BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƢỜNG
LÊ THỊ VÂN
ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ CƠ CHẾ KHÁNG KHUẨN CỦA
MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN BIỂN SINH BACTERIOCIN
NHẰM ĐỊNH HƢỚNG SẢN XUẤT CHẾ PHẨM PROBIOTIC
TRONG NUÔI TRỒNG THỦY SẢN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Hƣớng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN VĂN DUY
Ths. NGUYỄN THỊ HẢI THANH
Nha Trang, tháng 06 năm 2012LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Viện Công nghệ sinh
học và Môi trường, Trường Đại học Nha Trang đã luôn quan tâm, chỉ bảo và giảng
dạy nhiệt tình, giúp cho tôi có được những kiến thức quý báu trong suốt thời gian
học tập tại trường.
Tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Nguyễn Văn Duy và cô
Nguyễn Thị Hải Thanh, Bộ môn Công nghệ sinh học, Viện Công nghệ sinh học
và Môi trường, đã định hướng, dìu dắt và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời
gian tôi thực hiện đồ án tốt nghiệp này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến chị Nguyễn Minh Nhật, cán bộ quản lý phòng thí
nghiệm Công nghệ sinh học, đã tạo mọi điều kiện về thời gian để tôi hoàn thành đề
tài.
Cuối cùng, tôi bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, những
người luôn quan tâm giúp đỡ, động viên, đồng thời là chỗ dựa tinh thần rất lớn
giúp tôi hoàn thành tốt mọi công việc được giao trong suốt thời gian học tập và
thực hiện đồ án vừa qua.
1.2.1. Giới thiệu chung 9
1.2.2. Phân loại bacteriocin 10
1.2.3. Một số tính chất của dịch bacteriocin 12
1.2.3.1. Thành phần cấu tạo hóa học 12
1.2.3.2. Độ bền enzyme 13
1.2.3.3. Độ bền nhiệt 14
1.2.3.4. Độ bền pH 14
1.2.4. Cơ chế hoạt động của bacteriocin 14
1.2.5. Ứng dụng của bacteriocin 15
1.3. Tình hình nghiên cứu vi khuẩn biển sinh bacteriocin 17
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19
2.1. Vật liệu 19
2.1.1. Chủng vi khuẩn biển sinh bacteriocin 19
2.1.2. Chủng vi khuẩn chỉ thị 19
2.1.3. Thiết bị chuyên dụng 19
ii
2.1.4. Hóa chất, môi trường và thuốc thử 19
2.2. Quy trình thực hiện 22
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 23
2.3.1. Xác định đặc điểm hình thái của vi khuẩn sinh bacteriocin 23
2.3.1.1. Quan sát đặc điểm, hình thái khuẩn lạc 23
2.3.1.2. Nhuộm Gram 23
2.3.2. Định danh vi khuẩn 24
2.3.3. Xác định khả năng sinh trưởng của vi khuẩn 25
2.3.4. Xác định một số đặc điểm sinh hóa của vi khuẩn 26
2.3.4.1. Thử nghiệm catalase 26
2.3.4.2. Thử nghiệm khả năng lên men các loại đường 26
2.3.4.3. Thử nghiệm khả năng sinh hơi 27
2.3.5. Xác định khả năng sinh bacteriocin của vi khuẩn 27
Bảng 3.2. So sánh trình tự đoạn gen 16S rDNA của chủng CT1.1 với các trình tự
tương đồng trên Genbank bằng công cụ BLAST 39
Bảng 3.3. Kết quả xác định khả năng sinh trưởng (OD
600
) và sản sinh bacteriocin
của chủng CT1.1 theo thời gian nuôi cấy 40
Bảng 3.4. Kết quả xác định khả năng sinh trưởng (OD
600
) và sản sinh bacteriocin
của chủng G1 41
Bảng 3.5. Đường kính vòng kháng Bacillus sp. B1.1 của dịch bacteriocin sinh từ
chủng CT1.1 và G1 ở các độ pha loãng khác nhau 44
Bảng 3.6. Đường kính vòng kháng và khả năng kháng Bacillus sp. B1.1 còn lại của
dịch bacteriocin sinh từ chủng CT1.1 và G1 sau khi xử lý nhiệt độ 47
Bảng 3.7. Đường kính vòng kháng Bacillus sp. B1.1 và khả năng kháng còn lại của
dịch bacteriocin sinh từ chủng CT1.1 và G1 sau khi xử lý pH 48
v
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế hoạt động của bacteriocin 15
Hình 1.2. Số lượng bài báo nghiên cứu về bacteriocin trong mỗi thời kỳ 10 năm từ
1950-2010 được trích dẫn trên Pubmed. 18
Hình 2.1. Vùng kháng khuẩn của dịch bacteriocin trên đĩa petri 28
Hình 3.1. Khuẩn lạc chủng CT1.1 nuôi cấy trên môi trường thạch TSA ở 37
o
C 33
Hình 3.2. Khuẩn lạc chủng G1 nuôi cấy trên môi trường thạch TSA ở 37
o
C 33
Hình 3.3. Tế bào vi khuẩn CT1.1 sau khi nhuộm Gram 34
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT
Kí hiệu
Chữ viết tắt
1
ATP
Adenosine triphosphate
2
BLAST
Basic Local Alignment Search Tool
3
CFU
Colony forming unit (đơn vị hình thành
khuẩn lạc)
4
DNA
Deoxyribonucleotide Acid
5
dNTP
Deoxyribonucleotide triphosphate
6
OD
Optical Density (mật độ quang)
7
PCR
Polymerase Chain Reaction
8
hệ miễn dịch đặc hiệu nên việc sử dụng vaccine rất khó khăn, do vậy việc sử dụng
chế phẩm probiotic từ vi khuẩn sinh bacteriocin có thể là giải pháp thay thế phù
hợp. Bởi vì bacteriocin có khả năng kháng khuẩn tốt, đặc biệt tránh được dư lượng
kháng sinh độc hại, an toàn, thân thiện với sức khỏe con người và môi trường.
Trong nhiều năm qua bacteriocin thường được thu nhận từ vi khuẩn lactic có
nguồn gốc từ các loại thực phẩm nhằm ứng dụng trong bảo quản thực phẩm. Tuy
nhiên, để ứng dụng trong phòng và trị bệnh cho lĩnh vực nuôi trồng thủy sản đòi hỏi
vi khuẩn sinh bacteriocin phải được phân lập từ các sinh vật biển hoặc môi trường
nước biển để thích nghi với điều kiện môi trường nuôi. Bên cạnh đó, vấn đề nghiên
cứu vi khuẩn biển sinh bacteriocin còn rất mới ở nước ta.
Vì những lý do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Đặc điểm sinh học
và cơ chế kháng khuẩn của một số chủng vi khuẩn biển sinh bacteriocin nhằm
định hƣớng sản xuất chế phẩm probiotic trong nuôi trồng thủy sản”
2
Mục tiêu của đề tài là xác định đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn
biển sinh bacteriocin cũng như các tính chất của bacteriocin, cơ chế kháng khuẩn
của các vi khuẩn này có thể đóng góp thêm những hiểu biết mới về đa dạng sinh
học, đặc điểm sinh lý – sinh thái – tiến hóa của vi sinh vật biển cũng như định
hướng ứng dụng sản xuất chế phẩm sinh học sử dụng trong nuôi trồng thủy sản.
Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:
- Đặc điểm sinh học của một số chủng vi khuẩn biển sinh bacteriocin
- Cơ chế kháng khuẩn
- Một số tính chất của dịch bacteriocin (độ bền nhiệt, độ bền với
enzyme, độ bền pH)
ngừa nhiễm trùng cho cơ thể. Ngoài ra, chế phẩm probiotic sử dụng trong y học còn
có khả năng giảm viêm, giảm cholesteron, tăng quá trình hấp thu khoáng, ngăn
ngừa sự phát triển vi khuẩn gây bệnh viêm ruột, điều hoà trường hợp không dung
nạp lactose và đề phòng được ung thư kết tràng…. Một số chủng vi sinh vật đã
được sử dụng trong chế phẩm probiotic cho người như: Lactobacillus rhamnosus,
Lactobacillus casei, Lactobacillus johnsonii, Bacillus subtilis…
Mặc dù vậy, việc sử dụng các chế phẩm vi sinh trong nuôi thủy sản (tôm,
cua, cá, nhuyễn thể…) vẫn còn khá mới mẻ, mới bắt đầu trong hơn thập kỷ gần đây.
Đối với mỗi loài thủy sản khác nhau cần có chế phẩm probiotic với những chủng vi
sinh vật thích hợp riêng. Phương thức sử dụng chủ yếu là bổ sung trực tiếp vào thức
ăn hoặc thêm vào môi trường nước nuôi. Những nghiên cứu trong lĩnh vực này đều
cho thấy chế phẩm probiotic đã tạo ra những thay đổi đáng kể về khu hệ vi sinh
trong đường ruột theo hướng cân bằng có lợi trong đó các vi khuẩn có ích tăng đáng
kể, số lượng các vi sinh vật có khả năng gây bệnh như Vibrio, E. coli, Salmonella,
Listeria…giảm mạnh. Những phát hiện mới về khả năng tăng cường miễn dịch, điều
4
chỉnh những sai lệch bất lợi ở hệ vi sinh vật đường ruột do bệnh nhiễm khuẩn,
virus, dị ứng thức ăn đang mở ra triển vọng áp dụng chế phẩm này trong nuôi trồng
thủy sản, cân bằng sinh thái và bảo vệ môi trường.
Thành phần của chế phẩm probiotic bao gồm bốn nhóm:
Nhóm vi khuẩn lactic: Thường chọn các chủng vi khuẩn lactic điển hình
thuộc giống Lactobacillus (Lactobacillus acidophillus, Lactobacillus plantarum,
Lactobacillus casei …). Trong hoạt động sống vi khuẩn lactic chuyển đường thành
axit lactic, ngoài ra nó có thể sinh ra bacterioxin – những peptide có khả năng kháng
khuẩn, ức khuẩn với phổ ức chế vi sinh vật khá rộng.
Nhóm vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh: Chọn các chủng vi khuẩn có hoạt tính
α – amylase và protease. Các chủng này không gây độc, gây bệnh cho người và vật
nuôi. Nhóm vi khuẩn này có tác dụng phân giải các hợp chất hữu cơ bị ô nhiễm
trong môi trường. Thường chọn các chủng vi khuẩn thuộc giống Bacillus
sự tăng vượt bậc về sản lượng nuôi trồng trên thế giới nói chung và Việt Nam nói
riêng. Sản lượng nuôi tăng cao sẽ dẫn đến môi trường bị ô nhiễm và chất lượng môi
trường trở nên khó kiểm soát, các vấn đề liên quan đến bệnh và sự suy giảm chất
lượng môi trường thường xuyên xảy ra. Để phòng trừ, chữa bệnh các loại thuốc và
hóa dược được đưa vào sử dụng. Thuốc và hóa dược sử sụng không đúng liều lượng
và phác đồ điều trị, tình trạng lạm dụng thuốc kháng sinh ngày càng phổ biến nên
hiện tượng kháng kháng sinh của nhiều chủng vi khuẩn đang là vấn đề hết sức nan
giải. Bên cạnh đó, dự lượng kháng sinh còn tồn tại trong cơ thể vật nuôi làm chất
lượng giống kém, tốc độ tăng trưởng thấp, tỉ lệ sống không cao.
Xu hướng hiện được áp dụng nhiều đối với đối tượng nuôi biển là sử dụng
chế phẩm probiotic gồm các nhóm vi khuẩn có ích, giúp hạn chế khả năng bị vi
khuẩn gây bệnh xâm nhiễm và cải thiện chất lượng môi trường nước. Các loài vi
sinh vật: Bacillus sp., Lactobacilus sp., nhóm vi khuẩn quang dưỡng… được sử
dụng chủ yếu để sản xuất các chế phẩm này. Những nghiên cứu cho thấy rằng các
loài vi khuẩn này đều không độc hại, dễ nuôi cấy, dễ tồn tại trong môi trường nước.
Cải thiện môi trường nước nuôi:
Chế phẩm probiotic được bổ sung vào môi trường nước nuôi thủy sản có tác
dụng cải thiện chất lượng nước. Trong nuôi trồng thủy sản, lượng thức ăn dư thừa
do động vật thủy sản hấp thụ không hết chiếm số lượng rất lớn, đây là nguyên nhân
chính gây ô nhiễm môi trường nước. Đặc biệt trong nuôi tôm, tôm chỉ hấp thụ được
dưới 1/3 tổng lượng dinh dưỡng đầu tư vào ao nuôi (Briggs và Funge-Smith, 1994)
và phần còn lại bị mất vào hệ thống ao nuôi (Wu, 1995 và Piedrahita, 2003). Hơn
nữa, các chất bài tiết từ các loài thủy sinh vào môi trường nước chiếm khoảng
70÷80% lượng protein chúng đã tiêu hóa, phần lớn trong số đó (80%) ở dưới dạng
dễ hòa tan trong nước, đặc biệt là amoniac (Porter và cộng sự, 1987). Các chất thải
này, bao gồm thức ăn dư thừa và các sản phẩm bài tiết, có thể phì nhưỡng cho ao
6
nuôi và kết quả là sự phát triển bùng nổ của tảo độc cũng như gây ra hiện tượng
thiếu oxy trong nước.
chủ yếu là do các loại vi khuẩn Aeromonas sp., Pseudomonas sp., Vibrio sp. Hiện
nay trong nuôi trồng thủy sản cũng phân lập được nhiều loài vi sinh vật có đặc tính
probiotic như Carnobacterium piscicola (Hius, 1984), Lactobacillus plantarum
(Schroder, 1984), Pediococcus acidilactici (Pucci, 1988). Các chủng probiotic có
thể cạnh tranh vị trí bám dính và dinh dưỡng bên trong đường ruột nhờ khả năng
chịu mặn, chịu kiềm, chịu axit của đường ruột. Bên cạnh đó, các chủng probiotic
này càng được chú ý hơn nhờ khả năng sinh ra các chất ức chế (bacteriocin,
sideropheres, lysozymes, hydrogen peroxides ) và tổng hợp được các hợp chất
kháng sinh tương ứng như: piscicolin, plantarin, pediococin (PA – 1) có tính sát
khuẩn cao, đặc biệt đối với vi khuẩn gây bệnh như: Vibrio spp., Listeria
monocytogenes (Pucci, 1988), Shigella spp. và Salmonella spp., … Vì vậy khi bổ
sung chế phẩm probiotic có chứa các vi sinh vật này vào thức ăn sẽ kìm hãm sự
7
phát triển của các vi khuẩn gây bệnh, đảm bảo sự ổn định của hệ vi sinh vật đường
ruột tôm cá, giúp đối tượng nuôi tăng trưởng và phát triển tốt, chống chọi được với
các loại dịch bệnh. Sử dụng chế phẩm probiotic trong nuôi trồng thủy sản sẽ hạn
chế việc sử dụng một lượng lớn chất kháng sinh và hóa chất vào ao nuôi thủy sản,
đặc biệt là hạn chế đáng kể khả năng gây bệnh của một số loại vi khuẩn trên đối
tượng nuôi. Đây là biện pháp làm tăng hiệu quả sản xuất có ý nghĩa thực tiễn
(Xiang-Hong và cộng sự, 1998).
Bên cạnh đó chế phẩm probiotic sẽ giúp tôm cá sinh trưởng mạnh hơn do các
vi khuẩn trong chế phẩm probiotic chính là nguồn cung cấp các enzyme tiêu hóa,
một số vitamin và axit béo có tác động tích cực đến quá trình chuyển hóa của cá
tôm (Sakata, 1990). Nhờ đó tôm cá sẽ hấp thụ thức ăn tốt hơn, sức đề kháng và sức
chống chịu với các điều kiện môi trường tăng lên.
Ngoài ra, chế phẩm probiotic còn được biết với khả năng kháng virus. Một
số nghiên cứu cho thấy các chủng vi sinh vật trong chế phẩm probiotic có khả năng
kháng một số tác nhân virus gây bệnh trên động vật thủy sản, trong đó khả năng
kháng virus gây bệnh trên trên tôm sú như IHNV (Infectious hematopoietic necrosis
Năm 1996, Boyd đã công bố việc thử nghiệm thành công chế phẩm vi sinh
gồm các chủng Bacillus subtilis, Nitrobacter, Pseudomonas, Aerobacter,
Cellumonas, và Rhodopseudomonas. Chế phẩm này làm giảm lượng tảo lam, giảm
lượng nitrat, nitrit và amoni, photpho, tăng nồng độ oxy hòa tan, tốc độ phân giải
các chất hữu cơ tăng dẫn đến tăng hiệu quả nuôi trồng thủy sản.
1.1.3.2. Ở Việt Nam
Ở nước ta, nghiên cứu và ứng dụng các thành tựu của công nghệ sinh học
trong thủy sản vẫn còn rất mới mẻ, mặc dù đã có rải rác những ứng dụng công nghệ
sinh học sản xuất đại trà một số đối tượng như cá rô phi đơn tính, rô phi đỏ, việc tạo
ra các chế phẩm probiotic hay vaccine cho tôm, còn rất mới (Vũ Ngọc Út, 1999).
Những nghiên cứu về việc sử dụng chế phẩm vi khuẩn để cải thiện môi
trường nuôi thủy sản nói chung và nuôi tôm nói riêng còn tương đối ít. Trong những
năm gần đây, Bộ Thủy sản đã cho phép lưu hành sử dụng nhiều chế phẩm vi sinh
(Bộ Thủy sản, QĐ – BTS 18/2002) và nhiều nơi đã làm quen với việc sử dụng các
9
chế phẩm vi sinh này và có kết quả khá tốt. Tuy nhiên, chưa có một sự đánh giá
toàn diện về hiệu quả kinh tế và phương pháp sử dụng các chế phẩm vi sinh này.
Một trong những cơ chế hoạt động của men vi sinh là các men có tác dụng
phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các hợp chất hữu cơ đơn giản. Vi sinh
vật thuộc nhóm Bacillus vừa sử dụng trực tiếp chất hữu cơ trong ao, vừa khử nitrate
thành nitơ phân tử dạng khí thoát khí ra ngoài, làm giảm muối dinh dưỡng trong ao,
hạn chế số lượng tảo, duy trì độ trong trong ao nuôi tôm các tháng cuối không nhỏ
hơn 30 cm. Vi sinh vật thuộc nhóm Bacillus nhờ môi trường thích hợp sẽ phát triển
số lượng rất lớn, cạnh tranh sử dụng hết thức ăn của nguyên sinh động vật, các vi
sinh vật và Vibrio có hại, ngăn cản sự phát triển của chúng, giảm các tác nhân gây
bệnh cho tôm nuôi. Nhờ đó, hạn chế sử dụng các hóa chất và thuốc kháng sinh,
giảm thay nước trong quá trình nuôi, góp phần cải thiện chất lượng nước trong hệ
thống nuôi trồng thủy sản (Nguyễn Đình Trung, 2004).
Tóm lại, ứng dụng probiotic trong nghề nuôi trồng thủy sản sẽ đem lại lợi ích
kích thước, nguồn gốc chủng vi sinh vật sản xuất, kiểu tác động và cơ chế miễn
dịch. Bacteriocin của vi khuẩn Gram âm có khả năng kháng khuẩn yếu hơn
bacteriocin của vi khuẩn Gram dương và bacteriocin được nghiên cứu nhiều nhất là
Colicin.
o Bacteriocin của vi khuẩn Gram dương: các loại bateriocin này cũng nhiều
như ở vi khuẩn Gram âm. Tuy nhiên chúng khác vi khuẩn Gram âm ở hai điểm sau:
việc tạo bacteriocin không cần thiết phải gây chết cho vi sinh vật chủ và sự sinh
tổng hợp bacteriocin của vi khuẩn Gram dương cần nhiều gen hơn ở vi khuẩn Gram
âm.
Hiện nay, có nhiều tài liệu ghi bacteriocin là antibiotic (Modern food
microbiology - sixth edition, James) hoặc xếp vào nhóm peptide antibiotic vì
bacteriocin có bản chất là polypeptide và có khả năng kháng khuẩn.
1.2.2. Phân loại bacteriocin
Bacteriocin được chia thành hai nhóm lớn theo vi khuẩn Gram dương và
Gram âm. Bacteriocin của vi khuẩn Gram dương phong phú và đa dạng hơn so với
vi khuẩn Gram âm (Riley và cộng sự, 2007).
11
Bacteriocin của vi khuẩn Gram âm là những protein kích thước lớn, hơn 30 loại
bacteriocin của E. coli đã được xác định. Đại diện tiêu biểu cho bacteriocin của vi
khuẩn Gram âm là colicin với phổ kháng khuẩn hẹp và hoạt động thông qua tương tác
với thụ thể đặc hiệu màng ngoài của tế bào đích (Sharma và cộng sự, 2006).
Bacteriocin ở vi khuẩn Gram dương, có một lượng lớn được sản xuất từ vi
khuẩn lactic và được phân loại theo những đặc tính hóa sinh và di truyền học của
chúng. Cotter và cộng sự (2006) phân loại bateriocin của vi khuẩn Gram dương
thành bốn nhóm: nhóm I (peptide của lantibiotic); nhóm II (peptide nhỏ < 10kDa);
nhóm III (protein lớn >10 kDa); nhóm IV (peptide vòng). Trong bốn nhóm này,
nhóm III và nhóm IV hiện nay chưa được nghiên cứu nhiều, chủ yếu là nhắc đến
các ứng dụng của nhóm I và nhóm II.
Nhóm I: Lantibiotics (<5 kDa) là những peptide nhỏ, ổn định nhiệt hoạt động
liên kết lại với nhau.
Các nhóm amino acid không thường xuyên (unusual amino acid) có trong
phân tử của một số loại bacteriocin giúp tạo nên cấu trúc phân tử vững bền hơn
(lanthionine hay β-methyllanthionine), hoặc làm tăng hoạt tính sinh học của phân tử
(didehydroalanine, didehydrobutyrine, cysteine).
Một số loại bacteriocin còn chứa các amino acid chưa bão hòa trong phân tử
như didehydroalanine, didehydrobutyrine. Các amino acid này là sản phẩm của
phản ứng dehydrate hóa các hydroxylamino aicd serine và threonine.
Một số loại bacteriocin nhạy cảm không chỉ với protease mà còn nhạy cảm
với lipase, phospholipase, amylase. Điều đó chứng tỏ ngoài sự có mặt của các chuỗi
protein liên kết lại với nhau, trong cấu trúc của phân tử bacteriocin còn chứa nhiều
thành phần khác như glucid, lipid, phospholipid kết hợp với protein tạo thành một
phức hợp phức tạp.
Thành phần, số lượng, trình tự các amino acid trong phân tử peptide tạo ra
những đặc điểm khác nhau giữa các loại bacteriocin, bao gồm khối lượng phân tử,
điểm đẳng điện pI, tính kỵ nước, điện tích của phân tử ở một điều kiện pH xác
định… Trên cơ sở những đặc điểm này, người ta lựa chọn phương pháp tinh sạch
cho từng loại bacteriocin.
13
1.2.3.2. Độ bền enzyme
Bảng1.1. Tính chất hóa lý của một số bacteriocin của vi khuẩn Gram dƣơng (Torodov
và Dicks, 2005)
Tên bacteriocin
Nhiệt độ cho
phép
Khoảng
pH bền
Enzyme thủy phân
Pronase P, Rnase, Dnase
6. Boticin E – S5
100°C/10
phút
1,1÷9,5
Trypsin, Chymotripsin,
Pronase P, Rnase, Dnase
7. Boticin P
60°C/30
phút
6,5÷7,5
Trypsin, Rnase, dnase,
Alkaline phosphotase,
Phospholipase C, D
8. Butyricin 7423
100°C/10
phút
2÷12
Trypsin
9. Perfreingocin 11105
100°C/30
phút
2÷12
Trypsin
Mỗi loại bacteriocin có thành phần cấu tạo hóa học khác nhau nên sẽ chịu sự
phân cắt đặc hiệu của các enzyme khác nhau. Khi bị phân cắt bởi các enzyme đặc
Hình 1.1. Cơ chế hoạt động của bacteriocin
Trước tiên, bacteriocin tác động lên thành tế bào, lớp peptidoglycan bị phá
vỡ, tế bào bị suy yếu. Một bacteriocin khác tác động lên màng tế bào, đây là nguyên
nhân tạo ra các lỗ thủng trên màng tế bào, hình thành những kênh cho K
+
và
phosphate vô cơ đi ra khỏi tế bào. Trong sự nỗ lực để tái tích lũy lại những ion này,
những hệ thống hấp thu phụ thuộc ATP dẫn tới thủy phân của ATP bên trong. Khi
một lượng lớn năng lượng dự trữ dùng để duy trì các chức năng quan trọng của tế
bào bị mất đi (gradient pH), các chức năng này dần bị phá vỡ làm cho tế bào suy
yếu và chết đi.
1.2.5. Ứng dụng của bacteriocin
Trên thế giới hiện nay bacteriocin đã được ứng dụng rộng rãi để bảo quản
thực phẩm như dùng trong đồ hộp, thịt, sữa, rau lên men hay không lên men. Ngoài
ra bacteriocin còn được bổ sung vào thành phần kem đánh răng (như sản phẩm
OXM của công ty R&D), hay được mở rộng phạm vi ứng dụng vào nông nghiệp
(dùng ức chế các vi khuẩn gây bệnh trên cây)
Trong những năm trở lại đây, bacteriocin được ứng dụng rộng rãi trong công
nghiệp thực phẩm như một công cụ để kiểm soát vi khuẩn có hại trong thức ăn.
Nhiều nghiên cứu khoa học của các nhà khoa học trên thế giới đều nhận định rằng
16
các vi khuẩn lactic có lợi cho sức khoẻ của người cũng như các loài động vật máu
nóng. Nghiên cứu cơ chế hoạt động của chúng chỉ ra rằng chúng có lợi cho sức
khỏe, không những chúng sản sinh ra các sản phẩm có lợi như: acid lactic, vitamin
mà còn sinh ra các kháng sinh vi sinh vật (bacteriocin) làm ức chế và kìm hãm sự
phát triển của các vi khuẩn đường ruột có hại. Điểm đặc biệt nữa của chúng là có
2% kết hợp với nisin đã làm tăng hiệu quả của nisin ở cả hai nhiệt độ bảo quản này.
Ứng dụng trong bảo quản trái cây: Viện khoa học và công nghệ Việt Nam
đã sản xuất bột nisin để sử dụng trong thực phẩm, bảo quản trái cây Hiện nay ta
đã xây dựng thành công quy trình lên men nisin (chất bảo quản thực phẩm do vi
khuẩn lactic tổng hợp) ở quy mô 100l đạt năng suất 3500 IU/ml. Thiết lập công
nghệ thu hồi nisin trên nguyên lý hấp phụ - phản hấp phụ phụ thuộc pH, nisin thu
được đạt hoạt độ và độ sạch tương đương 14.000IU/mg, nisin trong mô hình nghiên
cứu mới tác động được đối với vi khuẩn Gram âm.
Copyright: Tài liệu đại học ©