Phân lập, tuyển chọn và đánh giá một số đặc tính của một số chủng lactobacillus trên cá chim vây vàng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ viii

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ix

LỜI MỞ ĐẦU 1

1.1.1. Giới thiệu vê Probiotics 3

1.1.2. Cơ chế tác động của probiotic 5

1.1.2.1. Sản sinh ra các chất ức chế 5

1.1.2.2. Cạnh tranh cơ chất, năng lượng với những vi khuẩn khác 5

1.1.2.3. Cạnh tranh vị trí bám dính với vi khuẩn gây bệnh 6

1.1.2.4. Tăng cường đáp ứng miễn dịch 6

1.1.2.5. Cải thiện chất lượng nước 7

1.1.3. Ứng dụng của probiotic 7

1.1.3.1. Ứng dụng của chế phẩm Probiotic trong y học, trong trồng trọt, trong bảo vệ môi trường. 7

1.1.3.2. Ứng dụng của chế phẩm Probiotic trong nuôi trồng thủy sản 8

1.1.4. Công nghệ sản xuất chế phẩm probiotics. 11

1.1.4.1. Nguyên liệu 12

1.1.4.2. Nhân giống 12

1.1.4.3. Thu sinh khối 12

1.1.4.4. Tạo chế phẩm 12

1.1 . Tổng quan về cá chim vây vàng 14

1.2.1. Giới thiệu chung về cá chim vây vàng 14

1.2.2. Tình hình nghiên cứu cá chim vây vàng trên thế giới và trong nước 15

1.2.2.1. Tình hình nghiên cứu cá chim vây vàng trên thế giới 15

1.2.2.2. Tình hình nghiên cứu cá chim vây vàng ở Việt Nam 16

1.2.3. Tình hình bệnh dịch trên cá nuôi nước mặn nói chung và cá chim vây vàng nói riêng 17

1.2.3.1. Bệnh do nấm, ký sinh trùng 17

1.2.3.2. Bệnh do virus 18

1.2.3.3. Bệnh do vi khuẩn 18

1.2 . Tổng quan về vi khuẩn lactic 20

1.3.1. Giới thiệu về vi khuẩn lactic 20

1.3.1.1. Giới thiệu chung 20

1.3.1.2. Phân loại vi khuẩn lactic 22

1.3.1.2.1. Lên men đồng hình 22

1.3.1.2.1. Lên men dị hình 23

1.3.2. Giới thiệu về giống Lactobacillus 23

1.3.2.1 Giống Lactobacillus – các đặc tính của vi khuẩn probiotic 24

1.3.2.2.1 Khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn và đối kháng với các vi khuẩn gây bệnh 24

1.3.2.2.3 Khả năng chịu mặn 25

1.3.2.2.4 Khả năng tồn tại trong đường tiêu hóa 25

1.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của vi khuẩn lactic nói chung và Lactobacillus nói riêng. 26

1.3.2.1.1. Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng 26

13.2.2.2. Ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy 29

1.3.3. Tình hình nghiên cứu sử dụng Lactobacillus bổ sung vào chế phẩm probiotic trong nuôi trồng thủy sản 30

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1. Đối tượng nghiên cứu 33

2.1.1. Mẫu cá 33

2.1.2. Môi trường nghiên cứu 33

2. 2. Nội dung nghiên cứu 35

Hình 2.1:Sơ đồ cách tiếp cận các nội dung nghiên cứu của đề tài 35

2. 3. Phương pháp nghiên cứu 36

2.3.1. Phương pháp phân lập, tuyển chọn 36

2.3.1.1. Phân lập Lactobacillus 36

2.3.1.2. Nuôi cấy và bảo quản các chủng Lactobacillus 36

2.3.1.3. Tuyển chọn các chủng Lactobacillus kháng Vibrio 37

2.3.2. Quan sát đặc điểm hình thái và đặc tính sinh hóa 38

2.3.2.1. Quan sát đặc điểm hình thái 38

2.3.2.1.1. Quan sát tế bào vi khuẩn bằng kính hiển vi 38

2.3.2.1.2. Nhuộm Gram 38

2.3.2.2. Quan sát đặc tính sinh hóa 39

2.3.2.2.1. Khả năng sinh acid lactic 39

2.3.2.2.2. Phản ứng catalase 40

2.3.2.2.3. Khả năng di động 40

2.3.2.2.4. Khả năng sử dụng các loại đường: 41

2.3.3. Xác định các điều kiện nuôi cấy 41

2.3.3.1. Xác định khả năng sinh trưởng 41

2.3.3.2. Xác định nhiệt độ thích hợp 42

2.3.3.3. Xác định thời gian nuôi cấy 42

2.3.3.4. Xác định pH thích hợp 42

2.3.4. Xác định các đặc tính probiotic 42

2.3.4.1. Xác định khả năng sinh enzyme tiêu hóa 42

2.3.4.2. Xác định khả năng chịu mặn 43

Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

3.1. Kết quả phân lập tuyển chọn 44

3.1.1. Phân lập Lactobacillus từ nội tạng cá chim vây vàng 44

3.1.2. Kết quả tuyển chọn các chủng Lactobacillus có hoạt tính kháng Vibrio 44

3.2. Đặc điểm hình thái và đặc điểm sinh hóa 46

3.2.1. Đặc điểm hình thái 46

3.2.1.1. Đặc điểm hình thái của chủng L1.2 46

3.2.1.2. Đặc điểm hình thái của chủng L1.3 48

3.2.2. Đặc điểm sinh hóa 51

3.3. Đặc tính nuôi cấy và đặc tính probiotic 52

3.3.1. Đường cong sinh trưởng của chủng L1.2 và L1.3 52

3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của 2 chủng L1.2 và L1.3 54

3.3.3. Thời gian nuôi cấy 55

3.3.4. pH nuôi cấy 56

3.3.5. Khả năng chịu mặn của hai chủng L1.2 và L1.3 57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

Kết luận 59

Kiến nghị 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

 

 

doc74 trang | Chia sẻ: oanh_nt | Ngày: 08/07/2013 | Lượt xem: 3327 | Lượt tải: 45download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Phân lập, tuyển chọn và đánh giá một số đặc tính của một số chủng lactobacillus trên cá chim vây vàng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ai đoạn cá nhỏ (5-20cm), cá nuôi lồng thường chịu tác hại nặng hơn giai đoạn cá lớn với tỷ lệ chết có thể đạt 50-100%, đây là bệnh không có mùa vụ rõ ràng (Đỗ Thị Hòa, 2008). Các virus gây bệnh trên cá biển đã được biết như : Vibrio spp, Aeromonas spp, Flexibacter sp, Pseudomonas fluorescents, Pseudomonas putida , Photobacterium damsela, (Đỗ Thị Hòa, 2008). Trong đó, nhóm vi khuẩn Vibrio spp gây bệnh đang được chú ý hơn cả vì tốc độ lây lan và mức độ ảnh hưởng nghiêm trọng của chúng trong nghề nuôi trồng thủy sản hiện nay. Vibrio – nhóm vi khuẩn gây bệnh điển hình ở động vật thủy sản Bệnh vibriosis là tên gọi chung cho các bệnh khác nhau ở động vật thủy sản do vi khuẩn Vibrio spp. gây ra. Trong bệnh vibriosis, vi khuẩn Vibrio có thể là tác nhân sơ cấp hoặc tác nhân thứ cấp (tác nhân cơ hội, ký sinh trùng ký sinh hay các tác động môi trường như cơ học, hóa học) có thể đóng các vai trò quan trọng trong các dịch bệnh vibriosis ở động vật thủy sản (Đỗ Thị Hòa và cộng sự, 2004). Vibrio là tác nhân gây bệnh quan trọng đối với động vật nuôi thủy sản. V. anguillarum, V. salmonicida, và V. vulnificus là ba trong số những tác nhân gây bệnh chính cho vài loài cá ( Bùi Quang Tề , Phan Thị Vân và cộng sự, 1998). Số lượng chết gây ra bởi Vibrio trên cá và các loài sò hến là rất phổ biến trong giai đoạn ấu trùng sớm và có thể xuất hiện đột ngột, đôi khi dẫn đến chết toàn bộ (Thompson và cộng sự, 2004). Trong những năm gần đây, nghề nuôi cá lồng trên biển phát triển mạnh, bệnh vibiosis đã trở thành các bệnh thường gặp và gây nhiều tác hại cho nghề nuôi thủy sản (Đỗ Thị Hòa và cộng sự, 2004). Bệnh do Vibrio gây ra có thể quan sát được ở khắp mọi nơi có nghề nuôi động vật thủy sản nước lợ và nước mặn, sự phân bố của bệnh này rộng khắp thế giới, tập trung ở châu Á, Phi và Mỹ. Nhiều loài cá biển có giá trị kinh tế cao đang được nuôi phổ biến ở nhiều quốc gia châu Á, như cá mú (Epinephelus spp.), cá chẽm (Lates calcarifer) thường bị bệnh này, đặc biệt là hình thức nuôi lồng bè trên biển (Liopo và cộng sự, 2001). Bệnh thường thể hiện các dấu hiệu: trên thân xuất hiện các đốm đỏ nhỏ, tại đó vẩy cá bị tróc và rụng đi, sau một thời gian tạo nên các vết loét nhỏ, sâu. Giải phẫu bên trong cho thấy hiện tượng xuất huyết nội tạng, và xuất huyết trong cơ của cá. Cá bị bệnh có thể gây chết hàng loạt khi bị cấp tính, gây chết rải rác khi ở các thể thứ cấp tính (Đỗ Thị Hòa và cộng sự, 2004). Từ cá bệnh ở Việt Nam người ta đã phân lập được một số loài vi khuẩn như Vibrio parahaemolyticus, V. alginolyticus, và V. anguillarum (Phan Thị Vân và cộng sự, 2000). Ngoài ra có những thông báo khác về bệnh do Vibrio ở cá như vi khuẩn V. anguillarum, V. vulnificus gây bệnh nhiễm khuẩn máu ở cá trình, V. salmonicida gây bệnh ở cá vùng nước lạnh (Đỗ Thị Hòa và cộng sự, 2004). Tình hình bệnh dịch và nguyên nhân gây bệnh ở trên các loài cá nuôi thương phẩm như cá mú, cá chẽm, cá giò đã được nhiều nghiên cứu công bố. Tuy nhiên do cá chim vây vàng mới được đưa vào nuôi thương phẩm trong thời gian gần đây nên chưa có nghiên cứu cụ thể về dịch bệnh được công bố, nhưng qua thực tiễn nuôi cá chim trắng vây vàng ở lồng bè trên biển, chúng tôi quan sát thấy số lượng cá bị hao hụt do bệnh tật là tương đối lớn. Chúng tôi cũng đã tiến hành thu mẫu cá chim trắng vây vàng bị bệnh đem về phân lập các chủng gây bệnh, kết quả là có rất nhiều vi khuẩn thuộc Vibrio spp đã được phân lập, đây là một cơ sở để kiểm tra và xem xét các tác nhân vi khuẩn gây bệnh trên loài cá này trong tương lai. Để làm sáng tỏ vấn đề này thì cần các nghiên cứu cụ thể để đánh giá cũng như đưa ra các biện pháp khắc phục để nghề nuôi thương phẩm cá chim trắng vây vàng được phát triển mạnh. . Tổng quan về vi khuẩn lactic Giới thiệu về vi khuẩn lactic 1.3.1.1. Giới thiệu chung Từ lâu vi khuẩn lactic đã được con người ứng dụng rộng rãi để chế biến các loại thức ăn chua (sữa chua, muối dưa, muối cà, …), ủ chua thức ăn cho gia súc hoặc để sản xuất axit lactic và các loại muối của axit lactic. Ngay từ năm 1780 nhà hóa học người Thụy Điển Scheele lần đầu tiên tách được axit lactic từ sữa bò lên men chua. Năm 1875, L.Pasteur đã chứng minh được rằng việc làm chua là kết quả hoạt động của một nhóm vi sinh vật đặc biệt gọi là vi khuẩn lactic. 21 năm sau (1878) Lister đã phân lập được vi khuẩn lactic và đăt tên là Bacterium lactic (ngày nay gọi là Streptococus lactic ) và ngành công nghiệp lên men nhờ vi khuẩn lactic đã hình thành từ năm 1881. Những vi khuẩn gây lên men lactic được gọi là vi khuẩn lactic, chúng có thể lên men được các loại đường monosacarit, disacarit nhưng không lên men được tinh bột. Vi khuẩn lactic thường có dạng hình cầu ( hoặc oval) và hình que, đường kính của các dạng lactic thường từ 0.5 – 1.5 µm, các tế bào hình cầu xếp thành cặp hoặc chuỗi có chiều dài khác nhau. Kích thước tế bào trực khuẩn lactic khoảng 1 – 8 µm, trực khuẩn đứng riêng rẽ hoặc kết thành chuỗi. Tất cả các vi khuẩn lactic đều không chuyển động, không sinh bào tử, G+, kỵ khí tùy tiện vi hiếu khí. Trực khuẩn thường nhạy cảm hơn so với liên cầu khuẩn. Vi khuẩn lactic lên men được monosaccarit và disaccarit nhưng không phải tất cả các vi khuẩn lactic đều lên men được bất kỳ loại disaccarit nào, một số không lên men được saccaroza, một số không sử dụng được latose, các vi khuẩn lactic không lên men được tinh bột ( trừ chủng Lactobacillus delbruceckii) và các polysaccarit khác. Khả năng tạo thành axit lactic của các loài vi khuẩn lactic khác nhau thi rất khác nhau và như vậy độ bền với axit này cũng rất khác nhau. Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo được axit lactic cao, các trực khuẩn này có thể phát triển ở pH = 3,8 – 4 còn cầu khuẩn không thể phát triển trên môi trường này, hoạt lực lên men tốt nhất của trực khuẩn là ở pH = 5 – 6. Đa số vi khuẩn lactic đặc biệt là trực khuẩn lactic đồng hình rất kén chọn thành phần dinh dưỡng trong môi trường và chỉ phát triển được trong môi trường có tương đối đầy đủ các axit amin hoặc các hợp chất Nitơ phức tạp hơn. Ngoài ra chúng còn có nhu cầu về vitamin ( B1, B6 , PP, các axit pantotenic, axit folic …). Vì vậy môi trường nuôi cấy vi khuẩn lactic khá phức tạp. Chính các đặc điểm dinh dưỡng về axit amin và vitamin cho nên nhiều chủng vi khuẩn lactic được dùng trong phân tích hai dạng hợp chất này ở các cơ chất khác nhau. Vi khuẩn lactic có hoạt tính protease phân hủy protein thành peptit, axit amin, hoạt tính này ở các loài khác nhau thì khác nhau, thường ở trực khuẩn là cao hơn. Vi khuẩn lactic chịu được trạng thái khô hạn, bền vững với CO2 và etylic, nhiều loài vận sống được trong môi trường 10 – 15% cồn hoặc cao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl, có thể sống trong môi trường từ 7 – 10 % NaCl. Vi khuẩn lactic ưa ấm có nhiệt độ sinh trưởng tối thích trong khoảng 25 – 350C, nhóm ưa nhiệt có nhiệt độ tối thích 40 – 450C, nhóm ưa lạnh phát triển tốt ở nhiệt độ tương đối thấp ( <= 50C). Khi gia nhiệt đến 60 – 800C thì hầu hết bị chết sau 10 – 30 phút. Một số vi khuẩn lactic có khẳ năng tạo thành màng nhầy, một số khác có khả năng đối kháng với thể hoại sinh và các vi sinh vật gây bệnh hoặc làm thối rữa thực phẩm. Như vậy ngoài khẳ năng tạo ra axit lactic, các loài này còn sinh ra các hợp chất có hoạt tính kháng sinh ( Bacterioxin). Trong tự nhiên, vi khuẩn lactic thường gặp trong không khí, đất, nước nhưng chủ yếu là ở thực vật và các sản phẩm thực phẩm thực phẩm (rau quả, sữa, thịt,…) một số tìm thấy trong đường tiêu hóa của người và động vật. 1.3.1.2. Phân loại vi khuẩn lactic Người ta dựa vào quá trình lên men chia vi khuẩn lactic thành hai loại: vi khuẩn lên men lactic đồng hình và dị hình. 1.3.1.2.1. Lên men đồng hình - Lactobacterium casei: đây là những trực khuẩn rất ngắn gây chua sữa tự nhiên. Yếm khí tuỳ tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo ra môi trường có từ 0,8 ÷ 1% axit lactic. Ở điều kiện bình thường gây chua sữa trong vòng 10 đến 12 giờ. Nguồn nitơ cho vi khuẩn này là peptone. Nhiệt độ tối thiểu cho chúng phát triển là 100C, tối ưu là 350C và tối đa là 450C, chúng thuỷ phân cazein và gelatin rất yếu. - Streptococcus cremoris: Thường tạo thành chuỗi dài, thường phát triển ở nhiệt độ thấp hơn Lactobacterium casei, tối ưu từ 250C ÷ 300C, lên men glucose, galactose. - Lactobacterium bulgaricus: đây là trực khuẩn rất dài, nhiệt độ phát triển tối ưu là 200C, có khả năng lên men glucose, lactose. Có khả năng tạo độ axit cao (3,7% axit lactic). - Lactobacterium delbruckii: thường gặp trên hạt đại mạch, đây là trực khuẩn lớn. Trong quá trình phát triển của mình chúng có khả năng tạo thành sợi. Nhiệt độ tối ưu cho chúng phát triển từ 45 ÷ 500C, khác với các loài khác chúng không có khả năng lên men đường lactose vì vậy chúng không được dùng trong chế biến sữa. - Lactobacterium cueumeris fermenti: thường tìm thấy chúng trong sữa ủ chua. Là trực khuẩn không chuyển động, thường tạo thành tế bào đơn và có khi tạo thành chuỗi. Thường chúng tạo thành chuỗi trong quá trình lên men. Khả năng tạo axit tối đa trong môi trường từ 0,9 ÷ 1,2%. 1.3.1.2.1. Lên men dị hình - Streptobacterium hassice fermentatae: thường thấy chúng trong các dịch lên men chua rau cải. Chúng tồn tại từng tế bào riêng biệt hoặc ghép thành từng đôi, hoặc chuỗi ngắn có khi ghép thành từng chuỗi dài hình sợi. Khi lên men rau cải chua tạo thành axit lactic, axit axetic, rượu etylic và CO2. Lên men đường saccarose tốt hơn lên men đường lactose. - Lactobacterium lycopersici: là trực khuẩn gram dương, sinh hơi, tế bào tạo thành chuỗi hay đơn, có khi ghép thành đôi một. Khi lên men chúng tạo thành axit lactic, rượu êtylic, axit axetic và CO2. Chúng có khả năng tạo bào tử, tế bào sinh dưỡng thường chết ở nhiệt độ 800C. 1.3.2. Giới thiệu về giống Lactobacillus Lactobacillus là vi khuẩn Gram dương, kích thước lớn (0,5 - 0,7 × 2 - 8 μm), đại bộ phận các loài không di động, không sinh bào tử, có dạng hình que hay hình cầu. Chúng có những nhu cầu về dinh dưỡng phức tạp và làm lên men hoàn toàn, hiếu khí hay kị khí, ưa axit.( De Man và cộng sự, 1960). Nhiệt độ phát triển tối thích thường là 30 – 350 C. Khuẩn lạc của Lactobacillus thường có hình tròn, màu trắng hay đục sữa. Lactobacillus được đặc trưng bởi khả năng sản xuất axit lactic là một sản phẩm phụ của quá trình chuyển hóa glucose. -Lactobacillus được tìm thấy trong các môi trường sống có chứa nhiều cacbohydrat và phân bố rộng khắp trong thức ăn, thức ăn ủ chua, phân bón, sữa và các sản phẩm sữa và trong đường ruột người, động vật, thủy sản…. -Nhiều loài Lactobacillus được sử dụng thương mại trong việc sản xuất các loại sữa chua, pho mát và sữa chua, và họ có một vai trò quan trọng trong sản xuất rau quả lên men (dưa chua và dưa cải bắp), đồ uống (rượu vang và nước trái cây), bánh mì bột chua, và một số xúc xích . Ngày nay Lactobacillus được sử dụng trong chế phẩm probiotic cho cả con người và vật nuôi. Đặc biệt, trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản chế phẩm probiotic đang được phát triển và ứng dụng ngày càng rộng rãi. 1.3.2.1 Giống Lactobacillus – các đặc tính của vi khuẩn probiotic 1.3.2.2.1 Khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn và đối kháng với các vi khuẩn gây bệnh Lactobacillus có khả năng sinh ra các chất kháng khuẩn và đối kháng với nhiều vi khuẩn Gram (+), Gram (-) và kể cả nấm. Lactobacillus có khẳ năng sinh ra các chất kháng khuẩn bao gồm: các axit hữu cơ (axit lactic và axetic axit), hydrogen peroxit, cacbondioxit, và diaxetyl cũng như bacterioxin và các hợp chất giống bacterioxin ( Mishra và Lambert, 1996; Ouwehand và cộng sự, 1999). Cả axit lactic và axit axetic đều có khẳ năng hạn chế sự phát triển của các vi sinh vật khác bởi chúng làm giảm pH bên trong đường ruột và chính điều này đã ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của các vi sinh vật khác (Mishra và Lambert, 1996). Hydrogen peroxit ức chế được sự phát triển của cả vi khuẩn Gram(+) và Gram(-) (Hollang, Knapp, và Shoesmith, 1987; Mishra và Lambert, 1996). Diacetyl tác động ức chế lên sự tăng trưởng bằng cách can thiệp sử dụng arginine (Jay, 1986) Ngoài ra Lactobacillus còn có khả năng sinh ra bacterioxin, một loại protein có khả năng tiêu diệt các vi khuẩn khác do sự tạo thành các kênh làm thay đổi tính thấm của màng tế bào, nhiều loại bacterioxin còn có khả năng phân giải ADN, ARN và tấn công vào peptidoglycan để làm suy yếu thành tế bào. Bacterioxin sẽ tấn công các vi khuẩn gây bệnh và ức chế sự phát triển của chúng, trong đó có các vi khuẩn gây bệnh như: E.coli; Samonella; Vibrio; Campylobacter, Shigella, Vibrio, Clostridium, Candida albicans, và một số virus khác nữa (O’Sullivan và Kullen, 1998). 1.3.2.2.3 Khả năng chịu mặn Khả năng chịu mặn của Lactobacillus có vai trò quan trọng vì đây là yếu tố đầu tiên quyết định sự tồn tại của probiotic trong môi trường nước biển. Khả năng chịu mặn là đặc tính quý khi sử dụng các chủng này làm chế phẩm cho NTTS ở các vùng khác nhau. Một số chủng Lactobacillus đã được biết với khả năng chịu độ mặn cao, cao hơn rất nhiều so với độ mặn trung bình từ 3,1‰ tới 3,8‰ của nước biển như: L. amylovorus DCE 471có thể tồn tại và sinh ra bacterioxin trong môi trường 3 % (w/v) NaCl (Patricia Neysens và cộng sự, 2003) Lactobacillus sakei có thể sống trong môi trường có độ mặn rất cao 9% NaCl (Chaillou và cộng sự, 2005). 1.3.2.2.4 Khả năng tồn tại trong đường tiêu hóa Trong các điều kiện invitro, nhiều chủng Lactobacillus đã được tuyển chọn với khả năng tồn tại ở trong điều kiện bất lợi của đường ruột động vật thủy sản như môi trường axit HCl ở dạ dày, môi trường kiềm của ruột, lyzozyme, dịch tụy, dịch mật. (Srikanjana Klayraung và cộng sự, 2008 ). Khả năng tồn tại trong các điều kiện khắc nghiệt của đường tiêu hóa giúp cho các vi sinh vật probiotic có thể cạnh tranh được vị trí bám dính và các nguồn dinh dưỡng, năng lượng với các vi khuẩn gây hại. Một số chủng Lactobacillus có khả năng tồn tại tốt trong đường tiêu hóa đã được phân lập như: L. curvatus, L. reuteri, L.plantarum, L. parapentarum, L. pentosus, L. keferi, L. fermentum, L. animalis, L.mucosae, L. aviaries ssp. aviaries, L.salivarius ssp. salicinus, L. salivarius ssp.L.salivarius, L. hilgardii, and L. panis (Srikanjana Klayraung và cộng sự, 2008 ). 1.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự phát triển của vi khuẩn lactic nói chung và Lactobacillus nói riêng. 1.3.2.1.1. Ảnh hưởng của các chất dinh dưỡng Trong công nghiệp, vật liệu dùng để làm môi trường cho vi sinh vật phát triển cần đảm bảo các yếu tố: đầy đủ chất dinh dưỡng, không có độc tố, cho hiệu suất thu hồi là lớn nhất và giá thành rẻ (Lương Đức Phẩm, 2004). Mỗi nguồn dinh dưỡng cung cấp không chỉ ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn trong quá trình nuôi cấy mà còn ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình thu hồi và bảo quản chế phẩm sinh khối sau này. Ảnh hưởng của nguồn cacbon Cacbon là thành tố chính trong các hợp chất hữu cơ xây dựng lên cơ thể của mọi loài sinh vật. Vì vậy sự chuyển hoá nguồn dinh dưỡng cacbon thành các chất cần thiết cho tế bào vi sinh vật chiếm vị trí hàng đầu trong quá trình dinh dưỡng của tế bào vi sinh vật. Vi khuẩn lactic sử dụng được rất nhiều loại hydratcacbon, từ các hexose (glucose, fructose, manose, galactose), các đường đôi (saccarose, lactose, maltose) cho đến các polysaccarit (tinh bột, dextrin). + Glucose ở dạng D- glucose, là loại monosaccarit hấp thụ dễ dàng nhất. Chúng được vi sinh vật sử dụng đầu tiên rồi mới đến các loại khó chuyển hoá hơn. Vì vậy trong quá trình sản xuất người ta thường đưa về loại đường này cho vi sinh vật dễ sử dụng. + Lactose là disaccarit, nó là đường có trong sữa người và động vật. Một số chủng vi khuẩn lactic có khả năng sử dụng lactose làm thức ăn vì chúng có khả năng sinh enzym β-galactosidase. Enzym này thuỷ phân lactose thành glucose và galactose, giúp cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn được dễ dàng hơn. + Sucrose cũng là một disaccarit. Trong quá trình lên men dưới tác dụng của enzym sucrose hydrolase bị thuỷ phân thành glucose và fructose. Vài loài lactococci, saccarose được vận chuyển bởi hệ enzym sucrose phosphotransferase và một enzym đặc hiệu sucrose-6-phosphate hydrolase phân cắt sucrose-6-phosphate thành glucose-6-phosphate và fructose. Những enzym này chỉ được tiết ra khi xuất hiện sucrose trong môi trường (Thompson và Chassy, 1981). + Maltodextrin là sản phẩm trung gian khi thuỷ phân tinh bột thành đường, có 3-20 chuỗi. Những chuỗi này được tạo bởi vài gốc dextroza liên kết với nhau bởi liên kết hidro yếu. Nguồn năng lượng quan trọng nhất cho vi khuẩn lactic là monosaccrit và disaccarit. Các nguồn cacbon này được dùng để cung cấp năng lượng, xây dựng cấu trúc tế bào và sinh ra các axit hữu cơ như axit citric, malic, pyruvic, fumaric, axetic… Một vài loài vi khuẩn lactic lên men dị hình phân lập từ các sản phẩm thực phẩm, có thể sử dụng các axit gluconic và galacturonic tạo thành CO2, axit axetic và axit lactic. Trong quá trình lên men các cơ chất chứa cacbon, vi khuẩn lactic có thể sử dụng cả các axit amin như axit glutamic, arginin, tirozin làm nguồn cung cấp năng lượng. Khi đó tạo ra quá trình đề cacboxyl và tạo ra CO2. Các loại vi khuẩn khác nhau thì đòi hỏi nguồn cacbon khác nhau. Một số loài vi khuẩn lactic có thể sử dụng được dextrin và tinh bột (William và Wilkins, 1986). Sự phát triển của vi khuẩn lactic với mỗi loại đường khác nhau sẽ tạo ra các tế bào có đặc điểm hình thái và sinh lý khác nhau và vì vậy cũng sẽ có khả năng chống chịu khác nhau trước những áp lực của các quá trình xử lý sau này. Nhóm các nhà khoa học của Carcalho đã khẳng định rằng khả năng sống sót của L. bulgaricus trong và sau sấy đông khô phụ thuộc vào loại đường được bổ sung trong quá trình nuôi cấy và thu hồi chế phẩm, nếu lên men từ manose thì tỷ lệ tế bào chết nhiều hơn hẳn so với lên men từ fructose và lactose (Carvalho và cộng sư, 2004). Tuy nhiên, việc lựa chọn loại đường nào cũng cần quan tâm đến vấn đề kinh tế nhằm giảm thiểu chi phí đầu vào. Ảnh hưởng của nguồn nitơ Nitơ cũng là một nguyên tố cần thiết cho sự sống của tất cả sinh vật. Vật chất cơ bản của tế bào (protein, axit nucleic…) đều chứa nitơ, vì vậy nitơ đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Vi khuẩn lactic đòi hỏi rất nhiều axit amin khác nhau do đó chúng cần môi trường có sẵn nguồn nitơ nhằm đảm bảo sự phát triển của mình. Axit amin có thể được đồng hoá dưới dạng peptit nhờ vào tác dụng của enzym protease ngoại bào hay nội bào. Mỗi loài vi khuẩn khác nhau lại có nhu cầu về nguồn nitơ khác nhau. Phần lớn vi khuẩn lactic không thể sinh tổng hợp được các chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ nên chúng đòi hỏi nguồn nitơ có sẵn trong môi trường. Chỉ có một số ít loài vi khuẩn lactic có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất hữu cơ từ nguồn nitơ vô cơ như L. helveticus, chúng có thể bị kích thích bởi sự có mặt của muối amoni trong môi trường (Chopin, 1993). Để sinh trưởng và phát triển bình thường, ngoài nitơ dưới dạng hỗn hợp các axit amin, vi khuẩn lactic còn cần những hợp chất hữu cơ chứa nitơ như các sản phẩm thuỷ phân protein từ lactanbumin, casein, pepton, peptit, dịch nấm men thuỷ phân, dịch chiết thịt, trypton…Đây cũng là nguồn nitơ thường xuyên được sử dụng để chuẩn bị môi trường nuôi cấy. Tuy nhiên ở quy mô công nghiệp ta cần nghiên cứu những nguồn nitơ thích hợp để sản xuất giúp giảm giá thành sản phẩm mà nâng cao được hiệu quả sản xuất. Trong đó dịch nấm men thuỷ phân được sử dụng khá nhiều (Lars Axelsson, 2004). Ảnh hưởng của các muối vô cơ và chất kích thích sinh trưởng Các muối vô cơ và các chất khoáng chỉ với lượng rất nhỏ nhưng lại có ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Chẳng hạn đối với Lactobacillus Mn2+, Mg2+, Fe2+ làm tăng cường sự phát triển của vi khuẩn lactic, hay Ca2+ tham gia vào cấu trúc enzym protease thuỷ phân một số protein là nguồn dinh dưỡng nuôi tế bào. Nhìn chung mangan và magie là những chất đóng các vai trò chủ yếu sau: + Tham gia cấu trúc và đảm bảo chức năng hoạt động của enzym. + Giải độc cho tế bào khỏi sự có mặt của oxy. + Ổn định cấu trúc tế bào. Mg2+ là chất hoạt động trong quá trình lên men lactic bằng cách giúp vi khuẩn lactic sử dụng tốt hơn các loại đường. Carvalho và cộng sự đã nhận thấy là khi bổ sung NaCl và saccarose vào môi trường MRS khi nuôi cấy L. bulgaricus đem lại những kết quả khác nhau trong quá trình tạo sinh khối và tỷ lệ sống sót của tế bào trong khi sấy và bảo quản sau này (Carvalho và cộng sự, 2004). Các chất chứa axit béo có mặt trong môi trường cũng có ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Chúng không những kích thích sinh trưởng mà còn đóng vai trò trong quá trình lạnh đông sau này. Ví dụ Tween 80 sẽ làm thay đổi một số axit béo trong tế bào vi khuẩn lactic, sự thay đổi này ảnh hưởng đến khả năng chịu lạnh và khả năng chống chịu muối mặn của vi khuẩn lactic (Ho Phu Ha và Michelle Cartherine Adams, 2007). 13.2.2.2. Ảnh hưởng của các điều kiện nuôi cấy Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống Tỷ lệ tiếp giống có ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển của vi khuẩn. Tỷ lệ tiếp giống quá thấp sẽ kéo dài thời gian nuôi cấy, dễ nhiễm tạp, hiệu suất thu hồi sinh khối thấp. Tỷ lệ tiếp giống quá cao, mặc dù thời gian nuôi cấy rút ngắn nhưng hàm lượng sinh khối không cao do vi khuẩn phát triển nhanh quá làm nguồn làm thức ăn nhanh chóng cạn kiệt, và chúng sinh ra một số sản phẩm gây ức chế quá trình sinh trưởng. Vì vậy chọn tỷ lệ tiếp giống thích hợp sẽ tiết kiệm canh trường giống, đảm bảo quá trình lên men hiệu quả, rút ngắn thời gian lên men. Ảnh hưởng của pH Trong quá trình lên men, vi khuẩn lactic sinh axit làm pH môi trường giảm, khi pH môi trường giảm đến một mức nào đó nó sẽ ức chế chính sự phát triển của vi khuẩn lactic. Vì vậy trong quá trình nuôi người ta phải luôn điều chỉnh pH về khoảng tối thích cho vi khuẩn phát triển. Mỗi một loài vi khuẩn lactic có một khoảng pH tối thích khác nhau, dao động trong khoảng 4,5-6,5, nhưng cũng có một số chủng có thể phát triển ở pH=9,6 và một số hoạt động ở pH=3,2 như Lactobacillus fermentum có thể chịu được pH=3. Theo Giraud và cộng sự đối với vi khuẩn L. plantarum A6, sự giảm pH sẽ làm giảm sự chuyển hoá cơ chất. Ngoài ra Silva và cộng sự đã tìm ra mối liên hệ giữa pH cuối cùng của môi trường nuôi cấy chủng L. bulgaricus liên quan đến quá trình sấy phun và bảo quản khô sau này. Họ nhận định được tế bào sẽ chịu được quá trình xử lý nhiệt độ tốt hơn nếu trong quá trình nuôi cấy không điều chỉnh pH (Lars Axelsson, 2004). Ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Nhiệt độ ảnh hưởng đến các phản ứng enzym của tế bài vi sinh vật. Nhiệt độ nuôi cấy quá cao hay quá thấp đều có thể gây ức chế các enzyme, làm đình trệ các phản ứng trao đổi chất và do đó ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Ví dụ: vi khuẩn Lactobacillus fermentum là loài ưa ấm, phát triển tốt ở nhiệt độ cơ thể người 37oC. 1.3.3. Tình hình nghiên cứu sử dụng Lactobacillus bổ sung vào chế phẩm probiotic trong nuôi trồng thủy sản Những nghiên cứu ở nước ngoài: Ở một số nước Châu Âu, nhiều chủng Lactobacillus đã được lựa chọn để làm chế phẩm vi sinh trong nuôi cá. Trong một nghiên cứu của Nikoskelainen và cộng sự (2001) đã cho thấy khả năng giảm tỷ lệ chết của cá hồi của hai chủng Lactobacillus rhamnosus và Lactobacillus bulgaricus với liều lượng bổ sung vào thức ăn của cá là 1012 CFU/g . Bên cạnh đó, Carnevali và cộng sự (2004) đã cho thấy khả năng cải thiện sức khỏe của cá tráp biển khi bổ sung Lactobacillus plantarum với nồng độ 104 CFU/g (Carnevali và cs, 2004). Ở Ấn Độ, theo nghiên cứu của Mohanty và cộng sự (1996) cho thấy chế phẩm vi sinh sử dụng Lactobacillus và nấm men Saccharomyces cerevisiae có khả năng kích thích sự tăng trưởng của cá chép. Ở Thái Lan, Jiravanichpaisal và cộng sự (1997) đã sử dụng Lactobacillus trong nuôi tôm sú (P.momodon Fabrius) và giảm được tỷ lệ tôm chết do dịch bệnh gây ra bởi nhóm vibrio và bệnh đốm trắng. Ngoài ra có rất nhiều chế phẩm sử dụng Lactobacillus như BZT® AQUA, BZT® DIGESTER (Bio-Form,L.L.C.,Tulsa,Oklahoma,USA); Aqua Ron (International Biologicals, Ấn Độ); EPICIN-Pond (Epicore BioNetworks Inc - USA )…. Các chế phẩm này có tác dụng làm ổn định chất lượng nước và nền đáy trong ao nuôi tôm cá; nâng cao sức khoẻ và sức đề kháng tôm cá nuôi; giảm thiểu ô nhiễm môi trường ao nuôi và xung quanh do nuôi trồng thuỷ sản gây nên; nâng cao hiệu quả sử dụng thức ăn của thủy sản. Những nghiên cứu trong nước: Ở Việt Nam, những nghiên cứu về việc sử dụng các chế phẩm vi sinh và Lactobacillus . spp vào chế phẩm để cải thiện môi trường nuôi thủy sản nói chung và nuôi tôm nói riêng còn tương đối ít (Nguyễn Hữu Phúc và Nguyễn Văn Hảo, 1998) Theo Vũ Thị Thứ và cộng sự, (2004) thử nghiệm men vi sinh Biochie để xử lý nước nuôi tôm sú giống và tôm thịt tại Đồ Sơn, Hải Phòng và Hà Nội cho kết quả khá tốt thông qua môi trường được cải thiện, đặc biệt rất có hiệu quả đối với nuôi tôm giống như giảm chu kỳ thay nước và giảm mùi hôi, tăng tỷ lệ sống và tăng trưởng của tôm. Mô hình nuôi tôm sú bằng chế phẩm vi sinh (ES-01 và BS-01 của Trung tâm

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docBC0412043.doc
Tài liệu liên quan