong quá trình lên men chúng tạo ra cả hai dạng đồng phân quang học D và L- lactic acid. Trong đó L-lactic acid chiếm tỉ lệ gần 70%.
Nhiệt độ phát triển tối ƣu là 370
Lactobacillus acidophilus là loại vi khuẩn lactic đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong các chế phẩm probiotic, chúng có khả năng sống 2 ngày trong dịch vị, 5 ngày trong dịch mật tinh khiết, 8 ngày trong dịch tràng. Lactobacillus acidophilus sản xuất acid lactic và các chất diệt khuẩn nhƣ lactocidin, ngăn cản sự xâm nhập và ức chế sự tăng sinh của các vi khuẩn gây bệnh, giúp cho cơ thể đề kháng với nhiễm khuẩn đƣờng ruột. Lactobacillus acidophilus còn có thể tổng hợp các vitamin và đây là loài vi khuẩn có khả năng bền vững với 40 loại kháng sinh.
*. Lactobacillus casei
Lactobacillus casei: Trực khuẩn nhỏ, có kích thƣớc rất ngắn. Chúng có thể tạo thành chuỗi, không chuyển động, Gram (+). Chúng có khả năng lên men đƣợc các loại đƣờng glucose, fructose, mannose, galactose, maltose, lactose, salicin.
Trong quá trình lên men chúng tạo thành L - acid lactic vơi nồng độ khoảng 180g/l trong tổng số 210g/l acid lactic.
Nhiệt độ phát triển tối ƣu là 38 - 400
C.
*. Lactobacillus sporogenes :
Lactobacillus sporogenes là trực khuẩn, có kích thƣớc 0,7 – 0,9 m; 2,0 – 6,0 m. Trong thiên nhiên chúng có thể tồn tại riêng từng tế bào, cũng có thể tạo thành chuỗi tế bào, chúng có khả năng lên men đƣợc glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose. Loại vi khuẩn này đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiêu hóa và biến dƣỡng của con ngƣời:
Ổn định ở nhiệt độ phòng, tăng sinh rất nhanh trong ruột.
Quá trình lên men tạo L (+) acid lactic, cung cấp phức hợp vitamin B và các enzyme tiêu hóa nhƣ protase, lipase, amylase, lactase… Chúng cũng sản xuất bacteriocin giúp kiểm soát sự tăng trƣởng vƣợt mức của những nhóm vi sinh vật gây thối trong ruột, duy trì sự cân bằng pH acid.
*. Streptococcus faecalis (tên mới Enterococcus faecalis)
Streptococcus faecalis, có khả năng phát triển trong môi trƣờng chứa 6,5% NaCl, pH 9,6 và trong sữa chứa 0,1% xanh Methylen.
Khử cacboxyl tyrozin, không dịch hoá gelatin. Sản xuất chủ yếu L-axit lactic. Tốc độ sinh trƣởng rất nhanh, do đó áp đảo nhanh vi khuẩn gây tiêu chảy, gây bệnh.
Những chủng vi khuẩn trên đều có thể chịu đƣợc nhiệt độ cũng nhƣ các tác động trong quá trình sản xuất thuốc, không tƣơng tác với các thành phần bổ sung thêm trong chế phẩm nhƣ vitamin, acid amin, axit béo, đƣờng và đặc biệt là fructooligosaccharides, là một tá dƣợc đƣợc dùng phổ biến trong hầu hết các chế phẩm probiotic.