1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Lê Đình Đức
“NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM PROBIOTIC VÀ ỨNG
DỤNG BỔ SUNG VÀO THỨC ĂN NUÔI CÁ CHIM VÂY VÀNG
(Trachinotus blochii LACEPEDE, 1801) GIAI ĐOẠN GIỐNG”
LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch
Mã số: 60.54.10
Hướng dẫn khoa học:
1. TS Vũ Ngọc Bội
2. PGS.TS Lại Văn Hùng

Xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện CNSH&MT, Bộ môn Công nghệ
Sinh học đã tạo điều kiện và hỗ trợ tôi trong suốt thời gian đi học.
Xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Duy, Th.S Ngô Văn Mạnh, các
bạn bè, đồng nghiệp và các bạn sinh viên đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt
quá trình học tập và nghiên cứu.
Cuối cùng, xin gửi lòng biết ơn đến gia đình thương yêu đã chia sẻ, động
viên tôi hoàn thành khóa học và luận văn này! 3
MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC BẢNG 7
DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ 8
MỞ ĐẦU 9
Chương 1. TỔNG QUAN 12
1.1. Giới thiệu về probiotic 12
1.2. Phân loại vi sinh vật probiotic 12
1.3. Hệ vi sinh vật đường ruột và tác động của hệ vi sinh vật đến
sức khỏe của vật nuôi 14
I.4. Cơ chế tác động của probiotic 16
I.4.1. Cạnh tranh vị trí bám dính và loại trừ vi khuẩn gây bệnh 16
I.4.2. Sản sinh ra các chất ức chế 17
I.4.3. Kích thích hệ miễn dịch 20
I.4.4. Ức chế cơ chế dò tìm mật độ tới hạn của vi khuẩn gây bệnh 21
1.4.5. Khả năng kháng virus 23
1.5. Ứng dụng của probiotic 23
1.5.1. Ứng dụng trong y học và chăn nuôi 23
1.5.2. Ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản 24

2.2.6.4. Xác định khả năng chịu mặn 45
2.2.6.5. Xác định khả năng chịu muối mật 45
2.2.7. Xác định chất phụ gia thích hợp cho quá trình đông khô 45
2.2.8. Bố trí thí nghiệm bổ sung chế phẩm probiotic vào thức ăn nuôi
cá Chim vây vàng 45
2.2.9. Xác định khả năng tăng trưởng và chuyển hóa thức ăn ở cá 46
2.2.10. Xác định thành phần vi sinh đường ruột cá 47
2.2.11. Xử lý thống kê 47
2.3. Cách tiếp cận các vấn đề nghiên cứu 48
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49
3.1. Phân lập và tuyển chọn Lactobacillus 49
3.1.1. Phân lập Lactobacillus từ nội tạng cá Chim vây vàng 49
3.1.2.Tuyển chọn chủng Lactobacillus có hoạt tính kháng Vibrio 49
3.1.3. Tuyển chọn chủng Lactobacillus sinh enzym ngoại bào 51
5
3.2. Xác định đặc điểm hình thái và sinh hóa của các chủng 52
3.2.1. Đặc điểm hình thái 52
3.2.2. Đặc tính sinh hóa 53
3.3. Xác định các điều kiện nuôi cấy thích hợp của các chủng 55
3.3.1. Đường cong sinh trưởng 55
3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 56
3.3.3. Ảnh hưởng của pH môi trường 58
3.3.4. Ảnh hưởng của tốc độ lắc 60
3.4. Một số đặc tính khác của các chủng probiotic 62
3.4.1. Khả năng sinh acid 62
3.4.2. Khả năng sinh bacteriocin 63
3.4.3. Khả năng chịu mặn 63
3.4.4. Khả năng chịu muối mật 65
3.5. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm probiotic ở dạng đông khô 67
3.5.1. Nghiên cứu lựa chọn chất chống đông 67

Optical Density (Mật độ quang)
Colony Forming Unit (Đơn vị hình thành khuẩn lạc)
Alkaline Peptone Water
de Man, Rogosa and Sharpe
Thiosunfate Citrate Bile Salts Sucrose
Most Probable Number
Food and Agriculture Oganization of the United Nation
LAB Lactic acid bacteria
FCR Hệ số chuyển hóa thức ăn
SGR Tốc độ tăng trưởng đặc trưng
CV
L
Hệ số phân đàn theo chiều dài
7
DANH MỤC BẢNG
TT Tên bảng Trang
1

Bảng 1.1. Mô tả trạng thái Eubiosis và Dysbiosis 16
2

Bảng 2.1. Bố trí các nghiệm thức trong thí nghiệm 46
3

Bảng 3.1. Khả năng kháng Vibrio của các chủng Lactobacillus 50
4

Bảng 3.2. Khả năng sinh enzym protease và amylase ngoại bào
của các chủng vi khuẩn Lactobacillus
52

của chủng L1.2 và L1.3
69
13

Bảng 3.11. Chiều dài toàn thân, khối lượng, tốc độ sinh trưởng
đặc trưng (SGR) và hệ số phân đàn về chiều dài (CV
L
) của cá
71
14

Bảng 3.12. Thành phần của hệ vi sinh đường ruột cá Chim vây
vàng trước và sau khi sử dụng chế phẩm probiotic
75
8
DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ
TT

Tên đ
ồ thị, h
ình v
ẽ

Trang

1

Hình 1.1. Sơ đồ tuyển chọn chủng probiotic trong nuôi trồng thuỷ sản 34
2


57
9

Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng của chủng L1.2 58
10

Hình 3.7. Ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng của chủng L1.3 59
11

Hình 3.8. Ảnh hưởng của pH lên sinh trưởng của chủng L1.8 59
12

Hình 3.9. Ảnh hưởng của tốc độ lắc lên sinh trưởng của chủng L1.2

61
13

Hình 3.10. Ảnh hưởng của tốc độ lắc lên sinh của chủng L1.3 61
14

Hình 3.11. Ảnh hưởng của nồng độ muối (%) đến sinh trưởng
của chủng L1.2
64
15

Hình 3.12. Ảnh hưởng của nồng độ muối (%) đến sinh trưởng
của chủng L1.3
64
16


Hình 3.21. Mật độ của
Lactobacillus
spp. tổng số trong đường
ruột cá
77
25

Hình 3.22. Mật độ của
Vibrio
spp. tổng số trong đường ruột cá 78
9
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, nuôi trồng thuỷ sản trở thành một trong những ngành kinh tế mũi
nhọn của nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam. Đây là ngành có tốc
độ tăng trưởng nhanh, trung bình hàng năm (từ năm 1970) là 8,9% so với tốc độ
tăng trưởng 1,2% của đánh bắt và 2,8% của nuôi động vật trên cạn trong cùng
thời điểm. Tổng sản lượng nuôi trồng thuỷ sản của toàn thế giới đạt 55,1 triệu tấn
năm 2009 với giá trị khoảng 98,4 tỷ USD trong đó nuôi trồng thuỷ sản nước mặn
đạt 20,1 triệu tấn và giá trị 30 tỷ USD. Sản lượng nuôi trồng thuỷ sản của các
nước châu Á đạt trên 40 triệu tấn tương đương với 80% sản lượng toàn cầu trong
năm 2009, tiếp theo là Châu Âu (6%) và Mỹ (5%) (FAO, 2010) [34].
Để đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành nuôi trồng thuỷ sản, các cơ sở sản
xuất với quy mô lớn ra đời, đã đặt các loài thuỷ sản phải tiếp xúc với những điều
kiện bất lợi, chủ yếu là liên quan đến bệnh và các vấn đề về suy thoái môi trường
thường xuyên xảy ra, dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng về kinh tế.
Vi khuẩn và virus gây bệnh là các tác nhân gây bệnh chủ yếu trên động vật
thuỷ sản. Để phòng chống, điều trị và kiểm soát bệnh trên động vật thuỷ sản do
các tác nhân này gây ra đã dẫn tới việc tăng đáng kể việc sử dụng thuốc thú y
(hoá chất, thuốc kháng sinh và vacxin). Trong đó thuốc kháng sinh được sử dụng

nhiều công trình nghiên cứu có giá trị. Tuy nhiên, trong lĩnh vực nuôi trồng thuỷ
sản mới được áp dụng trong những năm gần đây và đã cho rất nhiều kết quả khả
quan [22], [23].
Cá Chim vây vàng là loài cá sống chủ yếu ở giữa và tầng mặt thuộc vùng
biển ấm. Cá Chim vây vàng có giá trị kinh tế cao, được nuôi nhiều ở các nước:
Đài Loan, Trung Quốc, Singapore, Indonesia… vì rất dễ nuôi, nhanh lớn, ít bị
bệnh. Đài Loan là nơi sản xuất giống đầu tiên vào năm 1989, sau đó công nghệ
sản xuất giống lan rộng ra nhiều nước như Trung Quốc, Indonesia và Việt Nam.
Từ năm 2006 Trường Cao đẳng Thủy sản Bắc Ninh đã thực hiện thành công dự
án “Nhập công nghệ sản xuất giống cá Chim vây vàng” đã chủ động được nguồn
con giống, mở ra một triển vọng mới cho nghề nuôi cá biển. Từ năm 2008,
trường Đại học Nha Trang cũng đã sản xuất thành công giống cá Chim vây vàng,
đã cung cấp hàng trăm nghìn con giống cho khu vực Nam Trung Bộ. Cá Chim
vây vàng là một trong ba đối tượng đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn đưa vào chương trình hành động “Phát triển nghề nuôi biển đảo năm 2010”.
Tuy nhiên, cùng với sự tăng trưởng nhanh của nghề nuôi biển đã dẫn tới ô
nhiễm môi trường nước biển và phát tán bệnh tật. Nhiều nghiên cứu gần đây cho
thấy đã có các sự cố về bệnh tật xảy ra tại các lồng nuôi. Bệnh do vi khuẩn, virus
và ký sinh trùng có thể xảy ra ở tất cả các giai đoạn của quá trình nuôi, đặc biệt là
các bệnh do vi khuẩn gây ra như bệnh xuất huyết trên da [09], [20].
11
Từ những phân tích ở trên, việc “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm probiotic
và ứng dụng bổ sung vào thức ăn nuôi cá Chim vây vàng” là cần thiết và là một
hướng đi mới trong việc ứng dụng probiotic trong nuôi trồng thuỷ sản.
II. Nội dung nghiên cứu
1. Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn probiotic thuộc giống
Lactobacillus trên cá Chim vây vàng
2. Thử nghiệm in vitro khả năng kháng khuẩn (Vibrio), khả năng sinh
enzym ngoại bào (protease, amylase), acid và các hợp chất kháng khuẩn, khả
năng chịu mặn, khả năng chịu muối mật.

chủng Lactobacillus nhất định. Ông tin rằng Lactobacillus spp có một ảnh hưởng
quan trọng đến sức khỏe đường ruột, đặc biệt là nó ức chế các vi sinh vật không
mong muốn trong ruột già và ruột non, và do đó giúp ổn định hệ thống tiêu hóa
[22], [28].
Ngày nay probiotic được sử dụng rộng rãi và rất hiệu quả trong việc phòng
và trị bệnh cho con người. Một số chủng được sử dụng phổ biến cho con người
thuộc các giống Lactobaciluss spp. và Bifidobacterium spp. Ngoài việc sản xuất
các sản phẩm dược phẩm, probiotic còn được bổ sung vào rất nhiều các sản phẩm
thực phẩm như: sữa, đồ uống, bánh kẹo Các yếu tố quan trọng quyết định đến
việc sử dụng hiệu quả probiotic trong dược phẩm cũng như thực phẩm là việc
duy trì khả năng tồn tại và hoạt động của các chủng vi sinh vật có để tồn tại trong
thực phẩm trong suốt thời gian bảo quản của thực phẩm, trong quá trình vận
chuyển trong đường ruột với điều kiện axít và các enzym tiêu hóa ở dạ dày và
muối mật trong ruột non [31], [76].
1.2. Phân loại vi sinh vật probiotic
Vi sinh vật có hoạt tính probiotic bao gồm các nhóm sau [28]:
13
- Nhóm vi khuẩn lactic (LAB): gồm các chủng thuộc giống Lactobacilus và
Bifidobacterium. Đây là các chủng vi khuẩn lactic lên men đồng hình, kỵ khí
hoặc vi hiếu khí. Vi khuẩn lactic rất phổ biến trong tự nhiên, rất thân thuộc với
con người và động vật. Vi khuẩn này có nhiều trong các sản phẩm muối chua,
trong đường ruột của các người và động vật. Trong quá trình trao đổi chất vi
khuẩn lactic có khả năng chuyển hoá đường thành acid lactic. Ngoài ra nó còn có
khả năng sản sinh bacteriocin - một loại hợp chất có hoạt tính kháng khuẩn với
phổ ức chế các vi khuẩn khác rất rộng. Loại chất kháng khuẩn này khác với thuốc
kháng sinh vì nó không gây ra đặc tính tính kháng kháng sinh ở vi khuẩn gây
bệnh. Cả acid lactic và bacteriocin đều có khả năng ức chế các vi khuẩn gây bệnh
nhờ đó dẫn đến việc giải độc đường ruột và tăng khả năng tiêu hoá thức ăn.
- Nhóm vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh: các chủng có hoạt tính amilase và
protease (đặc biệt là protease kiềm). Đây là các chủng vi sinh vật thuộc nhóm

3+
. Nhóm vi khuẩn
này có khả năng cải thiện chất lượng nước, cân bằng độ pH, loại trừ nhanh chóng
N-NH
3
, H
2
S, acid hữu cơ đồng thời tăng cường tốc độ tăng trưởng và khả năng
phòng chống dịch bệnh.
- Nhóm nấm men gồm một số loài Saccharomyces. Scholz (1999) đã cho
thấy các loại men S.cerevisiae và Phaffia rhodozyma giúp nâng cao sức đề kháng
chống vibriosis, cải thiện tỉ lệ tiêu hóa các chất dinh dưỡng, tăng khả năng đáp
14
ứng miễn dịch ở động vật. Màng tế bào nấm men là một nguồn giàu các chất
glucans và mannans giúp kích thích hệ miễn dịch do chứa nhiều nucleotides,
vitamin và vi khoáng là những chất bổ dưỡng cơ bản giúp nâng cao chức năng
của hệ miễn dịch [55], [60].
1.3. Hệ vi sinh vật đường ruột và tác động của hệ vi sinh vật đến sức khỏe
của vật nuôi
Bên cạnh sự hấp thụ các chất dinh dưỡng, đường tiêu hóa còn đóng vai trò
quan trọng như là cơ quan miễn dịch lớn nhất trong cơ thể. Do đó, nó là hệ thống
bảo vệ và là hàng rào quan trọng chống lại các tác nhân gây bệnh xâm nhiễm.
Thêm vào các cơ chế bảo vệ nói chung, hệ thống miễn dịch, với các phản ứng
đặc hiệu và không đặc hiệu, giúp chống lại các vi sinh vật gây bệnh. Khu hệ vi
sinh vật đường ruột cũng được coi là một trong các yếu tố chống lại các tác nhân
gây bệnh.
Khi còn ở trong bào thai, đường tiêu hoá của vật nuôi ở trạng thái vô trùng,
nhưng chỉ vài giờ sau khi sinh các vi sinh vật đã bắt đầu cư trú và trở thành
những “cư dân” bình thường trong đường tiêu hoá (WHO, 2001). Theo thời gian,
do tiếp xúc trực tiếp với môi trường, đặc biệt là qua thức ăn và nước uống, số

được xác lập chỉ một thời gian rất ngắn sau khi sinh.
Có nhiều quan điểm khác nhau về mối tương quan cân bằng của hệ vi sinh
vật ruột. Để đánh giá trạng thái cân bằng, các vi sinh vật ruột được chia thành 3
15
nhóm (1) nhóm chủ yếu (main flora) gồm các loài vi khuẩn kị khí (Clostridium;
Lactobacillus; Bifidobacteria; Bacteroides, Eubacteria); (2) nhóm vệ tinh
(Satellite flora), gồm chủ yếu là Enterococcus và E. coli, và (3) nhóm còn lại
(Residual flora) gồm các vi sinh vật có hại như Proteus, Staphylococcus và
Pseudomonas… Một quần thể vi sinh vật được coi là cân bằng khi tỷ lệ của các
nhóm dao động trong khoảng 90; 1,0 và 0,01% tương ứng. Trạng thái mà các
nhóm này hình thành một tỷ lệ 90:1:0,01 được gọi là trạng thái “eubiosis” (tiếng
Hy Lạp có nghĩa là sự chung sống có lợi giữa các vi khuẩn với nhau và với vật
chủ). Ở trạng thái “eubiosis”, vật chủ cung cấp các điều kiện sống lý tưởng như
nhiệt độ ổn định, pH trung tính, dinh dưỡng và sự đào thải các chất chuyển hóa.
Đổi lại, hệ vi sinh vật sẽ mang lại lợi ích cho vật chủ thông qua tăng cường tiêu
hóa các chất dinh dưỡng, giải độc, tổng hợp các vitamin nhóm B và vitamin K,
loại trừ các vi sinh vật có hại, tăng cường đáp ứng miễn dịch của vật chủ. Sự cân
bằng của hệ vi sinh vật trong đường tiêu hóa bị tác động bởi một số nhân tố vô
sinh và hữu sinh như: sinh lý vật chủ, khẩu phần thức ăn và cơ cấu nội tại của
bản thân hệ vi sinh vật. Thức ăn là nền dinh dưỡng cơ bản của vi sinh vật, bởi
vậy sự thay đổi thành phần khẩu phần, thức ăn không đảm bảo vệ sinh, phương
pháp cho ăn không hợp lý đều làm tổn hại đến trạng thái cân bằng hệ vi sinh
vật ruột. Tương tự như vậy, các chất bài tiết của hệ tiêu hóa (dịch mật, các
enzym, chất đệm và chất nhầy ) cũng như kiểu và tần số nhu động ruột cũng tác
động trực tiếp đến hệ vi sinh vật. Kiểu và tần số nhu động ruột bị tác động rất lớn
bởi các stress (sinh đẻ, cai sữa, dồn chuồng, vận chuyển ). Khi quan hệ cân bằng
của hệ vi sinh vật ruột bị phá vỡ sẽ tạo nên trạng thái “dysbiosis” (trạng thái
“chung sống có hại”). Biểu hiện của trạng thái “dysbiosis” ở vật chủ thường là
thể tạng kém, sinh trưởng chậm và mắc các bệnh đường tiêu hóa như tiêu chảy,
viêm ruột hoại tử (tóm tắt trạng thái eubiosis và dysbiosis có trong Bảng 1). Để

- Sự phá hủy biểu mô đường
ruột, làm cho thành đường ruột mỏng
đi dẫn đến giảm sự hấp thụ các chất
dinh dưỡng.
- Sinh ra các cơ chất gây độc
(NH
3
, chất độc…)
- Phân hủy, tăng sản sinh khí gas
(CH
4
, H
2
S, CO
2
).
- Làm yếu hệ thống miễn dịch
I.4. Cơ chế tác động của probiotic
Việc tăng cường khả năng chống xâm nhập cùng với tác dụng ức chế trực
tiếp đối với các vi khuẩn gây bệnh là hai nhân tố quan trọng giúp cho probiotic
làm giảm sự ảnh hưởng cũng như thời gian nhiễm bệnh của các vi khuẩn gây
bệnh. Các chủng probiotic thể hiện khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh trong cả
các thử nghiệm in vitro và in vivo thông qua một số cơ chế khác nhau. Mặc dù đã
có nhiều công trình nghiên cứu về probiotic đã được công bố trong hơn một thập
kỷ qua nhưng do những giới hạn về phương pháp và giới hạn về đạo đức của việc
nghiên cứu trên động vật là những khó khăn trong việc tìm hiểu cơ chế tác động
của probiotic, hoặc chỉ có thể tìm hiểu và giải thích được từng phần. Mặc dù vậy
thông qua những lợi ích của việc sử dụng và điều trị bằng probiotic, cơ chế hoạt
động của vi khuẩn probiotic bao gồm:
I.4.1. Cạnh tranh vị trí bám dính và loại trừ vi khuẩn gây bệnh

khuẩn thuộc giống Lactobacillus cũng được biết có thể khóa chặt các thụ thể bề
mặt trong đường ruột để hạn chế được sự bám dính của các vi sinh vật gây bệnh
khác [70].
I.4.2. Sản sinh ra các chất ức chế
Mặc dù tác dụng có lợi cho sức khỏe của sữa lên men chỉ được phát hiện
vào đầu thế kỷ 20 qua những nghiên cứu của Metchnikoff. Nhưng sữa và rau quả
lên men đã được sử dụng từ nhiều thế kỷ trước. Ngày nay vi khuẩn lactic (LAB),
18
vi khuẩn propionic, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp với vai trò là giống
khởi động, đồng khởi động hoặc bảo vệ sinh học để kéo dài thời gian bảo quản
của rất nhiều sản phẩm thực phẩm như sữa, rau quả, thịt Cơ sở khoa học của
quá trình bảo quản này là quá trình lên men lactic, propionic. Nhờ các quá trình
này sẽ tạo ra được một môi trường ph thấp và nhiều các chất kháng khuẩn được
tạo ra. Các vi khuẩn probiotic (LAB, Bifidobacterium) có khả năng sản sinh hàng
loạt các chất ức chế: acid hữu cơ, H
2
O
2
, CO
2
, bacteriocin, các hợp chất kháng
khuẩn phân tử lượng thấp, và một số các hợp chất khác. Các chất này được sinh
ra bên trong đường ruột và bên ngoài môi trường nuôi sẽ có tác dụng ức chế sự
phát triển của các vi khuẩn gây bệnh khác [49], [72].
- Acid hữu cơ
Acid hữu cơ được tạo nên bởi hầu hết các vi khuẩn lactic thông qua quá
trình lên men đường hexose. Các acid hữu cơ được hình thành phụ thuộc vào các
chủng giống vi khuẩn và điều kiện nuôi cấy. Các chủng vi khuẩn lactic lên men
đồng hình có khả năng sử dụng đường theo con đường đường phân để tạo ra hai
phân tử acid lactic từ một phân tử glucose. Các chủng vi khuẩn lactic lên men dị

2
O
2
. Trong điều kiện tự nhiên, khả năng này được tăng cường
nhờ sự có mặt của hệ enzym lactoperoxidase sẽ tạo nên hypothiocyanate (OSCN
-
) hoặc oxyacid cao hơn (O
2
SCN
-
và O
3
SCN
-
). Tác động của những oxyacid này
sẽ phá hủy các enzyms trao đổi chất của vi khuẩn chẳng hạn như glyceraldehyte -
3-phosphate dehydrogenase hoặc phá hủy thành tế bào vi khuẩn.
19
- CO
2

CO
2
là sản phẩm chính của quá trình lên men lactic không đồng hình. CO
2
có
thể tạo ra môi trường yếm khí, nhờ đó có khả năng gây ức chế đối với các vi
khuẩn hiếu khí thông qua việc tác động lên thành tế bào vi khuẩn. Khả năng ức
khuẩn của CO
2

chủ yếu cho việc tinh sạch bacteriocin [49], [65].
Bacteriocin từ LAB được sử dụng như những chất bảo quản tự nhiên trong
thực phẩm và ứng dụng trong probiotic. Với những mục đích này thì ưu điểm của
bacteriocin là có phổ kháng khuẩn tương đối rộng, ức chết nhiều vi khuẩn gây
bệnh. Tuy nhiên nhiều bacteriocin từ LAB có phổ kháng khuẩn hẹp và hầu hết
không có tác dụng đối với vi khuẩn Gram Do vậy việc kết hợp bacteriocin với
các cơ chế bảo quản khác sẽ làm tăng khả năng khả năng ức chế các vi khuẩn
Gram Đối với ứng dụng probiotic bacteriocin phải có hoạt tính trong đường
20
ruột, đây là một điểm hạn chế đối với các bacteriocin có bản chất protein tự
nhiên. Ví dụ nhiều nghiên cứu cho thấy nisin, một loại bacteriocin nhóm (I) được
tạo ra bởi nhiều chủng Lactococcus lactis bị suy thoái hoặc bị mất hoạt tính trong
môi trường đường ruột.
- Các hợp chất kháng khuẩn phân tử lượng thấp
Reuterin là chất kháng khuẩn phân tử lượng thấp được tạo thành bởi vi
khuẩn probiotic đã được nghiên cứu chuyên sâu nhất. Reuterin được tạo thành
bởi một số chủng Lactobacillus là một chất ức khuẩn mạnh trong đường ruột
người và động vật. Reuterin được hình thành trong pha cân bằng của quá trình
sinh trưởng kị khí trên hỗn hợp glucose và glycerol hoặc glyceraldehyd. Trong
suốt pha logarit reuterin không được tạo ra do việc giảm khả năng trao đổi
glucose. Chỉ đến khi tế bào đạt đến pha cân bằng thì reuterin mới được tổng hợp.
Hơn thế nữa reuterin được tổng hợp khi tiếp xúc với tế bào mục tiêu. Reuterin có
phổ kháng khuẩn rộng đối với cả vi khuẩn Gram + và vi khuẩn Gram – như nấm
men, mốc và động vật nguyên sinh. Phổ kháng khuẩn rộng được giải thích bằng
khả năng ức chế enzym ribonucleotide reductase do đó can thiệp vào quá trình
tổng hợp DNA [49].
- Các chất kháng khuẩn khác
Vi khuẩn probiotic cũng có khả năng sản xuất các chất kháng khuẩn khác
như diacetyl, acetandehyde và ethanol. Diacetyl là sản phẩm của quá trình trao
đổi citrate và kết quả tạo nên mùi và hương cho bơ. Những vi khuẩn Gram –

Quorum - sensing là cơ chế vi khuẩn điều khiển gene liên quan đến mật độ quần
thể bằng cách tạo ra (producing), phóng thích (releasing) và dò tìm (detecting)
các phân tử tín hiệu; là tiến trình các tế bào vi khuẩn thông tin liên lạc với nhau
bằng các phân tử tín hiệu. Có một số các hợp chất đã được nghiên cứu, chúng
được gọi là autoinducers (chất tự cảm) do bản thân các vi khuẩn tổng hợp nên.
Có 5 loại hợp chất chính trong hệ thống quorum sensing của vi khuẩn bao gồm
oligopeptid, N-AHL, quinolone, -butyrolactone và furanone (Kangmin Duan,
2009). Hầu hết tín hiệu quorum-sensing là các sản phẩm trao đổi chất thứ cấp, đa
dạng và rất nhiều chất chưa được nghiên cứu [28], [73].
Trong các vi khuẩn Gram dương, các phân tử Quorum-sensing thường là
các oligopeptid. Chúng thường được tìm thấy trong tế bào như các tiền peptid.
Chúng bất hoạt cho đến khi được tách ra từ quá trình tiết ra ở màng tế bào và một
số trường hợp các peptid đã bị biến đổi. Các phân tử tín hiệu được giải phóng ra
khỏi tế bào và khuếch tán vào môi trường, được tiếp nhận bởi các tế bào bên
cạnh bằng hai hệ thống. Các peptid tín hiệu kết hợp với histidine kinase trên
màng tế bào và tác động đến hoạt động của nó, kết quả là tạo ra quá trình
phosphoril hóa. Quá trình phosphoril hóa kích thích quá trình sao chép gene đích.
22
Con đường thứ hai của cơ chế này là sử dụng phân tử N-AHL, được tìm
thấy chỉ ở vi khuẩn gram âm. Hệ thống đầu tiên được nghiên cứu là vi khuẩn
Vibrio fischeri, là loại vi khuẩn có khả phát sáng khi ở nồng độ cao. Trong vi
khuẩn này, gen Luxl mã hóa một enzym xúc tác quá trình tổng hợp N-3-
(oxohexanoyl) homoserine lactone autoinducer (3-OC6-AHL). Ở nồng độ cao,
AHL kết hợp với các điều chỉnh phiên mã LuxR, chất có khả năng kết hợp với
lux promoters, kết quả là tạo ra sự phát sáng. AHL được tìm thấy ở 50 loài vi
khuẩn gram âm khác nhau. Quá trình tổng hợp gen và biểu hiện gen diễn ra đồng
thời ở vi khuẩn V.Harveiy luxl và luxR, nhưng những quá trình tổng hợp và chất
nhận của hệ thống khác thì chưa được biết đến. Những nghiên cứu mới đây cũng
cho thấy một kiểu tín hiệu tương tự như AHL là Aryl – homoserin lactone cũng
được tìm thấy ở vi khuẩn quang tự dưỡng Rhodopseudomonas palustris.

(infectious hematopoetic necrosis virus). Hai chủng Vibrio khác (NICA 1030 và
NICA 1031) được phân lập từ ao nuôi tôm sú đã thể hiện hoạt tính kháng virus
IHNV và OMV (Oncorhynchus masou virus) với tỉ lệ chết lần lượt là 62 và 99%.
Trong một thí nghiệm khác, vi khuẩn biển Moraxella có khả năng kháng đặc hiệu
cao với nhóm poliovirus [67], [74].
1.5. Ứng dụng của probiotic
1.5.1. Ứng dụng trong y học và chăn nuôi
Ứng dụng trong y học
Các chế phẩm probiotic khi được bổ sung vào đường ruột sẽ giúp làm sạch
đường ruột, ức chế các vi sinh vật gây bệnh, cân bằng hệ sinh thái của các vi sinh
vật trong đường ruột, loại bỏ các quá trình lên men bất lợi do các vi sinh vật có
hại này gây nên, làm cho các chức năng của đường ruột được hoạt động tốt hơn,
tăng hệ số hấp thu và sử dụng các chất dinh dưỡng trong thức ăn. Ngoài ra, các
hoạt chất sinh học từ chế phẩm probiotic như acid amin, các enzym, các
nucleotit, các acid nucleic, các vitamin, đặc biệt là biotin có tác dụng tăng cường
các quá trình chuyển hóa của tế bào, kích thích và tăng cường khả năng miễn
dịch, tăng sức đề kháng chống lại sự xâm nhập của các vi khuẩn có hại [66].
Lợi ích của việc sử dụng probiotic cho con người, bao gồm:
- Cải thiện sự cân bằng của hệ vi khuẩn đường ruột.
- Sản xuất enzym lactase và các enzym tiêu hoá, do đó tăng khả năng tiêu
hoá đường lactose và thức ăn.
- Tăng cường hệ miễn dịch, giảm nguy cơ ung thư ruột kết.
- Hỗ trợ trong điều trị các bệnh dị ứng do thức ăn, làm giảm mức LHD
cholesterol trong máu, giảm huyết áp trong tăng huyết áp.
- Đóng một vai trò quan trọng trong phòng chống và điều trị tiêu chảy.
24
Ứng dụng trong chăn nuôi
Probiotic được sử dụng để bổ sung vào thức ăn cho động vật nuôi với mục
đích phòng trị bệnh và được coi như một nhân tố thúc đẩy tăng trưởng. Các
chủng probiotic được sử dụng ở động vật bao gồm Lactobacillus,