1

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BỘ MÔN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:
VAI TRÒ CỦA GLUCIDE VÀ
PROTEIN TRONG SỰ PHÁT
TRIỂN CỦA VI SINH VẬT
GVHD: ThS. TRẦN QUỐC HUY
SVTH: PHẠM THỊ TRANG ĐÀI
LÊ TẤN ĐẠT
TRƢƠNG MINH ĐẠT
HUỲNH TẤN ĐẠT 2005100054
NGUYỄN THÙY DƢƠNG
ĐỖ THỊ BÉ EM
TP.HỒ CHÍ MINH - 2012

2

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
BỘ MÔN: VI SINH VẬT HỌC THỰC PHẨM


Trong phần này nhóm mình xin trình bày về “ Vai trò của protein và glucide trong
sự phát triển của vi sinh vật”. Ai cũng biết những tác dụng bổ ích của protein và
glucide đối với cuộc sống con người. Vậy với vi sinh vật chúng có vai trò quan trọng
như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu để hiểu rõ hơn tại sao những vi sinh vật cực kì nhỏ bé
ấy lại vô cùng quan trọng như thế nhé.
Do kiến thức và thời gian có hạn, có thể bài tiểu luận của nhóm mình còn nhiều
thiếu sót mong thầy và các bạn góp ý để bài tiểu luận hoàn chỉnh hơn. Chúng em xin
chân thành cảm ơn!

TẬP THỂ NHÓM
Vi sinh vật học thực phẩm Chương 1. Vai trò của glucide với VSV
4

CHƢƠNG 1. VAI TRÒ CỦA GLUCIDE TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI
SINH VẬT
1.1. Định nghĩa Glucide
Glucide (carbonhydrate) là một nhóm các chất hữu cơ phổ biến trong cơ thể
động thực vật và vi sinh vật. Trong đó glucide có nhiều nhất là trong thực vật, chiếm
khoảng 80% khối lượng khô của thực vật.
Glucide có bản chất hóa học là polyhydroxy aldehyde hoặc polyhydroxy ketone.
Đa số các glucide có công thức tổng quát là (C
m
(H
2
O)
n
). Ngoài ra còn có một số loại
glucide đặc biệt, trong cấu trúc của chúng ngoài C, H, O còn có thêm S, N, P.
Glucide được chia làm ba nhóm chính: monosaccharide, oligosaccharide,
polysaccharide.

chất cấu trúc tế bào (vỏ nhầy, tiên mao, vách, màng, bào quan, nhân ) và hướng cung
cấp năng lượng cho các hoạt động sống (di động, bài tiết, tiếp hợp, ).
Các quá trình trao đổi chất được chia làm hai nhóm lớn:
- Quá trình dị hóa (catabolism) nhằm phân hủy các phân tử hữu cơ phúc tạp để
thu nhận năng lượng dưới dạng ATP và lực khử.
- Quá trình đồng hóa (anabolism) sử dụng năng lượng và lực khử để xây dựng các
phân tử hữu cơ phức tạp, đặc thù và cần thiết.
Một trong các con đường trao đổi chất quan trọng là đường phân (glycolysis),
con đường này không cần oxy. Mỗi phân tử glucose trải qua con đường này sẽ tạo
thành bốn phân tử ATP và đây là phương thức thu nhận năng lượng chính của các vi
khuẩn kị khí.
Đối với các vi sinh vật hiếu khí, các phân tử pyruvat, sản phẩm của đường phân,
sẽ tham gia vào chu trình Krebs (hay còn gọi là chu trình TCA) để phân hủy hoàn toàn
thành CO
2
và H
2
O, đồng thời thu nhận thêm nhiều ATP. Ở sinh vật Eukaryote, chu
trình TCA tiến hành trong ti thể trong khi sinh vật prokaryote lại tiến hành ở ngay tế
bào chất liên kết với màng tế bào.
Vi sinh vật học thực phẩm Chương 1. Vai trò của glucide với VSV
6

1.2.1. Sự phân giải glucide
Nguyên liệu glucide trong thực phẩm ở dạng tinh bột hoặc các loại đường trong
đó các loại đường thường dễ được vi sinh vật sử dụng nhất.
Glucose là loại đường đơn cấu thành tinh bột, rất phổ biến trong tự nhiên. Các vi
sinh vật khác nhau thì có những con đường chuyển hóa glucose khác nhau, có khi hoạt
động cùng lúc. Ở vi khuẩn nhân thật hầu hết glucose đều được chuyển hóa thông qua
con đường đường phân (glycolysis). Sản phẩm của con đường đường phân là pyruvat.

Chặng 3 – carbon của đường phân bắt đầu khi enzyme fructo – 1,6 –
bisphosphate aldolase xúc tác phân giải fructo – 1,6 – bisphosphate thành hai nửa, mỗi
nửa đều chứa nhóm phosphate. Một trong các sản phẩm là glyceraldehyde-3-phosphate
được chuyển trực tiếp thành pyruvate trong quá trình gồm năm bước. Sản phẩm thứ hai
là dihydroxyacetone-phosphate có thể dễ dàng chuyển thành glyceraldehyde-3-
phosphate, do đó cả hai nữa của fructo-1,6-bisphosphate đều được sử dụng trong chặng
3-carbon. Trước hết, glyceraldehyde-3-phosphate bị oxi hóa nhờ AD
+
là chất nhận
electron, đồng thời một nhóm phosphate được gắn vào để tạo thành 1,3-bisphosphate
glycerate là một phân tử cao năng. Sau đó phosphate cao năng ở carbon 1 được chuyển
cho ADP và xuất hiện ATP. Việc tổng hợp ATP nói trên được gọi là phosphoryl hóa ở
mức độ cơ chất vì quá trình phosphoryl hóa ADP liên kết với sự phân giải ngoại năng
của một phân tử cơ chất cao năng.
Một quá trình tương tự tạo thành một phân tử ATP thứ hai cũng nhờ phosphoryl
hóa ở mức độ cơ chất. Nhóm phosphate trên 3-phosphorusglycerate được chuyển sang
carbon 2 và 2-phosphorusglycerate bị loại nước để tạo thành một phân tử cao năng thứ
hai là phosphorusenol pyruvate. Phân tử này chuyển nhóm phosphate sang ADP tạo
thành một ATP thứ hai và pyruvate là sản phẩm cuối cùng của con đường đường phân. Vi sinh vật học thực phẩm Chương 1. Vai trò của glucide với VSV
8


5-phosphate và CO
2
. (Hình 1.2)
NADPH được tạo thành trong các phản ứng oxy hóa nói trên. Sau đó ribulo-5-
phosphate được chuyển thành một hỗn hợp gồm các đường phosphate 3 đến 7-carbon.
Hai enzyme đặc trưng của con đường đóng vai trò trung tâm trong những sự chuyển
hóa này là:
1) Transketolase xúc tác chuyển nhóm ketol 2-carbon.
2) Transaldolase xúc tác chuyển nhóm 3-carbon từ sedoheptulo – 7 – phosphate
với glyceraldehyde-3-phosphate (Hình 1.3).
Kết quả chung là 3 gluco-6-phosphat được chuyển thành 2 fructo-6-phosphate,
glyceraldehyde-3-phosphate và ba phân tử CO
2
theo phương trình sau:
3 gluco-6-phosphate +
22
6 3 2 6 3 3 6 6NADP H O fructose phosphate glyceraldehyde phosphate CO NADPH H

          

Vi sinh vật học thực phẩm Chương 1. Vai trò của glucide với VSV
10

Các chất trung gian nói trên được sử dụng trong hai con đường. Fructo-6-
phosphate có thể được chuyển trở lại thành gluco-6-phosphat, còn glyceraldehyde-3-
phosphate cũng có thể trở lại con đường pentose-phosphate qua việc tạo thành gluco-6-
phosphat. Điều này dẫn đến sự phân giải hoàn toàn gluco-6-phosphat thành CO
2
và tạo
thành một lượng lớn NADPH:

Hình 1.2. Con đường pentose – phosphate
Ở đây , 3 phân tử glucose -6- phosphate được chuyển hóa thành 2 fructo -6- phosphate
và glyceraldehyde-3-phosphate. Fructo -6- phosphate được chuyển hóa trở lại thành
glucose -6- phosphate. Glyceraldehyde-3-phosphate có thể được chuyển thành
Pyruvate hay kết hợp với một phân tử Dihydroacetone-phosphate (từ glyceraldehyde-
3-phosphate tạo thành ở vòng thứ 2 của đường) để sản ra fructo -6- phosphate (Theo:
Prescott và cs, 2005). Vi sinh vật học thực phẩm Chương 1. Vai trò của glucide với VSV
12 Hình 1.3. Các phản ứng xúc tác của Transketolase và Transaldolase
3. Các chất trung gian trong con đường pentose-phosphate có thể được dùng để tạo
ATP. Glyceraldehyde-3-phosphate từ con đường có thể đi vào chặng 3-carbon
của con đường đường phân và được chuyển thành ATP và Pyruvate. Pyruvate
có thể bị oxy hóa trong chu trình acid tricarboxylic để cung cấp nhiều năng
lượng hơn. Ngoài ra, một phận NADPH có thể được chuyển thành NADH để
Vi sinh vật học thực phẩm Chương 1. Vai trò của glucide với VSV
13

sản ra ATP khi NADH bị oxy hóa trong chuỗi vận chuyển electron. Vì các
đường 5-carbon là những chất trung gian trong con đường do đó con đường
pentose-phosphate có thể được dùng để chuyển hóa pentosese cũng như hexose.
Mặc dù có thể là nguồn năng lượng đối với nhiều vi sinh vật nhưng con đường
pentose-phosphate thường có vai trò quan trọng hơn trong sinh tổng hợp. Hơn nữa, tuy


Hình 1.4. Con đường Entner-Doudoroff
Tuy nhiên, sau đó 6-phosphorus-gluconat không bị oxy hóa tiếp mà bị loại nước
tạo thành 2-keto-3-deoxy-6- phosphorusgluconat (KDPG) là chất trung gian chủ yếu
trong con đường này. KDPG sẽ bị phân giải bởi KDPG aldolase thành pyruvate và
glyceraldehyde-3-phosphate. Glyceraldehyde-3-phosphate được chuyển thành pyruvate
ở phần cuối của con đường đường phân. Con đường Entner-Doudoroff phân giải
glucose thành pyruvate, 1ATP, 1NADH và 1 NADPH.
Vi sinh vật học thực phẩm Chương 1. Vai trò của glucide với VSV
15

Hầu hết vi khuẩn sử dụng các con đường đường phân và pentose-phosphate
nhưng một số lại sử dụng con đường Entner-Doudoroff thay cho đường phân. Con
đường Entner-Doudoroff thường gặp ở các chi Pseudomonas, Rhizobium, Azotobacter,
Agrobacterium và một vài vi khuẩn gram âm khác. Trong số các vi khuẩn gram dương
mới chỉ phát hiện Enterrococcus faecalis sử dụng con đường nói trên.
Do con đường Entner-Doudoroff không tạo thành các phosphate đường C
5

tương đương ATP) được tạo thành từ succinyl-CoA nhờ phosphoryl hoá ở mức độ cơ
chất. Cuối cùng 0xaloacetat được tái tạo và sẵn sàng kết hợp với một phân tử acetyl-
CoA khác. Từ nhận thấy chu trình TCA sản ra 2 CO2, 3 N ADH, 1 FADH2 và 1GTP
đối với mỗi phân tử Acetyl-CoA bị oxy hoá.

Hình 1.5. Chu trình acid tricarboxylic
Chu trình có thể được chia thành 3 giai đoạn dựa vào số lượng các chất trung
gian. 3 giai đoạn được tách riêng bởi 2 phản ứng loại carboxyl. (phản ứng trong đó
Vi sinh vật học thực phẩm Chương 1. Vai trò của glucide với VSV
17

nhóm carboxyl bị mất đi ở dạng CO 2 . Phức hệ Pyruvate-dehydrogenase tạo thành
Acetyl-CoA qua oxy hóa Pyruvate. (Theo: Prescott và cs, 2005).
Đứng về mặt chức năng có thể xem chu trình TCA là con đường oxy hoá
Acetyl- CoA thành CO2. Ở đây, bước đầu tiên là việc gắn nhóm acetyl vào chất mang
acetyl tức là oxaloacetate để tào thành citrat. Bước thứ hai bắt đầu với citrat và kết thúc
với việc tạo thành succinyl-CoA. Ở đây, phần mang acetyl của citrat mất đi 2C khi bị
oxy hoá để cho 2CO2. Bước thứ ba và bước cuối cùng chuyển succinyl-CoA trở lại
oxal-acetat (chất mang acetyl) rồi chất này lại kết hợp với một nhóm acetyl khác.
Các enzyme của chu trình TCA gặp phổ biến trong vi sinh vật. Chu trình hoàn
toàn hoạt động ở nhiều vi khuẩn hiếu khí, động vật nguyên sinh sống tự do, hầu hết tảo

12
-
2
Candida utilis
66 – 81
19 – 34
-
3
Streptomyces griseus
97
3
-
4
Penecillium chrysogenum
77
23
-
5
Escherichia coli
72
28
-
6
Pseudomonas saccharophila
-
-
100
7
Bacillus subtilis
74

CHƢƠNG 2. VAI TRÒ CỦA PROTEIN TRONG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI
SINH VẬT
2.1. Định nghĩa protein
Protein là những đại phân tử được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà các đơn
phân là các axit amin. Chúng kết hợp với nhau thành một mạch dài nhờ các liên kết
peptide (gọi là chuỗi polypeptide). Các chuỗi này có thể xoắn cuộn hoặc gấp theo
nhiều cách để tạo thành các bậc cấu trúc không gian khác nhau của protein.
2.2. Sự phân giải protein ở vi sinh vật (quá trình thối rữa)
Quá trình thủy phân các protein dưới tác dụng của vi sinh vật gọi là quá trình
thối rữa.
Quá trình này rất quan trọng trong vòng tuần hoàn vật chất. Sản phẩm làm thối
rữa có thể làm ô nhiễm môi trường sống và các vi sinh vật gây thối rữa là nguyên nhân
chính gây hư hỏng thực phẩm giàu protein.
Muốn phân giải protein, cũng giống như đối với các hợp chất cao phân tử khác,
đầu tiên vi sinh vật phải tiết ra các enzyme phân giải protein ngoại bào và làm chuyển
hóa protein thành các hợp chất có phân tử nhỏ hơn (các polipeptit và các oligopeptit).
Các chất này hoặc tiếp tục được phân hủy thành axit amin nhờ các peptidaza ngoại bào,
hoặc được xâm nhập ngay vào tế bào vi sinh vật sau đó mới chuyển hóa thành axit
amin. Một phần các axit amin này được vi sinh vật sử dụng trong quá trình tổng hợp
protein của chúng, một phần khác được tiếp tục phân giải theo những con đường khác
nhau để sinh NH
3
, CO
2
và nhiều sản phẩm trung gian khác.
Những vi sinh vật không có khả năng sinh ra các enzyme phân giải protein
ngoại bào rõ ràng là không có khả năng đồng hóa được các loại protein thiên nhiên.
Vi sinh vật học thực phẩm Chương 2. Vai trò của protein với VSV
20


ra, lại hợp thành những chất khác… thường thường thì rất nhiều sự biến hóa lẫn lộn với
Vi sinh vật học thực phẩm Chương 2. Vai trò của protein với VSV
21

nhau khó mà tìm ra được quy luật đặc trưng nhưng cũng có những sự biến hóa đơn
độc.
Trong sản phẩm thối rữa có chất độc tồn tại cho nên khi ăn phải những sản
phẩm đó sẽ bị trúng độc. Một số chất độc hay thấy nhiều nhất là histamin, methylamin,
một số chất khác ít hơn là cholin, muscarin, tyramin, cadaverin, putrescin,
monoamin…… và một số chất khác, cá biệt như:
Gadinin (





) tìm thấy trong thịt cá tuyết thối rữa.
Paridin (



) trong cá thu, ngừ thối rữa.
Coridin (



) có trong thịt cua thối rữa.
Sardinin (



amin), đạm amon… Ngoài ra trong nước mắm còn chứa đầy đủ các acid amin, đặc biệt
là các acid amin không thay thế: valin, leucin, methionin, isoleucin, phenylalanin,
alanin Các thành phần khác có kích thước lớn như tripeptid, peptol, dipeptid. Chính
những thành phần trung gian này làm cho nước mắm dễ bị hư hỏng do hoạt động của
vi sinh vật.
Các chất bay hơi
Hàm lượng các chất bay hơi trong nước mắm mg/100g nước mắm:
Vi sinh vật học thực phẩm Chương 2. Vai trò của protein với VSV
23

- Các chất cacbonyl bay hơi: 407-512 (formaldehyde).
- Các acid bay hơi: 404-533 (propionic).
- Các amin bay hơi: 9,5-11,3 (izopropylamin).
- Các chất trung tính bay hơi: 5,1-13,2 (acetaldehyde).
Mùi trong nước mắm được hình thành chủ yếu do hoạt động của vi sinh vật yếm
khí trong quá trình sản xuất nước mắm tạo ra.
Các chất khác
Các chất vô cơ: NaCl chiếm 250-280g/l và một số các chất khoáng như: S, Ca,
Mg, P, I, Br. Vitamin: B1, B12, B2, PP.
2.3.1.2. Quá trình thủy phân của cá
a) Bản chất của quá trình sản xuất nƣớc mắm

Bản chất của quá trình này chính là quá trình thủy phân protein trong cá:

Quá trình thủy phân protein đến acid amin là một quá trình rất phức tạp. Đặc
hiệu của enzym là chỉ tác dụng lên một vài chất nào đó với vài kiểu liên kết nhất định,
như enzym peptidase chỉ tác dụng lên mối nối liên kết peptid để thủy phân nối liên kết
này:

Vi sinh vật học thực phẩm Chương 2. Vai trò của protein với VSV

 Pha 3 (140 - 200 ngày): Enzym phóng thích và tấn công vào các phần
protein hòa tan. Đây là nguyên nhân làm thay đổi hợp chất Nitơ.
2.3.1.3. Các hệ enzyme trong sản xuất nƣớc mắm
a) Hệ enzym Metalo-protease (Aminodipeptidase):
Hệ enzym này tồn tại trong nội tạng của cá và chịu được nồng độ muối cao nên
ngay từ đầu nó đã hoạt động mạnh, giảm dần từ tháng thứ 3 trở về sau. Loại enzym này
có hoạt tính khá mạnh, có khả năng thủy phân rộng rãi đối với các loại peptid. Đây là
nhóm thủy phân enzym trung tính, pH tối thích từ 5-7, pI = 4-5, nó ổn định với ion
Mg2+, Ca2+và mất hoạt tính với Zn2+, Ni2+, Pb2+, Hg2+
b) Hệ enzym serin-protease:
Điển hình là enzym tripsin, tồn tại nhiều trong nội tạng của cá. Ở giai đoạn đầu
của quá trình sản xuất nước mắm hoạt động của nó yếu đến tháng thứ 2 và phát triển
dần đạt giá trị cực đại ở tháng tứ 3 rồi giảm dần đến khi chượp chín (protein phân giải
gần như hoàn toàn không còn ở dạng peptol). Hệ enzym này luôn bị ức chế bởi chuỗi
acid amin trong cấu trúc của enzym. Để tháo gỡ chuỗi này phải nhờ đến hoạt động của
men cathepsin B nhưng men cathepsin B dễ bị ức chế bởi nồng độ muối cao. Vì vậy để
men cathepsin B hoạt động được người ta thực hiện phương pháp cho muối nhiều lần.
Enzym serin-protease hoạt động mạnh ở pH từ 5-10, mạnh nhất ở pH=9.
c) Hệ enzym acid-protease: