SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  198
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG VI KHUẨN LÊN MEN LACTIC XỬ LÝ
HẠT GIỐNG ĐẬU PHỘNG
Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG
SVTH: NGUYỄN THANH HIẾU
MSSV: 1411100748 Lớp: 14DSH04
TP. Hồ Chí Minh, 8/2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG VI KHUẨN LÊN MEN LACTIC XỬ LÝ
HẠT GIỐNG ĐẬU PHỘNG
Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG
SVTH: NGUYỄN THANH HIẾU
MSSV: 1411100748 Lớp: 14DSH04
TP. Hồ Chí Minh, 8/2018
Đồ án tốt nghiệp
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu
trong đồ án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào
khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được
cám ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.
Sinh viên thực hiện luận văn
Nguyễn Thanh Hiếu
Đồ án tốt nghiệp
ii
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Công nghệ
TP. HCM đã tạo điều kiện cho chúng em được học tập tại Trường. Em cũng xin chân
thành biết ơn sự dạy dỗ tận tình của toàn thể quý thầy cô Viện Khoa học Ứng dụng
Hutech, Trường Đại học Công nghệ TP. HCM đã cho chúng em những kiến thức quan
trọng trong suốt thời gian qua, nhờ vậy chúng em mới có được những tri thức quý giá
để làm hành trang cho con đường sự nghiệp phía trước.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Nguyễn Hoài Hương đã trang bị cho
em những kiến thức bổ ích và luôn theo sát quá trình làm việc của em để kịp thời
hướng dẫn cũng như khắc phục những lỗi sai để công việc đạt kết quả tốt nhất. Cô
luôn chia sẽ cũng như động viên em khi công việc chưa ổn và giúp em tìm được niềm
vui khi thấy được thành quả mình sắp gặt hái được.
Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình đã tiếp cho em nghị lực, sự
bình yên trong tâm hồn, luôn bên em những lúc khó khăn. Em cũng xin được cảm ơn
tới những người bạn đã gắn bó, động viên và giúp đỡ em suốt quãng thời gian thực
hiện đồ án tốt nghiệp.
Cuối cùng, em xin cảm ơn các Thầy/Cô trong Hội Đồng Phản Biện đã dành thời
gian đọc và nhận xét đồ án tốt nghiệp này. Em xin gửi đến Thầy/Cô lời chúc sức khỏe
va. Trong quá trı̀nh làm đồ án, do kinh nghiệm còn thiếu và kiến thức chưa đầy đủ, nên
có nhiều thiếu sót, mong các Thầy Cô bỏ qua.
TP. HCM, ngày 3 tháng 08 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thanh Hiếu
Đồ án tốt nghiệp
iii
MỤC LỤC
MỤC LỤC...................................................................................................................iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................iv
DANH MỤC BẢNG...................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................vi
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
1. Đặt vấn đề ...........................................................................................................1
2. Tình hình nghiên cứu..........................................................................................2
2.1. Ngoài nước: .....................................................................................................2
2.2.Trong nước: ......................................................................................................3
3.Mục đích nghiên cứu: ..........................................................................................3
4.Mục tiêu nghiên cứu: ...........................................................................................3
5. Nội dung nghiên cứu: .........................................................................................3
6. Phương pháp nghiên cứu: ...................................................................................4
6.1.Phương pháp luận: ...........................................................................................4
6.2.Phương pháp xử lý số liệu: ...............................................................................4
7. Kết quả đạt được:................................................................................................4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .......................................................................................5
1. Tổng quan về xử lý hạt giống:............................................................................5
1.1. Giới thiệu chung: .............................................................................................5
1.2. Các phương pháp khử nhiễm độc tố:...............................................................6
1.2.1. Phương pháp vật lý:......................................................................................6
1.2.2. Phương pháp hóa học: ..................................................................................9
1.2.3. Phương pháp sinh học:..................................................................................9
2. Các vi sinh vật hỗ trợ tăng trưởng cây trồng:.....................................................12
Đồ án tốt nghiệp
iv
2.1. Khả năng phân giải lân: ..................................................................................12
2.1.1. VSV phân giải lân hữu cơ.............................................................................13
2.1.2. VSV phân giải lân vô cơ...............................................................................14
2.2. Tạo màng sinh học biofilm..............................................................................15
2.3. Khả năng sinh Indole-3-acetic acid (IAA).......................................................17
3. Tổng quan về vi khuẩn lactic..............................................................................19
3.1. Đặc điểm hình thái giống Lactobacillus sp. ....................................................19
3.2. Đặc điểm sinh lý ..............................................................................................20
3.3. Đặc điểm sinh hóa............................................................................................20
3.4. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic .........................................................21
3.5. Quá trình trao đổi chất .....................................................................................23
3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men, quá trình sinh trưởng và phát triển
của vi khuẩn lactic .......................................................................................28
3.7. Khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic ........................................................29
3.7.1. Khả năng kháng nấm của các chủng vi khuẩn lactic....................................29
3.7.2. Các hợp chất kháng nấm...............................................................................30
3.7.3. Các hợp chất kháng khuẩn khác ...................................................................37
3.8. Ứng dụng của vi khuẩn lactic ..........................................................................40
CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................42
2.1. Địa điểm nghiên cứu........................................................................................42
2.2. Thời gian thực hiện..........................................................................................42
2.3. Vật liệu nghiên cứu..........................................................................................42
2.3.1. Vật liệu..........................................................................................................42
2.3.2. Hóa chất sử dụng ..........................................................................................42
2.3.3. Thiết bị..........................................................................................................43
2.3.4. Dụng cụ.........................................................................................................43
2.4. Phương pháp luận ............................................................................................44
Đồ án tốt nghiệp
v
2.4.1. Mục tiêu đồ án ..............................................................................................44
2.4.2. Nội dung .......................................................................................................44
2.5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................45
2.5.1. Sơ đồ nghiên cứu ..........................................................................................45
2.5.2. Khảo sát độ thuần khiết của vi khuẩn lactic .................................................46
2.5.2.1. Nhuộm gram ..............................................................................................47
2.5.2.2. Nhuộm bào tử ............................................................................................48
2.5.2.3. Thử nghiệm Catalase .................................................................................49
2.5.2.4. Thử nghiệm khả năng lên men đường.......................................................49
2.5.2.5. Khả năng di động.......................................................................................50
2.5.3. Khả năng phân giải lân ................................................................................51
2.5.4. Khả năng sinh IAA .......................................................................................52
2.5.5. Khả năng tạo màng Biofilm..........................................................................53
2.5.6. Chủng nấm mốc Aspergillus sp. CĐP1. .......................................................54
2.5.6.1. Khảo sát sự phát triển trên các loại môi trường........................................55
2.5.6.2. Khảo sát hình thái ......................................................................................55
2.5.7. Khảo sát khả năng đối kháng trực tiếp của vi khuẩn lactic với nấm mốc
Aspergillus sp. CĐP1...................................................................................56
2.5.8. Phương pháp khảo sát môi trường lên men thích hợp cho vi khuẩn lactic ..56
2.5.9. Xác định acid lactic.......................................................................................57
2.5.10. Xác định mật độ vi khuẩn...........................................................................57
2.5.11. Phương pháp khảo sát khả năng bảo quản hạt giống khỏi nấm mốc
Aspergillus sp. CĐP1...................................................................................60
2.5.12. Khảo sát ảnh hưởng của dịch nuôi cấy chủng Lactobacillus sp. L5, L3, L2N
đối với sự phát triển của hạt giống...............................................................68
2.5.12.1. Khảo sát ảnh hưởng của dịch nuôi cấy chủng Lactobacillus sp. L5, L3,
L2N đối với sự nảy mầm của hạt.................................................................68
Đồ án tốt nghiệp
vi
2.5.12.2. Ảnh hưởng của vi khuẩn Lactobacillussp. L5, L3, L2N đến độ khỏe mầm ở
cây đạu phộng ..............................................................................................69
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................70
3.1 Khảo sát sinh lý – sinh hoá của chủng vi khuẩn lactic:....................................70
3.1.1 Quan sát hình thái khuẩn lạc: .......................................................................70
3.1.2 Nhuộm Gram: ................................................................................................71
3.1.3 Nhuộm bào tử: ...............................................................................................71
3.1.4 Thử nghiệm Catalase:....................................................................................72
3.1.5 Thử nghiệm tính di động: ..............................................................................73
3.1.6 Thử nghiệm lên men các loại đường .............................................................74
3.2 Khảo sát sự phát triển của chủng nấm Aspergillus sp. CĐP1 ..........................76
3.3. Khảo sát môi trường lên men thích hợp. .........................................................78
3.3.1. Khảo sát khả năng sinh acid lactic và mật độ tế bào của các chủng
Lactobacillus spp. L5, L2N, L3...................................................................79
3.3.2. Khảo sát khả năng tạo màng sinh học biofilm của các chủng Lactobacillus
spp. L5, L2N, L3..........................................................................................83
3.3.3. Đánh giá khả năng phân giải lân của các chủng Lactobacillus spp. L5, L2N,
L3.................................................................................................................86
3.3.4. Đánh giá khả năng sinh IAA của các chủng Lactobacillus spp. L5, L2N, L3.
......................................................................................................................91
3.3.5. Đánh giá khả năng kháng nấm invitro của các chủng vi khuẩn lactic .........93
3.5.6. Khảo sát khả năng bảo quản hạt đậu phộng .................................................96
3.3.7. Khảo sát ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 tới sự
phát triển của hạt giống................................................................................100
3.3.7.1. Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 tới khả năng
phát triển của cây đậu phộng 7 ngày sau nảy mầm. ....................................100
Đồ án tốt nghiệp
vii
3.3.7.2. Khảo sát khả năng ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Lactobacillus sp. L5, L2N,
L3 tới cây đậu phộng 14 ngày sau nảy mầm ...............................................104
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................110
4.1. Kết luận ...........................................................................................................110
4.2. Kiến nghị..........................................................................................................110
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................111
Đồ án tốt nghiệp
viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
LAB Lactic acid bacteria/ Lactobacillales
VSV Vi sinh vật
VK Vi khuẩn
BVTV Bảo vệ thực vật
IAA Indole-3-acetic acid
EPS Extracellular polymeric substance
MRS de Man, Rogosa and Sharpe
PDA Potato Detrose Agar
ĐC Đối chứng
TN Thí nghiệm
NT Nghiệm thức
KĐC Không điều chỉnh
MT Môi trường
Đồ án tốt nghiệp
ix
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các cơ chế khử nhiễm sinh học bằng một số chủng vi khuẩn....................10
Bảng 1.2: Một số sản phẩm chuyển hóa của LAB và phương thức hoạt động...........27
Bảng 1.3: Một số hợp chất tiềm năng kháng nấm mốc và nấm men..........................30
Bảng 1.4: Cơ chế kháng nấm của một số hợp chất.....................................................34
Bảng 1.5: Một số bacteriocins được sử dụng rộng rãi (M. P. Zacharof, 2012) ..........38
Bảng 1.6: Khả năng đối kháng của các sản phẩm biến dưỡng vi khuẩn LAB ...........39
Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm bảo quản trong chai........................................................67
Bảng 3.1 Khả năng lên men đường của các chủng L5, L3, L2N................................75
Bảng 3.3 Thống kê xếp hạng OD 550nm của các chủng vi khuẩn lactic. .................84
Bảng 3.3. Khả năng phân giải lân của ba chủng vi khuẩn lactic ở ngày 3 .................90
Bảng 3.4: Hàm lượng IAA do 3 chủng vi khuẩn tổng hợp.........................................92
Bảng 3.5: Tỷ lệ ức chế của 3 chủng vi khuẩn trên các loại môi trường với chủng nấm
mốc theo phương pháp cấy 2 đường vi khuẩn............................................................94
Bảng 3.6: Ngày xuất hiện tơ nấm trong thí nghiệm bảo quản hạt đậu phộng.............98
Bảng 3.7: Thành phần các nghiệm thức ngâm đậu phộng..........................................100
Bảng 3.8: Tỷ lệ nảy mầm và độ khoẻ mầm trên các nghiệm thức của đậu phộng .....101
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy vi khuẩn đến chiều dài và sinh khối rễ, thân 7
ngày sau nảy mầm.......................................................................................................103
Bảng 3.10: Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy đối với chiều dài của cây đậu phộng sau 14
ngày nảy mầm .............................................................................................................104
Đồ án tốt nghiệp
x
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Một số loại auxin phổ biến..........................................................................18
Hình 1.2: Con đường lên men Glucose.......................................................................26
Hình 1.3: Cấu trúc phân tử của các hợp chất kháng nấm ...........................................33
Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................45
Hình 2.2: Sơ đồ khảo sát độ thuần khiết của vi khuẩn lactic......................................46
Hình 2.3: Sơ đồ khảo sát khả năng phát triển của chủng nấm CĐP1 .........................53
Hình 2.4: Sơ đồ khảo sát khả năng đối kháng trực tiếp của vi khuẩn lactic với nấm mốc
Aspergillus sp. CĐP1. .................................................................................................55
Hình 2.5: Sơ đồ xác định mật độ vi khuẩn..................................................................58
Hình 2.6: Sơ đồ khảo sát khả năng bảo quản hạt giống khỏi nấm mốc Aspergillus sp.
CĐP1...........................................................................................................................60
Hình 2.7: Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của dịch nuôi cấy chủng Lactobacillus sp. L5, L3,
L2N đối với sự phát triển của hạt giống......................................................................68
Hình 3.1: Hình thái khuẩn lạc các chủng Lactobacillus spp. trên môi trường MRS agar
.....................................................................................................................................70
Hình 3.2: Kết quả nhuộm gram của các vi khuẩn.......................................................71
Hình 3.3: Kết quả nhuộm bào tử của các vi khuẩn.....................................................72
Hình 3.4: Thử nghiệm catalase chủng vi khuẩn Lactobacillus sp. L5........................73
Hình 3.5: Thử nghiệm tính di động của chủng Lactobacillus sp. L5 và chủng vi khuẩn
đối chứng Bacillus subtilis..........................................................................................74
Hình 3.6: Khả năng lên men các loại đường của vi khuẩn .........................................75
Hình 3.7: Khả năng phát triển của chủng nấm Aspergillus sp. CĐP1 trên môi trường
MRS Agar cải tiến.......................................................................................................77
Hình 3.8: Hình thái nấm nấm Aspergillus sp. CĐP1 ..................................................78
Hình 3.9: Biểu đồ thể hiện mật độ tế bào của chủng vi khuẩn lactic sp. L5...............79
Hình 3.10: Biểu đồ thể hiện mật độ tế bào của chủng vi khuẩn lactic L2N ...............80
Đồ án tốt nghiệp
xi
Hình 3.11: Biểu đồ thể hiện mật độ tế bào của chủng vi khuẩn lactic L3..................80
Hình 3.12: Hàm lượng acid tổng của chủng L5 trên các môi trường .........................81
Hình 3.13: Hàm lượng acid tổng của chủng L2N trên các môi trường ......................82
Hình 3.14: Hàm lượng acid tổng của chủng L3 trên các môi trường .........................82
Hình 3.15: Biểu đồ đánh giá khả năng tạo màng biofilm của ba chủng vi khuẩn lactic
trên các môi trường. ....................................................................................................84
Hình 3.16: Vi khẩn tạo màng biofilm trên thành ống nghiệm....................................86
Hình 3.17: Khả năng phân giải lân của chủng vi khuẩn lactic L5..............................87
Hình 3.18: Khả năng phân giải lân của chủng vi khuẩn lactic L2N ...........................88
Hình 3.19: Khả năng phân giải lân của chủng vi khuẩn lactic L3..............................89
Hình 3.20: Biều đồ so sánh khả năng phân giải lân tổng cộng của ba chủng vi khuẩn
lactic trên 3 môi trường theo ngày. .............................................................................89
Hình 3.21: Biểu đồ thể hiện khả năng phân giải lân của ba chủng vi khuẩn lactic trên
ba môi trường ở ngày 3. ..............................................................................................90
Hình 3.22. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy lên khả năng sinh
IAA của 3 chủng vi khuẩn. .........................................................................................92
Hình 3.23: Khả năng kháng nấm của chủng vi khuẩn trên môi trường khác nhau.....94
Hình 3.24: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ kháng nấm của 3 chủng vi khuẩn trên 3 môi trường
khác nhau.....................................................................................................................95
Hình 3.25: Hình ảnh bảo quản đậu phộng trong chai sau 25 ngày.............................97
Hình 3.26: Cây đậu phộng 7 ngày sau nảy mầm ........................................................101
Hình 3.27: Tỷ lệ nảy mầm và độ khoẻ của mầm trên các nghiệm thức của hạt đậu
phộng...........................................................................................................................102
Hình 3.28: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của dịch nuôi cấy vi khuẩn của 3 nghiệm thức
TN1-TN1, TN3-NT8 và TN1-NT12 đến chiều dài và sinh khối rễ, thân 7 ngày sau nảy
mầm.............................................................................................................................103
Đồ án tốt nghiệp
xii
Hình 3.29: Đồ thị biểu thị ảnh hưởng dịch nuôi cấy của 3 nghiệm thức TN1-NT1, TN1-
NT12, TN3-NT8 cây đậu phộng 14 ngày sau nảy mầm.............................................105
Hình 3.30: Cây đậu phộng 14 ngày sau nảy mầm. .....................................................106
Đồ án tốt nghiệp
1
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Vệ sinh an toàn thực phẩm đang là vấn đề xã hội cần giải quyết kịp thời để bảo vệ
sức khoẻ con người. Ở nước ta, với đặc điểm khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, độ ẩm trong
không khí thường cao, là điều kiện rất thuận lợi cho nấm mốc phát triển gây nhiễm độc
tố cho thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, gây độc cho người và gia súc, gây tổn thương
gan (ung thư gan…). Tình trạng phơi nhiễm của nấm mốc ảnh hưởng đến 25 % mùa
màng trên toàn thế giới, làm tổn thất trung bình 418 triệu đô và ảnh hưởng trên gia súc
472 triệu đô mỗi năm (theo Bô Nông Nghiệp Mỹ, 2009). Tại Việt Nam, mỗi năm bị
ảnh hưởng khoảng 13-16 % lượng nông sản tuỳ loại.
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển trên nông sản (được bảo quản trong kho
tàng , bao bì...), nấm mốc làm giảm nghiêm trọng chất lượng của các loại nông sản
được bảo quản. Nhiều loài nấm mốc phát triển trên nông sản (thóc, ngô, lạc, đậu
tương...) làm cho sản phẩm nông nghiệp biến đổi màu sắc, mùi vị, giảm chất lượng,
đặc biệt là các chất dinh dưỡng như tinh bột, đường, protein, acid amin, lipid, vitamin
và các khoáng chất. Nấm mốc làm thối rữa các sản phẩm nông nghiệp như hoa quả,
rau, hạt ngũ cốc và tạo điều kiện cho nhiều loại vi khuẩn khác phát triển và gây hại làm
ảnh hưởng đến chất lượng hạt, sản lượng thu hoạch và gây thiệt hại cho người sử dụng.
Bên cạnh sử dụng các biện pháp trong lúc trồng trọt như canh tác ruộng đất, bón
phân, phun thuốc,.. thì một trong những xu hướng hiện nay là xử lý hạt giống. Xử lý
nguồn bệnh tồn tại trên hạt giống trước khi gieo trồng là một trong những điều quan
trọng trong việc đảm bảo chất lượng hạt giống, vừa tăng khả năng chống chọi của hạt
khỏi những tác nhân gây bệnh, ngăn ngừa nguồn bệnh lan truyền từ hạt sang đồng
ruộng, vừa làm tăng sản lượng thu hoạch có lợi cho người nông dân, góp phần phát
triển nền nông nghiệp bền vững, không ảnh hưởng môi trường.
Đồ án tốt nghiệp
2
Xử lý hạt giống bằng hóa chất ngày nay được sử dụng rộng rãi để phòng trừ sâu
bệnh hại cây trong nông nghiệp với những ưu điểm tác dụng nhanh, tương đối đơn
giản, đem lại hiệu quả kinh tế cao,…nhưng các hợp chất hóa học dần có những yếu
điểm độc hại với môi trường gây ô nhiễm đất, nguồn nước và không khí, hình thành
các loài kháng thuốc, ảnh hưởng đến quần thể sinh vật và đăc biệt ảnh hưởng đến sức
khỏe con người. Do đó, các hợp chất sinh học được thay thế mang lại hiệu quả và thân
thiện, an toàn với môi trường đặc biệt các hợp chất sinh học từ các loài vi sinh vât. Một
trong những chủng được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất chính là các chủng sinh
acid lactic. Vi khuẩn dạng này có hoạt tính sinh học khá cao, an toàn, có khả năng tiêu
diệt vi sinh vật có hại và là nguồn vi sinh vật hữu ích, duy trì hệ cân bằng vi khuẩn
đường ruột. Nhận thấy đây là những lý do cần thiết cho đời sống của con người và đó
là lý do chúng tôi thực hiện đề tài “Ứng dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống
đậu phộng”
2. Tình hình nghiên cứu:
2.1. Ngoài nước:
Trên thế giới, có rất nhiều nghiên cứu về khả năng kháng nấm do vi khuẩn sinh acid
lactic tạo thành, chẳng hạn như:
“Khả năng kháng nấm của 2 chủng Lactobacillus plantarum với mốc Fusarium in
vitro và trong nấu mạch nha lúa mạch” của A. Laitila và công sự (2002).
Năm 2004, Cassandra De Muynck và công sự nghiên cứu “Khả năng kháng nấm
của vi khuẩn sinh acid lactic trong sản xuất hợp chất kháng nấm trong thực phẩm”.
Kim Jeong Dong với “Nghiên cứu hoạt động kháng nấm của vi khuẩn lactic phân
lập từ kimchi kháng Aspergillus fumigatus” năm 2005.
R Muñoz và cộng sự với nghiên cứu “Ngăn cản sự sản xuất độc tố của Aspergillus
nomius vsc 23 của vi khuẩn sinh acid lactic và Saccharosemyces cerevisae” năm 2010.
“Độc tố aflatoxin bị ức chế bởi các vi khuẩn lactic như Lactobacillus casei có hoạt
động mạnh chống sự phát triển của nấm và sự nảy mầm của bào tử nấm” Kim, 2005.
Đồ án tốt nghiệp
3
2.2. Trong nước:
Hiện nay, nước ta cũng một số sản phẩm và công trình nghiên cứu vi khuẩn kháng
nấm bệnh trên các loại cây và hạt khác nhau như:
Công trình nghiên cứu như Chế phẩm EM bảo vệ cây trồng hay ứng dụng trong
thuỷ sản.
Chế phẩm Sadi Bio 1 (là tên gọi của chế phẩm vi sinh Biomix 2) của Viện công
nghệ Môi trường Việt Nam, được sản xuất từ các chủng vi sinh vật hữu ích thuộc nhóm
xạ khuẩn Streptomyces ưa ấm sinh tổng hợp mạnh các enzym ngoại bào, có khả năng
sinh kháng sinh ức chế nấm mốc, vi khuẩn Gram âm.
“Khả năng giảm hàm lượng Aflatoxin từ nấm mốc của vi khuẩn lactic và nấm
Trichoderma” của Lương Thị Phương Thảo (2015).
Chế phẩm vi sinh SB2 của công ty Công nghệ Cát Tường có công dụng phòng
trừ tác nhân gây bệnh cho cây trồng như nấm, vi khuẩn, virus, xạ khuẩn,…
Vi khuẩn lactic chưa được ứng dụng rộng rãi trong xử lý hạt giống trong các nghiên
cứu trong nước ta hiện nay.
3. Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu, ứng dụng vi khuẩn lên men lactic tạo chế phẩm sinh học bảo quản và
xử lý hạt giống.
4. Mục tiêu nghiên cứu:
Khảo sát khả năng dịch nuôi cấy của vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L3, L2N trong
bảo quản và phát triển của hạt đậu phộng.
5. Nội dung nghiên cứu:
Hoạt hoá chủng vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 và chủng nấm Aspergillus
sp. CĐP1
Khảo sát đặc điểm hình thái, sinh hoá chủng vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L2N,
L3
Đồ án tốt nghiệp
4
Khảo sát khả năng đối kháng trực tiếp của chủng Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 với
các chủng nấm Aspergillus sp.CĐP1
Khảo sát môi trường lên men thích hợp của chủng Lactobacillus sp. L5, L2N, L3.
Ứng dụng dịch nuôi cấy của vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 trong bảo quản
và xử lý hạt đậu phộng.
Xây dựng quy trình sản xuất hạt giống đã xử lý.
6. Phương pháp nghiên cứu:
6.1. Phương pháp luận:
Để ứng dụng vi khuẩn lactic xử lý hạt giống đậu phộng thay cho chất hóa học, vi
khuẩn lactic có nguồn phân lập từ thực phẩm lên men truyền thống được khảo sát
tuyển chọn theo khả năng sinh acid, tạo sinh khối, tạo màng biofilm, đối kháng nấm,
phân giải lân và sinh hoocmon tăng trưởng thực vật IAA. Đồng thời ảnh hưởng của các
môi trường lên men lên các tính chất này cũng được khảo sát. Sau khi chọn được môi
trường lên men thích hợp, thí nghiệm xử lý hạt đậu phộng và nảy mầm được tiến hành
để so sánh độ khỏe mầm của hạt đậu phộng xử lý và không xử lý.
6.2. Phương pháp xử lý số liệu:
Phần mềm Excel để tính toán và vẽ đồ thị
Phần mềm thống kê SAS 9.1
7. Kết quả đạt được:
Xác định khả năng kháng nấm của chủng vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L3, L2N
đối với chủng nấm mốc Aspergillus sp. CĐP1 phân lập từ hạt đậu phộng.
Xác định được khả năng bảo quản hạt của chủng Lactobacillus sp. L5, L3, L2N
khỏi nấm mốc.
Xác định được ảnh hưởng của dịch nuôi cấy lên sự phát triển của hạt đậu phộng (tỷ
lệ nảy mầm, độ khỏe mầm,..).
Xây dựng được quy trình xử lý hạt đậu phộng.
Đồ án tốt nghiệp
5
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. Tổng quan về xử lý hạt giống:
1.1. Giới thiệu chung:
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại thuốc xử lý hạt giống với nhiều thương
hiệu khác nhau của các công ty thuốc BVTV. Nông dân bắt đầu làm quen với lợi ích
của việc xử lý hạt giống trong bảo vệ cây trước sự tấn công của sâu bệnh, côn trùng, vi
khuẩn, nấm gây hại.
Trước kia việc xử lý giống chỉ có mục đích duy nhất là giúp giữ giống không bị
nấm bệnh hại tấn công. Các hạt giống được áo các loại thuốc trừ nấm như captan,
thiram hay là carbendazim để trừ nấm bệnh trên bề mặt hạt giống. Sau đó hạt giống
này được nhuộm phẩm màu đỏ để cảnh báo người tiêu dùng không được sử dụng làm
thực phẩm. Nhưng carbendazim cùng một số hoạt chất khác bị cấm sử dụng hiện nay
vì là hoạt chất hóa học có độc tính cao, với nhiều tác động tới môi trường, hệ sinh thái
cũng như sức khỏe con người.
Thuốc trừ nấm bảo vệ hạt giống đang nảy mầm và tránh khỏi bị sâu bệnh trong đất
tấn công, giúp tăng tỷ lệ nảy mầm, mọc đều ngay cả trong điều kiện bất lợi như thiếu
hoặc thừa nước. Lợi ích của xử lý hạt giống:
- Giúp hạt giống nảy mầm nhanh, bắt rễ sớm.
- Giúp hình thành nốt sần ở cây họ đậu
- Tiệt kiệm lượng thuốc và công lao động trên cùng đơn vị diện tích so với
phân bón gốc và phân bón lá.
- Dễ áp dụng hơn phân bón gốc và phân bón lá, chỉ trộn thuốc xử lý hạt với
giống gieo sạ.
Việc xử lý hạt giống còn mở ra nhiều triển vọng mới như :
Tăng cường tính kháng bệnh: Kích thích tính kháng bệnh ở cây trồng (kích kháng)
là phương pháp giúp cho giống cây bị nhiễm bệnh trở nên có khả năng kháng bệnh ở
mức độ nào đó sau khi được xử lý chất kích kháng. Kích kháng không tác động trực
Đồ án tốt nghiệp
6
tiếp lên mầm bệnh mà nó kích thích quá trình tự vệ của cây trồng. Chất kích kháng có
thể có nguồn gốc hóa học hoặc vi sinh vật.
Tăng cường chịu điều kiện bất lợi: Các vi khuẩn sống vùng rễ lúa cố định đạm
như Azospirillum lipoferum, Azospirillum lipoferum; vi khuẩn Pseudomonas sp,
Baccilus sp đều kích thích khả năng tổng hợp các chất điều hòa sinh trưởng thực vật
như Auxin và Gibberelin giúp bộ rễ cây trồng phát triển tốt hơn, gia tăng diện tích tiếp
xúc của rễ với đất. Các vi khuẩn này vừa tăng cường cung cấp dinh dưỡng cho cây
trồng, vừa tăng cường chống chịu điều kiện bất lợi.
Các chất ly trích thực vật như Lychnis viscaria, xoan Melia azedarach đều có tác
dụng kích hoạt tăng cường cây trồng chống chịu điều kiện bất lợi khi gieo sạ như ngập
úng, hạn hán…
Phòng trừ sâu bệnh: Đây là xu thế phổ biến hiện nay của phần lớn các sản phẩm xử
lý hạt giống trên thị trường. Điển hình là thuốc xử lý hạt giống Cruiser có chứa chất
Thiamethoxam là hoạt chất chuyên trên rầy nâu và bọ trỉ, chất Defenoconazole thuốc
trừ nấm phổ rộng ức chế tổng hợp màng tế bào nấm, chất Fludioxonil là hoạt chất trừ
nấm trên hạt không lưu dẫn, chủ yếu trên bệnh lúa von.
Ngoài ra còn có Gaucho chứa hoạt chất imidacloprid là thuốc trừ sâu ức chế thần
kinh trừ bọ trỉ, rầy nâu. Sunato chứa hoạt chất Fipronil là thuốc trừ sâu thuộc nhóm
phenylpyrazole bảo vệ lúa 7-14 ngày sau khi sạ, cùng với Isotianil là thuốc trừ sâu
thuộc nhóm Cloronicotinyl chuyên trừ rầy nâu, bọ trỉ.
1.2. Các phương pháp khử nhiễm độc tố:
1.2.1. Phương pháp vật lý:
Phân hủy aflatoxin bằng không khí nóng: Dùng không khí nóng thổi qua nguyên
liệu có chứa aflatoxin để làm giảm thiểu lượng aflatoxin đã được nhiều tác giả nghiên
cứu, phương pháp này đã đem lại nhiều kết quả đáng kể. Nếu nhiệt độ không khí nóng
đưa vào là 100 °C – 145 °C ở ngô hạt thì lượng aflatoxin B1 có thể giảm từ 877 ppb
Đồ án tốt nghiệp
7
còn 452 ppb, từ 378 ppb còn 213 ppb. Nếu tăng nhiệt độ lên tới 165°C có thể làm cho
lượng aflatoxin B1 giảm đến 65% (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003).
Phân hủy aflatoxin bằng hấp ướt ở áp suất cao: Phương pháp hấp ướt ở nhiệt độ cao
dưới áp lực hơi nước đem lại kết quả khả quan hơn. Quá trình này phá hủy nhanh
chóng vòng lacton trong cấu trúc phân tử của aflatoxin. Theo Rehana (1979) nhận thấy
nếu gạo nhiễm aflatoxin từ 40 - 4000 ppb được hấp ướt trong 5 phút ở 120°C (thêm
nước vào gạo tỷ lệ là 1:4) có thể làm giảm hàm lượng aflatoxin đến 68%. Ở đậu phộng
có độ ẩm 10%, chứa 7000 ppb aflatoxin B1 được hấp ướt ở 120°C trong 4 giờ giảm
còn 370 ppb. Ở hàm lượng aflatoxin thấp (760 ppb) được hấp ở 1,5 atm trong vòng
một giờ đã phân hủy hoàn toàn aflatoxin. (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003).
Làm giảm aflatoxin bằng các chất hấp phụ hoặc kết dính độc tố: Các chất hấp phụ
thường là các chất vô cơ hoặc hữu cơ (tự nhiên hoặc nhân tạo) có hoạt tính bề mặt cao.
Các chất có khả năng hấp phụ aflatoxin gồm: Than hoạt tính, một số polymer hữu vô
cơ có bản chất aluminosilicat như bentonite, HSCAS (Hydrated sodium calcium
alumino-silicate), một số chất sét đặc biệt (kaolin, sepiolite, clinoptilolite, zeolite), một
số polymer hữu cơ tự nhiên (alfalfa) hoặc nhân tạo (nhựa trao đổi ion, polyvinyl
polypyrrolidone). Những chất này không được hấp phụ qua ruột mà được bài thải ra
ngoài (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003).
Tách aflatoxin bằng dung môi hữu cơ: Đây là phương pháp có thể áp dụng đối với
thức ăn và nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi, do ít có khả năng tạo sản phẩm khác có
hoạt tính từ aflatoxin và có thể thu hồi được dung môi mà không ảnh hưởng đến thành
phần dinh dưỡng của thức ăn. Những kết quả có nhiều hứa hẹn nhất đã thu được bằng
việc dùng hệ thống chiết suất bao gồm hỗn hợp hexan-methanol, hexan-ethanol, hexan-
ethanol-nước và hexan-acetone-nước. Hệ thống bao gồm 54% acetone, 44% hexan và
2% nước (tính theo trọng lượng) là hệ thống thành công nhất được tìm thấy có thể đồng
thời loại trừ dầu từ các bánh ép khô của lạc gồm 12% - 15% dầu và dư lượng lipid gần
bằng 1% và mức aflatoxin thấp hơn 40 μg/kg.
Đồ án tốt nghiệp
8
Phân hủy aflatoxin bằng hấp ướt ở áp suất cao: Phương pháp hấp ướt ở nhiệt độ cao
dưới áp lực hơi nước đem lại kết quả khả quan hơn. Quá trình này phá hủy nhanh
chóng vòng lacton trong cấu trúc phân tử của aflatoxin. Theo Rehana (1979) nhận thấy
nếu gạo nhiễm aflatoxin từ 40 - 4000 ppb được hấp ướt trong 5 phút ở 120 °C (thêm
nước vào gạo tỷ lệ là 1:4) có thể làm giảm hàm lượng aflatoxin đến 68%. Ở đậu phộng
có độ ẩm 10%, chứa 7000 ppb aflatoxin B1 được hấp ướt ở 120 °C trong 4 giờ giảm
còn 370 ppb. Ở hàm lượng aflatoxin thấp (760 ppb) được hấp ở 1,5 atm trong vòng
một giờ đã phân hủy hoàn toàn aflatoxin. (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003).
Làm giảm aflatoxin bằng các chất hấp phụ hoặc kết dính độc tố: Các chất hấp phụ
thường là các chất vô cơ hoặc hữu cơ (tự nhiên hoặc nhân tạo) có hoạt tính bề mặt cao.
Các chất có khả năng hấp phụ aflatoxin gồm: Than hoạt tính, một số polymer hữu vô
cơ có bản chất aluminosilicat như bentonite, HSCAS (Hydrated sodium calcium
alumino-silicate), một số chất sét đặc biệt (kaolin, sepiolite, clinoptilolite, zeolite), một
số polymer hữu cơ tự nhiên (alfalfa) hoặc nhân tạo (nhựa trao đổi ion, polyvinyl
polypyrrolidone). Những chất này không được hấp phụ qua ruột mà được bài thải ra
ngoài (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003).
Tách aflatoxin bằng dung môi hữu cơ: Đây là phương pháp có thể áp dụng đối với
thức ăn và nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi, do ít có khả năng tạo sản phẩm khác có
hoạt tính từ aflatoxin và có thể thu hồi được dung môi mà không ảnh hưởng đến thành
phần dinh dưỡng của thức ăn. Những kết quả có nhiều hứa hẹn nhất đã thu được bằng
việc dùng hệ thống chiết suất bao gồm hỗn hợp hexan-methanol, hexan-ethanol, hexan-
ethanol-nước và hexan-acetone-nước. Hệ thống bao gồm 54% acetone, 44% hexan và
2% nước (tính theo trọng lượng) là hệ thống thành công nhất được tìm thấy có thể đồng
thời loại trừ dầu từ các bánh ép khô của lạc gồm 12% - 15% dầu và dư lượng lipid gần
bằng 1% và mức aflatoxin thấp hơn 40 μg/kg.
Phân hủy aflatoxin bằng các tia bức xạ: Aflatoxin rất mẫn cảm với tia cực tím. Ở
bước sóng 365 nm, khả năng hấp phụ của aflatoxin đạt cực đại. Okonkwo (1978) nhận
Đồ án tốt nghiệp
9
thấy, lượng aflatoxin ở bắp (150 ppb và 250 ppb) có thể giảm tới 30% và 16% trong 10
giờ tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003).
1.2.2. Phương pháp hóa học:
Phương pháp sử dụng các chất oxi hóa-khử: Các chất oxy hóa-khử như Natri
Hypochlorite (NaOCl), Hydrogen Peroxide (H2O2) được sử dụng để làm mất độc tính
của aflatoxin. Tuy nhiên sử dụng NaOCl để xử lý hạt nhiễm aflatoxin có thể làm mất
màu sắc của hạt và biến chất các acid amin. Khí ozone (O3) cũng được thử nghiệm về
khả năng phân hủy aflatoxin trong mẫu và đạt được hiệu quả tốt, song có bằng chứng
là chất lượng các thành phần của thức ăn bị giảm đặc biệt là protein, vitamin.
Phương pháp sử dụng các chất kiềm: Ammonium Hydroxide (NH4OH) và Natri
Hydroxide (NaOH) là 2 chất kiềm được sử dụng làm vô hoạt aflatoxin. Các chất này
đều có hoạt tính mạnh, có thể phá vỡ vòng lacton trong cấu trúc phân tử của aflatoxin.
Phương pháp sử dụng khí NH3: Nhiều thí nghiệm đã chứng minh hiệu quả của việc
dùng khí NH3 làm vô hoạt aflatoxin. Xử lý ngô bằng khí NH3 được đặc biệt quan tâm
ứng dụng hơn cả. Người ta nhận thấy, nếu hàm lượng NH3 là 0,5 - 1,5% và nhiệt độ
bên ngoài là 25 °C, trong 14 ngày tiếp xúc, lượng aflatoxin từ 200 ppb có thể giảm
xuống còn 10 ppb (theo Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003).
1.2.3. Phương pháp sinh học:
Mặc dù các biện pháp phòng chống nấm mốc sinh độc tố đã được khuyến cáo áp
dụng, nhưng sự nhiễm aflatoxin trên nông sản ở mức độ cao quá giới hạn là không thể
tránh được trong những điều kiện bảo quản bất lợi. Vấn đề khử nhiễm aflatoxin bằng
con đường sinh học nhằm thay thế cho biện pháp khử nhiễm aflatoxin bằng các hóa
chất có giá thành cao và làm biến đổi phẩm chất lượng lương thực nên khó áp dụng vào
thực tiễn bảo quản được chứng minh là các phương pháp hứa hẹn nhất.
Khử nhiễm độc tố aflatoxin bằng phương pháp sinh học có thể được định nghĩa như
sự phân giải bằng enzyme hay chuyển hóa sinh học của các độc tố nấm mốc trực tiếp
Đồ án tốt nghiệp
10
nhờ vi sinh vật. Một số vi khuẩn có khả năng khử nhiễm độc tố aflatoxin được trình
bày trong bảng 1.1.
Bảng 1.1: Các cơ chế khử nhiễm sinh học bằng một số chủng vi khuẩn
Tên vi khuẩn Đối tượng Cơ chế khử nhiễm Tác giả
Bacillus pumilus
Aspergillus
parasiticus
Sử dụng các sản phẩm trao
đổi chất ngoại bào, sinh ra
trong quá trình nuôi cấy B.
pumilus, ức chế sự phát triển
và quá trình tổng hợp độc chất
aflatoxin của nấm Asp.
parasiticus
C. Munimbazi và
LB.Bullerman, 1997
Streptomyces sp.
Aspergillus
parasiticus
Streptomyces sp. tổng hợp
được aflastatin A, là hợp chất
có bản chất là protein, ức chế
1 số enzyme esterase tham gia
quá trình tổng hợp độc chất
aflatoxin của nấm Asp.
parasiticus
Ono. M và cộng sự,
1997
Achromobacter
xylosoxidans
Aspergillus
parasiticus
A. xylosoxidan tổng hợp
Cyclo (L-leucyl-L-prolyl), là
1 cyclodipeptide, ức chế sự
phát triển và sự tổng hợp
aflatoxin của nấm Asp.
parasiticus.
PS. Yan và cộng sự,
2004
Lactobacillus Aspergillus Sử dụng các sản phẩm trao I. Chang và JD.
Đồ án tốt nghiệp
11
casei flavus đổi chất ngoại bào, sinh ra
trong quá trình nuôi cấy L.
casei, ức chế sự phát triển và
quá trình tổnghợp độc chất
aflatoxin của nấm Asp.
flavus.
Kim, 2007.
Bacillus subtilis
B-FS06
Aspergillus
flavus
Hợp chất thứ cấp
Ting Zang và cộng
sự, 2007.
Bacillus subtilis
Aspergillus
flavus
B. subtilis tổng hợp các
enzyme ngoại bào như
protease, chitinase, β-1,3-
glucanase làm ức chế sự phát
triển của nấm Asp. flavus.
R. Thakaew và cộng
sự, 2013
Các loại nông sản Việt Nam được thế giới biết đến càng nhiều như lúa gạo, cà
phê, tiêu, điều, thanh long, vú sữa... xuất khẩu đậu phộng của Việt Nam, bao gồm
nguyên vỏ, bóc vỏ và hạt cao (số liệu này không bao gồm thương mại biên giới với
Trung Quốc). Các thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Đài Loan, Hồng Kông,
Thái Lan, Nga, Malaysia và một số nước khác. Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) điều
chỉnh ước tính cho xuất khẩu đậu phộng của Việt Nam trong vụ 2016/17 lên 10 nghìn
tấn, bao gồm xuất khẩu đậu phộng thông qua thương mại biên giới và xuất khẩu đậu đã
qua chế biến. Để đạt được năng suất ấy, người nông dân sử dụng rất nhiều phân bón
hóa chất khác và không ít các loại thuốc bảo vệ thực vật. Hệ quả không chỉ nông dân
phải mất nhiều tiền vào hóa chất mà hệ sinh vật đất và chất lượng đất bị tàn phá
nghiêm trọng. Phương pháp sinh học sử dụng cho cây trồng đang được các nhà khoa
học khuyến khích sử dụng vì chúng có những ưu điểm sau:
Đồ án tốt nghiệp
12
- Không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng
như thuốc bảo vệ thực vật từ hóa chất.
- Cân bằng hệ sinh thái trong môi trường đất nói riêng và môi trường nói
chung.
- Không làm thoái hóa đất mà còn góp phần tăng độ phì nhiêu của đất.
- Cây trồng hấp thu chất dinh dưỡng dễ hơn, góp phần tăng năng suất và chất
lượng nông phẩm.
- Tiêu diệt côn trùng gây hại, giảm thiểu bệnh hại, tăng khả năng đề kháng
bệnh của cây trồng mà không làm ảnh hưởng đến môi trường như các loại
thuốc BVTV có nguồn gốc hóa chất. Tác dụng của CPSH đến từ từ chứ
không nhanh như các loại hóa chất nhưng tác dụng dài lâu.
- Có khả năng phân hủy, chuyển hóa các phế thải sinh học, phế thải nông
nghiệp, công nghiệp, góp phần làm sạch môi trường.
- Các chủng nấm sinh độc tố sẽ không thể hình thành cơ chế kháng.
2. Các vi sinh vật hỗ trợ tăng trưởng cây trồng:
2.1. Khả năng phân giải lân:
Vi khuẩn phân giải lân khó tan đã được sử dụng như phân bón sinh học thương mại
để cải thiện tình trạng nông nghiệp. Nhóm vi khuẩn phân giải lân được coi là phân bón
sinh học có triển vọng nhất vì rất nhiều loại đất giàu lân tổng số nhưng lại thiếu hụt
trầm trọng lân dễ tan cung cấp cho cây trồng. Các vi khuẩn phân giải lân lại rất có tiềm
năng để sản xuất phân vi sinh đa chức năng vì có thể tương tác kết hợp tốt với các vi
khuẩn có lợi khác như Azospirillum và Azotobacter. Ngoài vai trò cung cấp lân dễ tan
cho cây trồng, các vi khuẩn hòa tan lân còn có khả năng sinh các yếu tố có vai trò nâng
cao hiệu suất tăng trưởng như cố định đạm, sinh tổng hợp các phytohormone, kháng
sinh hay các enzyme chitinase, cellulase... giúp cây trồng phát triển tốt hơn, chống chịu
tốt hơn đối với điều kiện bất lợi từ bên ngoài.
Đồ án tốt nghiệp
13
VSV phân giải lân thúc đẩy sự tăng trưởng của thực vật, làm tăng lượng lân có giá
trị cho cây trồng. Hòa tan lân là một hiện tượng phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như dinh dưỡng, điều kiện sinh lý và phát triển của các VSV. Trong đất, các VSV là
trung tâm của chu trình chuyển hóa lân và đóng vai trò trung gian quan trọng trong
việc chuyển hóa lân vô cơ và hữu cơ, sau đó giải phóng lân có giá trị cung cấp cho cây
trồng.
Trong quần thể VSV đất, VSV phân giải lân có thành phần loài khác nhau và thay
đổi tùy từng loại đất. VSV phân giải lân được phân lập từ vùng rễ của các cây trồng
khác nhau. Số lượng VSV phân giải lân hiện diện ở vùng rễ nhiều hơn so với đất
ngoài vùng rễ. Các VSV phân giải lân chiếm 0,1-0,5 % của tổng số vi khuẩn và nấm.
VSV phân giải lân phát triển ở cả vùng đất màu mỡ giàu lân và đất thiếu lân.
Penicillium sp. và Aspergillus sp. là hai loại nấm chủ yếu chi phối khả năng phân giải
lân trong vùng rễ. Các vi khuẩn phân giải lân quan trọng nhất là Pseudomonas,
Bacilllus, Rhizobium, Burkholderia, Achromobacter, Agrobacterium,Microccocus,
Flavobacterium và Erwinia.
Theo Babenko và cộng sự (1984), lượng lân hòa tan tăng tuyến tính cùng với sự
tăng trưởng của vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy, lượng lân hòa tan tăng tại các
điểm khác nhau trong những giai đoạn tăng trưởng (không phải trong suốt thời gian
nuôi cấy).
Rodríguez và Fraga (1999) cũng so sánh khả năng phân giải lân của 13 chủng vi
khuẩn khác nhau và nhận thấy rằng Rhizobium, Pseudomonas và các loài vi khuẩn
Bacillus là những chủng mạnh nhất trong việc phân giải lân.
2.1.1. VSV phân giải lân hữu cơ
Các chất hữu cơ chứa lân sẽ được vô cơ hóa do các enzyme tiết ra từ VSV trong
đất. Trong quá trình sống, VSV cần phân hủy các chất hữu cơ thành các đường đơn để
lấy carbon cho sự phát triển của chúng. Trong quá trình phân hủy này, nhờ các men
Đồ án tốt nghiệp
14
của VSV tiết ra, các hợp chất hữu cơ có chứa lân đã phóng thích lân dưới dạng
phosphate.
Chủng Bacillus: B. megaterium, B. subtilis, B. malaberensis... không những có khả
năng phân giải hợp chất lân vô cơ mà còn có khả năng phân giải hợp chất lân hữu cơ
(Bạch Phương Lan, 2004). Đồng thời B. megaterium còn có khả năng hình thành bào
tử nên sức sống rất mạnh (Nguyễn Hữu Hiệp, 2009). Ngoài ra còn có Serratia,
Proteus, Arthrobscter, Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunnighamella,
Streptomyces... Cơ chế phân giải: sự chuyển hóa các hợp chất lân hữu cơ thành muối
của H3PO4 theo sơ đồ sau:
1. Nucleoprotein → Nuclein → Acid nucleic → Nucleotic → H3PO4
2. Leucine → Glixerphosphate → H3PO4
Trong sự phân hủy acid phytic, VSV tiết ra men phytase nhờ enzyme này acid
phytic được phân ra làm một phân tử inositol và 6 phân tử H3PO4.
Phytin cũng được phân hủy như trên vì phytin là một muối canxi và magiê của acid
phytic. Sự phân hủy của phytin hoặc acid phytic trong đất chậm hơn so với các acid
nucleic.
2.1.2. VSV phân giải lân vô cơ
Trong đất, lân vô cơ khó tan có thể được VSV chuyển hóa thành lân dễ tan. Phần
lớn VSV trong đất đều có khả năng này. Có đến 1/10 đến 1/2 chủng vi khuẩn phân lập
được từ đất có khả năng chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tan. Theo
Katznelson và cộng sự (1984), VSV phân giải những hợp chất lân khó tan thuộc
nhiều nhóm, nhiều loại khác nhau, có thể chiếm khoảng 10- 15% hệ VSV đất, vi
khuẩn phân giải những hợp chất lân vô cơ khó tan thường gặp gồm các giống:
Pseudomonas denitrificans, Alcaligenes faecalis, Achromobacter delicatulus,
Agrobacterium radiobacter, Aerobacter aerogenes, Escherichia freundi,
Brevibacterium, micrococus, Flavobacterium aurantiacus, Chlorobacterium
denitrificans, Mycobacterium cyaneum, Sarcina flava, Bacillus megaterium var.
Đồ án tốt nghiệp
15
phosphaticum. Người ta dùng chúng làm phân bón vi sinh phân giải lân. Bên cạnh
các vi khuẩn, xạ khuẩn, các chủng nấm như Penicillium, Aspergillus, Rhizopus,
Sclerotium cũng có tác dụng trong quá trình hòa tan hợp chất lân khó tan.
Đại đa số nghiên cứu đều cho rằng, sự phân giải Ca3(PO4)2 có liên quan mật thiết
với sự sản sinh acid trong quá trình sống của VSV. Trong đó, acid carbonic đã làm cho
Ca3(PO4)2 phân giải.
Ca3(PO4)2 + H2CO3 + H2O → Ca(PO4)2.H2O + Ca(HCO3)2
Trong đất, vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn chuyển hóa lưu huỳnh cũng có tác
dụng quan trọng trong việc phân giải Ca3(PO4)2. Vì trong quá trình sống, các vi khuẩn
này tích lũy trong đất HNO3 và H2SO4. Quá trình hòa tan có thể biểu thị theo phương
trình sau:
Ca3(PO4)2 + 4HNO3 → Ca(H2PO4)2 + 2Ca(NO3)2
Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4
Các nghiên cứu cho thấy sự xuất hiện các acid này xảy ra cùng lúc với sự xuất
hiện lân hòa tan. Có nghĩa là ngay sau khi VSV tiết ra các acid thì chúng tác dụng lên
lân khó tan và cho ra ngay lân hòa tan. Mặt khác các dạng lân bị cố định trong đất
như phosphate sắt và phosphate nhôm cũng được chuyển hóa sang dạng dễ tan dưới
tác dụng của VSV trong đất. Một số vi khuẩn có khả năng sinh ra H2S tác dụng lên
phosphate sắt hoặc nhôm và phóng thích ra dạng phosphate dễ tan. Hiện tượng này
xảy ra trong điều kiện thiếu oxy. Cơ chế của hiện tượng này chưa được giải thích rõ.
Ở đất phèn trồng lúa, hầu hết lân đều ở dạng phosphate sắt hoặc nhôm, lúa
không hấp thu được. Trong điều kiện này việc bón phân chuồng hoặc chôn vùi rơm rạ
kết hợp với bón đạm và vôi để giúp VSV phát triển sẽ giúp chuyển lân cố định sang
dạng dễ tan và cung cấp cho lúa. Sự chuyển hóa này hơi chậm nên tự nó không cung
cấp lân đủ cho nhu cầu của lúa nên phải kết hợp thêm lân trong phân bón hóa học
nhưng với liều lượng ít hơn.
2.2. Tạo màng sinh học biofilm
Đồ án tốt nghiệp
16
Các tế bào vi khuẩn sinh sống trôi nổi trong môi trường lỏng (dạng phù du) vô tình
bám vào một bề mặt nào đó, và nếu sau một thời gian chúng không chịu tác động di
chuyển đi nơi khác, quá trình sinh trưởng vẫn cứ tiếp tục, dần sẽ hình thành một kiểu
khuẩn lạc trên bề mặt đó, đây là giai đoạn đầu của sự hình thành màng sinh học. Kế đến
vi khuẩn sẽ bắt đầu thay đổi thay đổi kiểu hình, khả năng sinh hóa mới để thuận lợi hơn
trong việc tổng hợp nên cơ chất ngoại bào - extracellular polymeric substance (EPS).
Phân tích về mặt hình thái học kết hợp với di truyền học, người ta xác định rằng các tế
bào xuất hiện cấu trúc tua, nhung mao hoặc tiêm mao sẽ tăng thêm độ vững chắc của
màng sinh học. Giai đoạn cuối của sự hình thành màng sinh học, các tế bào sẽ một lần
nữa biến đổi quay lại dạng phù du, tách ra khỏi màng sinh học để tìm địa điểm định cư
khác, giai đoạn này gọi là giai đoạn phát tán. Khả năng tạo màng sinh học như là một
cách thức tồn tại, phát triển của vi sinh vật trong những điều kiện dinh dưỡng thấp của
môi trường.
EPS là các polymer sinh học có trọng lượng phân tử cao được vi sinh vật tiết ra
ngoài môi trường sống xung quanh chúng. EPS là thành phần chính, đồng thời quyết
định tính hóa lý của màng sinh học. EPS chiếm từ 50 – 90% tổng lượng chất hữu cơ của
một màng sinh học. EPS là vật liệu giúp cho tế bào vi khuẩn bám dính lên một bề mặt
nào đó và đồng thời liên kết với các tế bào khác.
Trong màng sinh học, các tế bào liên kết với nhau bằng mạng lưới do chúng tự tổng
hợp nên EPS. EPS không chỉ bao gồm polysaccharides do tế bào tổng hợp ra, mà còn
các thành phần từ môi trường xung quanh như các ion khoáng, bụi bẩn, hồng cầu,
fibrin, protein và các acid nucleic. Xen kẽ với mạng lưới EPS còn có các kênh nước,
giúp vận chuyển chất dinh dưỡng và tín hiệu giữa các tế bào.
EPS sẽ bao phủ tế bào vi khuẩn, nhưng vẫn tạo điều kiện cho các tế bào trao đổi tín
hiệu sinh hóa cũng như trao đổi gen với nhau. EPS chính là chìa khóa quan trọng cho
việc sự hình thành, phát triển của màng sinh học. EPS còn có chức năng giữ cho các
Đồ án tốt nghiệp
17
enzyme ngoại bào gần với tế bào, giúp hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn ổn định
hơn.
Nghiên cứu về màng sinh vật (Biofilm) góp phần tạo ra những sản phẩm ứng dụng
cao trong cuộc sống như tạo các công nghệ sinh học xử lý ô nhiễm môi trường, ứng
dụng trong nghiên cứu phòng bệnh cho cây trồng cũng như các nghiên cứu trong công
nghiệp thực phẩm, hóa mỹ phẩm,…
2.3. Khả năng sinh Indole-3-acetic acid (IAA)
Indole-3-acetic acid (IAA) hay còn goi là Auxin, là chất điều hòa chủ yếu của sự
sinh trưởng thực vật. IAA chi phối sự phân chia tế bào, sự giãn dài tế bào, sự phân sinh
mô, sự phát triền trái và hạt , chi phối giai đoạn đầu sự phát triển của cây trồng
(Theologis và Gay 1982).
Auxin là những hợp chất có nhân indol, được tổng hợp từ tryptophan trong mô
phân sinh (ngọn, lóng) và lá non. Sau đó, auxin sẽ di chuyễn đến rễ và tích tụ trong rễ.
Có nhiều loại auxin khác nhau với cấu trúc hoá học khác nhau. Loại auxin quan
trọng nhất là β-indol-acetic acid (IAA), ngoài ra một số auxin khác cũng khá phổ biến
là napthalen-acetic acid (NAA), phenyl-acetic acid (PAA)
Đồ án tốt nghiệp
18
Hình 1.1: Một số loại auxin phổ biến
Với nhiều thí nghiệm khác nhau của nhiều nhà khoa học đã chứng minh được vai
trò của IAA do vi sinh vật tạo ra đối với cây trồng như kích thích sự kéo dài rễ, tăng số
lượng rễ phụ, làm tăng khả năng nẩy mầm của hạt.
Đánh giá khả năng sinh IAA của các chủng VSV dựa trên nồng độ IAA có trong
dịch chiết nuôi cấy vi khuẩn. Nồng độ IAA có trong dịch chiết càng cao chứng tỏ khả
năng sinh IAA của VSV càng mạnh. Nồng độ IAA được xác định bằng phương pháp
so màu trên máy quang phổ với thuốc thử Salkowski ở bước sóng 530nm.
3. Tổng quan về vi khuẩn lactic.
Đồ án tốt nghiệp
19
3.1. Đặc điểm hình thái giống Lactobacillus sp.
Vi khuẩn lactic có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu trong khoảng 25 – 35 °C. Chúng chịu
được trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và etylic, nhiều loài vẫn sống được trong
môi trường 10-15 % cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl, có thể sống
trong môi trường từ 7-10 % NaCl. Vi khuẩn lactic có hoạt tính protease phân hủy
protein thành peptide, acid amin, hoạt tính này ở các loài khác nhau thì khác nhau,
thường ở trực khuẩn là cao hơn.
Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi khuẩn lactic thành dạng hình
cầu và hình que, đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5 - 1,5 μm. Các tế bào
hình cầu xếp thành cặp hoặc hình chuỗi có chiều dài khác nhau. Kích thước tế bào trực
khuẩn lactic từ 1 – 8 μm. Trực khuẩn đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi. Kích thước
của chúng thay đổi tùy từng loài.
Phân loại khoa học giống Lactobacillus:
- Giới: Vi khuẩn
- Ngành: Firmicutes
- Lớp: Bacilli
- Bộ: Lactobacillales
- Họ: Lactobacillacea
- Giống: Lactobacillus
Chi Lactobacillus hiện nay bao gồm hơn 125 loài như: L. acidophilus, L. brevis, L.
casei, L. fermentum, L. plantarum, L. bulgaricus,...
Các loài Lactobacillus được tìm thấy các sản phẩm lên men từ động vật và thực vật,
đặc biệt là trong các sản phẩm sữa, trong ruột, trong hệ tiêu hóa, hệ bài tiết và hệ sinh
dục người. Các loại thực phẩm lên men như sữa chua và thực phẩm chức năng cũng có
chứa các vi khuẩn này.
Các vi khuẩn lactic thuộc nhóm này thường sử dụng như: Lactobacillus pasterian,
Lactobacillus brevis, Lactobacillus axitophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus
plantarum.
Đồ án tốt nghiệp
20
3.2. Đặc điểm sinh lý
Lactobacillus spp. thuộc nhóm vi khuẩn kỵ khí tùy nghi. Các loài trong chi không
có khả năng di động, không sinh bào tử.
Phổ nhiệt tăng trưởng từ 2 – 53oC, nhưng tối ưu ở khoảng 30 – 40oC. Tăng trưởng
tốt trong điều kiện môi trường acid, pH tối ưu khoảng 5.5 – 6.2, nhưng vẫn có thể chịu
được mức pH 5.0 hoặc thấp hơn. Tốc độ tăng trưởng giảm trong điều kiện pH môi
trường trung tính hoặc kiềm. Vì Lactobacillus spp. có khả năng chịu được môi trường
có pH cao, nên việc tiết ra acid lactic chính là yếu tố cạnh tranh của chúng đối với những
vi khuẩn khác trong cùng một môi trường.
Thường được tìm thấy trong các sản phẩm có nguồn gốc từ sữa, ngũ cốc, thịt, cá,
bia, rượu, trái cây, nước trái cây, rau củ muối chua, bã thực phẩm, dưa cải bắp, cỏ ủ, bột
nhào chua, nước, đất, chất thải. Chúng cũng xuất hiện trong cơ quan sinh dục nữ,
khoang miệng, hệ tiêu hóa ở người và nhiều động vật khác. Đây là những môi trường
được cung cấp thường xuyên nguồn carbohydrate và một số chất dinh dưỡng khác.
Chính là nơi thích hợp để chúng thực hiện các phản ứng lên men và cho ra sản phẩm
chính là acid lactic
3.3. Đặc điểm sinh hóa
Lactobacillus spp. âm tính với thử nghiệm nitrate, một số trường hợp hiếm dương
tính chỉ xảy ra khi pH môi trường cân bằng ở 6.0 trở lên hoặc bổ sung sắc tố đỏ heme
bào môi trường nuôi cấy. Không có khả năng phân giải gelatin, casein. Thử nghiệm
Indole, Citrate và khả năng sinh H2S âm tính. Thử nghiệm catalase âm tính.
Lactobacillus spp. thường sinh ra mùi đặc trưng khi có mặt trong thực phẩm. Một
nửa sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men là lactate. Ngoài ra quá trình lên men
còn sinh các sản phẩm khác như là: diacetyl, acetic acid, và acetaldehyde. Bên cạnh đó
quá trình dị hóa amino acid sẽ sinh ra H2S, amines, hợp chất carbonyl, cresol, skatol,
Đồ án tốt nghiệp
21
benzaldehyde, và methanethiol. Tất cả những sản phẩm của quá trình trao đổi chất này
đã tạo ra nhiều loại hương đặc trưng của sản phẩm lên men.
Lactobacillus spp. thường không có khả năng gây bệnh, ngoài trừ một số ít trường
hợp có bệnh tiềm ẩn bởi khả năng sinh ra acid khử khoáng men răng.
Đa số các loài trong chi Lactobacillus đều có khả năng tổng hợp EPS, nhưng chia
thành hai dạng. Homopolysaccharides là dạng EPS được tổng hợp từ carbohydrate chủ
yếu là dextran, glucan và levan. Trong khi dạng Heteropolysaccharides được tổng hợp
từ nucleotide. Homopolysaccharides chủ yếu được tổng hợp từ loài lên men dị hình như
L. pontis, L. frumenti, L. sanfranciscensis và L. reuteri. Heteropolysaccharides được
tổng hợp với số lượng ít, khoảng 0.1 – 1.5 g/l bởi những loài lên men đồng hình như L.
kefiranofaciens, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, L. paracasei, L. rhamnosus, L.
helveticus, và L. sakei
3.4. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic là những vi sinh vật có yêu cầu dinh dưỡng cao. Các loại vi khuẩn
lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau.
Để sinh trưởng bình thường chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa
các nguyên tố cơ bản như carbon, nitơ một phần dưới dạng các acid amin, photphat và
lưu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số chất cần thiết khác như vitamin, muối vô cơ,
các chất sinh trưởng…
3.4.1. Nhu cầu dinh dưỡng cacbon
Vi khuẩn lactic có thể sử dụng được nhiều loại carbohydrate từ các monosaccharide
(glucose, fructose) và các disaccharide (saccharose, lactose, maltose) cho đến các
polysaccharide (tinh bột, dextrin).
Chúng sử dụng nguồn cacbon này để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế
bào và làm cơ chất cho quá trình lên men tổng hợp các acid hữu cơ như acid citric,
lactic, pyruvic, fumaric, acetic,..
3.4.2. Nhu cầu dinh dưỡng nitơ
Đồ án tốt nghiệp
22
Mỗi loài vi khuẩn khác nhau có nhu cầu về nguồn nitơ khác nhau. Phần lớn vi
khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ.
Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử dụng các nguồn
nitơ có sẵn trong môi trường. Các nguồn nitơ vi khuẩn lactic có thể sử dụng như: cao
thịt, cao nấm men, trypton, dịch thủy phân casein từ sữa, peptone… Hiện nay cao nấm
men là nguồn nitơ được sử dụng nhiều nhất và có hiệu quả nhất. tuy nhiên ở quy mô
công nghiệp không thể sử dụng nguồn nitơ này vì rất tốn kém.
3.4.3. Nhu cầu về vitamin
Vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào, nên
rất cần thiết cho hoạt động sống. Tuy nhiên, đa số các loài vi khuẩn lactic không có khả
năng sinh tổng hợp vitamin. Vì vậy cần bổ sung vào môi trường các loại vitamin. Các
chất chứa vitamin thường được sử dụng như dịch chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay
dịch tự phân nấm men.
3.4.4. Nhu cầu các chất hữu cơ khác
Ngoài các acid amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ khác
cho sự phát triển như các base nitơ hay các acid hữu cơ. Một số acid hữu cơ có ảnh
hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic như acid citric, acid oleic.
Nên hiện nay người ta sử dụng các muối citrate, dẫn xuất của acid oleic làm thành phần
môi trường nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic.
Tương tự như hai acid hữu cơ trên, acid acetic cũng có những tác động quan trọng
đến sự sinh trưởng của tế bào. Nên người ta thường sử dụng acid acetic dưới dạng các
muối acetate để làm chất đệm cho môi trường khi nuôi cấy vi khuẩn lactic.
3.4.5. Nhu cầu các muối vô cơ khác
Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic rất cần các muối
vô cơ. Nhằm cung cấp các nguyên tố khoáng như đồng, sắt, natri, kali, photpho, lưu
huỳnh, magie, mangan. Đặc biệt là magie và mangan, vì nó tham gia và đảm bảo chức
Đồ án tốt nghiệp
23
năng hoạt động của enzyme, giúp ngăn ngừa quá trình tự phân và ổn định cấu trúc tế
bào.
3.4.6. Nhu cầu dinh dưỡng oxy
Vi khuẩn lactic có khả năng sống được trong môi trường có oxy hay không có oxy.
Tuy nhiên, trong điều kiện hiếu khí, sinh khối vi khuẩn sẽ phát triển nhanh hơn so với
trong điều kiện kị khí.
Trong điều kiện hiếu khí sinh khối vi khuẩn sẽ phát triển nhanh hơn so với điều
kiện kỵ khí, trong điều kiện này từ một phân tử glucose sẽ bị oxy hóa hoàn toàn thành
CO2 và H2O và tổng hợp các enzyme, từ một phân tử glucose tạo ra 36 hoặc 38 ATP
Trong điều kiện kỵ khí từ một phân tử glucose chỉ tạo ra 2 ATP do đó lượng cơ
chất bị phân hủy rất nhanh và tổng hợp một số chất kháng khuẩn.
3.5. Quá trình trao đổi chất
Quá trình trao đổi chất và năng lượng của vi khuẩn lactic thực hiện thông qua việc
lên men lactic.
Một tính năng cần thiết của LAB trong quá trình trao đổi chất là khả năng lên men
carbohydrate, các ATP tạo ra được sử dụng cho các mục đích tổng hợp sinh học khác
và sản phẩm cuối cùng chủ yếu là acid lactic (từ 50% carbon của đường). LAB có khả
năng lên men các loại đường hexose (glucose, mannose, galactose, fructose…),
disaccharide (lactose, saccharose…); pentose (arabinose, xylose, ribose…) và các hợp
chất liên quan. Chúng chỉ sử dụng được các loại đường ở dạng đồng phân D. Tuy
nhiên, LAB có thể thích ứng với nhiều điều kiện khác nhau làm thay đổi cách thức trao
đổi chất và dẫn đến các sản phẩm cuối cùng tạo ra cũng khác nhau.
Dựa vào khả năng lên men lactic từ glucose, người ta chia vi khuẩn lactic làm hai
nhóm: Lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình (hình 1.2).
- Lên men lactic đồng hình
Đồ án tốt nghiệp
24
Lên men đồng hình là quá trình lên men trong đó có các sản phẩm acid lactic tạo ra
chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ acid acetic, acetol, di-
acetiyl. Phương trình chung biểu diễn quá quá trình lên men:
C6H12O6
→
2CH3CHOHCOOH + 21,8.104 J
Con đường Glycolysis hay con đường EMB (Embden-Meyerhof-Parnas pathway)
được sử dụng bởi hầu hết các LAB (ngoại trừ leuconostocs, nhóm III Lactobacilli,
Oenococci và Weissellas) tạo ra fructose-1,6-diphosphate (FDP) và nhờ FDP aldolase
để tiếp tục chuyển thành dihydroxyacetonephosphate (DHAP) và glyceraldehyde-3-
phosphate (GAP) đối với những chất có mức phosphoryl hóa ở 2 vị trí, sau đó tạo
thành pyruvate. Trong điều kiện có nhiều đường và hạn chế oxy, pyruvate bị khử thành
acid lactic bởi lactate dehydrogenase (nLDH) và NAD+
, do đó NADH đã được oxy
hóa trước đó, khi thế oxy hóa khử được cân bằng, sản phẩm cuối cùng được tạo ra chủ
yếu là acid lactic và quá trình này được gọi là lên men lactic đồng hình.
- Lên men lactic dị hình
Một số con đường lên men khác như: con đường pentose phosphate, con đường
pentose phosphoketolase pathway, con đường hexose monophosphate, con đường 6-
phosphogluconate. Đặc điểm của con đường này là sự khử hidro ngay từ bước đầu tạo
6-phosphogluconate. Theo sau đó là sự tách carbon tạo pentose-5-phosphate và tiếp tục
chuyển hóa thành glyceraldehyde-3-phosphate (GAP) và acetyl phosphate. GAP được
tạo thành tương tự như trong con đường glycolysis và kết quả là tạo ra acid lactic.
Trong điều kiện không có mặt của các chất nhận điện tử, acetyl phosphate sẽ bị khử tạo
thành ethanol thông qua CoA và acetaldehyde. Khi quá trình này ngoài sản phẩm acid
lactic còn tạo ra một lượng đáng kể các sản phẩm phụ như CO2, ethanol, acid acetic,
acid succinic... thì nó được gọi là lên men lactic dị hình.
Phương trình chung biển diễn quá trình lên men:
Đồ án tốt nghiệp
25
C6H12O6
→
CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH +
C2H5OH +CO2
Trong đó, acid lactic chiếm khoảng 40%, acid succinic khoảng 20%, rượu etylic
và acid acetic 10% các loại khí 20%.... đôi khi không có các khí mà thay vào đó là sự
tích luỹ một lượng ít acid foocmic. Như vậy, các sản phẩm phụ khác nhau đáng kể tạo
thành trong quá trình lên men lactic dị hình chứng tỏ rằng quá trình này phức tạp hơn
so với lên men lactic đồng hình. Theo quan điểm tiến hoá sinh lý trong vi sinh vật học
người ta cho rằng lên men lactic đồng hình là hướng tiến hoá độc lập của lên men dị
hình.
Thông thường, LAB lên men đồng hình chủ yếu lên men bằng con đường
glycolysis và ngược lại LAB lên men dị hình sử dụng con đường 6-PG/PK. Tuy nhiên
nó không phải dúng cho tất cả các trường hợp (Owen R. Fennema et al. 2004).
Đồ án tốt nghiệp
26
Hình 1.2: Con đường lên men Glucose
Đồ án tốt nghiệp
27
Chú thích hình 1.7
(A) Lên men đồng hình (con đường glycolysis,, EMB)
(B) Lên men dị hình (con đường 6-phosphogluconate/phosphoketolase)
Các enzyme tham gia vào quá trình : 1. Glucokinase; 2. Fructose-1,6-
diphosphate aldolase; 3. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase; 4. Pyruvate
kinase; 5. Lactate dehydrogenase; 6. Glucose-6-phosphate dehygrogenase; 7. 6-
phosphogluconate dehydrogenase; 8. Phosphoketolase; 9. Acetaldehyde
dehydrogenase; 10. Alcohol dehydrogenase.
Bảng 1.2: Một số sản phẩm chuyển hóa của LAB và phương thức hoạt động.
Sản phẩm chuyển hoá Phương thức hoạt động
Carbon dioxide
Ngăn cản sự khử nhóm carboxyl,
giảm tính thấm của màng
Diacetyl Phản ứng với protein gắn arginine
Hydrogen peroxide/ Lactoperoxidase Oxy hoá các protein cơ bản
Acid lactic
Acid lactic bị phân ly đi xuyên qua
màng, làm thấp pH nội bào. Nó gây
trở ngại quá trình chuyển hoá như
oxi hoá khử phosphor.
Bacteriocin
Ảnh hưởng đến màng, tổng hợp
protein và DNA.
Đồ án tốt nghiệp
28
3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men, quá trình sinh trưởng và
phát triển của vi khuẩn lactic
Trong công nghiệp, vật liệu dùng để làm môi trường cho vi sinh vật phát triển cần
đảm bảo các yếu tố: đầy đủ chất dinh dưỡng, không có độc tố, cho hiệu suất thu hồi là
lớn nhất và giá thành rẻ (Lương Đức Phẩm, 2004). Mỗi nguồn dinh dưỡng cung cấp
không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn trong quá trình nuôi cấy mà còn
ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình thu hồi và bảo quản chế phẩm sinh khối sau này.
•
Thành phần môi trường nuôi cấy
Vi khuẩn lactic thuộc loại vi sinh vật dị dưỡng. Nguồn năng lượng cần thiết cho
hoạt động sống và phát triển của chúng là nguồn năng lượng do trao đổi chất với môi
trường bên ngoài. Thành phần môi trường MRS để nuôi cấy vi khuẩn lactic có chứa
nhiều chất dinh dưỡng và dễ bị tạp nhiễm cũng ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy vi
khuẩn lactic. Ngoài ra, để duy trì sự sống, điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế
bào, chúng cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn
carbon (chủ yếu là đường lactose), nguồn nitơ (pepton, acid amin), vitamin, muối
khoáng và các yếu tố vi lượng. Vì vậy, ta cần bổ sung các nguồn dinh dưỡng trên với
liều lượng thích hợp nhất giúp vi khuẩn lactic phát triển tốt, nâng cao hiệu suất lên
men.
•
Yếu tố môi trường
- Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ là một trong những nhân tố quan trọng, ảnh enzyme của tế bào vi sinh vật.
Khi nhiệt độ nuôi cấy quá cao hay quá thấp đều có thể gây ức chế các enzyme,
làm đình trệ các phản ứng trao đổi chất, dẫn đến ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng
và phát triển của vi khuẩn. Nhiệt độ càng cao thì sự lên men càng mạnh. Phần lớn
vi khuẩn lactic sinh trưởng tốt nhất ở nhiệt độ 30 – 40 0
C. Một số có thể sinh trưởng
Đồ án tốt nghiệp
29
dưới 15 0
C và thậm chí một số dòng có thể sinh trưởng dưới 5 0
C (Wood B.J.B and
Holzapfel W.H, 1995).
- Ảnh hưởng của pH
Trong quá trình lên men, vi khuẩn lactic sinh acid làm pH môi trường giảm, và khi nó
giảm tới mức nào đó nó sẽ ức chế chính sự phát triển của vi khuẩn lactic. Do đó, cần
phải luôn điều chỉnh pH về khoảng tối thích cho vi khuẩn trong suốt quá trình nuôi. Để
lên men nhanh và trọn vẹn, phạm vi pH tối ưu phải nầm giữa 5.5 và 6.0.
- Ảnh hưởng của nồng độ acid
Acid là sản phẩm chính của quá trình lên men lactic do hoạt động sống của vi khuẩn
lactic tạo nên. Các vi khuẩn này chịu được acid, tuy nhiên với lượng acid tích lũy trong
môi trường ngày một nhiều sẽ ức chế chúng. Để giúp vi khuẩn lactic phát triển bình
thường không bị chính sản phẩm do hoạt động của chúng để tạo ra, người ta cho vào
môi trường các chất đệm thích hợp với một lượng đủ để trung hòa lượng acid sinh ra
thông thường chất đệm này là CaCO3.
- Vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình lên men
Hệ vi sinh vật tạp nhiễm, thường ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men ở những mức
độ khác nhau có thể phá hủy các tế bào giống hoặc phá vỡ tế bào quá trình trao đổi chất
cần thiết cho sự tạo thành sản phẩm lên men.
3.7. Khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic
3.7.1. Khả năng kháng nấm của các chủng vi khuẩn lactic
Khả năng đối kháng của các vi khuẩn lactic liên quan đến sự ức chế của các vi sinh
vật khác, được gây ra bởi sự cạnh tranh các chất dinh dưỡng và sự sản xuất ra các chất
kháng sinh (Holzapfel, 1995). Khả năng kháng nấm và các thành phần ức chế đã được
tìm thấy và công nhận trong nhiều nghiên cứu.
Các vi khuẩn lactic (LAB) có thể sản xuất một số chất kháng sinh như lactic acid và
reuterin, ngoài ra còn có các acid hữu cơ, peroxide hydro, bacteriocine kháng khuẩn và
các loại peptide kháng nấm. Các vi khuẩn lactic đã được biết đến trong nhiều năm và
Đồ án tốt nghiệp
30
đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất của một loạt các thực phẩm lên men. Lợi
ích sức khỏe của vi khuẩn lactic được biết là ảnh hưởng tích cực nhất định trong đường
tiêu hóa của con người (Cogan và cộng sự năm 1995, Hafidh và cộng sự năm 2010).
Giống Lactobacillus đã được báo cáo là có hoạt tính kháng nấm khi đánh giá bằng
khảo nghiệm thạch lớp phủ chống lại một loạt các nấm làm hỏng thực phẩm. Hoạt
động kháng nấm của L. coryniformis ổn định khi bị nung nóng ở nhiệt độ cao và độ pH
3 – 4.5 (Magnusson và Schnurer, 2001).
Hầu hết các nghiên cứu khả năng kháng nấm của LAB là do việc sản xuất một loại
protein kháng nấm hoặc hợp chất proteinaceous và một số các LAB như L. plantarum
và L. sanfrancisco đặc biệt sản xuất acid hữu cơ với các đặc tính kháng nấm (Corsetti
và cộng sự năm 1998). Hiện nay, hợp chất bảo quản sinh học (biopreservative) duy
nhất - Nisin có thể được thêm vào thực phẩm sản phẩm của vi khuẩn acid lactic
(Gardiner và cộng sự, 2000; Corcoran và cộng sự, 2004.).
Nghiên cứu về tiềm năng kháng nấm của LAB đã xác định được một số hợp chất có
tác dụng ức chế chống lại nấm mốc và các loài nấm men khác nhau (Corsetti và cộng
sự, 1998, (Bảng 1.6).; Lavermicocca và cộng sự, 2000;.NikuPaavola và cộng sự, 1999;
Magnusson, 2003; Sjogren và cộng sự, 2003.Sjogren, 2005).
3.7.2. Các hợp chất kháng nấm
Bảng 1.3: Một số hợp chất được xác định có tiềm năng kháng nấm mốc và nấm men
(Corsetti và cộng sự, 1998)
Hợp chất được xác định Nguồn sản xuất
4-hydroxy-phenyllactic acid
3-phenyllactic acid
Lactobacillus plantarum 21B
Đồ án tốt nghiệp
31
3-hydroxydecanoic acid
3-hydroxydodecanoic acid
3-hydroxytetradecanoic acid
3-hydroxy-5-cis-dodecenoic acid
Lactobacillus plantarum
MILAB14
Cyclo(Gly-Leu)
Methylhydantoin
Mevalonolactone
Lactobacillus plantarum VTTE-
78076
Caproic-, propionic-, buturic-, acetic-, formic- and
n-valeric acid.
Lactibacillus sanfranciscensis
CB1
Vi khuẩn lactic có khả năng sản xuất một lượng lớn các sản phẩm có tính axit và
các hợp tố khác với hoạt tính kháng nấm mạnh. Đa số các chất kháng nấm được xác
định đều có trọng lượng phân tử thấp bao gồm acid hữu cơ, H2O2, hợp chất
proteinaceous, acid béo hydroxyl,…
a b
Đồ án tốt nghiệp
32
c
e f
g
d
h
Đồ án tốt nghiệp
33
Hình 1.3: Cấu trúc phân tử của các hợp chất kháng nấm
a) 4-hydroxy-phenyllactic acid, b) 3-phenyllactic acid,
c) 3-hydroxydecanoic acid, d) 3-hydroxydodecanoic acid,
e) 3-hydroxytetradecanoic acid, f) 3-hydroxy cis-dodecenoic acid,
g) Cyclo(Gly-Leu) methylhydantoin mevalonolactone,
h) Caproic acid, i) Propionic acid,
j) Butyric acid, k) Formic aicd,
l) n-valeric acid
i
l
k
j
Đồ án tốt nghiệp
34
Bảng 1.4: Cơ chế kháng nấm của một số hợp chất
Acid hữu cơ
Tổng hợp của lactic acid và acid acetic là một trong những
nhân tố chủ yếu chịu trách nhiệm về việc bảo tồn sinh học (Trias,
Baneras, Badosa và Montesinos, 2008a). Sản xuất acid trong môi
trường gây ra sự suy giảm pH dẫn đến sự ức chế của nấm, các phân tử
acid gây ra sự phá vỡ màng tế bào. pH thấp sẽ chuyển đổi các phân tử
acid phân ly thành các phân tử acid không phân ly khi pH giảm xuống
dưới pKa của acid tương ứng (Piper, Calderon, Hatzixanthis và
Mollapour, 2001). Các phân tử acid hoạt động ở dạng không phân
tách, vì chúng là lipo-philic và do đó có thể đi qua màng tế bào chất.
Do pH nội bào cao, acid phân ly giải phóng proton và anion (cơ sở
tiếp hợp) làm gián đoạn lực chuyển động của proton màng (Adams và
Hall, 1988).
Sự ức chế tác nhân gây bệnh nấm bằng acid hữu cơ có thể liên
quan đến sự ức chế hoạt động của enzyme, bên cạnh cơ chế phá vỡ
màng tế bào gây ra bởi các cấu tử hoạt động không liên kết của các
acid hữu cơ này (Gerez, Carbajo, Rollan, Torres, và Font de Valdez,
2010). Baek, Kim, Choi, Yoon, Kim (2012) và Lan et al. (2012) báo
cáo việc sản suất hỗn hợp các acid hữu cơ của Leuconostoc và
Weissella sp. việc sử dụng chúng trong việc bảo tồn sinh học để ngăn
chặn sự phát triển của nấm gây hư hỏng thực phẩm.
Acid 3-phenyllactic (PLA) cũng ức chế nấm và vi khuẩn.
PLA ức chế sự phát triển của nấm Candida pulcherrima, C.
parapsilosis và Rhodotorula mucilaginosa (Schwenninger và cộng sự,
2008). Trong số vi khuẩn lactic, hoạt động của PLA từ Lact.
plantarum 21B được chứng minh bởi Lavermicocca et al. (2000) và
Đồ án tốt nghiệp
35
Lavermicocca, Valerio và Visconti (2003) lần đầu tiên chỉ ra rằng
PLA được sinh ra từ Lactobacillus plantarum có khả năng ức chế sự
sinh trưởng và phát triển của 23 chủng nấm mốc thuộc 14 loài của chi
Aspergillus, Penicillium và Fusarium đặc biệt có những loài sinh độc
tố như Aspergillus ochraceus, Aspergillus flavus, Penicillium
roquefoti, Penicillium verrucosum và Penicillium citrium phân lập từ
các sản phẩm như bánh, bột, ngũ cốc. Một số vi khuẩn lactic đã được
chứng minh là có khả năng tổng hợp các axit PLA và 4-hydroxy-
phenyllactic acid (Valerio, Lavermicocca, Pascale và Visconti,
2004).
Acid béo
Acid béo được biết là chất gây ức chế nấm (Hou và Forman,
2000). Bốn loại HFA kháng nấm, cụ thể là 3-(R)-hydroxydecanoic
acid, 3-hydroxy-5-cis-dodecenoic acid,3-(R)-hydroxydodecanoic
acid và 3-(R)-hydroxytetradecanoic acid, đã được phân lập từ dịch
nuôi cấy nổi phía trên của Lact. plantarum MiLAB 14 (Sjogren,
Magnusson, Broberg và Schnurer, 2003). Tất cả các HFA được tổng
hợp trong giai đoạn tăng trưởng logarit. Điều này cho thấy HFA
không xuất hiện từ màng tế bào lysed của tế bào vi khuẩn. Cơ chế
hoạt động chính xác của hoạt động của HFA không được hiểu rõ. Cơ
chế chung có thể là, chúng thể hiện hoạt động giống như chất tẩy rửa
và phá vỡ màng tế bào vi khuẩn. Do đó, tính thấm của màng tăng lên
và giải phóng các chất điện giải nội bào và protein từ tế bào nấm.
Lact. sanfrancisco CB1 từ bột chua sản xuất axit butyric,
caproic, propionic và valeric ức chế sự phát triển của Fusarium sp.,
Penicillium sp., Aspergillus sp. và Monilia sp. (Corsetti, Gobbetti,
Rossi và Damiani, 1998). Trong số này, axit caproic là hợp chất
Đồ án tốt nghiệp
36
kháng nấm chính hoạt động kết hợp với các axit khác.
Gần đây, Ryu, Yang, Woo và Chang (2014) đã tinh chế thuốc
kháng nấm 3-hydroxy-decanoic acid, 5-oxododecanoic acid và 3-
hydroxy-5-dodecenoic từ Lact. plantarum phân lập từ kim chi.
Roy và cộng sự báo cáo đã phân lập được 2100 khuẩn lạc lactic từ phô mai cũ và
sữa trâu sống, đã cho thấy hoạt tính kháng nấm chống lại Aspergillus flavus IARI và
phân lập nhiều nhất vi khuẩn Lactococcus subsp CHD-28.3 có hoạt tính kháng nấm
chống lại Aspergillus flavus IARI, A.flavus NCIM 555, A.parasiticus NCIM 898 và
Fusarium sp.. Nấm Aspergillus IARI được xem là chất cảm ứng cho chủng lactic này
(Roy và cộng sự, 1996)
Chi Lactobacillus thường được phân lập và nghiên cứu nhiều nhất. Các chủng
kháng nấm được phân lập từ các sản phẩm khác nhau như bột nhào chua (Corsetti và
cộng sự, 1996), thức ăn ủ chua (Magnusson và Schnurer, 2001), phô mai và sữa (Roy
và cộng sự, 1996).
Vi khuẩn lactic có khả năng sản xuất một lượng lớn các sản phẩm có tính axit và
các hợp tố khác với hoạt tính kháng nấm mạnh. Đa số các chất kháng nấm được xác
định đều có trọng lượng phân tử thấp bao gồm acid hữu cơ, H2O2, hợp chất
proteinaceous, acid béo hydroxyl,…
3.7.3. Các hợp chất kháng khuẩn khác
Bacteriocin là protein có hoạt tính sinh học do vi khuẩn tiết ra, có thể tiêu diệt hoặc
ức chế sự tăng trưởng của các vi khuẩn khác có quan hệ họ hàng với chúng.
Bacteriocin có hoạt tính kháng khuẩn, được sản sinh ra bởi nhiều nhóm vi khuẩn đa
dạng, có thể khác nhau bởi phương thức và phổ hoạt động, phân tử lượng, đặc điểm
sinh hóa và nguồn gốc gene (Klaenhamme, 1993).
Bacteriocin có bản chất là peptide kháng khuẩn sinh ra để chống lại vi khuẩn khác,
vi khuẩn tạo ra loại bacteriocin nào thì có khả năng kháng lại chính bacteriocin đó. Các
Đồ án tốt nghiệp
37
tế bào sản xuất thì miễn dịch với hoạt tính bacteriocin (TS. Vũ Thị Lâm An, 2013).
Bacteriocin được sinh ra ở cả vi khuẩn Gram dương và âm, nhưng bacteriocin từ vi
khuẩn lactic được nghiên cứu nhiều nhất do tính hiệu quả, mức độ an toàn và khả năng
ứng dụng làm chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên trong công nghiệp thực phẩm.
Bacteriocin không phải thuốc kháng sinh; do chúng là các peptide được tổng hợp
bởi ribosome vi khuẩn, không phải chất chuyển hóa thứ cấp nên nhanh chóng bị phân
cắt bởi protease trong hệ thống tiêu hóa của người. Ưu điểm của bacteriocin là có hoạt
tính kháng khuẩn cao ngay cả khi ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, bacteriocin thường có
phổ kháng khuẩn hẹp hơn kháng sinh. Khác với chất kháng sinh, bacteriocin thường
được dùng trong thực phẩm và không có ảnh hưởng độc lên tế bào nhân chuẩn còn chất
kháng sinh chỉ được dùng trong y tế và có ảnh hưởng độc lên tế bào nhân chuẩn. Trên
thế giới bacteriocin được sản xuất bằng công nghệ lên men vi sinh bởi vi khuẩn lactic.
Một số bacteriocins được sử dụng rộng rãi được trình bày trong bảng 1.5.
Đa số các bacteriocin của vi khuẩn LAB có trọng lượng nhỏ (<10 kDa), điện
dương, ổn định nhiệt và có màng thấm peptide và chia thành 3 lớp:
- Lớp I (Lantibiotics): Là những phân tử peptide nhỏ (<5kDa), chứa những amino
acid hiếm và một số amino acid khử nước. Lantibiotic được tạo thành ở trạng
thái bất hoạt với trình tự leader peptide ở đầu N, trình tự này sẽ bị cắt đi trong
quá trình trưởng thành để phóng thích phân tử peptide hoạt hóa.
- Lớp II (Non-lantibiotics): Các bacteriocin nhỏ (< 10 kDa), không chứa
Lanthionine, tương đối ổn định nhiệt và có màng peptide.
- Lớp III: Đây là nhóm các bacteriocin lớn (> 30 kDa), có tính thấm nước, không
ổn định nhiệt và không được nghiên cứu rộng rãi.
- Lớp IV: Là các đại phân tử, kị nước, thường là những phức vì còn có thêm chất
khác.
• Ứng dụng bacteriocin
Đồ án tốt nghiệp
38
- Ủ thực phẩm với giống bảo vệ (thường là vi khuẩn lactic – LAB: Lactic acide
bacteria) để tạo bacteriocin. Trong trường hợp này, khả năng LAB sinh trưởng
và tạo bacteriocin trong sản phẩm là quyết định.
- Bổ sung bacteriocin tinh chế hay bán tinh chế như là các chất bảo quản thực
phẩm.
- Sử dụng bán thành phẩm lên men trước đó với một chủng sinh bacteriocin như
là một thành phần trong quá trình chế biến thực phẩm.
- Một lựa chọn mới hiện nay trên cơ sở dạng thứ hai là dùng màng polyethylen
hoạt tính bacteriocin cho đóng gói thực phẩm.
Bảng 1.5: Một số bacteriocins được sử dụng rộng rãi (M. P. Zacharof, 2012)
Chủng Bacteriocins Tác động
Lactococcus lactis
spp.
Nisin Vi khuẩn gram dương
Lacticin 3147
Clostridium spp.
Listeria monocytogenes
Staphylococcus aureus
Staphylococcus
dysgalace
Enterococcus feacalis
Propionibacterium acne
Streptococcus mutans
L. acidphilus spp. Acidophin CH5 Vi khuẩn gram dương
L. plantarum spp.
Plantaricin EF, Plantaricin W,
Plantaricin JK, Plantaricin S
Pediococcus
Carnobacteria
Clostiridia
Đồ án tốt nghiệp
39
Leuconostoc gelidum Leucocin A
Listeria monocytogenes
Enterococcus feacalis
L. casei spp. Lactocin 705 Listeria monocytogenes
Các vi khuẩn sinh acid lactic còn có khả năng ức chế sự phát triển gây bệnh thông
qua một số các sản phẩm biến dưỡng ngoài bacteriocins. Khả năng đối kháng của các
sản phẩm biến dưỡng của vi khuẩn LAB được trỉnh bày trong bảng 1.6.
Bảng 1.6: Khả năng đối kháng của các sản phẩm biến dưỡng của vi khuẩn LAB.
(Holzapfel và cộng sự, 1995)
Sản phẩm Các sinh vật ảnh hưởng
Acid lactic Vi khuẩn gram âm, 1 vài loài nấm
Acid acetic Nấm men, nấm, vi khuẩn gây thối rửa
H2O2
Sinh vật gây bệnh, đặc biệt trong thức
ăn giàu protein
Hệ thống lactoperoxidase với H2O2
Vi khuẩn gây bệnh (sữa và các sản
phẩm làm từ sữa)
Lysozyme Vi khuẩn gram dương
Reuterin (3-OH- propoonaldehyde) Nấm mốc, nấm men
Diacetyl Vi khuẩn gram âm
Acid béo Các loại vi khuẩn khác nhau
Đồ án tốt nghiệp
40
Chất ức chế tăng trưởng nấm có tầm quan trọng cả trong việc kiểm soát tác nhân
gây bệnh của con người và động vật, và trong công tác phòng chống nấm mọc trong
thực phẩm và các vật liệu khác. Các phương thức hoạt động của kháng sinh chống nấm
hiện nay là rất quan trọng cho sự ức chế nấm. Nhiều chất trong số các chất này được
dành riêng cho sử dụng lâm sàng nhưng một số đang được sử dụng trong sự kiểm soát
của nấm gây bệnh thực vật. Thuốc kháng sinh được xác định là chất được sản xuất bởi
các vi sinh vật có tác dụng diệt hoặc ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác ở nồng độ
thấp.
3.8. Ứng dụng của vi khuẩn lactic
Nhờ khả năng tạo ra acid lactic từ các nguồn carbohydrate khác nhau, hoạt tính
kháng nhiều loại vi sinh vật có hại mà các chủng vi khuẩn lactic được ứng dụng nhiều
trong công nghệ lên men truyền thống và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực khác nhau như trong công nghiệp, nông nghiệp, môi trường, y dược và
nhiều nhất là trong chế biến bảo quản thực phẩm.
3.8.1. Trong công nghiệp
Vi khuẩn lactic được sử dụng để lên men thu acid lactic. Có vi chua dễ chịu và có
đặc tính bảo quản nên có thể làm gia vị đối với các loại nước uống nhẹ, tinh dầu, dịch
quả, mứt. Chúng được dùng để axit hóa rượu vang và hoa quả nghèo axit. Ngoài ra còn
được sử dụng trong công nghiệp thuộc da, dệt , nhuộm, sơn và chất dẻo.
3.8.2. Trong nông nghiệp và môi trường
Vi khuẩn lactic có khả năng hạn chế sự phát triển của Fusarium loại nấm gây bệnh
quan trọng trong nông nghiệp. Nấm Fusarium khi phát triển sẽ làm cây yếu đi và đây là
cơ hội gây bệnh cho cây trồng.
Các chế phẩm EM hay chế phẩm vi sinh hữu cơ bao gồm 80 chủng vi sinh trong đó
có sự góp mặt của vi khuẩn lactic. Hiệu quả của chế phẩm này là cải tạo đất, tăng năng
suất cây trồng. Giải quyết vấn đề gây ô nhiễm môi trường.
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng
ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng

Contenu connexe

Tendances

Tendances (15)

Nghiên cứu tri thức bản địa về khai thác và sử dụng tài nguyên thực vật của n...
Nghiên cứu tri thức bản địa về khai thác và sử dụng tài nguyên thực vật của n...Nghiên cứu tri thức bản địa về khai thác và sử dụng tài nguyên thực vật của n...
Nghiên cứu tri thức bản địa về khai thác và sử dụng tài nguyên thực vật của n...
 
Đề tài: Thiết kế Thùng rác thông minh, HAY, 9đ
Đề tài: Thiết kế Thùng rác thông minh, HAY, 9đĐề tài: Thiết kế Thùng rác thông minh, HAY, 9đ
Đề tài: Thiết kế Thùng rác thông minh, HAY, 9đ
 
Luận văn: Quản lý giáo dục kỹ năng sống cho học sinh tiểu học
Luận văn: Quản lý giáo dục kỹ năng sống cho học sinh tiểu họcLuận văn: Quản lý giáo dục kỹ năng sống cho học sinh tiểu học
Luận văn: Quản lý giáo dục kỹ năng sống cho học sinh tiểu học
 
Thực hiện công tác kê khai, đăng ký cấp đổi cấp mới giấy chứng nhận quyền sử ...
Thực hiện công tác kê khai, đăng ký cấp đổi cấp mới giấy chứng nhận quyền sử ...Thực hiện công tác kê khai, đăng ký cấp đổi cấp mới giấy chứng nhận quyền sử ...
Thực hiện công tác kê khai, đăng ký cấp đổi cấp mới giấy chứng nhận quyền sử ...
 
Đề tài: Áp dụng Design Pattern trong phát triển phần mềm, HOT
Đề tài: Áp dụng Design Pattern trong phát triển phần mềm, HOTĐề tài: Áp dụng Design Pattern trong phát triển phần mềm, HOT
Đề tài: Áp dụng Design Pattern trong phát triển phần mềm, HOT
 
Kỹ thuật điều dưỡng
Kỹ thuật điều dưỡngKỹ thuật điều dưỡng
Kỹ thuật điều dưỡng
 
Đề tài: Văn hóa ứng xử của công chức tại UBND Quận Tây Hồ
Đề tài: Văn hóa ứng xử của công chức tại UBND Quận Tây HồĐề tài: Văn hóa ứng xử của công chức tại UBND Quận Tây Hồ
Đề tài: Văn hóa ứng xử của công chức tại UBND Quận Tây Hồ
 
Phương pháp Bàn tay nặn bột nâng cao hiệu quả học tập của học sinh khiếm thính
Phương pháp Bàn tay nặn bột nâng cao hiệu quả học tập của học sinh khiếm thínhPhương pháp Bàn tay nặn bột nâng cao hiệu quả học tập của học sinh khiếm thính
Phương pháp Bàn tay nặn bột nâng cao hiệu quả học tập của học sinh khiếm thính
 
Luận án: Hoạt hóa bùn đỏ để hấp phụ anion ô nhiễm nguồn nước - Gửi miễn phí q...
Luận án: Hoạt hóa bùn đỏ để hấp phụ anion ô nhiễm nguồn nước - Gửi miễn phí q...Luận án: Hoạt hóa bùn đỏ để hấp phụ anion ô nhiễm nguồn nước - Gửi miễn phí q...
Luận án: Hoạt hóa bùn đỏ để hấp phụ anion ô nhiễm nguồn nước - Gửi miễn phí q...
 
Tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải khu dân cư – dịch vụ – cư xá công nh...
Tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải khu dân cư – dịch vụ – cư xá công nh...Tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải khu dân cư – dịch vụ – cư xá công nh...
Tính toán, thiết kế trạm xử lý nước thải khu dân cư – dịch vụ – cư xá công nh...
 
Baocaothuctap
BaocaothuctapBaocaothuctap
Baocaothuctap
 
Tổ chức các hoạt động học tập theo định hướng phát triển năng lực tự học
Tổ chức các hoạt động học tập theo định hướng phát triển năng lực tự họcTổ chức các hoạt động học tập theo định hướng phát triển năng lực tự học
Tổ chức các hoạt động học tập theo định hướng phát triển năng lực tự học
 
Luận văn: Quản lý hoạt động đánh giá giáo viên theo chuẩn nghề nghiệp ở các t...
Luận văn: Quản lý hoạt động đánh giá giáo viên theo chuẩn nghề nghiệp ở các t...Luận văn: Quản lý hoạt động đánh giá giáo viên theo chuẩn nghề nghiệp ở các t...
Luận văn: Quản lý hoạt động đánh giá giáo viên theo chuẩn nghề nghiệp ở các t...
 
Luận văn: Phát triển kinh tế -xã hội và ảnh hưởng đến môi trường
Luận văn: Phát triển kinh tế -xã hội và ảnh hưởng đến môi trườngLuận văn: Phát triển kinh tế -xã hội và ảnh hưởng đến môi trường
Luận văn: Phát triển kinh tế -xã hội và ảnh hưởng đến môi trường
 
Xây dựng e book ứng dụng công nghệ thông tin để thiết kế trò chơi trong dạy h...
Xây dựng e book ứng dụng công nghệ thông tin để thiết kế trò chơi trong dạy h...Xây dựng e book ứng dụng công nghệ thông tin để thiết kế trò chơi trong dạy h...
Xây dựng e book ứng dụng công nghệ thông tin để thiết kế trò chơi trong dạy h...
 

Similaire à ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng

Similaire à ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng (20)

Nghiên cứu thiết kế xây dựng sổ tay hướng dẫn công tác bảo vệ và xử lý môi tr...
Nghiên cứu thiết kế xây dựng sổ tay hướng dẫn công tác bảo vệ và xử lý môi tr...Nghiên cứu thiết kế xây dựng sổ tay hướng dẫn công tác bảo vệ và xử lý môi tr...
Nghiên cứu thiết kế xây dựng sổ tay hướng dẫn công tác bảo vệ và xử lý môi tr...
 
Khảo sát tỉ lệ phân bố và tình trạng đề kháng kháng sinh của vi khuẩn staphyl...
Khảo sát tỉ lệ phân bố và tình trạng đề kháng kháng sinh của vi khuẩn staphyl...Khảo sát tỉ lệ phân bố và tình trạng đề kháng kháng sinh của vi khuẩn staphyl...
Khảo sát tỉ lệ phân bố và tình trạng đề kháng kháng sinh của vi khuẩn staphyl...
 
Luận văn: Yếu tố ảnh hưởng đến sự hài lòng của người nộp thuế
Luận văn: Yếu tố ảnh hưởng đến sự hài lòng của người nộp thuếLuận văn: Yếu tố ảnh hưởng đến sự hài lòng của người nộp thuế
Luận văn: Yếu tố ảnh hưởng đến sự hài lòng của người nộp thuế
 
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu bạch đàn trắn...
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu bạch đàn trắn...Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu bạch đàn trắn...
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly tinh dầu bạch đàn trắn...
 
Khóa Luận Quản Lý Giáo Dục về Nghiên Cứu Các Nhân Tố Tác Động Đến Quyết Định ...
Khóa Luận Quản Lý Giáo Dục về Nghiên Cứu Các Nhân Tố Tác Động Đến Quyết Định ...Khóa Luận Quản Lý Giáo Dục về Nghiên Cứu Các Nhân Tố Tác Động Đến Quyết Định ...
Khóa Luận Quản Lý Giáo Dục về Nghiên Cứu Các Nhân Tố Tác Động Đến Quyết Định ...
 
Khảo sát đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp cải thiện điều kiện vệ ...
Khảo sát đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp cải thiện điều kiện vệ ...Khảo sát đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp cải thiện điều kiện vệ ...
Khảo sát đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp cải thiện điều kiện vệ ...
 
Nghiên cứu quy trình sản xuất natto từ đậu nành việt nam
Nghiên cứu quy trình sản xuất natto từ đậu nành việt namNghiên cứu quy trình sản xuất natto từ đậu nành việt nam
Nghiên cứu quy trình sản xuất natto từ đậu nành việt nam
 
Chăm sóc sức khỏe người có công với cách mạng tại huyện Chiêm Hòa
Chăm sóc sức khỏe người có công với cách mạng tại huyện Chiêm HòaChăm sóc sức khỏe người có công với cách mạng tại huyện Chiêm Hòa
Chăm sóc sức khỏe người có công với cách mạng tại huyện Chiêm Hòa
 
LV: Hoạt động công tác xã hội trong chăm sóc sức khỏe người có công, HAY!
LV: Hoạt động công tác xã hội trong chăm sóc sức khỏe người có công, HAY!LV: Hoạt động công tác xã hội trong chăm sóc sức khỏe người có công, HAY!
LV: Hoạt động công tác xã hội trong chăm sóc sức khỏe người có công, HAY!
 
Xây dựng quy trình nhân giống in vitro cây cúc lá nhỏ pico (chrysanthemum sp.)
Xây dựng quy trình nhân giống in vitro cây cúc lá nhỏ pico (chrysanthemum sp.)Xây dựng quy trình nhân giống in vitro cây cúc lá nhỏ pico (chrysanthemum sp.)
Xây dựng quy trình nhân giống in vitro cây cúc lá nhỏ pico (chrysanthemum sp.)
 
Khảo sát sơ bộ thành phần hóa học và đánh giá một số hoạt tính sinh học trong...
Khảo sát sơ bộ thành phần hóa học và đánh giá một số hoạt tính sinh học trong...Khảo sát sơ bộ thành phần hóa học và đánh giá một số hoạt tính sinh học trong...
Khảo sát sơ bộ thành phần hóa học và đánh giá một số hoạt tính sinh học trong...
 
đáNh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số loại cao chiết ethanol 70% từ một s...
đáNh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số loại cao chiết ethanol 70% từ một s...đáNh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số loại cao chiết ethanol 70% từ một s...
đáNh giá hoạt tính kháng khuẩn của một số loại cao chiết ethanol 70% từ một s...
 
Nghiên cứu quy trình chế biến bánh phồng bổ sung tảo spirulina và bột đậu nành
Nghiên cứu quy trình chế biến bánh phồng bổ sung tảo spirulina và bột đậu nànhNghiên cứu quy trình chế biến bánh phồng bổ sung tảo spirulina và bột đậu nành
Nghiên cứu quy trình chế biến bánh phồng bổ sung tảo spirulina và bột đậu nành
 
Phân lập, tuyển chọn các chủng vi khuẩn có hoạt tính keo tụ sinh học từ các a...
Phân lập, tuyển chọn các chủng vi khuẩn có hoạt tính keo tụ sinh học từ các a...Phân lập, tuyển chọn các chủng vi khuẩn có hoạt tính keo tụ sinh học từ các a...
Phân lập, tuyển chọn các chủng vi khuẩn có hoạt tính keo tụ sinh học từ các a...
 
Khóa luận: Công tác y tế trường học ở các trường Tiểu học, HAY
Khóa  luận:  Công tác y tế trường học ở các trường Tiểu học, HAYKhóa  luận:  Công tác y tế trường học ở các trường Tiểu học, HAY
Khóa luận: Công tác y tế trường học ở các trường Tiểu học, HAY
 
Nghiên cứu ảnh hưởng nước thải từ làng nghề sản xuất tinh bột mì quận thủ đức...
Nghiên cứu ảnh hưởng nước thải từ làng nghề sản xuất tinh bột mì quận thủ đức...Nghiên cứu ảnh hưởng nước thải từ làng nghề sản xuất tinh bột mì quận thủ đức...
Nghiên cứu ảnh hưởng nước thải từ làng nghề sản xuất tinh bột mì quận thủ đức...
 
Khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá và ức chế quá trình tổng hợp hắc tố ở loài ô...
Khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá và ức chế quá trình tổng hợp hắc tố ở loài ô...Khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá và ức chế quá trình tổng hợp hắc tố ở loài ô...
Khảo sát hoạt tính kháng oxy hoá và ức chế quá trình tổng hợp hắc tố ở loài ô...
 
Các Yếu Tố Tác Động Tới Động Lực Làm Việc Tại Công Ty Giày Da Huế.docx
Các Yếu Tố Tác Động Tới Động Lực Làm Việc Tại Công Ty Giày Da Huế.docxCác Yếu Tố Tác Động Tới Động Lực Làm Việc Tại Công Ty Giày Da Huế.docx
Các Yếu Tố Tác Động Tới Động Lực Làm Việc Tại Công Ty Giày Da Huế.docx
 
Phân lập vi khuẩn lactic trong khoang miệng có khả năng ức chế sự tạo màng si...
Phân lập vi khuẩn lactic trong khoang miệng có khả năng ức chế sự tạo màng si...Phân lập vi khuẩn lactic trong khoang miệng có khả năng ức chế sự tạo màng si...
Phân lập vi khuẩn lactic trong khoang miệng có khả năng ức chế sự tạo màng si...
 
Luận án: Tính chất hấp phụ chất hữu cơ độc hại trong nước của cacbon
Luận án: Tính chất hấp phụ chất hữu cơ độc hại trong nước của cacbonLuận án: Tính chất hấp phụ chất hữu cơ độc hại trong nước của cacbon
Luận án: Tính chất hấp phụ chất hữu cơ độc hại trong nước của cacbon
 

Dernier

C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoiC6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
dnghia2002
 
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hànhbài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
dangdinhkien2k4
 
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
ChuThNgnFEFPLHN
 
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
ltbdieu
 
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận HạnTử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Kabala
 

Dernier (20)

30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
 
Danh sách sinh viên tốt nghiệp Đại học - Cao đẳng Trường Đại học Phú Yên năm ...
Danh sách sinh viên tốt nghiệp Đại học - Cao đẳng Trường Đại học Phú Yên năm ...Danh sách sinh viên tốt nghiệp Đại học - Cao đẳng Trường Đại học Phú Yên năm ...
Danh sách sinh viên tốt nghiệp Đại học - Cao đẳng Trường Đại học Phú Yên năm ...
 
xemsomenh.com-Vòng Thái Tuế và Ý Nghĩa Các Sao Tại Cung Mệnh.pdf
xemsomenh.com-Vòng Thái Tuế và Ý Nghĩa Các Sao Tại Cung Mệnh.pdfxemsomenh.com-Vòng Thái Tuế và Ý Nghĩa Các Sao Tại Cung Mệnh.pdf
xemsomenh.com-Vòng Thái Tuế và Ý Nghĩa Các Sao Tại Cung Mệnh.pdf
 
Giáo trình nhập môn lập trình - Đặng Bình Phương
Giáo trình nhập môn lập trình - Đặng Bình PhươngGiáo trình nhập môn lập trình - Đặng Bình Phương
Giáo trình nhập môn lập trình - Đặng Bình Phương
 
Kiến thức cơ bản về tư duy số - VTC Net Viet
Kiến thức cơ bản về tư duy số - VTC Net VietKiến thức cơ bản về tư duy số - VTC Net Viet
Kiến thức cơ bản về tư duy số - VTC Net Viet
 
ĐỀ KIỂM TRA CUỐI KÌ 2 BIÊN SOẠN THEO ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ BGD 2025 MÔN TOÁN 10 - CÁN...
ĐỀ KIỂM TRA CUỐI KÌ 2 BIÊN SOẠN THEO ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ BGD 2025 MÔN TOÁN 10 - CÁN...ĐỀ KIỂM TRA CUỐI KÌ 2 BIÊN SOẠN THEO ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ BGD 2025 MÔN TOÁN 10 - CÁN...
ĐỀ KIỂM TRA CUỐI KÌ 2 BIÊN SOẠN THEO ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ BGD 2025 MÔN TOÁN 10 - CÁN...
 
60 CÂU HỎI ÔN TẬP LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ NĂM 2024.docx
60 CÂU HỎI ÔN TẬP LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ NĂM 2024.docx60 CÂU HỎI ÔN TẬP LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ NĂM 2024.docx
60 CÂU HỎI ÔN TẬP LÝ LUẬN CHÍNH TRỊ NĂM 2024.docx
 
Đề thi tin học HK2 lớp 3 Chân Trời Sáng Tạo
Đề thi tin học HK2 lớp 3 Chân Trời Sáng TạoĐề thi tin học HK2 lớp 3 Chân Trời Sáng Tạo
Đề thi tin học HK2 lớp 3 Chân Trời Sáng Tạo
 
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoiC6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
C6. Van de dan toc va ton giao ....pdf . Chu nghia xa hoi
 
bài thi bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng.docx
bài thi bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng.docxbài thi bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng.docx
bài thi bảo vệ nền tảng tư tưởng của Đảng.docx
 
TUYỂN TẬP 50 ĐỀ LUYỆN THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT MÔN TOÁN NĂM 2024 CÓ LỜI GIẢ...
TUYỂN TẬP 50 ĐỀ LUYỆN THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT MÔN TOÁN NĂM 2024 CÓ LỜI GIẢ...TUYỂN TẬP 50 ĐỀ LUYỆN THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT MÔN TOÁN NĂM 2024 CÓ LỜI GIẢ...
TUYỂN TẬP 50 ĐỀ LUYỆN THI TUYỂN SINH LỚP 10 THPT MÔN TOÁN NĂM 2024 CÓ LỜI GIẢ...
 
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hànhbài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
bài tập lớn môn kiến trúc máy tính và hệ điều hành
 
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
30 ĐỀ PHÁT TRIỂN THEO CẤU TRÚC ĐỀ MINH HỌA BGD NGÀY 22-3-2024 KỲ THI TỐT NGHI...
 
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
SD-05_Xây dựng website bán váy Lolita Alice - Phùng Thị Thúy Hiền PH 2 7 8 6 ...
 
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
26 Truyện Ngắn Sơn Nam (Sơn Nam) thuviensach.vn.pdf
 
Giới Thiệu Về Kabala | Hành Trình Thấu Hiểu Bản Thân | Kabala.vn
Giới Thiệu Về Kabala | Hành Trình Thấu Hiểu Bản Thân | Kabala.vnGiới Thiệu Về Kabala | Hành Trình Thấu Hiểu Bản Thân | Kabala.vn
Giới Thiệu Về Kabala | Hành Trình Thấu Hiểu Bản Thân | Kabala.vn
 
xemsomenh.com-Vòng Lộc Tồn - Vòng Bác Sĩ và Cách An Trong Vòng Lộc Tồn.pdf
xemsomenh.com-Vòng Lộc Tồn - Vòng Bác Sĩ và Cách An Trong Vòng Lộc Tồn.pdfxemsomenh.com-Vòng Lộc Tồn - Vòng Bác Sĩ và Cách An Trong Vòng Lộc Tồn.pdf
xemsomenh.com-Vòng Lộc Tồn - Vòng Bác Sĩ và Cách An Trong Vòng Lộc Tồn.pdf
 
Access: Chuong III Thiet ke truy van Query.ppt
Access: Chuong III Thiet ke truy van Query.pptAccess: Chuong III Thiet ke truy van Query.ppt
Access: Chuong III Thiet ke truy van Query.ppt
 
Bài học phòng cháy chữa cháy - PCCC tại tòa nhà
Bài học phòng cháy chữa cháy - PCCC tại tòa nhàBài học phòng cháy chữa cháy - PCCC tại tòa nhà
Bài học phòng cháy chữa cháy - PCCC tại tòa nhà
 
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận HạnTử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
Tử Vi Là Gì Học Luận Giải Tử Vi Và Luận Đoán Vận Hạn
 

ứNg dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng

  • 1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG VI KHUẨN LÊN MEN LACTIC XỬ LÝ HẠT GIỐNG ĐẬU PHỘNG Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG SVTH: NGUYỄN THANH HIẾU MSSV: 1411100748 Lớp: 14DSH04 TP. Hồ Chí Minh, 8/2018
  • 2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ỨNG DỤNG VI KHUẨN LÊN MEN LACTIC XỬ LÝ HẠT GIỐNG ĐẬU PHỘNG Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC GVHD: TS. NGUYỄN HOÀI HƯƠNG SVTH: NGUYỄN THANH HIẾU MSSV: 1411100748 Lớp: 14DSH04 TP. Hồ Chí Minh, 8/2018
  • 3. Đồ án tốt nghiệp i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong đồ án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Sinh viên thực hiện luận văn Nguyễn Thanh Hiếu
  • 4. Đồ án tốt nghiệp ii LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Công nghệ TP. HCM đã tạo điều kiện cho chúng em được học tập tại Trường. Em cũng xin chân thành biết ơn sự dạy dỗ tận tình của toàn thể quý thầy cô Viện Khoa học Ứng dụng Hutech, Trường Đại học Công nghệ TP. HCM đã cho chúng em những kiến thức quan trọng trong suốt thời gian qua, nhờ vậy chúng em mới có được những tri thức quý giá để làm hành trang cho con đường sự nghiệp phía trước. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Nguyễn Hoài Hương đã trang bị cho em những kiến thức bổ ích và luôn theo sát quá trình làm việc của em để kịp thời hướng dẫn cũng như khắc phục những lỗi sai để công việc đạt kết quả tốt nhất. Cô luôn chia sẽ cũng như động viên em khi công việc chưa ổn và giúp em tìm được niềm vui khi thấy được thành quả mình sắp gặt hái được. Em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình đã tiếp cho em nghị lực, sự bình yên trong tâm hồn, luôn bên em những lúc khó khăn. Em cũng xin được cảm ơn tới những người bạn đã gắn bó, động viên và giúp đỡ em suốt quãng thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp. Cuối cùng, em xin cảm ơn các Thầy/Cô trong Hội Đồng Phản Biện đã dành thời gian đọc và nhận xét đồ án tốt nghiệp này. Em xin gửi đến Thầy/Cô lời chúc sức khỏe va. Trong quá trı̀nh làm đồ án, do kinh nghiệm còn thiếu và kiến thức chưa đầy đủ, nên có nhiều thiếu sót, mong các Thầy Cô bỏ qua. TP. HCM, ngày 3 tháng 08 năm 2018 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thanh Hiếu
  • 5. Đồ án tốt nghiệp iii MỤC LỤC MỤC LỤC...................................................................................................................iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT...................................................................................iv DANH MỤC BẢNG...................................................................................................v DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................vi MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1 1. Đặt vấn đề ...........................................................................................................1 2. Tình hình nghiên cứu..........................................................................................2 2.1. Ngoài nước: .....................................................................................................2 2.2.Trong nước: ......................................................................................................3 3.Mục đích nghiên cứu: ..........................................................................................3 4.Mục tiêu nghiên cứu: ...........................................................................................3 5. Nội dung nghiên cứu: .........................................................................................3 6. Phương pháp nghiên cứu: ...................................................................................4 6.1.Phương pháp luận: ...........................................................................................4 6.2.Phương pháp xử lý số liệu: ...............................................................................4 7. Kết quả đạt được:................................................................................................4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .......................................................................................5 1. Tổng quan về xử lý hạt giống:............................................................................5 1.1. Giới thiệu chung: .............................................................................................5 1.2. Các phương pháp khử nhiễm độc tố:...............................................................6 1.2.1. Phương pháp vật lý:......................................................................................6 1.2.2. Phương pháp hóa học: ..................................................................................9 1.2.3. Phương pháp sinh học:..................................................................................9 2. Các vi sinh vật hỗ trợ tăng trưởng cây trồng:.....................................................12
  • 6. Đồ án tốt nghiệp iv 2.1. Khả năng phân giải lân: ..................................................................................12 2.1.1. VSV phân giải lân hữu cơ.............................................................................13 2.1.2. VSV phân giải lân vô cơ...............................................................................14 2.2. Tạo màng sinh học biofilm..............................................................................15 2.3. Khả năng sinh Indole-3-acetic acid (IAA).......................................................17 3. Tổng quan về vi khuẩn lactic..............................................................................19 3.1. Đặc điểm hình thái giống Lactobacillus sp. ....................................................19 3.2. Đặc điểm sinh lý ..............................................................................................20 3.3. Đặc điểm sinh hóa............................................................................................20 3.4. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic .........................................................21 3.5. Quá trình trao đổi chất .....................................................................................23 3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men, quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic .......................................................................................28 3.7. Khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic ........................................................29 3.7.1. Khả năng kháng nấm của các chủng vi khuẩn lactic....................................29 3.7.2. Các hợp chất kháng nấm...............................................................................30 3.7.3. Các hợp chất kháng khuẩn khác ...................................................................37 3.8. Ứng dụng của vi khuẩn lactic ..........................................................................40 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................42 2.1. Địa điểm nghiên cứu........................................................................................42 2.2. Thời gian thực hiện..........................................................................................42 2.3. Vật liệu nghiên cứu..........................................................................................42 2.3.1. Vật liệu..........................................................................................................42 2.3.2. Hóa chất sử dụng ..........................................................................................42 2.3.3. Thiết bị..........................................................................................................43 2.3.4. Dụng cụ.........................................................................................................43 2.4. Phương pháp luận ............................................................................................44
  • 7. Đồ án tốt nghiệp v 2.4.1. Mục tiêu đồ án ..............................................................................................44 2.4.2. Nội dung .......................................................................................................44 2.5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................45 2.5.1. Sơ đồ nghiên cứu ..........................................................................................45 2.5.2. Khảo sát độ thuần khiết của vi khuẩn lactic .................................................46 2.5.2.1. Nhuộm gram ..............................................................................................47 2.5.2.2. Nhuộm bào tử ............................................................................................48 2.5.2.3. Thử nghiệm Catalase .................................................................................49 2.5.2.4. Thử nghiệm khả năng lên men đường.......................................................49 2.5.2.5. Khả năng di động.......................................................................................50 2.5.3. Khả năng phân giải lân ................................................................................51 2.5.4. Khả năng sinh IAA .......................................................................................52 2.5.5. Khả năng tạo màng Biofilm..........................................................................53 2.5.6. Chủng nấm mốc Aspergillus sp. CĐP1. .......................................................54 2.5.6.1. Khảo sát sự phát triển trên các loại môi trường........................................55 2.5.6.2. Khảo sát hình thái ......................................................................................55 2.5.7. Khảo sát khả năng đối kháng trực tiếp của vi khuẩn lactic với nấm mốc Aspergillus sp. CĐP1...................................................................................56 2.5.8. Phương pháp khảo sát môi trường lên men thích hợp cho vi khuẩn lactic ..56 2.5.9. Xác định acid lactic.......................................................................................57 2.5.10. Xác định mật độ vi khuẩn...........................................................................57 2.5.11. Phương pháp khảo sát khả năng bảo quản hạt giống khỏi nấm mốc Aspergillus sp. CĐP1...................................................................................60 2.5.12. Khảo sát ảnh hưởng của dịch nuôi cấy chủng Lactobacillus sp. L5, L3, L2N đối với sự phát triển của hạt giống...............................................................68 2.5.12.1. Khảo sát ảnh hưởng của dịch nuôi cấy chủng Lactobacillus sp. L5, L3, L2N đối với sự nảy mầm của hạt.................................................................68
  • 8. Đồ án tốt nghiệp vi 2.5.12.2. Ảnh hưởng của vi khuẩn Lactobacillussp. L5, L3, L2N đến độ khỏe mầm ở cây đạu phộng ..............................................................................................69 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................70 3.1 Khảo sát sinh lý – sinh hoá của chủng vi khuẩn lactic:....................................70 3.1.1 Quan sát hình thái khuẩn lạc: .......................................................................70 3.1.2 Nhuộm Gram: ................................................................................................71 3.1.3 Nhuộm bào tử: ...............................................................................................71 3.1.4 Thử nghiệm Catalase:....................................................................................72 3.1.5 Thử nghiệm tính di động: ..............................................................................73 3.1.6 Thử nghiệm lên men các loại đường .............................................................74 3.2 Khảo sát sự phát triển của chủng nấm Aspergillus sp. CĐP1 ..........................76 3.3. Khảo sát môi trường lên men thích hợp. .........................................................78 3.3.1. Khảo sát khả năng sinh acid lactic và mật độ tế bào của các chủng Lactobacillus spp. L5, L2N, L3...................................................................79 3.3.2. Khảo sát khả năng tạo màng sinh học biofilm của các chủng Lactobacillus spp. L5, L2N, L3..........................................................................................83 3.3.3. Đánh giá khả năng phân giải lân của các chủng Lactobacillus spp. L5, L2N, L3.................................................................................................................86 3.3.4. Đánh giá khả năng sinh IAA của các chủng Lactobacillus spp. L5, L2N, L3. ......................................................................................................................91 3.3.5. Đánh giá khả năng kháng nấm invitro của các chủng vi khuẩn lactic .........93 3.5.6. Khảo sát khả năng bảo quản hạt đậu phộng .................................................96 3.3.7. Khảo sát ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 tới sự phát triển của hạt giống................................................................................100 3.3.7.1. Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 tới khả năng phát triển của cây đậu phộng 7 ngày sau nảy mầm. ....................................100
  • 9. Đồ án tốt nghiệp vii 3.3.7.2. Khảo sát khả năng ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 tới cây đậu phộng 14 ngày sau nảy mầm ...............................................104 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................110 4.1. Kết luận ...........................................................................................................110 4.2. Kiến nghị..........................................................................................................110 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................111
  • 10. Đồ án tốt nghiệp viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT LAB Lactic acid bacteria/ Lactobacillales VSV Vi sinh vật VK Vi khuẩn BVTV Bảo vệ thực vật IAA Indole-3-acetic acid EPS Extracellular polymeric substance MRS de Man, Rogosa and Sharpe PDA Potato Detrose Agar ĐC Đối chứng TN Thí nghiệm NT Nghiệm thức KĐC Không điều chỉnh MT Môi trường
  • 11. Đồ án tốt nghiệp ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Các cơ chế khử nhiễm sinh học bằng một số chủng vi khuẩn....................10 Bảng 1.2: Một số sản phẩm chuyển hóa của LAB và phương thức hoạt động...........27 Bảng 1.3: Một số hợp chất tiềm năng kháng nấm mốc và nấm men..........................30 Bảng 1.4: Cơ chế kháng nấm của một số hợp chất.....................................................34 Bảng 1.5: Một số bacteriocins được sử dụng rộng rãi (M. P. Zacharof, 2012) ..........38 Bảng 1.6: Khả năng đối kháng của các sản phẩm biến dưỡng vi khuẩn LAB ...........39 Bảng 2.1: Bố trí thí nghiệm bảo quản trong chai........................................................67 Bảng 3.1 Khả năng lên men đường của các chủng L5, L3, L2N................................75 Bảng 3.3 Thống kê xếp hạng OD 550nm của các chủng vi khuẩn lactic. .................84 Bảng 3.3. Khả năng phân giải lân của ba chủng vi khuẩn lactic ở ngày 3 .................90 Bảng 3.4: Hàm lượng IAA do 3 chủng vi khuẩn tổng hợp.........................................92 Bảng 3.5: Tỷ lệ ức chế của 3 chủng vi khuẩn trên các loại môi trường với chủng nấm mốc theo phương pháp cấy 2 đường vi khuẩn............................................................94 Bảng 3.6: Ngày xuất hiện tơ nấm trong thí nghiệm bảo quản hạt đậu phộng.............98 Bảng 3.7: Thành phần các nghiệm thức ngâm đậu phộng..........................................100 Bảng 3.8: Tỷ lệ nảy mầm và độ khoẻ mầm trên các nghiệm thức của đậu phộng .....101 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy vi khuẩn đến chiều dài và sinh khối rễ, thân 7 ngày sau nảy mầm.......................................................................................................103 Bảng 3.10: Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy đối với chiều dài của cây đậu phộng sau 14 ngày nảy mầm .............................................................................................................104
  • 12. Đồ án tốt nghiệp x DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Một số loại auxin phổ biến..........................................................................18 Hình 1.2: Con đường lên men Glucose.......................................................................26 Hình 1.3: Cấu trúc phân tử của các hợp chất kháng nấm ...........................................33 Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu ........................................................................................45 Hình 2.2: Sơ đồ khảo sát độ thuần khiết của vi khuẩn lactic......................................46 Hình 2.3: Sơ đồ khảo sát khả năng phát triển của chủng nấm CĐP1 .........................53 Hình 2.4: Sơ đồ khảo sát khả năng đối kháng trực tiếp của vi khuẩn lactic với nấm mốc Aspergillus sp. CĐP1. .................................................................................................55 Hình 2.5: Sơ đồ xác định mật độ vi khuẩn..................................................................58 Hình 2.6: Sơ đồ khảo sát khả năng bảo quản hạt giống khỏi nấm mốc Aspergillus sp. CĐP1...........................................................................................................................60 Hình 2.7: Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của dịch nuôi cấy chủng Lactobacillus sp. L5, L3, L2N đối với sự phát triển của hạt giống......................................................................68 Hình 3.1: Hình thái khuẩn lạc các chủng Lactobacillus spp. trên môi trường MRS agar .....................................................................................................................................70 Hình 3.2: Kết quả nhuộm gram của các vi khuẩn.......................................................71 Hình 3.3: Kết quả nhuộm bào tử của các vi khuẩn.....................................................72 Hình 3.4: Thử nghiệm catalase chủng vi khuẩn Lactobacillus sp. L5........................73 Hình 3.5: Thử nghiệm tính di động của chủng Lactobacillus sp. L5 và chủng vi khuẩn đối chứng Bacillus subtilis..........................................................................................74 Hình 3.6: Khả năng lên men các loại đường của vi khuẩn .........................................75 Hình 3.7: Khả năng phát triển của chủng nấm Aspergillus sp. CĐP1 trên môi trường MRS Agar cải tiến.......................................................................................................77 Hình 3.8: Hình thái nấm nấm Aspergillus sp. CĐP1 ..................................................78 Hình 3.9: Biểu đồ thể hiện mật độ tế bào của chủng vi khuẩn lactic sp. L5...............79 Hình 3.10: Biểu đồ thể hiện mật độ tế bào của chủng vi khuẩn lactic L2N ...............80
  • 13. Đồ án tốt nghiệp xi Hình 3.11: Biểu đồ thể hiện mật độ tế bào của chủng vi khuẩn lactic L3..................80 Hình 3.12: Hàm lượng acid tổng của chủng L5 trên các môi trường .........................81 Hình 3.13: Hàm lượng acid tổng của chủng L2N trên các môi trường ......................82 Hình 3.14: Hàm lượng acid tổng của chủng L3 trên các môi trường .........................82 Hình 3.15: Biểu đồ đánh giá khả năng tạo màng biofilm của ba chủng vi khuẩn lactic trên các môi trường. ....................................................................................................84 Hình 3.16: Vi khẩn tạo màng biofilm trên thành ống nghiệm....................................86 Hình 3.17: Khả năng phân giải lân của chủng vi khuẩn lactic L5..............................87 Hình 3.18: Khả năng phân giải lân của chủng vi khuẩn lactic L2N ...........................88 Hình 3.19: Khả năng phân giải lân của chủng vi khuẩn lactic L3..............................89 Hình 3.20: Biều đồ so sánh khả năng phân giải lân tổng cộng của ba chủng vi khuẩn lactic trên 3 môi trường theo ngày. .............................................................................89 Hình 3.21: Biểu đồ thể hiện khả năng phân giải lân của ba chủng vi khuẩn lactic trên ba môi trường ở ngày 3. ..............................................................................................90 Hình 3.22. Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy lên khả năng sinh IAA của 3 chủng vi khuẩn. .........................................................................................92 Hình 3.23: Khả năng kháng nấm của chủng vi khuẩn trên môi trường khác nhau.....94 Hình 3.24: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ kháng nấm của 3 chủng vi khuẩn trên 3 môi trường khác nhau.....................................................................................................................95 Hình 3.25: Hình ảnh bảo quản đậu phộng trong chai sau 25 ngày.............................97 Hình 3.26: Cây đậu phộng 7 ngày sau nảy mầm ........................................................101 Hình 3.27: Tỷ lệ nảy mầm và độ khoẻ của mầm trên các nghiệm thức của hạt đậu phộng...........................................................................................................................102 Hình 3.28: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của dịch nuôi cấy vi khuẩn của 3 nghiệm thức TN1-TN1, TN3-NT8 và TN1-NT12 đến chiều dài và sinh khối rễ, thân 7 ngày sau nảy mầm.............................................................................................................................103
  • 14. Đồ án tốt nghiệp xii Hình 3.29: Đồ thị biểu thị ảnh hưởng dịch nuôi cấy của 3 nghiệm thức TN1-NT1, TN1- NT12, TN3-NT8 cây đậu phộng 14 ngày sau nảy mầm.............................................105 Hình 3.30: Cây đậu phộng 14 ngày sau nảy mầm. .....................................................106
  • 15. Đồ án tốt nghiệp 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Vệ sinh an toàn thực phẩm đang là vấn đề xã hội cần giải quyết kịp thời để bảo vệ sức khoẻ con người. Ở nước ta, với đặc điểm khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, độ ẩm trong không khí thường cao, là điều kiện rất thuận lợi cho nấm mốc phát triển gây nhiễm độc tố cho thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, gây độc cho người và gia súc, gây tổn thương gan (ung thư gan…). Tình trạng phơi nhiễm của nấm mốc ảnh hưởng đến 25 % mùa màng trên toàn thế giới, làm tổn thất trung bình 418 triệu đô và ảnh hưởng trên gia súc 472 triệu đô mỗi năm (theo Bô Nông Nghiệp Mỹ, 2009). Tại Việt Nam, mỗi năm bị ảnh hưởng khoảng 13-16 % lượng nông sản tuỳ loại. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển trên nông sản (được bảo quản trong kho tàng , bao bì...), nấm mốc làm giảm nghiêm trọng chất lượng của các loại nông sản được bảo quản. Nhiều loài nấm mốc phát triển trên nông sản (thóc, ngô, lạc, đậu tương...) làm cho sản phẩm nông nghiệp biến đổi màu sắc, mùi vị, giảm chất lượng, đặc biệt là các chất dinh dưỡng như tinh bột, đường, protein, acid amin, lipid, vitamin và các khoáng chất. Nấm mốc làm thối rữa các sản phẩm nông nghiệp như hoa quả, rau, hạt ngũ cốc và tạo điều kiện cho nhiều loại vi khuẩn khác phát triển và gây hại làm ảnh hưởng đến chất lượng hạt, sản lượng thu hoạch và gây thiệt hại cho người sử dụng. Bên cạnh sử dụng các biện pháp trong lúc trồng trọt như canh tác ruộng đất, bón phân, phun thuốc,.. thì một trong những xu hướng hiện nay là xử lý hạt giống. Xử lý nguồn bệnh tồn tại trên hạt giống trước khi gieo trồng là một trong những điều quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng hạt giống, vừa tăng khả năng chống chọi của hạt khỏi những tác nhân gây bệnh, ngăn ngừa nguồn bệnh lan truyền từ hạt sang đồng ruộng, vừa làm tăng sản lượng thu hoạch có lợi cho người nông dân, góp phần phát triển nền nông nghiệp bền vững, không ảnh hưởng môi trường.
  • 16. Đồ án tốt nghiệp 2 Xử lý hạt giống bằng hóa chất ngày nay được sử dụng rộng rãi để phòng trừ sâu bệnh hại cây trong nông nghiệp với những ưu điểm tác dụng nhanh, tương đối đơn giản, đem lại hiệu quả kinh tế cao,…nhưng các hợp chất hóa học dần có những yếu điểm độc hại với môi trường gây ô nhiễm đất, nguồn nước và không khí, hình thành các loài kháng thuốc, ảnh hưởng đến quần thể sinh vật và đăc biệt ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, các hợp chất sinh học được thay thế mang lại hiệu quả và thân thiện, an toàn với môi trường đặc biệt các hợp chất sinh học từ các loài vi sinh vât. Một trong những chủng được nghiên cứu và ứng dụng nhiều nhất chính là các chủng sinh acid lactic. Vi khuẩn dạng này có hoạt tính sinh học khá cao, an toàn, có khả năng tiêu diệt vi sinh vật có hại và là nguồn vi sinh vật hữu ích, duy trì hệ cân bằng vi khuẩn đường ruột. Nhận thấy đây là những lý do cần thiết cho đời sống của con người và đó là lý do chúng tôi thực hiện đề tài “Ứng dụng vi khuẩn lên men lactic xử lý hạt giống đậu phộng” 2. Tình hình nghiên cứu: 2.1. Ngoài nước: Trên thế giới, có rất nhiều nghiên cứu về khả năng kháng nấm do vi khuẩn sinh acid lactic tạo thành, chẳng hạn như: “Khả năng kháng nấm của 2 chủng Lactobacillus plantarum với mốc Fusarium in vitro và trong nấu mạch nha lúa mạch” của A. Laitila và công sự (2002). Năm 2004, Cassandra De Muynck và công sự nghiên cứu “Khả năng kháng nấm của vi khuẩn sinh acid lactic trong sản xuất hợp chất kháng nấm trong thực phẩm”. Kim Jeong Dong với “Nghiên cứu hoạt động kháng nấm của vi khuẩn lactic phân lập từ kimchi kháng Aspergillus fumigatus” năm 2005. R Muñoz và cộng sự với nghiên cứu “Ngăn cản sự sản xuất độc tố của Aspergillus nomius vsc 23 của vi khuẩn sinh acid lactic và Saccharosemyces cerevisae” năm 2010. “Độc tố aflatoxin bị ức chế bởi các vi khuẩn lactic như Lactobacillus casei có hoạt động mạnh chống sự phát triển của nấm và sự nảy mầm của bào tử nấm” Kim, 2005.
  • 17. Đồ án tốt nghiệp 3 2.2. Trong nước: Hiện nay, nước ta cũng một số sản phẩm và công trình nghiên cứu vi khuẩn kháng nấm bệnh trên các loại cây và hạt khác nhau như: Công trình nghiên cứu như Chế phẩm EM bảo vệ cây trồng hay ứng dụng trong thuỷ sản. Chế phẩm Sadi Bio 1 (là tên gọi của chế phẩm vi sinh Biomix 2) của Viện công nghệ Môi trường Việt Nam, được sản xuất từ các chủng vi sinh vật hữu ích thuộc nhóm xạ khuẩn Streptomyces ưa ấm sinh tổng hợp mạnh các enzym ngoại bào, có khả năng sinh kháng sinh ức chế nấm mốc, vi khuẩn Gram âm. “Khả năng giảm hàm lượng Aflatoxin từ nấm mốc của vi khuẩn lactic và nấm Trichoderma” của Lương Thị Phương Thảo (2015). Chế phẩm vi sinh SB2 của công ty Công nghệ Cát Tường có công dụng phòng trừ tác nhân gây bệnh cho cây trồng như nấm, vi khuẩn, virus, xạ khuẩn,… Vi khuẩn lactic chưa được ứng dụng rộng rãi trong xử lý hạt giống trong các nghiên cứu trong nước ta hiện nay. 3. Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu, ứng dụng vi khuẩn lên men lactic tạo chế phẩm sinh học bảo quản và xử lý hạt giống. 4. Mục tiêu nghiên cứu: Khảo sát khả năng dịch nuôi cấy của vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L3, L2N trong bảo quản và phát triển của hạt đậu phộng. 5. Nội dung nghiên cứu: Hoạt hoá chủng vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 và chủng nấm Aspergillus sp. CĐP1 Khảo sát đặc điểm hình thái, sinh hoá chủng vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L2N, L3
  • 18. Đồ án tốt nghiệp 4 Khảo sát khả năng đối kháng trực tiếp của chủng Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 với các chủng nấm Aspergillus sp.CĐP1 Khảo sát môi trường lên men thích hợp của chủng Lactobacillus sp. L5, L2N, L3. Ứng dụng dịch nuôi cấy của vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L2N, L3 trong bảo quản và xử lý hạt đậu phộng. Xây dựng quy trình sản xuất hạt giống đã xử lý. 6. Phương pháp nghiên cứu: 6.1. Phương pháp luận: Để ứng dụng vi khuẩn lactic xử lý hạt giống đậu phộng thay cho chất hóa học, vi khuẩn lactic có nguồn phân lập từ thực phẩm lên men truyền thống được khảo sát tuyển chọn theo khả năng sinh acid, tạo sinh khối, tạo màng biofilm, đối kháng nấm, phân giải lân và sinh hoocmon tăng trưởng thực vật IAA. Đồng thời ảnh hưởng của các môi trường lên men lên các tính chất này cũng được khảo sát. Sau khi chọn được môi trường lên men thích hợp, thí nghiệm xử lý hạt đậu phộng và nảy mầm được tiến hành để so sánh độ khỏe mầm của hạt đậu phộng xử lý và không xử lý. 6.2. Phương pháp xử lý số liệu: Phần mềm Excel để tính toán và vẽ đồ thị Phần mềm thống kê SAS 9.1 7. Kết quả đạt được: Xác định khả năng kháng nấm của chủng vi khuẩn Lactobacillus sp. L5, L3, L2N đối với chủng nấm mốc Aspergillus sp. CĐP1 phân lập từ hạt đậu phộng. Xác định được khả năng bảo quản hạt của chủng Lactobacillus sp. L5, L3, L2N khỏi nấm mốc. Xác định được ảnh hưởng của dịch nuôi cấy lên sự phát triển của hạt đậu phộng (tỷ lệ nảy mầm, độ khỏe mầm,..). Xây dựng được quy trình xử lý hạt đậu phộng.
  • 19. Đồ án tốt nghiệp 5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về xử lý hạt giống: 1.1. Giới thiệu chung: Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại thuốc xử lý hạt giống với nhiều thương hiệu khác nhau của các công ty thuốc BVTV. Nông dân bắt đầu làm quen với lợi ích của việc xử lý hạt giống trong bảo vệ cây trước sự tấn công của sâu bệnh, côn trùng, vi khuẩn, nấm gây hại. Trước kia việc xử lý giống chỉ có mục đích duy nhất là giúp giữ giống không bị nấm bệnh hại tấn công. Các hạt giống được áo các loại thuốc trừ nấm như captan, thiram hay là carbendazim để trừ nấm bệnh trên bề mặt hạt giống. Sau đó hạt giống này được nhuộm phẩm màu đỏ để cảnh báo người tiêu dùng không được sử dụng làm thực phẩm. Nhưng carbendazim cùng một số hoạt chất khác bị cấm sử dụng hiện nay vì là hoạt chất hóa học có độc tính cao, với nhiều tác động tới môi trường, hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người. Thuốc trừ nấm bảo vệ hạt giống đang nảy mầm và tránh khỏi bị sâu bệnh trong đất tấn công, giúp tăng tỷ lệ nảy mầm, mọc đều ngay cả trong điều kiện bất lợi như thiếu hoặc thừa nước. Lợi ích của xử lý hạt giống: - Giúp hạt giống nảy mầm nhanh, bắt rễ sớm. - Giúp hình thành nốt sần ở cây họ đậu - Tiệt kiệm lượng thuốc và công lao động trên cùng đơn vị diện tích so với phân bón gốc và phân bón lá. - Dễ áp dụng hơn phân bón gốc và phân bón lá, chỉ trộn thuốc xử lý hạt với giống gieo sạ. Việc xử lý hạt giống còn mở ra nhiều triển vọng mới như : Tăng cường tính kháng bệnh: Kích thích tính kháng bệnh ở cây trồng (kích kháng) là phương pháp giúp cho giống cây bị nhiễm bệnh trở nên có khả năng kháng bệnh ở mức độ nào đó sau khi được xử lý chất kích kháng. Kích kháng không tác động trực
  • 20. Đồ án tốt nghiệp 6 tiếp lên mầm bệnh mà nó kích thích quá trình tự vệ của cây trồng. Chất kích kháng có thể có nguồn gốc hóa học hoặc vi sinh vật. Tăng cường chịu điều kiện bất lợi: Các vi khuẩn sống vùng rễ lúa cố định đạm như Azospirillum lipoferum, Azospirillum lipoferum; vi khuẩn Pseudomonas sp, Baccilus sp đều kích thích khả năng tổng hợp các chất điều hòa sinh trưởng thực vật như Auxin và Gibberelin giúp bộ rễ cây trồng phát triển tốt hơn, gia tăng diện tích tiếp xúc của rễ với đất. Các vi khuẩn này vừa tăng cường cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, vừa tăng cường chống chịu điều kiện bất lợi. Các chất ly trích thực vật như Lychnis viscaria, xoan Melia azedarach đều có tác dụng kích hoạt tăng cường cây trồng chống chịu điều kiện bất lợi khi gieo sạ như ngập úng, hạn hán… Phòng trừ sâu bệnh: Đây là xu thế phổ biến hiện nay của phần lớn các sản phẩm xử lý hạt giống trên thị trường. Điển hình là thuốc xử lý hạt giống Cruiser có chứa chất Thiamethoxam là hoạt chất chuyên trên rầy nâu và bọ trỉ, chất Defenoconazole thuốc trừ nấm phổ rộng ức chế tổng hợp màng tế bào nấm, chất Fludioxonil là hoạt chất trừ nấm trên hạt không lưu dẫn, chủ yếu trên bệnh lúa von. Ngoài ra còn có Gaucho chứa hoạt chất imidacloprid là thuốc trừ sâu ức chế thần kinh trừ bọ trỉ, rầy nâu. Sunato chứa hoạt chất Fipronil là thuốc trừ sâu thuộc nhóm phenylpyrazole bảo vệ lúa 7-14 ngày sau khi sạ, cùng với Isotianil là thuốc trừ sâu thuộc nhóm Cloronicotinyl chuyên trừ rầy nâu, bọ trỉ. 1.2. Các phương pháp khử nhiễm độc tố: 1.2.1. Phương pháp vật lý: Phân hủy aflatoxin bằng không khí nóng: Dùng không khí nóng thổi qua nguyên liệu có chứa aflatoxin để làm giảm thiểu lượng aflatoxin đã được nhiều tác giả nghiên cứu, phương pháp này đã đem lại nhiều kết quả đáng kể. Nếu nhiệt độ không khí nóng đưa vào là 100 °C – 145 °C ở ngô hạt thì lượng aflatoxin B1 có thể giảm từ 877 ppb
  • 21. Đồ án tốt nghiệp 7 còn 452 ppb, từ 378 ppb còn 213 ppb. Nếu tăng nhiệt độ lên tới 165°C có thể làm cho lượng aflatoxin B1 giảm đến 65% (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003). Phân hủy aflatoxin bằng hấp ướt ở áp suất cao: Phương pháp hấp ướt ở nhiệt độ cao dưới áp lực hơi nước đem lại kết quả khả quan hơn. Quá trình này phá hủy nhanh chóng vòng lacton trong cấu trúc phân tử của aflatoxin. Theo Rehana (1979) nhận thấy nếu gạo nhiễm aflatoxin từ 40 - 4000 ppb được hấp ướt trong 5 phút ở 120°C (thêm nước vào gạo tỷ lệ là 1:4) có thể làm giảm hàm lượng aflatoxin đến 68%. Ở đậu phộng có độ ẩm 10%, chứa 7000 ppb aflatoxin B1 được hấp ướt ở 120°C trong 4 giờ giảm còn 370 ppb. Ở hàm lượng aflatoxin thấp (760 ppb) được hấp ở 1,5 atm trong vòng một giờ đã phân hủy hoàn toàn aflatoxin. (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003). Làm giảm aflatoxin bằng các chất hấp phụ hoặc kết dính độc tố: Các chất hấp phụ thường là các chất vô cơ hoặc hữu cơ (tự nhiên hoặc nhân tạo) có hoạt tính bề mặt cao. Các chất có khả năng hấp phụ aflatoxin gồm: Than hoạt tính, một số polymer hữu vô cơ có bản chất aluminosilicat như bentonite, HSCAS (Hydrated sodium calcium alumino-silicate), một số chất sét đặc biệt (kaolin, sepiolite, clinoptilolite, zeolite), một số polymer hữu cơ tự nhiên (alfalfa) hoặc nhân tạo (nhựa trao đổi ion, polyvinyl polypyrrolidone). Những chất này không được hấp phụ qua ruột mà được bài thải ra ngoài (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003). Tách aflatoxin bằng dung môi hữu cơ: Đây là phương pháp có thể áp dụng đối với thức ăn và nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi, do ít có khả năng tạo sản phẩm khác có hoạt tính từ aflatoxin và có thể thu hồi được dung môi mà không ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng của thức ăn. Những kết quả có nhiều hứa hẹn nhất đã thu được bằng việc dùng hệ thống chiết suất bao gồm hỗn hợp hexan-methanol, hexan-ethanol, hexan- ethanol-nước và hexan-acetone-nước. Hệ thống bao gồm 54% acetone, 44% hexan và 2% nước (tính theo trọng lượng) là hệ thống thành công nhất được tìm thấy có thể đồng thời loại trừ dầu từ các bánh ép khô của lạc gồm 12% - 15% dầu và dư lượng lipid gần bằng 1% và mức aflatoxin thấp hơn 40 μg/kg.
  • 22. Đồ án tốt nghiệp 8 Phân hủy aflatoxin bằng hấp ướt ở áp suất cao: Phương pháp hấp ướt ở nhiệt độ cao dưới áp lực hơi nước đem lại kết quả khả quan hơn. Quá trình này phá hủy nhanh chóng vòng lacton trong cấu trúc phân tử của aflatoxin. Theo Rehana (1979) nhận thấy nếu gạo nhiễm aflatoxin từ 40 - 4000 ppb được hấp ướt trong 5 phút ở 120 °C (thêm nước vào gạo tỷ lệ là 1:4) có thể làm giảm hàm lượng aflatoxin đến 68%. Ở đậu phộng có độ ẩm 10%, chứa 7000 ppb aflatoxin B1 được hấp ướt ở 120 °C trong 4 giờ giảm còn 370 ppb. Ở hàm lượng aflatoxin thấp (760 ppb) được hấp ở 1,5 atm trong vòng một giờ đã phân hủy hoàn toàn aflatoxin. (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003). Làm giảm aflatoxin bằng các chất hấp phụ hoặc kết dính độc tố: Các chất hấp phụ thường là các chất vô cơ hoặc hữu cơ (tự nhiên hoặc nhân tạo) có hoạt tính bề mặt cao. Các chất có khả năng hấp phụ aflatoxin gồm: Than hoạt tính, một số polymer hữu vô cơ có bản chất aluminosilicat như bentonite, HSCAS (Hydrated sodium calcium alumino-silicate), một số chất sét đặc biệt (kaolin, sepiolite, clinoptilolite, zeolite), một số polymer hữu cơ tự nhiên (alfalfa) hoặc nhân tạo (nhựa trao đổi ion, polyvinyl polypyrrolidone). Những chất này không được hấp phụ qua ruột mà được bài thải ra ngoài (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003). Tách aflatoxin bằng dung môi hữu cơ: Đây là phương pháp có thể áp dụng đối với thức ăn và nguyên liệu làm thức ăn chăn nuôi, do ít có khả năng tạo sản phẩm khác có hoạt tính từ aflatoxin và có thể thu hồi được dung môi mà không ảnh hưởng đến thành phần dinh dưỡng của thức ăn. Những kết quả có nhiều hứa hẹn nhất đã thu được bằng việc dùng hệ thống chiết suất bao gồm hỗn hợp hexan-methanol, hexan-ethanol, hexan- ethanol-nước và hexan-acetone-nước. Hệ thống bao gồm 54% acetone, 44% hexan và 2% nước (tính theo trọng lượng) là hệ thống thành công nhất được tìm thấy có thể đồng thời loại trừ dầu từ các bánh ép khô của lạc gồm 12% - 15% dầu và dư lượng lipid gần bằng 1% và mức aflatoxin thấp hơn 40 μg/kg. Phân hủy aflatoxin bằng các tia bức xạ: Aflatoxin rất mẫn cảm với tia cực tím. Ở bước sóng 365 nm, khả năng hấp phụ của aflatoxin đạt cực đại. Okonkwo (1978) nhận
  • 23. Đồ án tốt nghiệp 9 thấy, lượng aflatoxin ở bắp (150 ppb và 250 ppb) có thể giảm tới 30% và 16% trong 10 giờ tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. (Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003). 1.2.2. Phương pháp hóa học: Phương pháp sử dụng các chất oxi hóa-khử: Các chất oxy hóa-khử như Natri Hypochlorite (NaOCl), Hydrogen Peroxide (H2O2) được sử dụng để làm mất độc tính của aflatoxin. Tuy nhiên sử dụng NaOCl để xử lý hạt nhiễm aflatoxin có thể làm mất màu sắc của hạt và biến chất các acid amin. Khí ozone (O3) cũng được thử nghiệm về khả năng phân hủy aflatoxin trong mẫu và đạt được hiệu quả tốt, song có bằng chứng là chất lượng các thành phần của thức ăn bị giảm đặc biệt là protein, vitamin. Phương pháp sử dụng các chất kiềm: Ammonium Hydroxide (NH4OH) và Natri Hydroxide (NaOH) là 2 chất kiềm được sử dụng làm vô hoạt aflatoxin. Các chất này đều có hoạt tính mạnh, có thể phá vỡ vòng lacton trong cấu trúc phân tử của aflatoxin. Phương pháp sử dụng khí NH3: Nhiều thí nghiệm đã chứng minh hiệu quả của việc dùng khí NH3 làm vô hoạt aflatoxin. Xử lý ngô bằng khí NH3 được đặc biệt quan tâm ứng dụng hơn cả. Người ta nhận thấy, nếu hàm lượng NH3 là 0,5 - 1,5% và nhiệt độ bên ngoài là 25 °C, trong 14 ngày tiếp xúc, lượng aflatoxin từ 200 ppb có thể giảm xuống còn 10 ppb (theo Đậu Ngọc Hào và Lê Thị Ngọc Diệp, 2003). 1.2.3. Phương pháp sinh học: Mặc dù các biện pháp phòng chống nấm mốc sinh độc tố đã được khuyến cáo áp dụng, nhưng sự nhiễm aflatoxin trên nông sản ở mức độ cao quá giới hạn là không thể tránh được trong những điều kiện bảo quản bất lợi. Vấn đề khử nhiễm aflatoxin bằng con đường sinh học nhằm thay thế cho biện pháp khử nhiễm aflatoxin bằng các hóa chất có giá thành cao và làm biến đổi phẩm chất lượng lương thực nên khó áp dụng vào thực tiễn bảo quản được chứng minh là các phương pháp hứa hẹn nhất. Khử nhiễm độc tố aflatoxin bằng phương pháp sinh học có thể được định nghĩa như sự phân giải bằng enzyme hay chuyển hóa sinh học của các độc tố nấm mốc trực tiếp
  • 24. Đồ án tốt nghiệp 10 nhờ vi sinh vật. Một số vi khuẩn có khả năng khử nhiễm độc tố aflatoxin được trình bày trong bảng 1.1. Bảng 1.1: Các cơ chế khử nhiễm sinh học bằng một số chủng vi khuẩn Tên vi khuẩn Đối tượng Cơ chế khử nhiễm Tác giả Bacillus pumilus Aspergillus parasiticus Sử dụng các sản phẩm trao đổi chất ngoại bào, sinh ra trong quá trình nuôi cấy B. pumilus, ức chế sự phát triển và quá trình tổng hợp độc chất aflatoxin của nấm Asp. parasiticus C. Munimbazi và LB.Bullerman, 1997 Streptomyces sp. Aspergillus parasiticus Streptomyces sp. tổng hợp được aflastatin A, là hợp chất có bản chất là protein, ức chế 1 số enzyme esterase tham gia quá trình tổng hợp độc chất aflatoxin của nấm Asp. parasiticus Ono. M và cộng sự, 1997 Achromobacter xylosoxidans Aspergillus parasiticus A. xylosoxidan tổng hợp Cyclo (L-leucyl-L-prolyl), là 1 cyclodipeptide, ức chế sự phát triển và sự tổng hợp aflatoxin của nấm Asp. parasiticus. PS. Yan và cộng sự, 2004 Lactobacillus Aspergillus Sử dụng các sản phẩm trao I. Chang và JD.
  • 25. Đồ án tốt nghiệp 11 casei flavus đổi chất ngoại bào, sinh ra trong quá trình nuôi cấy L. casei, ức chế sự phát triển và quá trình tổnghợp độc chất aflatoxin của nấm Asp. flavus. Kim, 2007. Bacillus subtilis B-FS06 Aspergillus flavus Hợp chất thứ cấp Ting Zang và cộng sự, 2007. Bacillus subtilis Aspergillus flavus B. subtilis tổng hợp các enzyme ngoại bào như protease, chitinase, β-1,3- glucanase làm ức chế sự phát triển của nấm Asp. flavus. R. Thakaew và cộng sự, 2013 Các loại nông sản Việt Nam được thế giới biết đến càng nhiều như lúa gạo, cà phê, tiêu, điều, thanh long, vú sữa... xuất khẩu đậu phộng của Việt Nam, bao gồm nguyên vỏ, bóc vỏ và hạt cao (số liệu này không bao gồm thương mại biên giới với Trung Quốc). Các thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Đài Loan, Hồng Kông, Thái Lan, Nga, Malaysia và một số nước khác. Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA) điều chỉnh ước tính cho xuất khẩu đậu phộng của Việt Nam trong vụ 2016/17 lên 10 nghìn tấn, bao gồm xuất khẩu đậu phộng thông qua thương mại biên giới và xuất khẩu đậu đã qua chế biến. Để đạt được năng suất ấy, người nông dân sử dụng rất nhiều phân bón hóa chất khác và không ít các loại thuốc bảo vệ thực vật. Hệ quả không chỉ nông dân phải mất nhiều tiền vào hóa chất mà hệ sinh vật đất và chất lượng đất bị tàn phá nghiêm trọng. Phương pháp sinh học sử dụng cho cây trồng đang được các nhà khoa học khuyến khích sử dụng vì chúng có những ưu điểm sau:
  • 26. Đồ án tốt nghiệp 12 - Không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng như thuốc bảo vệ thực vật từ hóa chất. - Cân bằng hệ sinh thái trong môi trường đất nói riêng và môi trường nói chung. - Không làm thoái hóa đất mà còn góp phần tăng độ phì nhiêu của đất. - Cây trồng hấp thu chất dinh dưỡng dễ hơn, góp phần tăng năng suất và chất lượng nông phẩm. - Tiêu diệt côn trùng gây hại, giảm thiểu bệnh hại, tăng khả năng đề kháng bệnh của cây trồng mà không làm ảnh hưởng đến môi trường như các loại thuốc BVTV có nguồn gốc hóa chất. Tác dụng của CPSH đến từ từ chứ không nhanh như các loại hóa chất nhưng tác dụng dài lâu. - Có khả năng phân hủy, chuyển hóa các phế thải sinh học, phế thải nông nghiệp, công nghiệp, góp phần làm sạch môi trường. - Các chủng nấm sinh độc tố sẽ không thể hình thành cơ chế kháng. 2. Các vi sinh vật hỗ trợ tăng trưởng cây trồng: 2.1. Khả năng phân giải lân: Vi khuẩn phân giải lân khó tan đã được sử dụng như phân bón sinh học thương mại để cải thiện tình trạng nông nghiệp. Nhóm vi khuẩn phân giải lân được coi là phân bón sinh học có triển vọng nhất vì rất nhiều loại đất giàu lân tổng số nhưng lại thiếu hụt trầm trọng lân dễ tan cung cấp cho cây trồng. Các vi khuẩn phân giải lân lại rất có tiềm năng để sản xuất phân vi sinh đa chức năng vì có thể tương tác kết hợp tốt với các vi khuẩn có lợi khác như Azospirillum và Azotobacter. Ngoài vai trò cung cấp lân dễ tan cho cây trồng, các vi khuẩn hòa tan lân còn có khả năng sinh các yếu tố có vai trò nâng cao hiệu suất tăng trưởng như cố định đạm, sinh tổng hợp các phytohormone, kháng sinh hay các enzyme chitinase, cellulase... giúp cây trồng phát triển tốt hơn, chống chịu tốt hơn đối với điều kiện bất lợi từ bên ngoài.
  • 27. Đồ án tốt nghiệp 13 VSV phân giải lân thúc đẩy sự tăng trưởng của thực vật, làm tăng lượng lân có giá trị cho cây trồng. Hòa tan lân là một hiện tượng phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dinh dưỡng, điều kiện sinh lý và phát triển của các VSV. Trong đất, các VSV là trung tâm của chu trình chuyển hóa lân và đóng vai trò trung gian quan trọng trong việc chuyển hóa lân vô cơ và hữu cơ, sau đó giải phóng lân có giá trị cung cấp cho cây trồng. Trong quần thể VSV đất, VSV phân giải lân có thành phần loài khác nhau và thay đổi tùy từng loại đất. VSV phân giải lân được phân lập từ vùng rễ của các cây trồng khác nhau. Số lượng VSV phân giải lân hiện diện ở vùng rễ nhiều hơn so với đất ngoài vùng rễ. Các VSV phân giải lân chiếm 0,1-0,5 % của tổng số vi khuẩn và nấm. VSV phân giải lân phát triển ở cả vùng đất màu mỡ giàu lân và đất thiếu lân. Penicillium sp. và Aspergillus sp. là hai loại nấm chủ yếu chi phối khả năng phân giải lân trong vùng rễ. Các vi khuẩn phân giải lân quan trọng nhất là Pseudomonas, Bacilllus, Rhizobium, Burkholderia, Achromobacter, Agrobacterium,Microccocus, Flavobacterium và Erwinia. Theo Babenko và cộng sự (1984), lượng lân hòa tan tăng tuyến tính cùng với sự tăng trưởng của vi khuẩn trong môi trường nuôi cấy, lượng lân hòa tan tăng tại các điểm khác nhau trong những giai đoạn tăng trưởng (không phải trong suốt thời gian nuôi cấy). Rodríguez và Fraga (1999) cũng so sánh khả năng phân giải lân của 13 chủng vi khuẩn khác nhau và nhận thấy rằng Rhizobium, Pseudomonas và các loài vi khuẩn Bacillus là những chủng mạnh nhất trong việc phân giải lân. 2.1.1. VSV phân giải lân hữu cơ Các chất hữu cơ chứa lân sẽ được vô cơ hóa do các enzyme tiết ra từ VSV trong đất. Trong quá trình sống, VSV cần phân hủy các chất hữu cơ thành các đường đơn để lấy carbon cho sự phát triển của chúng. Trong quá trình phân hủy này, nhờ các men
  • 28. Đồ án tốt nghiệp 14 của VSV tiết ra, các hợp chất hữu cơ có chứa lân đã phóng thích lân dưới dạng phosphate. Chủng Bacillus: B. megaterium, B. subtilis, B. malaberensis... không những có khả năng phân giải hợp chất lân vô cơ mà còn có khả năng phân giải hợp chất lân hữu cơ (Bạch Phương Lan, 2004). Đồng thời B. megaterium còn có khả năng hình thành bào tử nên sức sống rất mạnh (Nguyễn Hữu Hiệp, 2009). Ngoài ra còn có Serratia, Proteus, Arthrobscter, Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunnighamella, Streptomyces... Cơ chế phân giải: sự chuyển hóa các hợp chất lân hữu cơ thành muối của H3PO4 theo sơ đồ sau: 1. Nucleoprotein → Nuclein → Acid nucleic → Nucleotic → H3PO4 2. Leucine → Glixerphosphate → H3PO4 Trong sự phân hủy acid phytic, VSV tiết ra men phytase nhờ enzyme này acid phytic được phân ra làm một phân tử inositol và 6 phân tử H3PO4. Phytin cũng được phân hủy như trên vì phytin là một muối canxi và magiê của acid phytic. Sự phân hủy của phytin hoặc acid phytic trong đất chậm hơn so với các acid nucleic. 2.1.2. VSV phân giải lân vô cơ Trong đất, lân vô cơ khó tan có thể được VSV chuyển hóa thành lân dễ tan. Phần lớn VSV trong đất đều có khả năng này. Có đến 1/10 đến 1/2 chủng vi khuẩn phân lập được từ đất có khả năng chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tan. Theo Katznelson và cộng sự (1984), VSV phân giải những hợp chất lân khó tan thuộc nhiều nhóm, nhiều loại khác nhau, có thể chiếm khoảng 10- 15% hệ VSV đất, vi khuẩn phân giải những hợp chất lân vô cơ khó tan thường gặp gồm các giống: Pseudomonas denitrificans, Alcaligenes faecalis, Achromobacter delicatulus, Agrobacterium radiobacter, Aerobacter aerogenes, Escherichia freundi, Brevibacterium, micrococus, Flavobacterium aurantiacus, Chlorobacterium denitrificans, Mycobacterium cyaneum, Sarcina flava, Bacillus megaterium var.
  • 29. Đồ án tốt nghiệp 15 phosphaticum. Người ta dùng chúng làm phân bón vi sinh phân giải lân. Bên cạnh các vi khuẩn, xạ khuẩn, các chủng nấm như Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Sclerotium cũng có tác dụng trong quá trình hòa tan hợp chất lân khó tan. Đại đa số nghiên cứu đều cho rằng, sự phân giải Ca3(PO4)2 có liên quan mật thiết với sự sản sinh acid trong quá trình sống của VSV. Trong đó, acid carbonic đã làm cho Ca3(PO4)2 phân giải. Ca3(PO4)2 + H2CO3 + H2O → Ca(PO4)2.H2O + Ca(HCO3)2 Trong đất, vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn chuyển hóa lưu huỳnh cũng có tác dụng quan trọng trong việc phân giải Ca3(PO4)2. Vì trong quá trình sống, các vi khuẩn này tích lũy trong đất HNO3 và H2SO4. Quá trình hòa tan có thể biểu thị theo phương trình sau: Ca3(PO4)2 + 4HNO3 → Ca(H2PO4)2 + 2Ca(NO3)2 Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4 Các nghiên cứu cho thấy sự xuất hiện các acid này xảy ra cùng lúc với sự xuất hiện lân hòa tan. Có nghĩa là ngay sau khi VSV tiết ra các acid thì chúng tác dụng lên lân khó tan và cho ra ngay lân hòa tan. Mặt khác các dạng lân bị cố định trong đất như phosphate sắt và phosphate nhôm cũng được chuyển hóa sang dạng dễ tan dưới tác dụng của VSV trong đất. Một số vi khuẩn có khả năng sinh ra H2S tác dụng lên phosphate sắt hoặc nhôm và phóng thích ra dạng phosphate dễ tan. Hiện tượng này xảy ra trong điều kiện thiếu oxy. Cơ chế của hiện tượng này chưa được giải thích rõ. Ở đất phèn trồng lúa, hầu hết lân đều ở dạng phosphate sắt hoặc nhôm, lúa không hấp thu được. Trong điều kiện này việc bón phân chuồng hoặc chôn vùi rơm rạ kết hợp với bón đạm và vôi để giúp VSV phát triển sẽ giúp chuyển lân cố định sang dạng dễ tan và cung cấp cho lúa. Sự chuyển hóa này hơi chậm nên tự nó không cung cấp lân đủ cho nhu cầu của lúa nên phải kết hợp thêm lân trong phân bón hóa học nhưng với liều lượng ít hơn. 2.2. Tạo màng sinh học biofilm
  • 30. Đồ án tốt nghiệp 16 Các tế bào vi khuẩn sinh sống trôi nổi trong môi trường lỏng (dạng phù du) vô tình bám vào một bề mặt nào đó, và nếu sau một thời gian chúng không chịu tác động di chuyển đi nơi khác, quá trình sinh trưởng vẫn cứ tiếp tục, dần sẽ hình thành một kiểu khuẩn lạc trên bề mặt đó, đây là giai đoạn đầu của sự hình thành màng sinh học. Kế đến vi khuẩn sẽ bắt đầu thay đổi thay đổi kiểu hình, khả năng sinh hóa mới để thuận lợi hơn trong việc tổng hợp nên cơ chất ngoại bào - extracellular polymeric substance (EPS). Phân tích về mặt hình thái học kết hợp với di truyền học, người ta xác định rằng các tế bào xuất hiện cấu trúc tua, nhung mao hoặc tiêm mao sẽ tăng thêm độ vững chắc của màng sinh học. Giai đoạn cuối của sự hình thành màng sinh học, các tế bào sẽ một lần nữa biến đổi quay lại dạng phù du, tách ra khỏi màng sinh học để tìm địa điểm định cư khác, giai đoạn này gọi là giai đoạn phát tán. Khả năng tạo màng sinh học như là một cách thức tồn tại, phát triển của vi sinh vật trong những điều kiện dinh dưỡng thấp của môi trường. EPS là các polymer sinh học có trọng lượng phân tử cao được vi sinh vật tiết ra ngoài môi trường sống xung quanh chúng. EPS là thành phần chính, đồng thời quyết định tính hóa lý của màng sinh học. EPS chiếm từ 50 – 90% tổng lượng chất hữu cơ của một màng sinh học. EPS là vật liệu giúp cho tế bào vi khuẩn bám dính lên một bề mặt nào đó và đồng thời liên kết với các tế bào khác. Trong màng sinh học, các tế bào liên kết với nhau bằng mạng lưới do chúng tự tổng hợp nên EPS. EPS không chỉ bao gồm polysaccharides do tế bào tổng hợp ra, mà còn các thành phần từ môi trường xung quanh như các ion khoáng, bụi bẩn, hồng cầu, fibrin, protein và các acid nucleic. Xen kẽ với mạng lưới EPS còn có các kênh nước, giúp vận chuyển chất dinh dưỡng và tín hiệu giữa các tế bào. EPS sẽ bao phủ tế bào vi khuẩn, nhưng vẫn tạo điều kiện cho các tế bào trao đổi tín hiệu sinh hóa cũng như trao đổi gen với nhau. EPS chính là chìa khóa quan trọng cho việc sự hình thành, phát triển của màng sinh học. EPS còn có chức năng giữ cho các
  • 31. Đồ án tốt nghiệp 17 enzyme ngoại bào gần với tế bào, giúp hoạt động trao đổi chất của vi khuẩn ổn định hơn. Nghiên cứu về màng sinh vật (Biofilm) góp phần tạo ra những sản phẩm ứng dụng cao trong cuộc sống như tạo các công nghệ sinh học xử lý ô nhiễm môi trường, ứng dụng trong nghiên cứu phòng bệnh cho cây trồng cũng như các nghiên cứu trong công nghiệp thực phẩm, hóa mỹ phẩm,… 2.3. Khả năng sinh Indole-3-acetic acid (IAA) Indole-3-acetic acid (IAA) hay còn goi là Auxin, là chất điều hòa chủ yếu của sự sinh trưởng thực vật. IAA chi phối sự phân chia tế bào, sự giãn dài tế bào, sự phân sinh mô, sự phát triền trái và hạt , chi phối giai đoạn đầu sự phát triển của cây trồng (Theologis và Gay 1982). Auxin là những hợp chất có nhân indol, được tổng hợp từ tryptophan trong mô phân sinh (ngọn, lóng) và lá non. Sau đó, auxin sẽ di chuyễn đến rễ và tích tụ trong rễ. Có nhiều loại auxin khác nhau với cấu trúc hoá học khác nhau. Loại auxin quan trọng nhất là β-indol-acetic acid (IAA), ngoài ra một số auxin khác cũng khá phổ biến là napthalen-acetic acid (NAA), phenyl-acetic acid (PAA)
  • 32. Đồ án tốt nghiệp 18 Hình 1.1: Một số loại auxin phổ biến Với nhiều thí nghiệm khác nhau của nhiều nhà khoa học đã chứng minh được vai trò của IAA do vi sinh vật tạo ra đối với cây trồng như kích thích sự kéo dài rễ, tăng số lượng rễ phụ, làm tăng khả năng nẩy mầm của hạt. Đánh giá khả năng sinh IAA của các chủng VSV dựa trên nồng độ IAA có trong dịch chiết nuôi cấy vi khuẩn. Nồng độ IAA có trong dịch chiết càng cao chứng tỏ khả năng sinh IAA của VSV càng mạnh. Nồng độ IAA được xác định bằng phương pháp so màu trên máy quang phổ với thuốc thử Salkowski ở bước sóng 530nm. 3. Tổng quan về vi khuẩn lactic.
  • 33. Đồ án tốt nghiệp 19 3.1. Đặc điểm hình thái giống Lactobacillus sp. Vi khuẩn lactic có nhiệt độ sinh trưởng tối ưu trong khoảng 25 – 35 °C. Chúng chịu được trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và etylic, nhiều loài vẫn sống được trong môi trường 10-15 % cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl, có thể sống trong môi trường từ 7-10 % NaCl. Vi khuẩn lactic có hoạt tính protease phân hủy protein thành peptide, acid amin, hoạt tính này ở các loài khác nhau thì khác nhau, thường ở trực khuẩn là cao hơn. Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi khuẩn lactic thành dạng hình cầu và hình que, đường kính của các dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5 - 1,5 μm. Các tế bào hình cầu xếp thành cặp hoặc hình chuỗi có chiều dài khác nhau. Kích thước tế bào trực khuẩn lactic từ 1 – 8 μm. Trực khuẩn đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi. Kích thước của chúng thay đổi tùy từng loài. Phân loại khoa học giống Lactobacillus: - Giới: Vi khuẩn - Ngành: Firmicutes - Lớp: Bacilli - Bộ: Lactobacillales - Họ: Lactobacillacea - Giống: Lactobacillus Chi Lactobacillus hiện nay bao gồm hơn 125 loài như: L. acidophilus, L. brevis, L. casei, L. fermentum, L. plantarum, L. bulgaricus,... Các loài Lactobacillus được tìm thấy các sản phẩm lên men từ động vật và thực vật, đặc biệt là trong các sản phẩm sữa, trong ruột, trong hệ tiêu hóa, hệ bài tiết và hệ sinh dục người. Các loại thực phẩm lên men như sữa chua và thực phẩm chức năng cũng có chứa các vi khuẩn này. Các vi khuẩn lactic thuộc nhóm này thường sử dụng như: Lactobacillus pasterian, Lactobacillus brevis, Lactobacillus axitophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum.
  • 34. Đồ án tốt nghiệp 20 3.2. Đặc điểm sinh lý Lactobacillus spp. thuộc nhóm vi khuẩn kỵ khí tùy nghi. Các loài trong chi không có khả năng di động, không sinh bào tử. Phổ nhiệt tăng trưởng từ 2 – 53oC, nhưng tối ưu ở khoảng 30 – 40oC. Tăng trưởng tốt trong điều kiện môi trường acid, pH tối ưu khoảng 5.5 – 6.2, nhưng vẫn có thể chịu được mức pH 5.0 hoặc thấp hơn. Tốc độ tăng trưởng giảm trong điều kiện pH môi trường trung tính hoặc kiềm. Vì Lactobacillus spp. có khả năng chịu được môi trường có pH cao, nên việc tiết ra acid lactic chính là yếu tố cạnh tranh của chúng đối với những vi khuẩn khác trong cùng một môi trường. Thường được tìm thấy trong các sản phẩm có nguồn gốc từ sữa, ngũ cốc, thịt, cá, bia, rượu, trái cây, nước trái cây, rau củ muối chua, bã thực phẩm, dưa cải bắp, cỏ ủ, bột nhào chua, nước, đất, chất thải. Chúng cũng xuất hiện trong cơ quan sinh dục nữ, khoang miệng, hệ tiêu hóa ở người và nhiều động vật khác. Đây là những môi trường được cung cấp thường xuyên nguồn carbohydrate và một số chất dinh dưỡng khác. Chính là nơi thích hợp để chúng thực hiện các phản ứng lên men và cho ra sản phẩm chính là acid lactic 3.3. Đặc điểm sinh hóa Lactobacillus spp. âm tính với thử nghiệm nitrate, một số trường hợp hiếm dương tính chỉ xảy ra khi pH môi trường cân bằng ở 6.0 trở lên hoặc bổ sung sắc tố đỏ heme bào môi trường nuôi cấy. Không có khả năng phân giải gelatin, casein. Thử nghiệm Indole, Citrate và khả năng sinh H2S âm tính. Thử nghiệm catalase âm tính. Lactobacillus spp. thường sinh ra mùi đặc trưng khi có mặt trong thực phẩm. Một nửa sản phẩm cuối cùng của quá trình lên men là lactate. Ngoài ra quá trình lên men còn sinh các sản phẩm khác như là: diacetyl, acetic acid, và acetaldehyde. Bên cạnh đó quá trình dị hóa amino acid sẽ sinh ra H2S, amines, hợp chất carbonyl, cresol, skatol,
  • 35. Đồ án tốt nghiệp 21 benzaldehyde, và methanethiol. Tất cả những sản phẩm của quá trình trao đổi chất này đã tạo ra nhiều loại hương đặc trưng của sản phẩm lên men. Lactobacillus spp. thường không có khả năng gây bệnh, ngoài trừ một số ít trường hợp có bệnh tiềm ẩn bởi khả năng sinh ra acid khử khoáng men răng. Đa số các loài trong chi Lactobacillus đều có khả năng tổng hợp EPS, nhưng chia thành hai dạng. Homopolysaccharides là dạng EPS được tổng hợp từ carbohydrate chủ yếu là dextran, glucan và levan. Trong khi dạng Heteropolysaccharides được tổng hợp từ nucleotide. Homopolysaccharides chủ yếu được tổng hợp từ loài lên men dị hình như L. pontis, L. frumenti, L. sanfranciscensis và L. reuteri. Heteropolysaccharides được tổng hợp với số lượng ít, khoảng 0.1 – 1.5 g/l bởi những loài lên men đồng hình như L. kefiranofaciens, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, L. paracasei, L. rhamnosus, L. helveticus, và L. sakei 3.4. Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic là những vi sinh vật có yêu cầu dinh dưỡng cao. Các loại vi khuẩn lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau. Để sinh trưởng bình thường chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa các nguyên tố cơ bản như carbon, nitơ một phần dưới dạng các acid amin, photphat và lưu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số chất cần thiết khác như vitamin, muối vô cơ, các chất sinh trưởng… 3.4.1. Nhu cầu dinh dưỡng cacbon Vi khuẩn lactic có thể sử dụng được nhiều loại carbohydrate từ các monosaccharide (glucose, fructose) và các disaccharide (saccharose, lactose, maltose) cho đến các polysaccharide (tinh bột, dextrin). Chúng sử dụng nguồn cacbon này để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và làm cơ chất cho quá trình lên men tổng hợp các acid hữu cơ như acid citric, lactic, pyruvic, fumaric, acetic,.. 3.4.2. Nhu cầu dinh dưỡng nitơ
  • 36. Đồ án tốt nghiệp 22 Mỗi loài vi khuẩn khác nhau có nhu cầu về nguồn nitơ khác nhau. Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ. Vì vậy để đảm bảo cho sự sinh trưởng và phát triển chúng phải sử dụng các nguồn nitơ có sẵn trong môi trường. Các nguồn nitơ vi khuẩn lactic có thể sử dụng như: cao thịt, cao nấm men, trypton, dịch thủy phân casein từ sữa, peptone… Hiện nay cao nấm men là nguồn nitơ được sử dụng nhiều nhất và có hiệu quả nhất. tuy nhiên ở quy mô công nghiệp không thể sử dụng nguồn nitơ này vì rất tốn kém. 3.4.3. Nhu cầu về vitamin Vitamin đóng vai trò là các coenzyme trong quá trình trao đổi chất của tế bào, nên rất cần thiết cho hoạt động sống. Tuy nhiên, đa số các loài vi khuẩn lactic không có khả năng sinh tổng hợp vitamin. Vì vậy cần bổ sung vào môi trường các loại vitamin. Các chất chứa vitamin thường được sử dụng như dịch chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt hay dịch tự phân nấm men. 3.4.4. Nhu cầu các chất hữu cơ khác Ngoài các acid amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất hữu cơ khác cho sự phát triển như các base nitơ hay các acid hữu cơ. Một số acid hữu cơ có ảnh hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn lactic như acid citric, acid oleic. Nên hiện nay người ta sử dụng các muối citrate, dẫn xuất của acid oleic làm thành phần môi trường nuôi cấy, phân lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic. Tương tự như hai acid hữu cơ trên, acid acetic cũng có những tác động quan trọng đến sự sinh trưởng của tế bào. Nên người ta thường sử dụng acid acetic dưới dạng các muối acetate để làm chất đệm cho môi trường khi nuôi cấy vi khuẩn lactic. 3.4.5. Nhu cầu các muối vô cơ khác Để đảm bảo cho sinh trưởng và phát triển đầy đủ, vi khuẩn lactic rất cần các muối vô cơ. Nhằm cung cấp các nguyên tố khoáng như đồng, sắt, natri, kali, photpho, lưu huỳnh, magie, mangan. Đặc biệt là magie và mangan, vì nó tham gia và đảm bảo chức
  • 37. Đồ án tốt nghiệp 23 năng hoạt động của enzyme, giúp ngăn ngừa quá trình tự phân và ổn định cấu trúc tế bào. 3.4.6. Nhu cầu dinh dưỡng oxy Vi khuẩn lactic có khả năng sống được trong môi trường có oxy hay không có oxy. Tuy nhiên, trong điều kiện hiếu khí, sinh khối vi khuẩn sẽ phát triển nhanh hơn so với trong điều kiện kị khí. Trong điều kiện hiếu khí sinh khối vi khuẩn sẽ phát triển nhanh hơn so với điều kiện kỵ khí, trong điều kiện này từ một phân tử glucose sẽ bị oxy hóa hoàn toàn thành CO2 và H2O và tổng hợp các enzyme, từ một phân tử glucose tạo ra 36 hoặc 38 ATP Trong điều kiện kỵ khí từ một phân tử glucose chỉ tạo ra 2 ATP do đó lượng cơ chất bị phân hủy rất nhanh và tổng hợp một số chất kháng khuẩn. 3.5. Quá trình trao đổi chất Quá trình trao đổi chất và năng lượng của vi khuẩn lactic thực hiện thông qua việc lên men lactic. Một tính năng cần thiết của LAB trong quá trình trao đổi chất là khả năng lên men carbohydrate, các ATP tạo ra được sử dụng cho các mục đích tổng hợp sinh học khác và sản phẩm cuối cùng chủ yếu là acid lactic (từ 50% carbon của đường). LAB có khả năng lên men các loại đường hexose (glucose, mannose, galactose, fructose…), disaccharide (lactose, saccharose…); pentose (arabinose, xylose, ribose…) và các hợp chất liên quan. Chúng chỉ sử dụng được các loại đường ở dạng đồng phân D. Tuy nhiên, LAB có thể thích ứng với nhiều điều kiện khác nhau làm thay đổi cách thức trao đổi chất và dẫn đến các sản phẩm cuối cùng tạo ra cũng khác nhau. Dựa vào khả năng lên men lactic từ glucose, người ta chia vi khuẩn lactic làm hai nhóm: Lên men lactic đồng hình và lên men lactic dị hình (hình 1.2). - Lên men lactic đồng hình
  • 38. Đồ án tốt nghiệp 24 Lên men đồng hình là quá trình lên men trong đó có các sản phẩm acid lactic tạo ra chiếm 90% tổng số các sản phẩm lên men và một lượng nhỏ acid acetic, acetol, di- acetiyl. Phương trình chung biểu diễn quá quá trình lên men: C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH + 21,8.104 J Con đường Glycolysis hay con đường EMB (Embden-Meyerhof-Parnas pathway) được sử dụng bởi hầu hết các LAB (ngoại trừ leuconostocs, nhóm III Lactobacilli, Oenococci và Weissellas) tạo ra fructose-1,6-diphosphate (FDP) và nhờ FDP aldolase để tiếp tục chuyển thành dihydroxyacetonephosphate (DHAP) và glyceraldehyde-3- phosphate (GAP) đối với những chất có mức phosphoryl hóa ở 2 vị trí, sau đó tạo thành pyruvate. Trong điều kiện có nhiều đường và hạn chế oxy, pyruvate bị khử thành acid lactic bởi lactate dehydrogenase (nLDH) và NAD+ , do đó NADH đã được oxy hóa trước đó, khi thế oxy hóa khử được cân bằng, sản phẩm cuối cùng được tạo ra chủ yếu là acid lactic và quá trình này được gọi là lên men lactic đồng hình. - Lên men lactic dị hình Một số con đường lên men khác như: con đường pentose phosphate, con đường pentose phosphoketolase pathway, con đường hexose monophosphate, con đường 6- phosphogluconate. Đặc điểm của con đường này là sự khử hidro ngay từ bước đầu tạo 6-phosphogluconate. Theo sau đó là sự tách carbon tạo pentose-5-phosphate và tiếp tục chuyển hóa thành glyceraldehyde-3-phosphate (GAP) và acetyl phosphate. GAP được tạo thành tương tự như trong con đường glycolysis và kết quả là tạo ra acid lactic. Trong điều kiện không có mặt của các chất nhận điện tử, acetyl phosphate sẽ bị khử tạo thành ethanol thông qua CoA và acetaldehyde. Khi quá trình này ngoài sản phẩm acid lactic còn tạo ra một lượng đáng kể các sản phẩm phụ như CO2, ethanol, acid acetic, acid succinic... thì nó được gọi là lên men lactic dị hình. Phương trình chung biển diễn quá trình lên men:
  • 39. Đồ án tốt nghiệp 25 C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH + C2H5OH +CO2 Trong đó, acid lactic chiếm khoảng 40%, acid succinic khoảng 20%, rượu etylic và acid acetic 10% các loại khí 20%.... đôi khi không có các khí mà thay vào đó là sự tích luỹ một lượng ít acid foocmic. Như vậy, các sản phẩm phụ khác nhau đáng kể tạo thành trong quá trình lên men lactic dị hình chứng tỏ rằng quá trình này phức tạp hơn so với lên men lactic đồng hình. Theo quan điểm tiến hoá sinh lý trong vi sinh vật học người ta cho rằng lên men lactic đồng hình là hướng tiến hoá độc lập của lên men dị hình. Thông thường, LAB lên men đồng hình chủ yếu lên men bằng con đường glycolysis và ngược lại LAB lên men dị hình sử dụng con đường 6-PG/PK. Tuy nhiên nó không phải dúng cho tất cả các trường hợp (Owen R. Fennema et al. 2004).
  • 40. Đồ án tốt nghiệp 26 Hình 1.2: Con đường lên men Glucose
  • 41. Đồ án tốt nghiệp 27 Chú thích hình 1.7 (A) Lên men đồng hình (con đường glycolysis,, EMB) (B) Lên men dị hình (con đường 6-phosphogluconate/phosphoketolase) Các enzyme tham gia vào quá trình : 1. Glucokinase; 2. Fructose-1,6- diphosphate aldolase; 3. Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase; 4. Pyruvate kinase; 5. Lactate dehydrogenase; 6. Glucose-6-phosphate dehygrogenase; 7. 6- phosphogluconate dehydrogenase; 8. Phosphoketolase; 9. Acetaldehyde dehydrogenase; 10. Alcohol dehydrogenase. Bảng 1.2: Một số sản phẩm chuyển hóa của LAB và phương thức hoạt động. Sản phẩm chuyển hoá Phương thức hoạt động Carbon dioxide Ngăn cản sự khử nhóm carboxyl, giảm tính thấm của màng Diacetyl Phản ứng với protein gắn arginine Hydrogen peroxide/ Lactoperoxidase Oxy hoá các protein cơ bản Acid lactic Acid lactic bị phân ly đi xuyên qua màng, làm thấp pH nội bào. Nó gây trở ngại quá trình chuyển hoá như oxi hoá khử phosphor. Bacteriocin Ảnh hưởng đến màng, tổng hợp protein và DNA.
  • 42. Đồ án tốt nghiệp 28 3.6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men, quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn lactic Trong công nghiệp, vật liệu dùng để làm môi trường cho vi sinh vật phát triển cần đảm bảo các yếu tố: đầy đủ chất dinh dưỡng, không có độc tố, cho hiệu suất thu hồi là lớn nhất và giá thành rẻ (Lương Đức Phẩm, 2004). Mỗi nguồn dinh dưỡng cung cấp không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn trong quá trình nuôi cấy mà còn ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình thu hồi và bảo quản chế phẩm sinh khối sau này. • Thành phần môi trường nuôi cấy Vi khuẩn lactic thuộc loại vi sinh vật dị dưỡng. Nguồn năng lượng cần thiết cho hoạt động sống và phát triển của chúng là nguồn năng lượng do trao đổi chất với môi trường bên ngoài. Thành phần môi trường MRS để nuôi cấy vi khuẩn lactic có chứa nhiều chất dinh dưỡng và dễ bị tạp nhiễm cũng ảnh hưởng đến quá trình nuôi cấy vi khuẩn lactic. Ngoài ra, để duy trì sự sống, điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế bào, chúng cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn carbon (chủ yếu là đường lactose), nguồn nitơ (pepton, acid amin), vitamin, muối khoáng và các yếu tố vi lượng. Vì vậy, ta cần bổ sung các nguồn dinh dưỡng trên với liều lượng thích hợp nhất giúp vi khuẩn lactic phát triển tốt, nâng cao hiệu suất lên men. • Yếu tố môi trường - Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ là một trong những nhân tố quan trọng, ảnh enzyme của tế bào vi sinh vật. Khi nhiệt độ nuôi cấy quá cao hay quá thấp đều có thể gây ức chế các enzyme, làm đình trệ các phản ứng trao đổi chất, dẫn đến ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Nhiệt độ càng cao thì sự lên men càng mạnh. Phần lớn vi khuẩn lactic sinh trưởng tốt nhất ở nhiệt độ 30 – 40 0 C. Một số có thể sinh trưởng
  • 43. Đồ án tốt nghiệp 29 dưới 15 0 C và thậm chí một số dòng có thể sinh trưởng dưới 5 0 C (Wood B.J.B and Holzapfel W.H, 1995). - Ảnh hưởng của pH Trong quá trình lên men, vi khuẩn lactic sinh acid làm pH môi trường giảm, và khi nó giảm tới mức nào đó nó sẽ ức chế chính sự phát triển của vi khuẩn lactic. Do đó, cần phải luôn điều chỉnh pH về khoảng tối thích cho vi khuẩn trong suốt quá trình nuôi. Để lên men nhanh và trọn vẹn, phạm vi pH tối ưu phải nầm giữa 5.5 và 6.0. - Ảnh hưởng của nồng độ acid Acid là sản phẩm chính của quá trình lên men lactic do hoạt động sống của vi khuẩn lactic tạo nên. Các vi khuẩn này chịu được acid, tuy nhiên với lượng acid tích lũy trong môi trường ngày một nhiều sẽ ức chế chúng. Để giúp vi khuẩn lactic phát triển bình thường không bị chính sản phẩm do hoạt động của chúng để tạo ra, người ta cho vào môi trường các chất đệm thích hợp với một lượng đủ để trung hòa lượng acid sinh ra thông thường chất đệm này là CaCO3. - Vi sinh vật tạp nhiễm trong quá trình lên men Hệ vi sinh vật tạp nhiễm, thường ảnh hưởng xấu đến quá trình lên men ở những mức độ khác nhau có thể phá hủy các tế bào giống hoặc phá vỡ tế bào quá trình trao đổi chất cần thiết cho sự tạo thành sản phẩm lên men. 3.7. Khả năng kháng nấm của vi khuẩn lactic 3.7.1. Khả năng kháng nấm của các chủng vi khuẩn lactic Khả năng đối kháng của các vi khuẩn lactic liên quan đến sự ức chế của các vi sinh vật khác, được gây ra bởi sự cạnh tranh các chất dinh dưỡng và sự sản xuất ra các chất kháng sinh (Holzapfel, 1995). Khả năng kháng nấm và các thành phần ức chế đã được tìm thấy và công nhận trong nhiều nghiên cứu. Các vi khuẩn lactic (LAB) có thể sản xuất một số chất kháng sinh như lactic acid và reuterin, ngoài ra còn có các acid hữu cơ, peroxide hydro, bacteriocine kháng khuẩn và các loại peptide kháng nấm. Các vi khuẩn lactic đã được biết đến trong nhiều năm và
  • 44. Đồ án tốt nghiệp 30 đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất của một loạt các thực phẩm lên men. Lợi ích sức khỏe của vi khuẩn lactic được biết là ảnh hưởng tích cực nhất định trong đường tiêu hóa của con người (Cogan và cộng sự năm 1995, Hafidh và cộng sự năm 2010). Giống Lactobacillus đã được báo cáo là có hoạt tính kháng nấm khi đánh giá bằng khảo nghiệm thạch lớp phủ chống lại một loạt các nấm làm hỏng thực phẩm. Hoạt động kháng nấm của L. coryniformis ổn định khi bị nung nóng ở nhiệt độ cao và độ pH 3 – 4.5 (Magnusson và Schnurer, 2001). Hầu hết các nghiên cứu khả năng kháng nấm của LAB là do việc sản xuất một loại protein kháng nấm hoặc hợp chất proteinaceous và một số các LAB như L. plantarum và L. sanfrancisco đặc biệt sản xuất acid hữu cơ với các đặc tính kháng nấm (Corsetti và cộng sự năm 1998). Hiện nay, hợp chất bảo quản sinh học (biopreservative) duy nhất - Nisin có thể được thêm vào thực phẩm sản phẩm của vi khuẩn acid lactic (Gardiner và cộng sự, 2000; Corcoran và cộng sự, 2004.). Nghiên cứu về tiềm năng kháng nấm của LAB đã xác định được một số hợp chất có tác dụng ức chế chống lại nấm mốc và các loài nấm men khác nhau (Corsetti và cộng sự, 1998, (Bảng 1.6).; Lavermicocca và cộng sự, 2000;.NikuPaavola và cộng sự, 1999; Magnusson, 2003; Sjogren và cộng sự, 2003.Sjogren, 2005). 3.7.2. Các hợp chất kháng nấm Bảng 1.3: Một số hợp chất được xác định có tiềm năng kháng nấm mốc và nấm men (Corsetti và cộng sự, 1998) Hợp chất được xác định Nguồn sản xuất 4-hydroxy-phenyllactic acid 3-phenyllactic acid Lactobacillus plantarum 21B
  • 45. Đồ án tốt nghiệp 31 3-hydroxydecanoic acid 3-hydroxydodecanoic acid 3-hydroxytetradecanoic acid 3-hydroxy-5-cis-dodecenoic acid Lactobacillus plantarum MILAB14 Cyclo(Gly-Leu) Methylhydantoin Mevalonolactone Lactobacillus plantarum VTTE- 78076 Caproic-, propionic-, buturic-, acetic-, formic- and n-valeric acid. Lactibacillus sanfranciscensis CB1 Vi khuẩn lactic có khả năng sản xuất một lượng lớn các sản phẩm có tính axit và các hợp tố khác với hoạt tính kháng nấm mạnh. Đa số các chất kháng nấm được xác định đều có trọng lượng phân tử thấp bao gồm acid hữu cơ, H2O2, hợp chất proteinaceous, acid béo hydroxyl,… a b
  • 46. Đồ án tốt nghiệp 32 c e f g d h
  • 47. Đồ án tốt nghiệp 33 Hình 1.3: Cấu trúc phân tử của các hợp chất kháng nấm a) 4-hydroxy-phenyllactic acid, b) 3-phenyllactic acid, c) 3-hydroxydecanoic acid, d) 3-hydroxydodecanoic acid, e) 3-hydroxytetradecanoic acid, f) 3-hydroxy cis-dodecenoic acid, g) Cyclo(Gly-Leu) methylhydantoin mevalonolactone, h) Caproic acid, i) Propionic acid, j) Butyric acid, k) Formic aicd, l) n-valeric acid i l k j
  • 48. Đồ án tốt nghiệp 34 Bảng 1.4: Cơ chế kháng nấm của một số hợp chất Acid hữu cơ Tổng hợp của lactic acid và acid acetic là một trong những nhân tố chủ yếu chịu trách nhiệm về việc bảo tồn sinh học (Trias, Baneras, Badosa và Montesinos, 2008a). Sản xuất acid trong môi trường gây ra sự suy giảm pH dẫn đến sự ức chế của nấm, các phân tử acid gây ra sự phá vỡ màng tế bào. pH thấp sẽ chuyển đổi các phân tử acid phân ly thành các phân tử acid không phân ly khi pH giảm xuống dưới pKa của acid tương ứng (Piper, Calderon, Hatzixanthis và Mollapour, 2001). Các phân tử acid hoạt động ở dạng không phân tách, vì chúng là lipo-philic và do đó có thể đi qua màng tế bào chất. Do pH nội bào cao, acid phân ly giải phóng proton và anion (cơ sở tiếp hợp) làm gián đoạn lực chuyển động của proton màng (Adams và Hall, 1988). Sự ức chế tác nhân gây bệnh nấm bằng acid hữu cơ có thể liên quan đến sự ức chế hoạt động của enzyme, bên cạnh cơ chế phá vỡ màng tế bào gây ra bởi các cấu tử hoạt động không liên kết của các acid hữu cơ này (Gerez, Carbajo, Rollan, Torres, và Font de Valdez, 2010). Baek, Kim, Choi, Yoon, Kim (2012) và Lan et al. (2012) báo cáo việc sản suất hỗn hợp các acid hữu cơ của Leuconostoc và Weissella sp. việc sử dụng chúng trong việc bảo tồn sinh học để ngăn chặn sự phát triển của nấm gây hư hỏng thực phẩm. Acid 3-phenyllactic (PLA) cũng ức chế nấm và vi khuẩn. PLA ức chế sự phát triển của nấm Candida pulcherrima, C. parapsilosis và Rhodotorula mucilaginosa (Schwenninger và cộng sự, 2008). Trong số vi khuẩn lactic, hoạt động của PLA từ Lact. plantarum 21B được chứng minh bởi Lavermicocca et al. (2000) và
  • 49. Đồ án tốt nghiệp 35 Lavermicocca, Valerio và Visconti (2003) lần đầu tiên chỉ ra rằng PLA được sinh ra từ Lactobacillus plantarum có khả năng ức chế sự sinh trưởng và phát triển của 23 chủng nấm mốc thuộc 14 loài của chi Aspergillus, Penicillium và Fusarium đặc biệt có những loài sinh độc tố như Aspergillus ochraceus, Aspergillus flavus, Penicillium roquefoti, Penicillium verrucosum và Penicillium citrium phân lập từ các sản phẩm như bánh, bột, ngũ cốc. Một số vi khuẩn lactic đã được chứng minh là có khả năng tổng hợp các axit PLA và 4-hydroxy- phenyllactic acid (Valerio, Lavermicocca, Pascale và Visconti, 2004). Acid béo Acid béo được biết là chất gây ức chế nấm (Hou và Forman, 2000). Bốn loại HFA kháng nấm, cụ thể là 3-(R)-hydroxydecanoic acid, 3-hydroxy-5-cis-dodecenoic acid,3-(R)-hydroxydodecanoic acid và 3-(R)-hydroxytetradecanoic acid, đã được phân lập từ dịch nuôi cấy nổi phía trên của Lact. plantarum MiLAB 14 (Sjogren, Magnusson, Broberg và Schnurer, 2003). Tất cả các HFA được tổng hợp trong giai đoạn tăng trưởng logarit. Điều này cho thấy HFA không xuất hiện từ màng tế bào lysed của tế bào vi khuẩn. Cơ chế hoạt động chính xác của hoạt động của HFA không được hiểu rõ. Cơ chế chung có thể là, chúng thể hiện hoạt động giống như chất tẩy rửa và phá vỡ màng tế bào vi khuẩn. Do đó, tính thấm của màng tăng lên và giải phóng các chất điện giải nội bào và protein từ tế bào nấm. Lact. sanfrancisco CB1 từ bột chua sản xuất axit butyric, caproic, propionic và valeric ức chế sự phát triển của Fusarium sp., Penicillium sp., Aspergillus sp. và Monilia sp. (Corsetti, Gobbetti, Rossi và Damiani, 1998). Trong số này, axit caproic là hợp chất
  • 50. Đồ án tốt nghiệp 36 kháng nấm chính hoạt động kết hợp với các axit khác. Gần đây, Ryu, Yang, Woo và Chang (2014) đã tinh chế thuốc kháng nấm 3-hydroxy-decanoic acid, 5-oxododecanoic acid và 3- hydroxy-5-dodecenoic từ Lact. plantarum phân lập từ kim chi. Roy và cộng sự báo cáo đã phân lập được 2100 khuẩn lạc lactic từ phô mai cũ và sữa trâu sống, đã cho thấy hoạt tính kháng nấm chống lại Aspergillus flavus IARI và phân lập nhiều nhất vi khuẩn Lactococcus subsp CHD-28.3 có hoạt tính kháng nấm chống lại Aspergillus flavus IARI, A.flavus NCIM 555, A.parasiticus NCIM 898 và Fusarium sp.. Nấm Aspergillus IARI được xem là chất cảm ứng cho chủng lactic này (Roy và cộng sự, 1996) Chi Lactobacillus thường được phân lập và nghiên cứu nhiều nhất. Các chủng kháng nấm được phân lập từ các sản phẩm khác nhau như bột nhào chua (Corsetti và cộng sự, 1996), thức ăn ủ chua (Magnusson và Schnurer, 2001), phô mai và sữa (Roy và cộng sự, 1996). Vi khuẩn lactic có khả năng sản xuất một lượng lớn các sản phẩm có tính axit và các hợp tố khác với hoạt tính kháng nấm mạnh. Đa số các chất kháng nấm được xác định đều có trọng lượng phân tử thấp bao gồm acid hữu cơ, H2O2, hợp chất proteinaceous, acid béo hydroxyl,… 3.7.3. Các hợp chất kháng khuẩn khác Bacteriocin là protein có hoạt tính sinh học do vi khuẩn tiết ra, có thể tiêu diệt hoặc ức chế sự tăng trưởng của các vi khuẩn khác có quan hệ họ hàng với chúng. Bacteriocin có hoạt tính kháng khuẩn, được sản sinh ra bởi nhiều nhóm vi khuẩn đa dạng, có thể khác nhau bởi phương thức và phổ hoạt động, phân tử lượng, đặc điểm sinh hóa và nguồn gốc gene (Klaenhamme, 1993). Bacteriocin có bản chất là peptide kháng khuẩn sinh ra để chống lại vi khuẩn khác, vi khuẩn tạo ra loại bacteriocin nào thì có khả năng kháng lại chính bacteriocin đó. Các
  • 51. Đồ án tốt nghiệp 37 tế bào sản xuất thì miễn dịch với hoạt tính bacteriocin (TS. Vũ Thị Lâm An, 2013). Bacteriocin được sinh ra ở cả vi khuẩn Gram dương và âm, nhưng bacteriocin từ vi khuẩn lactic được nghiên cứu nhiều nhất do tính hiệu quả, mức độ an toàn và khả năng ứng dụng làm chất bảo quản có nguồn gốc tự nhiên trong công nghiệp thực phẩm. Bacteriocin không phải thuốc kháng sinh; do chúng là các peptide được tổng hợp bởi ribosome vi khuẩn, không phải chất chuyển hóa thứ cấp nên nhanh chóng bị phân cắt bởi protease trong hệ thống tiêu hóa của người. Ưu điểm của bacteriocin là có hoạt tính kháng khuẩn cao ngay cả khi ở nồng độ rất thấp. Tuy nhiên, bacteriocin thường có phổ kháng khuẩn hẹp hơn kháng sinh. Khác với chất kháng sinh, bacteriocin thường được dùng trong thực phẩm và không có ảnh hưởng độc lên tế bào nhân chuẩn còn chất kháng sinh chỉ được dùng trong y tế và có ảnh hưởng độc lên tế bào nhân chuẩn. Trên thế giới bacteriocin được sản xuất bằng công nghệ lên men vi sinh bởi vi khuẩn lactic. Một số bacteriocins được sử dụng rộng rãi được trình bày trong bảng 1.5. Đa số các bacteriocin của vi khuẩn LAB có trọng lượng nhỏ (<10 kDa), điện dương, ổn định nhiệt và có màng thấm peptide và chia thành 3 lớp: - Lớp I (Lantibiotics): Là những phân tử peptide nhỏ (<5kDa), chứa những amino acid hiếm và một số amino acid khử nước. Lantibiotic được tạo thành ở trạng thái bất hoạt với trình tự leader peptide ở đầu N, trình tự này sẽ bị cắt đi trong quá trình trưởng thành để phóng thích phân tử peptide hoạt hóa. - Lớp II (Non-lantibiotics): Các bacteriocin nhỏ (< 10 kDa), không chứa Lanthionine, tương đối ổn định nhiệt và có màng peptide. - Lớp III: Đây là nhóm các bacteriocin lớn (> 30 kDa), có tính thấm nước, không ổn định nhiệt và không được nghiên cứu rộng rãi. - Lớp IV: Là các đại phân tử, kị nước, thường là những phức vì còn có thêm chất khác. • Ứng dụng bacteriocin
  • 52. Đồ án tốt nghiệp 38 - Ủ thực phẩm với giống bảo vệ (thường là vi khuẩn lactic – LAB: Lactic acide bacteria) để tạo bacteriocin. Trong trường hợp này, khả năng LAB sinh trưởng và tạo bacteriocin trong sản phẩm là quyết định. - Bổ sung bacteriocin tinh chế hay bán tinh chế như là các chất bảo quản thực phẩm. - Sử dụng bán thành phẩm lên men trước đó với một chủng sinh bacteriocin như là một thành phần trong quá trình chế biến thực phẩm. - Một lựa chọn mới hiện nay trên cơ sở dạng thứ hai là dùng màng polyethylen hoạt tính bacteriocin cho đóng gói thực phẩm. Bảng 1.5: Một số bacteriocins được sử dụng rộng rãi (M. P. Zacharof, 2012) Chủng Bacteriocins Tác động Lactococcus lactis spp. Nisin Vi khuẩn gram dương Lacticin 3147 Clostridium spp. Listeria monocytogenes Staphylococcus aureus Staphylococcus dysgalace Enterococcus feacalis Propionibacterium acne Streptococcus mutans L. acidphilus spp. Acidophin CH5 Vi khuẩn gram dương L. plantarum spp. Plantaricin EF, Plantaricin W, Plantaricin JK, Plantaricin S Pediococcus Carnobacteria Clostiridia
  • 53. Đồ án tốt nghiệp 39 Leuconostoc gelidum Leucocin A Listeria monocytogenes Enterococcus feacalis L. casei spp. Lactocin 705 Listeria monocytogenes Các vi khuẩn sinh acid lactic còn có khả năng ức chế sự phát triển gây bệnh thông qua một số các sản phẩm biến dưỡng ngoài bacteriocins. Khả năng đối kháng của các sản phẩm biến dưỡng của vi khuẩn LAB được trỉnh bày trong bảng 1.6. Bảng 1.6: Khả năng đối kháng của các sản phẩm biến dưỡng của vi khuẩn LAB. (Holzapfel và cộng sự, 1995) Sản phẩm Các sinh vật ảnh hưởng Acid lactic Vi khuẩn gram âm, 1 vài loài nấm Acid acetic Nấm men, nấm, vi khuẩn gây thối rửa H2O2 Sinh vật gây bệnh, đặc biệt trong thức ăn giàu protein Hệ thống lactoperoxidase với H2O2 Vi khuẩn gây bệnh (sữa và các sản phẩm làm từ sữa) Lysozyme Vi khuẩn gram dương Reuterin (3-OH- propoonaldehyde) Nấm mốc, nấm men Diacetyl Vi khuẩn gram âm Acid béo Các loại vi khuẩn khác nhau
  • 54. Đồ án tốt nghiệp 40 Chất ức chế tăng trưởng nấm có tầm quan trọng cả trong việc kiểm soát tác nhân gây bệnh của con người và động vật, và trong công tác phòng chống nấm mọc trong thực phẩm và các vật liệu khác. Các phương thức hoạt động của kháng sinh chống nấm hiện nay là rất quan trọng cho sự ức chế nấm. Nhiều chất trong số các chất này được dành riêng cho sử dụng lâm sàng nhưng một số đang được sử dụng trong sự kiểm soát của nấm gây bệnh thực vật. Thuốc kháng sinh được xác định là chất được sản xuất bởi các vi sinh vật có tác dụng diệt hoặc ức chế sự phát triển của vi sinh vật khác ở nồng độ thấp. 3.8. Ứng dụng của vi khuẩn lactic Nhờ khả năng tạo ra acid lactic từ các nguồn carbohydrate khác nhau, hoạt tính kháng nhiều loại vi sinh vật có hại mà các chủng vi khuẩn lactic được ứng dụng nhiều trong công nghệ lên men truyền thống và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong công nghiệp, nông nghiệp, môi trường, y dược và nhiều nhất là trong chế biến bảo quản thực phẩm. 3.8.1. Trong công nghiệp Vi khuẩn lactic được sử dụng để lên men thu acid lactic. Có vi chua dễ chịu và có đặc tính bảo quản nên có thể làm gia vị đối với các loại nước uống nhẹ, tinh dầu, dịch quả, mứt. Chúng được dùng để axit hóa rượu vang và hoa quả nghèo axit. Ngoài ra còn được sử dụng trong công nghiệp thuộc da, dệt , nhuộm, sơn và chất dẻo. 3.8.2. Trong nông nghiệp và môi trường Vi khuẩn lactic có khả năng hạn chế sự phát triển của Fusarium loại nấm gây bệnh quan trọng trong nông nghiệp. Nấm Fusarium khi phát triển sẽ làm cây yếu đi và đây là cơ hội gây bệnh cho cây trồng. Các chế phẩm EM hay chế phẩm vi sinh hữu cơ bao gồm 80 chủng vi sinh trong đó có sự góp mặt của vi khuẩn lactic. Hiệu quả của chế phẩm này là cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng. Giải quyết vấn đề gây ô nhiễm môi trường.