Theo khóa phân loại của Bergey thì L. acidophilus thuộc:
- Ngành: Firicules
- Lớp: Bacilli
- Bộ: Lactobacillales
- Họ: Lactobacillaceae
- Giống: Lactobacillus
- Loài: Lactobacillus acidophilus L. acidophilus là vi khuẩn Gram dương, có dạng hình que, có chiều dài 1.5 - 6.0
àm, chiều rộng 0.6 - 0.9 àm. Cỏc tế bào vi khuẩn này thường xếp theo dạng cặp hoặc tạo thành chuỗi ngắn. Khuẩn lạc trong môi trường thạch có kích thước 2 - 5 mm, lồi, đục, mịn, bóng và không có sắc tố (Gopal, 2011).
2.2.2. Cấu tạo thành tế bào L. acidophilus
Thành phần chính của thành tế bào L. acidophilus là peptidoglycan, ngoài ra
còn có một số thành phần khác: teichoic acid, S-layer, và polysaccharide.
Hình 2.3. Mô hình cấu trúc thành tế bào L. acidophilus (Jafarei và cộng sự, 2011)
2.2.2.1. Peptidoglycan
Peptidoglycan (murein) là thành phần chủ yếu tạo nên cấu trúc bền vững cho thành tế bào. Peptidoglycan chiếm 50 - 80 % khối lượng thành tế bào, gồm những polysaccharide xếp song song chứa các monomer gồm acid N-acetyl-muramic (M)
và N-acetyl-D-glucosamine (G) nối với nhau bằng liên kết β-1,4-glycoside. Các lớp polysaccharide được nối với nhau nhờ các peptide gắn ở N-acetyl-muramic acid hình thành mạng lưới không gian ba chiều (hình 2.4).
Hình 2.4. Thành phần của peptidoglycan ở vi khuẩn lactic (Jafarei và cộng sự, 2011)
Nhân tố chính kháng lại quá trính phá vỡ thành tế bào chính là mạng lưới peptidoglycan. Độ bền của mạng lưới này phụ thuộc vào mức độ xuất hiện của các peptide trong chuỗi glycan và mức độ liên kết ngang của các peptide. Trong quá trình chuyển từ pha phát triển lũy thừa sang pha ổn định, có sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc peptidoglycan. Mức độ các liên kết ngang tăng lên đáng kể, tần số xuất hiện của các trimer cao hơn làm cho lớp peptidoglycan dày đặc hơn.
Peptidoglycan góp phần tạo nên hình dạng tế bào và là bộ khung cho những thành phần khác như protein và techoic acid bám vào. Thành phần này cũng liên quan mật thiết với quá trình phát triển, phân chia tế bào. Bất cứ nhân tố nào tác động đến quá trình sinh tổng hợp hoặc làm biến đổi peptidoglycan đều dẫn đến kết quả là tế bào bị phân giải (Vollmer và cộng sự, 2008).
2.2.2.2. Teichoic acids (TA)
Thành phần teichoic acid (sensulato) trong thành tế bào vi sinh vật thay đổi tùy theo loài, giai đoạn sinh trưởng, pH môi trường, nguồn carbon, phosphate... Thành phần này giữ nhiều chức năng đối với thành tế bào, bao gồm: teichoic acid (TA) và teichuronic acid (TUA) tạo liên kết cộng hóa trị vững chắc với peptidoglycan, lipoteichoic acid (LTA) và lipoglycan (LG) liên kết với màng tế bào chất, ngoài ra
một vài phân đoạn khác của nó được tìm thấy nằm tự do trong thành tế bào hay được giải phóng ra ngoài môi trường.
LTA ở L. acidophilus được gắn với glycolipid và một chuỗi
polyglycerophosphate bằng liên kết đồng hóa trị D-Ala, thành phần này vai trò quan trọng trong quá trình phát triển cũng như điều khiển các chức năng sinh lý của L.
acidophilus (Mohamadzadeh và cộng sự, 2011).
2.2.2.3. S-layer
S-layer của L. acidophilus M92 có kích thước 45 kDa (Frece và cộng sự, 2005).
S-layer gồm nhiều tiểu phần giống hệt nhau, liên kết không hóa trị, tạo thành nhiều dạng cấu trúc khác nhau: lưới, vuông, sáu cạnh... Protein S-layer ở vi khuẩn có tính acid, kỵ nước và chứa các hydroxyl amino acid, điểm đẳng điện (pI) nằm trong vùng acid yếu (4 - 6) nhưng với Lactobacilli pI có giá trị trong khoảng 9 - 10 (Hynửnen, 2009).
S-layer có vai trò quan trọng trong việc duy trì các chức năng của tế bào vi khuẩn, quyết định và duy trì hình dạng tế bào. Nó có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt về pH, nhiệt độ, phóng xạ, áp suất cao, một số tác nhân phân giải protein... S-layer hoạt động như một tấm chắn bảo vệ những receptor nhận diện bởi vỏ phage ở dưới vách tế bào. Ngoài ra, nó còn có khả năng tương tác và điều khiển những tế bào miễn dịch thông qua cảm ứng sự hoạt động của cytokine (Jafarei và cộng sự, 2011).
2.2.2.4. Exopolysaccharide (EPS)
EPS là thành phần polysaccharide tìm thấy ở bên ngoài thành tế bào vi khuẩn (Lam và cộng sự, 2007), chúng liên kết với bề mặt tế bào ở dạng bao nhầy hoặc được tiết ra môi trường ngoại bào ở dạng chất nhờn.
Thành phần hóa học, trọng lượng phân tử, độ cứng của EPS ở L. acidophilus
thay đổi tùy theo điều kiện sinh trưởng (Çelik, 2007; Brzozowski và cộng sự, 2009).
EPS giúp tế bào vi sinh chống lại điều kiện khô, thực bào, phage, độc tố, chất kháng sinh, protozoa và áp suất thẩm thấu...
2.2.3. β-galactosidase từ L. acidophilus
Trong những nguồn β-galactosidase từ vi sinh vật, nguồn enzyme từ vi khuẩn được cho là thích hợp hơn cả vì dễ dàng lên men, hoạt tính enzyme cao và ổn định
(Vasiljevic và Jelen, 2001). Trong đó, vi khuẩn lactic bao gồm lactococci, streptococci và lactobacilli đang trở thành mục tiêu tiềm năng cho nhiều nghiên cứu
do những nguyên nhân sau:
Khi sử dụng enzyme này thủy phân lactose trong các sản phẩm lên men thì không hoặc ít gây phản ứng phụ.
Vi khuẩn lactic được đánh giá là an toàn, vì vậy enzyme thu nhận từ chúng có thể được sử dụng trực tiếp mà không cần tinh sạch (Vasiljevic và Jelen,
2001).
Nhiều chủng thuộc nhóm vi khuẩn lactic có hoạt tính probiotic cải thiện chức năng đường tiêu hóa (Vinderola và Reinheimer, 2003).
Trong số các vi khuẩn lactic thì nhóm Lactobacillus sp. được quan tâm đặc biệt
vì chúng chiếm giữ vị trí quan trọng trong hệ tiêu hóa của người và động vật.
Lactobacillus sp. được phân lập từ dạ dày động vật và được sử dụng trong quá trình
lên men các sản phẩm sữa. Khi vào cơ thể người vi khuẩn này sẽ thủy phân lactose ở đại tràng, lượng Lactobacillus sp. trong đại tràng giúp đánh giá khả năng thủy
phân lactose trong đường tiêu hóa (Husain, 2010). Trong số các Lactobacillus sp.
thì L. acidophilus là loài được biết đến nhiều nhất và có hoạt tính β-galactosidase cao nhất (Klaenhammer và cộng sự, 2008). Các probiotic lactobacilli được ứng dụng trong sản xuất các enzyme tiêu hóa quan trọng giúp làm giảm triệu chứng
không dung nạp lactose, giảm tác động của cholesterol, và hỗ trợ miễn dịch. Sử dụng -galactosidase từ các loài probiotic để sản xuất prebiotic GOS là một hướng nghiên cứu mới cho các thực phẩm chức năng có nguồn gốc carbohydrate. Xa hơn, sự kết hợp giữa prebiotic GOS và probiotic lactobacilli cho sự phát triển của thực phẩm chức năng synbiotic có thể đem lại nhiều ứng dụng mới.
Tuy nhiên, enzyme -galactosidase từ các lactobacilli như L. acidophilus là
enzyme nội bào nên để thu nhận và nghiên cứu, điều cần thiết đầu tiên là phá vỡ tế bào vi sinh vật nhằm giải phóng enzyme.