CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.3. Tổng quan về vi khuẩn lactic
1.3.5. Một số hợp chất kháng khuẩn do vi khuẩn sinh ra
LAB được biết đến với việc sản xuất acid lactic, và các hợp chất kháng khuẩn như ethanol, acid formic, acid béo, H2O2, diacetyl, reuterin, reutericyclin và bacteriocin. Bên cạnh việc sản xuất ra bacteriocin, một số LAB cịn có thể tổng hợp peptide kháng khuẩn góp phần vào việc bảo quản thực phẩm một cách an toàn [9].
1.3.5.1. Acid hữu cơ
Là sản phẩm chính của q trình lên men, tùy vào từng lồi LAB và điều kiện môi trường mà sản phẩm acid là khác nhau.
Acid lactic là sản phẩm chính của q trình lên men lactic, có tác dụng làm giảm pH mơi trường dẫn đến ảnh hưởng đến pH nội bào của vi khuẩn gây bệnh nên có tác dụng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh. Khi acid lactic đi qua màng tế bào, nó giải phóng ra proton H+ làm acid hóa nội bào, phá hủy cơ chế vận chuyển qua màng tế bào gây chết tế bào vi khuẩn. Mặt khác, pH giảm cũng ức chế quá trình đường phân, tế bào vi khuẩn cạn kiệt năng lượng dẫn đến chết tế bào.
Quá trình lên men lactic dị hình cho sản phẩm acid acetic và các acid khác, làm giảm pH mơi trường và do đó làm tăng khả năng kháng khuẩn của acid lactic.
1.3.5.2. Hydrogen peroxide và carbon dioxide
Hydrogen peroxide tạo ra các chất oxy hóa mạnh như oxy nguyên tử, các gốc superoxide và gốc hydroxyl tự do có hoạt tính kháng khuẩn.
Carbon dioxide được sản xuất bằng con đường lên men lactic dị hình, có thể ức chế enzyme decarboxylase và sự tích tụ của CO2 trong lớp lipide kép gây rối loạn chức năng thẩm thấu. Chúng có khả năng ức chế nhiều VSV gây hư hỏng thực phẩm đặc biệt là vi khuẩn Gram âm với mức độ ức chế khác nhau giữa các VSV.
1.3.5.3. Diacetyl và acetaldehyd
Diacetyl thường được sản xuất bởi các dòng LAB lên men citrate. Hiệu quả kháng khuẩn của diacetyl đã được biết đến từ những năm 1930. Nó ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn Gram âm bởi phản ứng với các protein arginine, gây ảnh hưởng đến việc sử dụng arginine. Do đó, vi khuẩn Gram âm nhạy cảm hơn với diacetyl so với vi khuẩn Gram dương.
1.3.5.4. Acid béo
Các acid béo khơng bão hịa có khả năng ức chế vi khuẩn Gram dương, các hoạt động kháng nấm của acid béo phụ thuộc vào chiều dài chuỗi và pH của mơi trường.
Reuterin có khả năng ức chế sự phát triển của hầu hết các VSV có hại như vi khuẩn Gram dương, vi khuẩn Gram âm, nấm men, nấm mốc, kí sinh trùng và thậm chí cả virus. Reuterin có hoạt tính kháng khuẩn diện rộng do nó cạnh tranh với các ribonucleotide trong việc gắn với vị trí nhận biết ribose của ribonucleotide reductase - enzyme đầu tiên khởi động quá trình tổng hợp DNA.
1.3.5.6. Bacteriocin
Hầu hết LAB đều tổng hợp được bacteriocin hay những chất gần giống bacteriocin nên chủng loại của các hợp chất kháng khuẩn này rất đa dạng như lactacin, nisin, acidolin,… Các chất này có bản chất là kháng sinh nên có thể ức chế các tế bào trong cùng họ hay khác họ.
Bacteriocin đã được ứng dụng rộng rãi trong bảo quản thực phẩm từ rất lâu, điển hình là nisin. Năm 1953, dạng thương phẩm của nisin là Nisaplin xuất hiện trên thị trường như chất bảo quản thực phẩm và đến năm 1969, tổ chức WHO công nhận nisin là chất bảo quản an tồn có nguồn gốc sinh học.
Bacteriocin là chất kháng khuẩn có bản chất là các peptide được tổng hợp ở riboxom của vi khuẩn Gram âm và cả vi khuẩn Gram dương để ức chế các VSV cạnh tranh khác. Điểm đặc biệt của các bacteriocin là chúng khơng có hoạt tính kháng sinh điển hình, nghĩa là chúng chỉ kìm hãm nhưng khơng trực tiếp làm chết VSV.
Có rất nhiều giống vi khuẩn sinh tổng hợp bacteriocin, chúng khơng chỉ ức chế các lồi liên quan chặt chẽ mà còn chống lại các tác nhân gây bệnh truyền qua thực phẩm và vi khuẩn Gram dương, thêm vào đó bacteriocin của LAB có phổ kháng khuẩn rộng hơn so với các giống khác. Vì vậy, trong những năm gần đây bacteriocin đã nhận được sự quan tâm đáng kể trong việc sử dụng làm chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và ứng dụng trong dược phẩm vì tính an tồn của chúng.