Tải bản đầy đủ

Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng lên men kombucha từ chè tân trào, tuyên quang (2017)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA SINH – KTNN

----------

NGUYỄN THỊ HỒNG

PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN CHỦNG VI KHUẨN LACTIC
CÓ KHẢ NĂNG LÊN MEN KOMBUCHA TỪ CHÈ TÂN
TRÀO, TUYÊN QUANG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Vi sinh vật

Người hướng dẫn khoa học

PGS.TS. Đinh Thị Kim Nhung

HÀ NỘI, 2017



LỜI CẢM ƠN

Từ những kết quả đạt được này, em xin chân thành cám ơn:
PGS.TS. Đinh Thị Kim Nhung đã trực tiếp hướng dẫn, dạy bảo, động
viên và cho em nhiều ý kiến quý báu, đồng thời tạo mọi điều kiện thuận lợi để
em thực hiện đề tài tốt nghiệp này.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo trong tổ bộ
môn Thực vật – Vi sinh, Khoa Sinh – KTNN, trường Đại học sư phạm Hà
Nội 2 đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt kinh nghiệm trong suốt thời gian
thực hiện đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm
khoa Sinh – KTNN, Trung tâm thông tin thư viện, Phòng thí nghiệm Vi sinh
vật trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn
thành khóa luận này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân,
những người luôn quan tâm, động viên, khích lệ, giúp đỡ em trong suốt quá
trình học tập, lựa chọn, tiến hành và hoàn thiện đề tài.
Hà Nội,

tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Hồng


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của riêng cá nhân em, tất
cả những số liệu đều được thu thập từ thực nghiệm và qua xử lý thống kê,
hoàn toàn không có số liệu sao chép, bịa đặt. Đề tài nghiên cứu này không
trùng với công trình nghiên cứu của các tác giả khác.
Hà Nội, tháng 5 năm 2017
Sinh viên

Nguyễn Thị Hồng


PHỤ LỤC
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………….…………………...……1
Lý do chọn đề tài..................................................................................................... 1


2. Mục tiêu của đề tài .............................................................................................. 2
3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu....................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài .............................................. 2
5.1. Ý nghĩa khoa học.............................................................................................. 2
5.2. Ý nghĩa thực tiễn .............................................................................................. 2
6. Điểm mới của đề tài ............................................................................................ 3
NỘI DUNG ............................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................. 4
1.1. Tổng quan về kombucha .................................................................................. 4
1.1.1. Sơ lược về kombucha.................................................................................... 4
1.1.2. Đặc điểm cấu tạo ........................................................................................... 5
1.2. Tổng quan về nguyên liệu ................................................................................ 6
1.2.1. Hệ vi sinh vật trong kombucha ..................................................................... 6
1.2.1.1. Vi khuẩn acetic........................................................................................... 6
1.2.1.2. Nấm men .................................................................................................... 7
1.2.1.3. Vi khuẩn lactic ........................................................................................... 8
1.3. Cơ sở khoa học của quá trình lên men kombucha ......................................... 11
1.4. Thành phần và công dụng của kombucha ...................................................... 14
1.4.1.Thành phần kombucha ................................................................................. 14
1.4.2. Công dụng của kombucha ........................................................................... 15
1.5. Nguồn nguyên liệu trà Tân Trào, Tuyên Quang ............................................ 17
1.6. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................... 18
1.6.1. Trên thế giới ................................................................................................ 18


1.6.2. Ở Việt Nam ................................................................................................. 18
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 20
2.1. Đối tượng nghiên cứu và thiết bị hóa chất .................................................... 20
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu.................................................................................. 20
2.1.2. Hóa chất và thiết bị...................................................................................... 20
2.1.3. Các loại môi trường..................................................................................... 21
2.1.4. Phạm vi nghiên cứu..................................................................................... 21
2.1.5. Thời gian, địa điểm nghiên cứu .................................................................. 21
2.2. Phương pháp nghiên cứu................................................................................ 22
2.2.1 Phương pháp lên men................................................................................... 22
2.2.2 Phương pháp vi sinh..................................................................................... 22
2.2.2.1 Phương pháp phân lập các chủng VSV và quan sát hình thái tế bào trên
tiêu bản nhuộm Gram............................................................................ 22
2.2.2.2. Bảo quản chủng giống.............................................................................. 23
2.2.3. Phương pháp hóa sinh ................................................................................. 23
2.2.3.1 Xác định đường khử.................................................................................. 23
2.2.3.2 Xác định độ cồn......................................................................................... 25
2.2.3.3. Phương pháp xác định khả năng tổng hợp acid bằng chuẩn độ với NaOH
0,1N có phenolphthalein 0,1% làm chỉ thị. .......................................... 25
2.2.3.4. Phát hiện hoạt tính catalaza...................................................................... 26
2.2.3.4. Thử nghiệm khả năng sinh acid lactic bằng thuốc thử Uffelmann. ......... 26
2.2.3.5. Phát hiện khả năng ôxy hóa axid lactic.................................................... 27
2.2.4. Phương pháp cảm quan ............................................................................... 27
2.2.5. Xử lí số liệu bằng thống kê toán học .......................................................... 29
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................. 30
3.1. Phân lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả năng lên men kombucha từ chè
Tân Trào, Tuyên Quang........................................................................ 30


3.1.1. Phân lập chủng vi khuẩn lactic.................................................................... 30
3.1.2. Tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic có khả năng lên men tốt ................ 38
3.2. Ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng tới lên men kombucha từ trà Tuyên Quang41
3.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng đường ............................................................. 41
3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng (NH4)2SO4 đến khả năng lên men Kombucha 44
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................... 47
1. Kết luận ............................................................................................................. 47
2. Kiến nghị ........................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 48


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Lớp màng kombucha............................................................................... 6
Hình 1.2. Cơ chế phân giải đường trong tế bào nấm men .................................... 11
Hình 3.1. Dịch trà kombucha ................................................................................ 31
Hình 3.2: Chủng có hoạt tính catalaza âm tính ..................................................... 35
Hình 3.3: Chủng có hoạt tính catalaza dương tính................................................ 35
Hình 3.4. Chủng sinh acid lactic ........................................................................... 37
Hình 3.6. Kombucha lên men từ các chủng vi khuẩn lactic phân lập được. ........ 39
Hình 3.7. Hàm lượng acid tổng số chủng vi khuẩn Lctobacillus.......................... 40
Hình 3.8. Kombucha ở các hàm lượng đường khác nhau..................................... 42
Hình 3.9. Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường sót ........................... 42
Hình 3.10. Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi acid tổng số ........................................ 43
Hình 3.11. Biểu đồ biểu diễn chất lượng cảm quan của sản phẩm ở các hàm lượng
đường khác nhau ................................................................................... 43
Hình 3.12. Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường sót ......................... 45
phụ thuộc vào hàm lượng (NH4)2SO4 ................................................... 45
Hình 3.13. Biểu đồ biểu diễn sự thay đổi hàm lượng đường sót ......................... 45
phụ thuộc vào hàm lượng (NH4)2SO4 ................................................... 45
Hình 3.14. Biểu đồ biểu diễn chất lượng cảm quan của sản phẩm phụ thuộc vào
hàm lượng (NH4)2SO4 ........................................................................... 46


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần hóa học của trà kombucha ............................................... 14
Bảng 2.1. Bảng quy định đánh giá mức chất lượng sản phẩm ............................. 27
Bảng 2.2. Các chỉ tiêu đánh giá mức độ cảm quan của kombucha....................... 28
Bảng 2.3. Hệ số quan trọng của từng chỉ tiêu ....................................................... 29
Bảng 3.1: Đặc trưng khuẩn lạc.............................................................................. 31
Bảng 3.2: Hình dạng vi khuẩn............................................................................... 33
Bảng 3.3: Kích thước vòng phân giải CaCO3 ....................................................... 38
Bảng 3.4: Đánh giá khả năng hình thành màng của các chung vi khuẩn lactic phân
lập được ................................................................................................ 39
Bảng 3.5. Chất lượng cảm quan của sản phẩm ..................................................... 40


BẢNG CHỮ CÁI VIẾT TẮT TRONG KHÓA LUẬN

1. ATP

Adenozin triphotphat

2. STT

Số thứ tự

3. SCOBY

Symbiotic colony of Bacteria and Yeast

4. NADP

Nicotiamide adenine photphat

5. Nxb

Nhà xuất bản

6. TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài

1


Cùng với xu hướng phát triển mới, khi vấn đề sức khỏe con người được
đặt lên hàng đầu, thì các loại thực phẩm gần gũi với thiên nhiên ngày càng
được ưa chuộng. Trong đó dòng sản phẩm lên men đang dần chiếm ưu thế.
Đối với người Việt Nam, trà đã trở nên khá quen thuộc và gần gũi. Đã có
nhiều loại thức uống được chế biến từ trà nhưng sản phẩm trà lên men thì hầu
như còn mới đối với người Việt Nam.
Trà "thủy sâm", người Pháp gọi là Champignon De Longuc Vie (nấm
trường sinh), người Nhật gọi nó là kombucha, người Trung Quốc gọi là thủy
hoài sâm, Nga gọi là nấm trà. Đây là một loại men (giống như men giấm),
được nuôi trong dung dịch nước trà đường. Lọc nước (trà giấm) để uống. Do
dễ uống nên được dùng như một loại nước giải khát.
Trà lên men Kombucha là loại đồ uống thông dụng và phổ biến ở các
nước Đông Âu, nó được biết đến là một loại đồ uống có lợi cho sức khỏe.
Kombucha là một cấu trúc có dạng như thạch màu xám do sự cộng sinh giữa
nấm men và vi khuẩn. Trên thế giới, kombucha được sản xuất trên quy mô
công nghiệp và đã có khá nhiều các công trình nghiên cứu liên quan. Ở Việt
Nam đã có bán các loại kombucha dưới dạng đóng chai, đồ hộp, nước giải
khát nhập khẩu từ nước ngoài.... Lên men kombucha tại các hộ gia đình mới
chỉ manh nha xuất hiện với các nguồn nguyên liệu khác nhau như trà đường,
lipton, trà xanh....
Thành phần trà kombucha có chứa men tiêu hóa, sinh tố và nhiều hợp
chất hữu cơ. Trà kombucha còn chứa một lượng nhỏ cafein vì được lên men
từ các loại trà như trà xanh, trà đen, trà ô long...Là sản phẩm lên men nên
chứa cồn, acid axetic, acid gluconic, acid glycuronic, acid L-lactic, acid
cacbonic, acid caprilic, acid xitric, acid oxalic, acid usnic, acid folic, amino

2


acid, nhiều vitamin nhóm B như B1, B2, B3, B5, B6, B12, vitamin C và một
số hợp chất có tác dụng kháng sinh, sát trùng và giải độc.
Hiện nay trà kombucha được phổ biến ở các nước trên thế giới như
Pháp, Nhật, Trung Quốc, Nga… Ở Việt Nam đã có bán các loại kombucha
dưới dạng đóng chai, đồ hộp, nước giải khát nhập khẩu từ nước ngoài...
kombucha còn được lên men tại các hộ gia đình từ các nguồn nguyên liệu
khác nhau như trà đường, lipton, trà xanh... Tuy nhiên, ở nước ta các công
trình nghiên cứu về kombucha vẫn chưa đầy đủ và hoàn chỉnh. Đặc biệt là các
vi sinh vật lên men kombucha trên môi trường nước chè đường. Vì vậy, tôi
tiến hành: “Phân lập, tuyển chọn vi khuẩn lactic có khả năng lên men
kombucha từ chè Tân Trào , Tuyên Quang”.
2. Mục tiêu của đề tài
Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi khuẩn lactic có khả năng lên
men kombucha từ chè Tân Trào,Tuyên Quang.
3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Phân lập một số chủng vi khuẩn lactic trên môi trường nước chè đường
3.2. Tuyển chọn các chủng vi khuẩn lactic có khả năng lên men kombucha
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố dinh dưỡng và điều kiện lên
men đến quá trình lên men kombucha
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Chủng vi khuẩn lactic có khả năng lên men kombucha từ chè Tân Trào,
Tuyên Quang
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
5.1. Ý nghĩa khoa học
Tìm ra một số chủng vi kuẩn lactic có khả năng lên men kombucha thơm
ngon, bổ dưỡng trên môi trường nước chè đường.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn

3


Sử dụng chè Tân Trào, Tuyên Quang lên men kombucha tạo ra sản phẩm
mới, góp phần làm đa dạng các sản phẩm lên men đáp ứng nhu cầu ngày càng
cao của người tiêu dùng. Tận dụng được nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phổ biến
lên men tạo sản phẩm thơm ngon, bổ dưỡng, có lợi cho sức khỏe con người.
6. Điểm mới của đề tài
Tuyển chọn được 2 chủng vi khuẩn lactic L1 và L4 có khả năng lên
men Kombucha từ chè Tân Trào, Tuyên Quang tốt. Xác định được nguồn
dinh dưỡng thích hợp cho quá trình lên men như hàm lượng đường 100 (g/l)
hàm lượng (NH4)SO4 2 (g/l).

4


NỘI DUNG
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Tổng quan về kombucha
1.1.1. Sơ lược về kombucha
Trà kombucha là một sản phẩm được bắt nguồn từ phương Đông. Loại
nước uống lên men này biết đến đầu tiên ở Trung Quốc từ 221 trước Công
Nguyên tên gọi là thủy hoài sâm và được xem như một loại thần dược.
Trà “thủy sâm” kombucha là một loại nước uống có lợi cho sức khỏe.
Đây là một cấu trúc có dạng như thạch màu xám do sự cộng sinh giữa nấm
men và vi khuẩn. [22]
Nấm kombucha là một khối vi sinh vật được phân loại theo tên khoa học
là “Zoogleal mat” liên kết với nhau thành màng phủ kín trên bề mặt nước trà
đường. Trong quá trình lên men, màng nấm kombucha lớn dần tạo thành khối
dày giống như một cái bánh, thường được gọi là “nấm”, “cái giấm” hoặc bằng
các từ viết tắt SCOBY (Symbiotic colony of Bacteria and Yeast: khối cộng
sinh của vi khuẩn và nấm men). Các vi khuẩn và nấm men trong nấm
kombucha làm chuyển hóa đường trong dung dịch nước trà đường thành rượu
và axit hữu cơ và có thể một số chất tan từ trà cũng được chuyển hóa trong
quá trình lên men, tạo thành một loại nước giải khát có độ cồn thấp, vị chua
ngọt, chát nhẹ. Các vi sinh vật biến đổi đường thành gluconic acid, đồng thời
sản xuất ra một lượng nhỏ alcohol, alcohol này sau đó biến đổi thành acetic
acid. Thành phần trà sau cùng chứa: acid folic, gluco. Thành phần trà
Kombucha có chứa men tiêu hóa, sinh tố và nhiều hợp chất hữu cơ. Vì đây là
sản phẩm lên men nên chứa cồn, acid axetic, acid gluconic, acid glycuronic,
acid L-lactic, acid cacbonic, acid caprilic, acid xitric, acid oxalic, acid usnic,
acid folic, amino acid, nhiều vitamin nhóm B như B1, B2, B3, B6, B12,

5


vitamin C và một số hợp chất có tác dụng kháng sinh, sát trùng và giải độc.
Trà Kombucha còn chứa một lượng nhỏ cafein vì nó được lên men từ các loại
trà như trà xanh, trà đen, trà ô long hoặc trà kukicha.
Nồng độ acid và rượu trong kombucha giúp chống nhiễm các nấm mốc
trong không khí và các bào tử vi khuẩn. Kết quả là kombucha có thể tương
đối dễ dàng lên men trong điều kiện thường. Các vi khuẩn và nấm men trong
kombucha cũng sản xuất ra các kháng sinh.
1.1.2. Đặc điểm cấu tạo
Kombucha là môi trường cộng sinh của vi khuẩn và nấm men. Hệ vi
sinh vật trong kombucha rất phong phú, chủ yếu là các chủng Acetobacter
như: Acetobacter xylinum, Acetobacter xylinoides, Acetobacter Ketogenum…
và nấm men: Saccharomycodes ludwigii, Saccharomycodes apiculatus,
Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe… Ngoài ra còn có
thể có các chủng Lactobacillus, Brettanomyces, Pediococcus, Bacterium
gluconicum… Chính sự có mặt của các chủng Acetobacter (đặc biệt là
Acetobacter xylinum) đã hình thành nên cấu trúc của kombucha. Kombucha
còn được gọi là nấm trà. Chúng sinh trưởng tốt trong môi trường nước trà
đường. Bởi vậy, thường được sử dụng để lên men dung dịch trà đường, nên
gọi là nấm trà. Trong quá trình lên men kombucha sẽ tạo ra một lớp màng
mỏng trên bề mặt dịch trà và dần dần tăng bề dày, hình thành nên một
kombucha thứ hai (thường gọi là kombucha con) tách biệt với kombucha ban
đầu. Hình dạng và kích thước của kombucha phụ thuộc vào hình dạng tiết
diện của bình chứa.

6


Hình 1.1. Lớp màng kombucha
1.2. Tổng quan về nguyên liệu
1.2.1. Hệ vi sinh vật trong kombucha
Hệ vi sinh vật lên men kombucha là một tập đoàn vi sinh vật cộng sinh
bao gồm các loài vi khuẩn thuộc giống Acetobacter, giống Lactobacillus, các
loài nấm men. Nhưng chủ yếu là vi khuẩn Acetobacter và nấm men [28], [29].
1.2.1.1. Vi khuẩn acetic
Giống vi khuẩn Acetobacter thuộc họ Pseudomonadieae, phân bố rộng
rãi trong tự nhiên và có thể phân lập được các vi khuẩn này từ không khí, đất,
nước, lương thực, thực phẩm, dấm, rượu, bia, hoa quả… Có khoảng 20 loài
thuộc giống Acetobacter đã được phân lập và mô tả, trong đó có nhiều loài có
ý nghĩa kinh tế.
Dạng hình que, tùy điều kiện nuôi cấy (nhiệt độ, thành phần môi
trường nuôi cấy) mà các vi khuẩn Acetobacter có thể sinh ra các tế bào có
hình thái khác biệt dạng kéo dài hoặc phình to ra. Kích thước thay đổi tùy loài
(0.3-0.6 x 1.0-8.0µm). Có thể di động, hoặc không di động. Không sinh nha
bào tử, hiếu khí bắt buộc và chịu được độ acid cao. Tế bào đứng riêng rẽ hoặc
thành từng chuỗi.

7


Có khả năng tạo thành váng trên môi trường lỏng, khả năng tạo thành
váng thay đổi tùy loại:
- Acetobacter xylinum: tạo thành váng cellulose khá dày và chắc.
Acetobacter orleanoe: tạo thành váng mỏng nhưng chắc.
- Acetobacter pasteurianum: tạo thành váng khô và nhăn nheo.
- Acetobacter suboxydans: tạo thành váng mỏng dễ tan rã.
Acetobacter có khả năng đồng hóa muối (NH4)+ và phân giải pepton.
Một số đòi hỏi có acid amin nhất định như acid pentothenic và các chất
khoáng K, Mg, Ca, Fe, P, S…ở dạng muối vô cơ, hữu cơ hoặc hợp chất hữu
cơ. Ngoài khả năng oxy hóa ethanol thành acid acetic, một số loài
Acetobacter còn tổng hợp vitamin B1, vitamin B2, oxy hóa sorbit thành
đường sorbose (dùng trong công nghiệp sản xuất vitamin C)…
1.2.1.2. Nấm men
Hình thái và cấu tạo
Tế bào nấm men thường có dạng hình cầu, ovan, elip, hình trụ…,
thường có kích thước rất lớn gấp từ 5-10 lần tế bào vi khuẩn. Kích thước
trung bình: chiều dài: 9 ÷ 10 µm, chiều rộng: 2 ÷ 7 µm. Hình dạng và kích
thước tế bào thay đổi, không đồng đều ở các loài khác nhau, ở các lứa tuổi
khác nhau và điều kiện nuôi cấy khác nhau.
Sự sinh sản của nấm men
Nấm men có hai hình thức sinh sản chủ yếu: sinh sản hữu tính bằng cách
hình thành bào tử túi và sinh sản vô tính bằng nảy chồi [20]. Nấm men là vi
sinh vật hóa dị dưỡng vì chúng sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn cung
cấp năng lượng cho sự sinh trưởng và phát triển. Nấm men có thể tồn tại trong
cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí với khoảng nhiệt độ tương đối rộng, pH acid
thích hợp cho sự phát triển của nấm men [20].

8


Phân loại: Chủ yếu có hai lớp: nấm men thật (Ascomyces) và nấm men
giả (Fungi imperfecti) . Lớp nấm men thật (Ascomyces): phần lớn nấm men
dùng trong công nghiệp thuộc lớp Ascomyces, đa số thuộc giống
Saccharomyces, giống Endomyces, giống Schizosaccharomyces. Lớp nấm
men giả (Fungi imporfecti), Crytococus (toscula, tornlopsis), Mycoderma,
Candida, Geotrichum (đã được xếp vào lớp nấm mốc), Rhodotorula. [20]
1.2.1.3. Vi khuẩn lactic
Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae. Các chủng vi khuẩn thuộc
nhóm này có đặc điểm sinh thái khác nhau nhưng đặc tính sinh lý tương đối
giống nhau. Tất cả đều có đặc điểm chung là vi khuẩn Gram dương, không
tạo bào tử, không di động, hô hấp tùy tiện ( kị khí và hiếu khí ) không chứa
các men hô hấp như xitocrom và catalaza. Chúng thu nhận năng lượng nhờ
quá trình phân giải hydrat cacbon và sinh ra axit lactic, sinh sản bằng hình
thức phân đôi tế bào.
Nhóm vi khuẩn lactic bao gồm nhiều giống khác nhau: Streptococcus,
Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc. Ngày nay người ta bổ sung vào
nhóm vi khuẩn lactic những chủng vi khuẩn thuộc giống Bifidobacterium.
Đặc điểm hình thái
Tùy thuộc vào hình dạng tế bào mà người ta chia vi khuẩn lactic thành
dạng hình cầu và hình que. Kích thước của chúng thay đổi tùy từng loài.
- Giống Streptococcus có dạng hình tròn hoặc hình ovan, đường kính tế
bào 0.5-1µm. Sau khi phân chia theo một phương chúng thường xếp riêng
biệt, cặp đôi hoặc chuỗi ngắn.
- Giống Leuconostoc có hình dạng hơi dài hoặc hình ovan, đường kính
từ 0.5-0.8µm và chiều dài khoảng 1.6µm. trong một số điều kiện chúng cũng
có dạng hơi tròn, chiều dài khoảng 1-3µm. Sau khi phân chia chúng thường
sắp xếp thành chuỗi, không tạo thành đám tập trung.

9


- Giống Lactobacillus có dạng hình que. Tùy vào điều kiện của môi
trường sống mà hình dạng của chúng thay đổi từ hình que ngắn đến dài. Sắp
xếp thành chuỗi hay đứng riêng rẽ.
- Giống Pedicoccus là những tứ cầu khuẩn hoặc song cầu khuẩn. Có
hoạt tính thủy phân protein rất yếu.
- Giống Bifidobacterium là những trực khuẩn, khi mới phân lập có thể
phân nhánh dạng chữ Y, V và tập hợp thành khối. Sau nhiều lần cấy truyền
chúng trở thành dạng trực khuẩn dạng thẳng hoặc hơi uốn cong.
Nhu cầu dinh dưỡng của vi khuẩn lactic
Các loại vi khuẩn lactic khác nhau thì có nhu cầu dinh dưỡng khác
nhau. Chúng không chỉ có nhu cầu về các nguồn cơ chất chứa các nguyên tố
cở bản như cacbon, nitơ, photphat và lưu huỳnh mà còn có nhu cầu về một số
chất cần thiết khác như vitamin, muối vô cơ…
- Nhu cầu dinh dưỡng cacbon:
Vi khuẩn lactic có thể sử dụng nhiều loại hydrat cacbon từ các
monosaccarit (glucoza, fructoza, manoza), các disaccarit (saccaroza, lactoza,
maltoza) cho đến các polysaccarit (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.
- Nhu cầu dinh dưỡng nitơ:
Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các hợp chất
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, pepton,…Hiện nay cao nấm men

10


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.
- 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 sử dụng như nước
chiết từ khoai tây, ngô, cà rốt …
- Nhu cầu các hợp chất hữu cơ khác:
Ngoài các axit amin và vitamin, vi khuẩn lactic còn cần các hợp chất
hữu cơ khác cho sự phát triển như các bazơ nitơ hay các axit hữu cơ.
Một số axit hữu cơ có ảnh hưởng thuận lợi đến tốc độ sinh trưởng của
vi khuẩn lactic như axit xitric, axit oleic, nên hiện nay người ta sử dụng các
muối xitrat, dẫn xuất của axit oleic làm thành phần môi trường nuôi cấy, phân
lập và bảo quản các chủng vi khuẩn lactic.
- 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 đặc biệt là mangan, vì mangan giúp
ngăn ngừa quá trình tự phân và ổn định cấu trúc tế bào.
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. Dựa vào khả năng lên men lactic người ta chia
vi khuẩn lactic làm hai nhóm:
- Vi khuẩn lên men lactic đồng hình: thực hiện quá trình lên men tạo ra
sản phẩm chủ yếu là axit lactic. Do trong hệ enzyme của chúng có chứa

11


aldolaza và triozophotphatizomeraza nên quá trình lên men này xảy ra theo
con đường EMP.
- Vi khuẩn lên men lactic dị hình: thực hiện quá trình lên men, ngoài
axit lactic chúng còn tạo ra các sản phẩm phụ khác như axit axetic, rượu
etylic, CO2, một số chất thơm... Đây là quá trình lên men rất phức tạp, không
theo con đường EMP vì chúng không có hai enzyme cơ bản là aldolaza và
triozophotphatizomeraza.
1.3. Cơ sở khoa học của quá trình lên men kombucha
Theo kết quả nghiên cứu về thành phần cấu tạo của kombucha thì quá
trình lên men dịch trà có thể xảy ra các quá trình sau:
Lên men ethanol:

Hình 1.2. Cơ chế phân giải đường trong tế bào nấm men

12


Lên men rượu là quá trình lên men yếm khí với sự có mặt của nấm
men, chúng sẽ chuyển hóa đường lên men thành ethanol và CO2. Quá trình
lên men rượu chia làm hai thời kỳ chính: thời kỳ phát triển sinh khối (với sự
có mặt của oxy, tế bào nấm men phát triển sinh khối), thời kỳ lên men chuyển
đường thành rượu và CO2 (giai đoạn này nấm men hấp thụ các chất dinh
dưỡng và sử dụng các enzym sẵn có của mình thực hiện xúc tác sinh học
trong quá trình trao đổi chất để duy trì sự sống, tạo thành rượu và CO2). Sau
khi được vận chuyển vào trong tế bào chất, đường hexose được chuyển hóa
theo chu trình đường phân để tạo thành acid pyruvic. Tiếp theo acid pyruvic
sẽ được chuyển hoá thành acetaldehyde rồi thành ethanol. Dihydroxyacetone
phosphat là một sản phẩm trung gian trong chu trình đường phân, hợp chất
này có thể chuyển hoá thành glyxerol. Trong môi trường pH acid, glycerol chỉ
được tạo ra với hàm lượng nhỏ. Ngược lại, trong môi trường pH kiềm lượng
glycerol sinh ra tăng lên rất nhiều và glycerol sẽ trở thành một trong những
sản phẩm chủ yếu của quá trình lên men.
Phương trình tổng quát của quá trình lên men trong môi trường pH acid:
C6H12O6 + 2ADP +2Pi → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP
Sự chuyển hóa đường glucose thành ethanol và khí CO2 diễn ra trong tế
bào chất của nấm men. Đây là quá trình trao đổi năng lượng của nấm men
trong điều kiện kỵ khí. Ethanol và CO2 trong tế bào chất sẽ được nấm men
thải vào môi trường lên men. Ngoài ra tế bào nấm men còn tổng hợp và thải
vào dịch lên men hàng trăm sản phẩm phụ và sản phẩm lên men khác, những
hợp chất này được tìm thấy với hàm lượng rất nhỏ, chúng được chia thành 4
nhóm: glyxerol cùng rượu bậc cao, aldehyde, acid hữu cơ và este. Trong quá
trình lên men ethanol, nhiều acid hữu cơ được tạo thành (The Moll, 1990).
Một số acid hữu cơ được sinh tổng hợp từ chu trình Krebs, nếu như quá trình
lên men không diễn ra trong điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt, các acid hữu cơ

13


chiếm hàm lượng cao nhất trong dịch lên men là: acid citric, malic, acetic,
lactic...
Lên men acetic
Lên men acid acetic là quá trình oxy hóa rượu thành acid acetic dưới
tác dụng của vi khuẩn.
C2H5OH + O2 → CH3CHO (Acetaldehyde) + H2O
CH3CHO + H2O →
CH3CH(OH)2 + O2

CH3CH(OH)2 (Hydrat acetaldehyde)
→ CH3COOH + H2O

Lên men lactic
Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng. Các phân tử ATP
được hình thành trong quá trình chuyển hóa cơ chất sẽ được vi khuẩn giữ lại
trong tế bào để phục vụ cho quá trình trao đổi chất và sinh trưởng của vi sinh
vật. Ngược lại, các sản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải
vào môi trường lên men. Kết quả là hàm lượng acid lactic tích lũy trong môi
trường lên men ngày càng tăng, làm giảm pH môi trường và kéo theo những
biến đổi hóa lý khác. Bản chất là quá trình chuyển hóa đường thành acid
lactic nhờ vi sinh vật.
Tùy theo cơ chế lên men bắt buộc hoặc chủ yếu mà người ta xác định là
vi khuẩn lên men lactic đồng hình hay vi khuẩn lên men lactic dị hình. Một số
vi khuẩn lên men đồng hình cũng có khả năng lên men dị hình trong những
điều kiện sinh trưởng không thuận lợi hoặc tùy thuộc vào nguồn đường sử
dụng.
* Lên men lactic đồng hình: Là loại lên men hầu như chỉ cho sản phẩm
là axit lactic. Đây là các vi khuẩn thuộc các chi như Lactococcus,
Streptococcus, chúng phân giải cacbonhydrat theo con đường EMP (Embden
– Meyrhof – Parnas) và bằng con đường này acid lactic sinh ra chiếm 90 –
98% và một lượng nhỏ acid acetic, aceton, di-acetyl….

14


Phương trình tổng quát của quá trình lên men lactic đồng hình:
C6H12O6

2 CH3CHOHCOOH + 21,8.104 J



* Lên men lactic dị hình: Là quá trình lên men, ngoài axit lactic còn có
các sản phẩm khác như axit axetic, etanol, CO2,… Các vi khuẩn tham gia vào
quá trình lên men này thuộc các chi: Leuconostoc, Bifidobacterium. Do vi
khuẩn lên men lactic dị hình thiếu hai enzym chủ yếu của con đường EMP là
aldolase và triozophosphat izomerase nên giai đoạn đầu của quá trình phân
giải glucose theo con đường PP (Pentose phosphat) [20]. Sau đó quá trình
chuyển hóa triozophosphat thành axit lactic xảy ra tương tự như lên men đồng
hình. Phương trình tổng quát của quá trình lên men lactic dị hình:
C6H12O6 →

CH3CHOHCOOH + HOOC(CH2)COOH + CH3COOH +

C2H5OH + CO2
1.4. Thành phần và công dụng của kombucha
1.4.1.Thành phần kombucha
Trà kombucha có thể chứa các thành phần như: acid acetic, acid
butyric, acid gluconic, acid glucuronic, acid lactic, acid malic, acid oxalic,...
nhiều enzyme có lợi và vitamin nhóm B ( B1, B2, B3, B6, B12).
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của trà kombucha
Thành phần

Giá trị

Đơn vị

Acetic Acid

2,36

g/l

Glyconic Acid

0,129

g/l

Formic Acid

0,109

g/l

Oxalic Acid

0,01

g/l

Caffeine

0,065

g/l

Vitamin B1

0,74

g/l

Vitamin B6

0,52

g/l

Vitamin B12

0,84

g/l

Vitamin C

1,51

g/l

15


1.4.2. Công dụng của kombucha
1.4.2.1. Giải độc
Kombucha có chứa nhiều acid glucuronic (GA). GA giúp giải độc gan
bằng cách kết hợp với các chất thải, độc tố sinh ra từ các dược phẩm và ô
nhiễm môi trường rồi chuyển hoá chúng thành các hợp chất dễ hoà tan mà
cơ thể có thể dễ dàng đẩy ra ngoài.
Trong một nghiên cứu, nhờ uống Kombucha mà các tế bào gan đã
được bảo vệ khỏi sự oxy hóa và vẫn duy trì sinh lý bình thường mặc dù bị
tiếp xúc với một chất độc cụ thể. Theo các nhà nghiên cứu, đây là "do các
hoạt động chống oxy hóa của Kombucha và có thể có lợi đối với bệnh gan,
nơi stress oxy hóa (oxidative stress) xảy ra".
1.4.2.2. Hỗ trợ tiêu hóa
Kombucha có khả năng chống oxy hóa nên có thể chống lại các gốc tự
do gây rối loạn têu hóa. Bên cạnh đó, vì là men têu hóa, Kombucha giúp gia
tăng lượng vi khuẩn bifida có lợi trong ruột, nhờ sản sinh acid lactic. Vi
khuẩn này tác động giống như vi khuẩn acidophilus thường có trong các loại
sữa chua. Ngoài ra, hai loại acid lactc và acid acetic giúp tăng nhanh quá
trình lên men trong ruột, giúp ngừa táo bón, nhiễm trùng đường ruột, kiết
lỵ, rối loạn tiêu hóa, chữa viêm loét ruột và dạ dày.
Một số nghiên cứu đã cho thấy, trong một số trường hợp, Kombucha
thậm chí còn có hiệu quả như thuốc Prilosec (thường được chỉ định dùng với
chứng ợ nóng, trào ngược dạ dày thực quản và loét dạ dày).
Nhờ các probiotcs, Kombucha còn có thể giúp chữa lành nhiễm trùng
nấm men (nấm candida) trong ruột và giúp khôi phục lại sự cân bằng cho hệ
têu hóa.

16


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×