Lên men nước xoài bằng vi khuẩn acid lactic
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC
LÊN MEN NƯỚC XOÀI
BẰNG VI KHUẨN ACID LACTIC
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
ThS. HUỲNH XUÂN PHONG
NGUYỄN LÊ VÂN
MSSV: 3082484
Lớp: Công nghệ Sinh học TT K34
Cần Thơ, Tháng 05/2013
PHẦN KÝ DUYỆT
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
ThS. HUỲNH XUÂN PHONG
NGUYỄN LÊ VÂN
DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN
.. ....................................................................................................................
.. ....................................................................................................................
.. ....................................................................................................................
.. ....................................................................................................................
.. ....................................................................................................................
.. ....................................................................................................................
Cần Thơ, ngày tháng
năm 2013
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(ký tên)
LỜI CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cảm ơn
TS. Ngô Thị Phương Dung và Thầy Huỳnh Xuân Phong đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Anh Nguyễn Ngọc Thạnh và anh Phạm Hồng Quang đã tạo điều kiện thuận lợi
cho việc học tập và nghiên cứu của tôi.
Các Thầy Cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập. Các
bạn học đã giúp đỡ và hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.
Và cuối cùng, tôi không thể quên công ơn của gia đình nhất là ba mẹ đã luôn
luôn luôn động viên, ủng hộ tôi.
Sinh viên
Nguyễn Lê Vân
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
TÓM LƯỢC
Vi khuẩn acid lactic là nhóm vi sinh vật được sử dụng rộng rãi trong các sản
phẩm lên men như sữa chua, nem chua, rau cải muối chua,… Nhằm tận dụng nguồn
trái cây có sẵn và góp phần làm đa dạng hóa các sản phẩm từ xoài, đề tài được thực
hiện nhằm tạo ra sản phẩm lên men từ nước ép xoài bằng vi khuẩn acid lactic, tạo sản
phẩm probiotic có giá trị về mặt sinh học. 4 dòng vi khuẩn acid lactic từ nước xoài lên
men đã được phân lập. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tất cả 10 dòng vi khuẩn acid
lactic đều có khả năng phát triển ở pH từ 1,5-3,5 sau 2 giờ ủ ở 37oC với mật số 6,806,91log CFU/mL. Hàm lượng acid lactic của dịch lên men từ 10 dòng vi khuẩn đạt
0,48-0,96 % w/v, mật số sau 2 giờ ủ ở 37oC trong khoảng 8,85-9,30 log CFU/mL.
Trong đó, dòng vi khuẩn Lactobacillus acidophillus được phân lập từ bột men Ybio
cho kết quả tốt nhất với hàm lượng acid lactic sau lên men là 0,96 % w/v. Dịch xoài
được pha loãng với tỷ lệ 40% và đường phối chế 9% thích hợp để lên men nước xoài.
Điều kiện thích hợp để lên men nước xoài là ở 37oC trong 36 giờ và mật số giống
chủng là 5 log CFU/mL. Ở điều kiện này sẽ đảm bảo về mùi và vị sản phẩm cũng như
yêu cầu về mật số vi khuẩn đối với sản phẩm probiotic (>6 log CFU/mL). Mùi, vị và
mật số vi khuẩn vẫn được đảm bảo ở nhiệt độ tồn trữ 4-6 oC trong 2 tuần.
Từ khóa: L. acidophillus, lên men, probiotic, vi khuẩn acid lactic, xoài.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
i
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
MỤC LỤC
LỜI CẢM TẠ
TÓM LƯỢC................................................................................................................ i
MỤC LỤC .................................................................................................................. ii
DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................ iv
DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................. v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... vi
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................................................... 1
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ................................................................... 3
2.1. Giới thiệu về probiotic ..................................................................................... 3
2.2. Sơ lược về vi khuẩn acid lactic ........................................................................ 4
2.2.1. Vi khuẩn acid lactic ...................................................................................... 4
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn acid lactic .................. 6
2.3. Lên men acid lactic .......................................................................................... 7
2.3.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men acid lactic .......................................... 7
2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng của quá trình lên men ................................................ 8
2.3.3. Ứng dụng thực tế của lên men acid lactic ..................................................... 8
2.4. Sơ lược về cây xoài ........................................................................................... 9
2.4.1. Cây xoài ....................................................................................................... 9
2.4.2. Công dụng của xoài .................................................................................... 10
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................ 11
3.1. Phương tiện .................................................................................................... 11
3.1.1. Thời gian và địa điểm ................................................................................. 11
3.1.2. Phương tiện ................................................................................................ 11
3.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 12
3.2.1. Phân lập và định danh ở mức độ giống các dòng vi khuẩn acid lactic ......... 12
3.2.2. Khảo sát khả năng chịu pH thấp của vi khuẩn acid lactic phân lập ............. 13
3.2.3. Khảo sát khả năng lên men nước xoài bằng vi khuẩn acid lactic................. 14
3.2.4. Khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch xoài và tỷ lệ phối chế đường saccharose ....... 14
3.2.5. Khảo sát mật số giống chủng, nhiệt độ và thời gian lên men....................... 16
3.2.6. Khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm ......................................... 18
3.2.7. Xử lý thống kê............................................................................................ 18
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
ii
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN.................................................................. 19
4.1. Kết quả phân lập vi khuẩn acid lactic ............................................................... 19
4.2. Khả năng phát triển trong môi trường có pH thấp của 10 dòng vi khuẩn acid
lactic phân lập ................................................................................................. 22
4.3. Khả năng ứng dụng trong lên men nước xoài bằng vi khuẩn acid lactic............ 24
4.4. Tỷ lệ pha loãng dịch xoài và phối chế đường saccharose .................................. 26
4.5. Ảnh hưởng của mật số giống chủng, nhiệt độ và thời gian lên men .................. 31
4.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm ..................................... 36
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................... 38
5.1. Kết luận ........................................................................................................... 38
5.2. Đề nghị ............................................................................................................ 38
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 39
PHỤ LỤC
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
iii
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1. Tỷ lệ thành phần môi trường MRS agar ........................................................ 12
Bảng 2. Đặc điểm hình thái của các dòng vi khuẩn acid lactic ................................... 20
Bảng 3. Mật số vi khuẩn trong môi trường MRS lỏng có pH thấp .............................. 23
Bảng 4. Một số chỉ tiêu sau lên men nước xoài .......................................................... 25
Bảng 5. Một số chỉ tiêu sản phẩm dịch xoài lên men .................................................. 27
Bảng 6. Mô tả một số chỉ tiêu sản phẩm ..................................................................... 29
Bảng 7. Kết quả đánh giá cảm quan về nồng độ đường phối chế và tỷ lệ pha loãng ... 30
Bảng 8. Kết quả khảo sát mật số giống chủng, nhiệt độ và thời gian lên men ............. 31
Bảng 9. Kết quả đánh giá cảm quan về mật số giống chủng, nhiệt độ và thời gian
lên men ........................................................................................................ 35
Bảng 10. Kết quả khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm.............................. 36
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
iv
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Quả xoài.......................................................................................................... 9
Hình 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch xoài và tỷ lệ phối chế
đường saccharose ......................................................................................... 15
Hình 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ giống chủng, nhiệt độ và thời gian
lên men ........................................................................................................ 17
Hình 4. Hình vi khuẩn T223 phân lập từ nước ép xoài thanh ca dưới KHV (X100) ... 19
Hình 5. Hình vi khuẩn C213 phân lập từ nước ép xoài cát chu dưới KHV (X100) ..... 19
Hình 6. Hình thử nghiệm oxydase .............................................................................. 21
Hình 7. Hình thử nghiệm CaCO3 ............................................................................... 22
Hình 8. Sự thay đổi hàm lượng acid lactic theo nồng độ đường và độ pha loãng dịch
xoài .............................................................................................................. 28
Hình 9. Sự thay đổi mật số vi khuẩn acid lactic theo nồng độ đường và tỷ lệ pha loãng
dịch xoài....................................................................................................... 29
Hình 10. Hàm lượng acid thay đổi theo nhiệt độ, mật số giống chủng và thời gian lên
men .............................................................................................................. 33
Hình 11. Mật số vi khuẩn thay đổi theo nhiệt độ, mật số giống chủng và thời gian lên
men .............................................................................................................. 34
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
v
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nation
WHO : World Health Organization
MRS : De Man, Rogosa and Sharpe
CFU : Cell forming unit
KHV : Kính hiển vi
L. acidophillus: Lactobacillus acidophilus
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
vi
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Thực phẩm là một nhu cầu thiết yếu không thể thiếu đối với con người. Xã hội
ngày càng phát triển, đời sống của con người ngày càng được nâng cao. Vì vậy, nên
việc ăn no không còn là nhu cầu chính mà nhu cầu thưởng thức và tìm hiểu tác dụng
của thực phẩm đối với sức khỏe được đặt lên hàng đầu. Từ đó, mối quan hệ giữa các
sản phẩm thực phẩm và chế độ dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe cũng như giúp cơ thể
chống lại được bệnh tật đã trở thành khuynh hướng nghiên cứu của các chuyên gia
dinh dưỡng và các nhà khoa học nhằm tạo ra các sản phẩm có giá trị cao về mặt sinh
học, được gọi là sản phẩm “probiotic” (chế phẩm sinh học). Sản phẩm probiotic được
định nghĩa là “những vi sinh vật không gây bệnh có khả năng tồn tại sau quá trình tiêu
hóa có tác động tích cực đến sức khỏe và sinh lý của vật chủ”. Hiện nay có nhiều sản
phẩm probiotic sử dụng cho người, vật nuôi, cây trồng được sản xuất và sử dụng dưới
dạng lỏng hoặc dạng bột.
Vi khuẩn acid lactic là nhóm vi sinh vật được sử dụng rộng rãi trong các sản
phẩm probiotic như sữa chua, nem chua, rau cải muối chua,… Những sản phẩm này
không chỉ dùng để ăn uống mà còn dùng để chữa bệnh đường ruột, dạ dày, do vi khuẩn
acid lactic có khả năng tạo ra kháng sinh ngăn chặn, tiêu diệt các vi khuẩn và vi trùng
gây bệnh.
Nước trái cây là môi trường tốt cho sự phát triển các vi khuẩn và các sản phẩm
probiotic. Trái cây và rau cải là những thực phẩm có lợi cho sức khỏe bởi chúng chứa
nhiều chất chống oxy hóa, vitamin, chất xơ và khoáng. Hơn nữa, chúng không chứa
bất kỳ chất gây dị ứng cho người tiêu dùng. Trong các loại trái cây thì xoài là một loại
trái cây phổ biến và có giá trị dinh dưỡng cao. Quả xoài chín có màu vàng hấp dẫn, vị
chua ngọt, mùi thơm ngon được nhiều người ưa thích. Xoài chứa nhiều vitamin A, C,
đường, các acid hữu cơ nên xoài được sử dụng rộng rãi cả trái già còn xanh và trái
chín. Xoài được dùng để ăn tươi, làm nước trái cây, mứt, kẹo.
Nhằm để tận dụng nguồn nguyên liệu phổ biến và có giá trị dinh dưỡng cao
cũng như làm đa dạng hóa các sản phẩm chế biến từ xoài. Đề tài này thực hiện nhằm
lên men nước xoài bằng vi khuẩn acid lactic tạo sản phẩm có giá trị về mặt sinh học.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
1
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
Mục tiêu đề tài
Khảo sát các điều kiện lên men nước xoài bằng vi khuẩn acid lactic.
Nội dung thực hiện
-
Phân lập và định danh ở mức độ giống các dòng vi khuẩn acid lactic.
-
Khảo sát khả năng chịu pH thấp của vi khuẩn acid lactic được phân lập.
-
Khảo sát khả năng ứng dụng trong sản xuất nước xoài lên men bằng vi
khuẩn acid lactic.
-
Khảo sát tỷ lệ pha loãng dịch xoài và tỷ lệ phối chế đường saccharose .
-
Khảo sát mật số giống chủng, nhiệt độ và thời gian lên men.
-
Khảo sát nhiệt độ và thời gian tồn trữ sản phẩm.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
2
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu về probiotic
Từ probiotic có nguồn gốc từ Hy Lạp có nghĩa là “cho cuộc sống”. Theo Tổ
chức lương nông thế giới (FAO) hay Tổ chức Y tế thế giới (WHO) thì probiotic là
những vi sinh vật còn sống khi đưa vào cơ thể một lượng đầy đủ sẽ có lợi cho sức
khỏe của ký chủ. Có rất nhiều định nghĩa về probiotic, “những vi sinh vật sống với số
lượng đủ sau quá trình tiêu hóa có tác dụng tốt cho sức khỏe ngoài những giá trị dinh
dưỡng căn bản” (Guarner và Schaafsma, 1998). Ngoài ra, theo Schrezenmier và De
Vrese (2001) thì probiotic được định nghĩa là “những vi sinh vật không gây bệnh có
khả năng tồn tại sau quá trình tiêu hóa có tác động tích cực đến sức khỏe và sinh lý của
vật chủ”. Theo Guarner và Schaafsma (1998), Schrezenmier và de Vrese (2001), một
trong những tiêu chuẩn của sản phẩm probiotic là khả năng sống sót của vi sinh vật
sau quá trình tiêu hoá. Trong hệ thống tiêu hoá, pH của dịch dạ dày rất thấp, khoảng 12 cho nên đa số vi sinh vật đều khó tồn tại ở khoảng pH này. Tuy nhiên, các vi sinh vật
cũng chỉ chịu đựng ở mức pH thấp này trong dạ dày khoảng 1-2 giờ và sau đó sẽ di
chuyển xuống ruột già, có giá trị pH gần trung tính hơn.
Theo Gregor (1999) thì các vi sinh vật dùng trong các sản phẩm probiotic
thường có các đặc điểm sau: có khả năng bám vào tế bào; loại trừ hoặc làm giảm sự
bám của mầm bệnh; bảo tồn và nhân nhanh số lượng; sản sinh acid, H2O2, chất kháng
sinh từ vi khuẩn có khả năng ngăn chặn sự phát triển của mầm bệnh; chịu được chất
khử trùng âm đạo, bao gồm cả chất diệt trùng; an toàn và không viêm nhiễm, không
sinh chất gây ung thư và không là mầm bệnh. Ngoài ra, các vi sinh vật này còn phải
chịu được pH thấp ở dạ dày và muối mật ở ruột non. Nhưng đặc điểm quan trọng nhất
là các vi khuẩn phải sống và mật số tế bào tối thiểu 6 log CFU/g (Ravula và Shah,
1998; Roy, 2001; Shah, 2000; Vinderola và Reinheimer, 2000; Talwalkar và
Kailasapathy, 2004). Các vi sinh vật sử dụng trong các sản phẩm probiotic phổ biến
hiện nay là nhóm vi khuẩn acid lactic, trong đó chủ yếu là nhóm Lactobacilli (L.
acidophilus, L. casei, L. plantarum, L. rhamnosus) và nhóm Bifidobacteria (B.
longum, B. bifidum, B. breve, B. infantis).
Các sản phẩm probiotic có tác động tích cực về mặt sức khỏe như: điều tiết hệ
miễn dịch, tăng cường quá trình sinh tổng hợp các vitamin nhóm B, tăng hấp thụ chất
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
3
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
khoáng, giảm cholesterol trong máu, tăng cường sức khỏe âm đạo đối với phụ nữ, điều
trị chứng viêm khớp, ngăn ngừa bệnh ung thư, cải thiện sự không dung nạp lactose,
ngăn ngừa hoặc làm giảm tác động của bệnh viêm da dị ứng, táo bón cũng như sự
viêm nhiễm của hệ thống bài tiết.
Hơn nữa, Patterson (2003) cũng đã chỉ ra các ảnh hưởng có lợi của probiotic
đối với nhiều khía cạnh trong đời sống dựa trên các kết quả nghiên cứu của nhiều tác
giả: probiotic giúp thay đổi cấu trúc quần thể vi sinh vật đường ruột theo chiều hướng
có lợi cho vật chủ, tăng cường khả năng miễn dịch, giảm phản ứng viêm, tăng sản xuất
các acid béo bay hơi, tăng cường quá trình sinh tổng hợp các vitamin nhóm B, tăng
hấp thu chất khoáng, giảm cholesterol huyết thanh, giảm hàm lượng ammoniac và urea
trong chất thải, ngăn cản sự xâm nhập và ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh.
Hiện nay, các sản phẩm probiotic thường được sử dụng là dạng sữa lên men.
Tuy nhiên, tính không dung nạp lactose và hàm lượng cholesterol là hai trở ngại liên
quan đến người tiêu dùng. Từ đó, nước trái cây được đề nghị là một môi trường tốt cho
sự lên men tạo các sản phẩm probiotic (Mattila - Sandholm et al., 2002).
2.2. Sơ lược về vi khuẩn acid lactic
2.2.1. Vi khuẩn acid lactic
Vi khuẩn acid lactic (LAB) là những vi khuẩn lên men acid lactic, là vi khuẩn
Gram dương, không sinh bào tử, hầu hết không di động, oxydase và catalase âm tính.
Chúng không có khả năng tổng hợp nhân hem của porphyrin và không chứa
cytochrom. Khả năng sinh tổng hợp nhiều hợp chất cần thiết cho sự sống của những vi
khuẩn này là rất yếu, cho nên đa số vi khuẩn acid lactic rất kén chọn thành phần dinh
dưỡng, chúng chỉ phát triển khi trên môi trường có đầy đủ các yếu tố dinh dưỡng cần
thiết như acid amin, peptide, protein, vitamin,… vì vậy môi trường nuôi vi khuẩn có
thành phần khá phức tạp. Vi khuẩn acid lactic có thể lên men được các đường
monosaccharide và disaccharide nhưng không có khả năng lên men tinh bột (chỉ có
loài L. delbrueckii là đồng hóa tinh bột). Chúng là những vi sinh vật sống kỵ khí tùy
nghi, vi hiếu khí, có khả năng lên men ở những điều kiện hiếu khí cũng như kỵ khí.
Vi khuẩn acid lactic thường có dạng hình cầu hoặc hình que, đường kính của
dạng cầu khuẩn lactic từ 0,5-1,5 µm, các tế bào hình cầu xếp thành từng cặp hoặc
chuỗi có chiều dài khác nhau. Kích thước tế bào vi khuẩn acid lactic từ 1-8 µm, vi
khuẩn đứng riêng lẻ hoặc kết thành chuỗi (Lương Đức Phẩm, 2001).
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
4
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
Theo Rachel và Adebayo-Tayo (2012) trích dẫn từ Oliveira (2008) thì vi khuẩn
acid lactic có khả năng sản sinh ra các hợp chất kháng vi sinh như ethanol, acid
formic, hydrogen perocide, diacetyl và bacteriocins. Vi khuẩn acid lactic có khả năng
sản sinh ra probiotic (Temmerman et al., 2002). Hơn nữa, vi khuẩn acid lactic cũng tạo
ra những hợp chất hữu cơ giúp tạo mùi và hương vị cho sản phẩm lên men (Caplice và
Fitzgerald, 1999).
Vi khuẩn acid lactic có đặc điểm là sinh acid lactic trong sự biến dưỡng chất bột
đường. Dựa vào sự biến dưỡng glucose vi khuẩn acid lactic được chia làm 2 loại: vi
khuẩn acid lactic đồng hình và vi khuẩn acid lactic dị hình.
-
Vi khuẩn acid lactic đồng hình: sản phẩm chủ yếu là acid lactic. Một số
vi khuẩn acid lactic lên men đồng hình (Lê Mỹ Hồng, 2000): Streptococcus lactis,
Streptococcus thermophilus , Lactobacillus acidophilus, Pediococcus cereviceae,…
-
Vi khuẩn acid lactic dị hình: ngoài acid lactic còn có thêm các sản phẩm
khác như acid acetic, acid formic, acid succinic, ethanol và CO2. Một số vi khuẩn acid
lactic lên men dị hình: Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus pentoaceticus,
Lactobacillus brevis, Lactobacillus lycopersici, Betabacterium brevis,... Hai giống vi
khuẩn acid lactic Lacbobacillus và Streptococcus cũng được nghiên cứu và ứng dụng
nhiều trong lên men với một số loài điển hình như: Lactobacillus brevis, Lactobacillus
pasteurianus, Streptococcus falcalis, Streptococcus cumoris (Nguyễn Đức Lượng,
2004).
Các vi khuẩn ưa ấm có nhiệt độ sinh trưởng thích hợp là 35ºC, các loài ưa nhiệt
có nhiệt độ thích hợp ở 40-45ºC, ưa lạnh phát triển ở nhiệt độ tương đối thấp (5ºC
hoặc thấp hơn). Khi gia nhiệt tới 60-80ºC hầu hết chúng bị chết sau 10-30 phút. Vi
khuẩn acid lactic có mặt ở rất nhiều nơi trong tự nhiên như trong đất, trong nước,
không khí nhưng chủ yếu ở thực vật và một số thực phẩm (rau, quả, thịt, sữa,…)
(Lương Đức Phẩm, 2001). Vi khuẩn acid lactic đóng vai trò quan trọng trong tiến trình
lên men thực phẩm như sữa chua, nem chua, cơm mẻ, rau quả muối chua,… Ngoài ra,
chúng được tìm thấy trong bột nhào chua, thức ăn gia súc ủ chua, nước thải nhà máy
sản xuất tinh bột, nhà máy sữa, kẻ răng, đường hô hấp, đường tiêu hoá, đường sinh dục
ở người và động vật (Phan Thanh Phong, 2006). Theo Mattila-Sandholm (2002) thì
nước trái cây là môi trường tốt cho sự phát triển của các vi khuẩn và tạo sản phẩm
probiotic.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
5
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn acid lactic
a. Dinh dưỡng carbon
Vi khuẩn acid lactic có thể sử dụng được nhiều carbohydrate như glucose,
lactose, saccharose, maltose,…để cung cấp năng lượng và tham gia vào cấu trúc của tế
bào. Khi không có mặt cơ chất nguồn carbon, vi khuẩn sẽ sử dụng nguồn năng lượng
và vật liệu tế bào là các acid amin (acid glutamic, arginine, tyrosine,…).
b. Dinh dưỡng nitơ
Đa số vi khuẩn acid lactic không có khả năng sinh tổng hợp được các hợp chất
hữu cơ phức tạp có chứa nitơ. Do đó, vi khuẩn acid lactic phải sử dụng nguồn nitơ có
sẵn trong môi trường để đảm bảo cho sự phát triển của chúng.
c. Nguồn vitamin
Vitamin rất cần cho sự phát triển của vi khuẩn acid lactic, các vitamin này đóng
vai trò là coenzyme trong quá trình trao đổi chất của chúng. Vi khuẩn acid lactic nói
chung, đặc biệt là trực khuẩn rất cần vitamin làm nguồn chất sinh trưởng. Rất ít vi
khuẩn acid lactic có khả năng tổng hợp vitamin, phần lớn chúng cần nhiều loại vitamin
như: riboflavin, thiamin, biotin.
d. Các chất vô cơ
Các hợp chất vô cơ như đồng, sắt, phospho, natri, iot, mangan, lưu huỳnh cần
cho sự phát triển và hoạt động sống của vi khuẩn acid lactic. Đặc biệt là mangan có tác
dụng trong việc phòng ngừa sự tự phân của tế bào.
Vi khuẩn làm giảm độ acid có trong môi trường cần có phức hợp các chất
khoáng. Cầu khuẩn lên men acid lactic dị hình không phát triển được trên môi trường
đã làm sạch các chất khoáng nhờ trao đổi ion. Ở các môi trường có bổ sung ion K+,
Mg2+, Mn2+ sẽ giúp hoạt hóa các vi khuẩn đã kém hoạt lực.
e. Oxy
Quan hệ giữa các loài vi khuẩn với oxy ở mức độ hiếu khí của môi trường khác
nhau là rất khác nhau. Trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt sẽ làm cho trực khuẩn lên
men dị hình chậm phát triển ở giai đoạn đầu, sự sinh trưởng của trực khuẩn lên men
đồng hình giảm 10%, lên men giảm 23%.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
6
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
f. Nhiệt độ
Nhiệt độ phát triển của các vi khuẩn acid lactic khác nhau thì khác nhau, tuy
nhiên đại bộ phận vi khuẩn acid lactic bị ức chế hoạt động ở nhiệt độ 45ºC trở lên.
Riêng loài Lactobacillus delbrueckii là loài phát triển và hoạt động mạnh ở nhiệt độ
50ºC. Khi gia nhiệt đến 60-80ºC hầu hết vi khuẩn acid lactic bị chết sau 10-30 phút.
g. pH môi trường
Các chủng vi khuẩn acid lactic chịu được pH thấp khác nhau, đối với vi khuẩn
tách từ rượu vang có thể chịu được pH 3-3,5 hoặc thấp hơn.
2.3. Lên men acid lactic
2.3.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình lên men acid lactic
Lên men acid lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinh
vật, điển hình là vi khuẩn acid lactic. Lên men acid lactic là một trong những loại hình
lên men điển hình nhất trong tự nhiên. Trong quá trình lên men xảy ra hàng loạt các
quá trình: quá trình ly trích hay thẩm thấu của các chất từ mô bào thực vật, quá trình
tăng sinh khối của vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn acid lactic), quá trình tạo acid
lactic, quá trình ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây thối bởi acid lactic, quá trình tạo
hương của sản phẩm.
Dựa vào sản phẩm tạo thành sau lên men mà người ta chia chúng ra thành hai
nhóm vi khuẩn: lên men đồng hình và lên men dị hình.
- Lên men đồng hình: quá trình lên men tạo acid lactic theo chu trình EmbdenMeyerhorf. Trong tế bào vi khuẩn lên men acid lactic đồng hình có đầy đủ enzyme
carboxylase, do vậy pyruvate không bị phân giải sâu hơn, thay vào đó nó nhận
hydrogen được tách ra và chuyển tới pyruvate để tạo thành acid lactic. Lượng acid
lactic tạo thành chiếm hơn 90% sản phẩm, chỉ một phần nhỏ pyruvate còn lại bị khử
carbon chuyển thành các sản phẩm phụ khác.
Phương trình tổng quát của quá trình lên men acid lactic đồng hình :
C6H12O6 → 2CH3-CHOH-COOH + năng lượng
- Lên men dị hình: xảy ra khi vi khuẩn acid lactic không có đủ các enzyme cơ
bản của chu trình Embden-Meyerhorf là aldolase và trizaphosphattizomerase, vì vậy
chúng đi theo con đường pentose phosphate. Sản phẩm của quá trình ngoài acid lactic
còn có các sản phẩm phụ như acid acetic, acid formic, acid succinic, ethanol, CO2.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
7
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng của quá trình lên men
a. Thành phần môi trường nuôi cấy
Vi khuẩn acid 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. Để điều hòa các quá trình chuyển hóa trong tế bào và duy
trì sự sống, vi khuẩn acid lactic cần sử dụng nguồn glucid có trong môi trường dinh
dưỡng làm nguồn carbon, nguồn nitơ (peptone, acid amin), vitamin (B1, B2, B6, PP và
Biotin), muối khoáng và các nguyên tố vi lượng (Mn, Mo, Zn, Cu,…).
b. Các yếu tố môi trường
- Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của vi sinh vật, tốc
độ hình thành và giải phóng sản phẩm cuối cùng.
- pH: mỗi loài vi sinh vật sẽ phát triển tối ưu trong một giới hạn pH nhất định.
Đối với cùng một tác nhân vi sinh vật nhưng nuôi ở những môi trường pH khác nhau
sẽ tạo ra các sản phẩm lên men khác nhau.
- Nồng độ dịch lên men: nồng độ chất tan quá cao dẫn đến làm tăng áp suất
thẩm thấu và làm mất cân bằng sinh lý của vi sinh vật, kết quả làm ức chế hoạt động
của vi sinh vật.
- Hàm lượng giống: Hàm lượng giống sử dụng nhiều sẽ làm tăng tốc độ lên
men và rút ngắn thời gian sản xuất. Tuy nhiên nếu sử dụng quá nhiều sẽ ảnh hưởng
đến chất lượng sản phẩm.
2.3.3. Ứng dụng thực tế của lên men acid lactic
- Trong công nghiệp thực phẩm: acid lactic được sử dụng như là một chất gia vị
đối với các loại đồ uống nhẹ, dịch quả, mứt, sirô. Thay thế acid citric trong sản xuất
kẹo, đồ hộp,... Ngoài ra, acid lactic còn dùng để acid hóa rượu vang hoa quả nghèo
acid, acid hóa dịch đường hóa trong công nghiệp sản xuất rượu mạnh và sản xuất bột
chua trong ngành bánh mì.
- Trong công nghiệp thực nhẹ: là dung môi cho công nghiệp sản xuất sơn,
nhuộm, thuộc da.
- Vi khuẩn acid lactic có vai trò quan trọng trong sản xuất sữa chua, phomat,
muối chua rau quả, sản xuất tương, ủ chua thức ăn gia súc.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
8
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
- Trong y học: chữa bệnh đường ruột, acid lactic được ứng dụng trong phẫu
thuật chỉnh hình. Trong phẫu thuật chỉnh hình, người ta thường sử dụng một loại vật
liệu có tên là purasorb đây là một hợp chất cao phân tử được sản xuất từ acid lactic.
2.4. Sơ lược về cây xoài
2.4.1 Cây xoài
Xoài có tên khoa học là Mangifera indica L., thuộc họ Đào lộn hột
(Anacadiaceae).
Hình 1. Quả xoài
(http://hieugiangbetter.com/?page=agridetail&id=46&cmid=3 , 22/01/2013)
Xoài là cây ăn quả nhiệt đới, phần lớn các tác giả đều cho rằng nguồn gốc cây
xoài ở miền Đông Ấn Độ và các vùng giáp ranh như Miến Điện, Việt Nam, Malaysia.
Trên thế giới có khoảng 87 nước trồng xoài. Vùng Châu Á chiếm 2/3 diện tích trồng
xoài trên thế giới. Ở Việt Nam xoài được trồng từ Nam chí Bắc, vùng trồng xoài tập
trung từ Bình Định trở vào, nhiều nhất là các tỉnh Đồng bằng Sông Cửu Long (Tiền
Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ,…).
Xoài là cây thân gỗ lớn, cao 10-20 m, tán rậm. Lá đơn, nguyên, mọc so le,
phiến lá hình thuôn mũi mác, nhẵn, thơm. Hoa hợp thành chùm kép ở ngọn cành. Hoa
nhỏ, màu vàng, có 5 lá đài nhỏ, có lông ở mặt ngoài, 5 cánh hoa có tuyến mật, 5 nhị
nhưng chỉ có 1-2 nhị sinh sản. Quả chín màu vàng, thịt vàng, ngọt, thơm, nhân có xơ.
Hạt rất to.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
9
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
Xoài được chế biến thành những món tráng miệng với thực đơn đa dạng như:
sinh tố, xoài dầm, kem xoài,…Xoài xanh còn là nguyên liệu để làm món gỏi xoài.
Thành phần dinh dưỡng của xoài
Trong quả xoài chín chứa nhiều sắc tố carotenoid, acid amin, sắt, magie, kali,
vitamin C, E, flavonoid,…Ngoài ra trong xoài còn chứa các alkaloids và glycosides là
những chất quan trọng trong dược phẩm (Madunagu et al., 1990; Ross and Brain,
1977).
Thành phần dinh dưỡng của trái xoài có trọng lượng 250 g gồm có: 1,5 g
protein; 1 g chất béo; 30 g chất bột đường; 3 g chất carotene, 110 g vitamin B1; 125 g
vitamin B2; 2 mg vitamin B3; 90 g folic acid; 90 mg vitamin C; 30 mg calcium; 45 mg
magnesium; 1 mg sắt; 295g kẽm; 0,5 g potassium.
2.4.2. Công dụng của xoài
Theo Đông y, quả xoài chín có vị ngọt, chua, tính mát, tác dụng ích dạ dày, làm
hết nôn mửa, thanh nhiệt, giải khát, nhuận phế, tiêu đàm. Thường dùng trong các
trường hợp ho do nhiệt, tiêu hóa kém, suy nhược thần kinh, táo bón,…Thịt quả xoài
chín thái lát mỏng hoặc giã nhuyễn, đắp chống bỏng, bảo vệ da chống lại sự tấn công
của ánh nắng. Nwinuka et al., (2008) đã dựa vào các nghiên cứu của Angoha (1981),
Madunagu et al., (1990) cho thấy xoài được dùng để trị một số bệnh như hen, ho, tiêu
chảy, bệnh lỵ, khí hư, bệnh vàng da, đau nhứt và bệnh sốt rét.
Xoài rất giàu chất chống oxy hóa có tác dụng trung hòa các phân tử gốc tự do
thường gây tổn hại cho các tế bào và dẫn đến một số vấn đề về sức khỏe như bệnh ung
thư, bệnh tim, lão hóa sớm,…
Ngoài ra xoài còn có công dụng: giảm huyết áp, hạ cholesterol, chống ung thư
đường ruột, cải thiện chứng thiếu máu, giúp tăng cân, chống lão hóa, tăng cường hệ
miễn dịch cho cơ thể, tăng cường thị lực.
Chất mangiferin trong lá xoài là chất chống viêm, lợi tiểu và trợ tim. Nó còn có
tác dụng diệt vi khuẩn gram dương rất mạnh. Nó được điều chế thuốc sát trùng răng
miệng.
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
10
Viện NC&PT Công nghệ Snh học
Luận văn Tốt nghiệp Đại hoc khoá 34TT-2013
Trường Đại học Cần Thơ
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP
3.1. Phương tiện
3.1.1. Thời gian và địa điểm
- Thời gian thực hiện: từ 01/2013 đến 05/2013.
- Địa điểm: Phòng thí nghiệm Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Viện Nghiên
cứu và Phát triển Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Cần Thơ.
3.1.2. Phương tiện
a. Vật liệu
- 6 dòng vi khuẩn được phân lập từ Lương Phước Trường (2012).
- Xoài: Thanh ca, Cát chu mua tại chợ An Bình, Q.Ninh Kiều, TP. Cần Thơ.
b. Thiết bị - dụng cụ
- pH kế (Sartorius, PB - 20, Đức).
- Brix kế (Refractometer, FG 103/113, Euromex - Hà Lan).
- Máy chuẩn độ điện thế (SCHOTT, Đức).
- Máy ép trái cây (PANASONIC, Nhật Bản).
- Lò vi sóng (SANYO, Nhật Bản).
- Nồi hấp khử trùng nhiệt ướt (Breukelen, Hà Lan).
- Water bath & Shaker (GESELLSCHAFT, Đức)
- Kính hiển vi (Olympus U - CMAD3, Nhật Bản).
- Tủ cấy (Telstar Bio-II-A, Tây Ban Nha).
- Tủ ủ (Herich, Đức).
- Các dụng cụ: ống nghiệm, đĩa petri, pipet, cốc thuỷ tinh,...
c. Hoá chất - môi trường
- Môi trường MRS agar (De Man, Rogosa and Sharpe - Merck, Đức).
Chuyên ngành Công nghệ Snh học
11
Viện NC&PT Công nghệ Snh học