TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu điều kiện thu nhận chế phẩm
Bacillus sử dụng làm probiotic trong chăn nuôi

NGUYỄN THỊ LAN ANH


Ngành: Công nghệ thực phẩm

Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Hồ Phú Hà
Viện:

Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm

HÀ NỘI, 12/2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Nghiên cứu điều kiện thu nhận chế phẩm
Bacillus sử dụng làm probiotic trong chăn nuôi

NGUYỄN THỊ LAN ANH


Ngành: Công nghệ thực phẩm

Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS. Hồ Phú Hà

Chữ ký của GVHD

Viện:

Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm

HÀ NỘI, 12/2021


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : Nguyễn Thị Lan Anh
Đề tài luận văn: Nghiên cứu điều kiện thu nhận chế phẩm Bacillus sử dụng
làm probiotic trong chăn nuôi
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Mã số HV: CB190028
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận
tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày
………………….với các nội dung sau:
- Chỉnh sửa lỗi chính tả, bổ sung thông tin một số tài liệu tham khảo (27,
30, 47,…), thống nhất thuật ngữ khoa học sử dụng trên toàn luận văn
- Chỉnh sửa phần kết luận bám sát với các nội dung kết quả trình bày trong
luận văn
- Chỉnh sửa một số đề mục cho phù hợp (mục 3.1)
- Bổ sung phần tổng quan (mục 1.3: thu nhận chế phẩm Bacillus dạng bào
tử)
- Bổ sung phần tóm tắt, đề cập sự liên quan với chuyên ngành Công nghệ
thực phẩm của đề tài

- Sơ đồ hóa phương pháp 2.2.8
Ngày tháng 12 năm 2021
Giáo viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


NHIỆM VỤ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Lan Anh
Ngành: Cơng nghệ Thực phẩm

Khố: 2019B

Viện: Cơng nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm
1. Đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu điều kiện thu nhận chế phẩm Bacillus sử dụng
làm probiotic trong chăn ni
2.
-

Nội dung chính của đề tài:
Thu thập và sàng lọc các chủng vi khuẩn Bacillus
Khảo sát các đặc tính probiotic của các chủng Bacillus được tuyển chọn
Thu nhận chế phẩm Bacillus ứng dụng trong chăn nuôi
Kiểm tra chất lượng chế phẩm Bacillus thu được

3. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: PGS. TS. Hồ Phú Hà
4. Ngày giao nhiệm vụ: 23/12/2019

5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 30/12/2021.
TRƯỞNG BỘ MÔN
(Ký ghi rõ họ tên)

Ngày tháng năm 20…
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Sau 2 năm kể từ khi tốt nghiệp đại học, lại thêm một lần em được ngồi viết
ra những lời cảm ơn này, biết viết sao cho đủ khi những gì em được nhận là q
nhiều?!
Để hồn thành nhiệm vụ được giao của đề tài, ngoài nỗ lực học hỏi của bản
thân cịn có sự hướng dẫn tận tình của thầy cơ và sự giúp đỡ động viên của bạn
bè, người thân và gia đình.
Qua trang viết này, em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới PGS. TS. Hồ
Phú Hà và TS. Nguyễn Hải Vân – Bộ môn Công nghệ thực phẩm – Viện Công
nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã
hướng dẫn và chỉ bảo tận tình tỉ mỉ cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên
cứu và hoàn thành đề tài này.
Em cũng xin cảm ơn các thầy cô thuộc Trung tâm nghiên cứu và phát triển
Công nghệ sinh học đã giúp đỡ tạo điều kiện cho em trong thời gian làm việc tại
phòng thí nghiệm.
Bên cạnh đó, gia đình, người thương và bạn bè luôn tin tưởng và là động
lực tiếp thêm sức mạnh cho em. Cảm ơn mẹ vì đã khơng hỏi con: “Khi nào thì
con học xong?”, cảm ơn các thành viên Lab 305-B1 đã giúp đỡ và cho em nhiều
kỷ niệm đẹp, rất đẹp trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận
văn này. Cảm ơn Bách Khoa thân yêu đã cho tôi cơ hội được ở bên suốt 7 năm
trời, giờ thì mình tạm xa nhau Bách Khoa nhé, tuy xa mặt nhưng không bao giờ

cách lòng!
Một lần nữa em xin được chân thành cảm ơn!
Hà Nôi, Tháng 12 năm 2021
Học Viên

Nguyễn Thị Lan Anh


TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài: “Nghiên cứu điều kiện thu nhận chế phẩm Bacillus sử dụng làm
probiotic trong chăn nuôi.”
Tác giả luận văn:

Nguyễn Thị Lan Anh

Người hướng dẫn khoa học:

Khóa: 2019B

PGS.TS Hồ Phú Hà

Từ khóa (Keyword): thức ăn chăn ni, bào tử Bacillus, chế phẩm probiotic,
enzyme tiêu hóa, khả năng bám dính, điều kiện tiêu hóa giả lập.
Nội dung tóm tắt:
Ngành chăn ni có vai trị rất quan trọng đối với sự phát triển của ngành
công nghệ thực phẩm nói chung. Chất lượng của các sản phẩm của ngành chăn
ni đóng vai trị quyết định đối với chất lượng nguồn nguyên liệu cũng như chất
lượng của các sản phẩm thực phẩm. Tuy nhiên các vấn nạn kháng kháng sinh,
tồn dư kháng sinh trong các sản phẩm ngành chăn nuôi đã gây nên sự bấp bênh
trong nguồn nguyên liệu chế biến thực phẩm, chất lượng thực phẩm chế biến từ

ngành chăn ni khơng được đánh giá cao, khó xuất khẩu thương mại.
Chế phẩm probiotic được đánh giá là một trong các giải pháp giúp nâng cao
an toàn sinh học, giải quyết vấn nạn kháng kháng sinh trong vật nuôi hướng tới
mục tiêu phát triển bền vững của ngành chăn ni ở Việt Nam qua đó thúc đẩy
sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Việt Nam.
Nghiên cứu này nhằm đánh giá và tuyển chọn chủng vi sinh vật probiotic
tiềm năng để sản xuất chế phẩm sinh học ứng dụng trong sản xuất thức ăn chăn
nuôi. 141 chủng vi sinh vật đã được thu thập từ Bộ sưu tập của Viện Hàn Lâm và
Khoa học công nghệ Việt Nam và Bộ sưu tập của Viện Công nghệ Sinh học và
Công nghệ Thực phẩm ĐH Bách Khoa Hà Nội được sàng lọc tuyển chọn chủng
Bacillus tiềm năng theo phương pháp nhuộm gram, khả năng sinh enzyme
catalase, khả năng sống sót trong điều kiện pH thấp, khả năng sinh enzyme ngoại
bào, khả năng tồn tại trong điều kiện đường ruột được xác định theo phương
pháp cho vi sinh vật probiotic tiếp xúc với môi trường dịch dạ dày và ruột non
giả lập và định lượng khả năng sống sót phương theo phương pháp pha loãng liên


tiếp và trang đếm trên đĩa thạch, khả năng bám dính niêm mạc ruột vật ni.
Chủng Bacillus tiềm năng probiotic được tuyển chọn tiến hành thu bào tử bằng
phương pháp kích thích vi khuẩn tạo bào tử trong mơi trường nghèo dinh dưỡng,
sau đó tạo chế phẩm Bacillus dạng bào tử bằng phương pháp sấy phun và đánh
giá các hoạt tính probiotic của chế phẩm.
Kết quả thu được là 52/91 chủng vi khuẩn Bacillus tiềm năng được tuyển
chọn trên tiêu trí gram dương, sinh catalase và sống sót trong mơi trường pH
thấp. Trong đó 19 chủng (chiếm tỉ lệ 36,54%) có khả năng sinh cả 3 loại enzyme
ngoại bào bao gồm …. Khả năng sống sót của các vi sinh vật probiotic thử
nghiệm trong điều kiện tiêu hóa giả lập là tương đối cao (trung bình đạt 70%).
Dựa trên các kết quả sàng lọc, hai chủng vi sinh vật probiotic tiềm năng
P5QN4 và P4QN11 được lựa chọn để xác định khả năng bám dính, tạo bào tử và
thu chế phẩm. Kết quả cho thấy cả hai chủng đều có mật độ bám dính niêm mạc

ruột tốt ở mức 5,59 – 5,85 logCFU/cm2 và hiệu suất bám dính cao nhất đạt 91 98% ở mật độ thử 106 CFU/ml. Chế phẩm dạng bào tử của cả 2 chủng ở dạng bột
khô (độ ẩm ≈ 11%) có mật độ 107 – 108 CFU/g, có khả năng sinh cả 3 loại
enzyme ngoại bào hỗ trợ tiêu hóa, sống sót và sinh trưởng tốt trong điều kiện
đường ruột giả lập, mật độ không thay đổi về pha log sau 6 tháng bảo quản ở
điều kiện thường. Các kết quả thu được trong nghiên cứu chứng minh tiềm năng
sản xuất chế phẩm sinh học động vật và là cơ sở để thực hiện các nghiên cứu sâu
hơn trong việc ứng dụng chế phẩm trong sản xuất thức ăn chăn nuôi.


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

1.1 Giới thiệu về vi khuẩn Bacillus

3

1.1.1 Đặc điểm chung về vi khuẩn Bacillus .................................................... 3
1.1.2 Các yếu tổ ảnh hưởng tới điều kiện nuôi cấy vi khuẩn Bacillus ............ 8
1.1.3 Phân lập chủng vi khuẩn Bacillus ......................................................... 10
1.2 Tính chất probiotic của một số chủng Bacillus

11

1.2.1 Định nghĩa probiotic ............................................................................. 11
1.2.2 Cơ chế tác dụng của probiotic: ............................................................. 12
1.2.3 Tính chất probiotic của vi khuẩn Bacillus ............................................ 13
1.3 Thu nhận chế phẩm Bacillus dạng bào tử


15

1.3.1 Phương pháp kích thích vi khuẩn Bacillus tạo bào tử .......................... 15
1.3.2 Phương pháp thu chế phẩm probiotic ................................................... 16
1.4 Ứng dụng Bacillus sp làm chế phẩm probiotic trong chăn nuôi

18

1.4.1 Thực trạng ngành chăn nuôi Việt Nam ................................................. 18
1.4.2 Ứng dụng Bacillus sp làm chế phẩm probiotic ..................................... 20
CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 25
2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .......................................................................... 25
2.1.1. Chủng vi sinh vật .................................................................................. 25
2.1.2. Hóa chất – môi trường .......................................................................... 26
2.1.3. Các thiết bị trong phịng thí nghiệm ..................................................... 27
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................... 27
2.2.1. Phương pháp xác định hoạt tính catalase .............................................. 27
2.2.2. Phương pháp nhuộm Gram ................................................................... 27
2.2.3. Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật .............................................. 28
2.2.4. Phương pháp quan sát hình thái và xác định mật độ tế bào.................. 29
2.2.5. Phương pháp xác định khả năng sống sót trong mơi trường pH thấp .. 30
2.2.6. Phương pháp xác định khả năng sinh enzyme hỗ trợ tiêu hóa ............. 31
2.2.7. Phương pháp xác định khả năng sống sót trong mơi trường đường ruột .
............................................................................................................... 32
2.2.8. Phương pháp xác định khả năng bám dính niêm mạc ruột của chủng
Bacillus ............................................................................................................. 33
i



2.2.9. Thu bào tử từ chủng Bacillus sp probiotic ........................................... 36
2.2.10. Phương pháp thu chế phẩm dạng bào tử của vi khuẩn Bacillus ........... 39
2.2.11. Phương pháp khảo sát các đặc tính probiotic và điều kiện bảo quản chế
phẩm .............................................................................................................. 40
2.2.12. Phương pháp tính tốn và xử lý số liệu ................................................ 41
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................42
3.1. Thu thập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn Bacillus định hướng ứng dụng
trong chăn nuôi

42

3.1.1. Nhuộm Gram và đánh giá khả năng sinh catalase ................................ 42
3.1.2. Bảo quản giống vi sinh vật ................................................................... 47
3.1.3. Sàng lọc chủng vi khuẩn Bacillus có khả năng sống sót trong mơi
trường pH thấp ................................................................................................. 49
3.2. Khả năng sinh các enzyme hỗ trợ tiêu hóa và khả năng sống sót trong mơi
trường đường ruột của các chủng vi khuẩn Bacillus

52

3.2.1. Khả năng sinh các enzyme hỗ trợ tiêu hóa của các chủng vi khuẩn
Bacillus ............................................................................................................ 52
3.2.2. Khả năng sống sót của chủng vi khuẩn Bacillus trong môi trường
đường ruột giả lập ............................................................................................ 56
3.2.3. Khả năng bám dính niêm mạc ruột gà của các chủng vi khuẩn Bacillus
tiềm năng .......................................................................................................... 58
3.3. Thu và tinh sạch bào tử vi khuẩn Bacillus tiềm năng

61


3.3.1. Khảo sát thời gian lên men chủng Bacillus trong môi trường DSM đạt
hiệu suất thu bào tử cao nhất............................................................................ 61
3.3.2. Khảo sát thời gian xử lý nhiệt để tinh sạch bào tử ............................... 63
3.4. Thu chế phẩm probiotic dạng bào tử Bacillus

64

3.5. Khảo sát các đặc tính probiotic và tỷ lệ sống sót sau bảo quản của chế phẩm
probiotic dạng bào tử Bacillus thu được

65

3.5.1. Khả năng sinh enzyme của chế phẩm................................................... 65
3.5.2. Khả năng sống sót trong điều kiện đường ruột của chế phẩm ............. 66
3.5.3. Tỷ lệ sống sót của chế phẩm sau thời gian bảo quản ........................... 68
PHẦN 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .....................70
Kết luận

70

Hướng nghiên cứu tiếp theo

70

TÀI LIỆU THAM KHẢO

71

ii



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN
CFU

Colony Forming Unit

CMC

Carboxymethyl cellulose

DSM

Difco sporulation media

EDTA

Acid Etylen Diamin Tetra Acetic

NA/NB

Nutrient agar/borth

REA

Relative enzyme activity values

TCA

Acid Trichloroacetic


iii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Cấu trúc của bào tử Bacillus ................................................................ 5
Hình 1. 2: Nguyên lý quá trình hình thành bào tử của vi khuẩn Bacillus ........... 6
Hình 1. 3: Chu trình sống và cơ chế tác động của bào tử Bacillus [11] ............... 7
Hình 1. 4: Cơ chế tác động của probiotic ........................................................... 13
Hình 1. 5: Khả năng chịu nhiệt của một số probiotic dạng bào tử Bacillus ...... 21
Hình 1. 6: Sản phẩm men tiêu hóa Enterogermina và vi khuẩn Natto dạng bột 23
Hình 1. 7: Các chế phẩm probiotic cho vật nuôi trên thị trường ........................ 23
Hình 2. 1: Chủng vi khuẩn BAD7 và B.Subtilis thu thập ................................... 26
Hình 2. 2: Phương pháp thí nghiệm xác định khả năng bám dính niêm mạc ruột
gà của các chủng vi khuẩn Bacillus .................................................................... 35
Hình 2. 3: Quy trình thí nghiệm thu và tinh sạch bào tử Bacillus ...................... 38
Hình 2. 4: Nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy phun quy mơ phịng thí nghiệm
.............................................................................................................................. 39
Hình 3. 1: Hình ảnh nhuộm Gram một số chủng vi khuẩn phân lập .................. 46
Hình 3. 2: Hình ảnh nhuộm Gram chủng vi khuẩn sưu tầm ............................... 46
Hình 3. 3: Khả năng sinh catalase của chủng phân lập ..................................... 47
Hình 3. 4: Chủng giống được bảo quản trong thạch nghiêng ............................. 48
Hình 3. 5: Chủng giống được bảo quản trong thạch nghiêng phủ glycerol ........ 48
Hình 3. 6: Chủng giống được bảo quản trong ống eppendolf chứa glycerol ..... 48
Hình 3. 7: Khả năng sinh Enzyme của vi khuẩn Bacillus .................................. 55
Hình 3. 8: Khả năng sống sót của các chủng vi khuẩn Bacillus ......................... 56
Hình 3. 9: Khả năng bám dính của chủng P5QN4 trên niêm mạc ruột gà ......... 58
Hình 3. 10: Khả năng bám dính của chủng P4QN11 trên niêm mạc ruột gà ..... 60
Hình 3. 11: Kính trường nhuộm Melachite mẫu dịch bào tử xử lý nhiệt ........... 64
Hình 3. 12: Chế phẩm P5QN4 thu được sau sấy phun ....................................... 65
Hình 3. 13: Khả năng sinh enzyme Amylase của chế phẩm .............................. 66

Hình 3. 14: Khả năng sống sót trong mơi trường đường ruột ............................ 67

iv


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Thông tin địa điểm lấy mẫu phân lập vi sinh vật ............................... 25
Bảng 2. 2: Các thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ............................................... 27
Bảng 3. 1: Nhuộm Gram và khả năng sinh catalase ........................................... 42
Bảng 3. 2: Khả năng sống sót trong mơi trường pH 2.5 ..................................... 50
Bảng 3. 3: Giá trị hoạt động tương đối của các enzyme (REA) ......................... 53
Bảng 3. 4: Hiệu suất bám dính của chủng P5QN4 trên niêm mạc ruột gà ......... 59
Bảng 3. 5: Hiệu suất bám dính của chủng P4QN11 trên niêm mạc ruột gà ....... 60
Bảng 3. 6: Khảo sát thời gian ủ DSM cho hiệu suất thu bào tử cao nhất chủng
P5QN4 ................................................................................................................. 62
Bảng 3. 7: Khảo sát thời gian ủ DSM cho hiệu suất thu bào tử cao nhất ........... 63
Bảng 3. 8: Khảo sát thời gian xử lý nhiệt tinh sạch bào tử P5QN4 .................... 63
Bảng 3. 9: Hiệu suất sấy phun chủng P5QN4 ..................................................... 64
Bảng 3. 10: Hiệu suất sấy phun chủng P4QN11 ................................................. 64
Bảng 3. 11: Khả năng sinh enzyme của chế phẩm Bacillus ............................... 66
Bảng 3. 12: Khả năng sống sót sau q trình bảo quản của chế phẩm Bacillus 68

v


LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam được biết đến là một nước phát triển về nơng nghiệp. Nơng
nghiệp nói chung, ngành chăn ni nói riêng từ lâu đã đóng vai trị hết sức quan
trọng trong việc cung cấp thực phẩm, đảm bảo an ninh lượng thực cho con người.
Sản lượng ngành chăn nuôi của nước ta ngày một tăng gặt hái được nhiều thành

tựu đáng tự hào trên quy mô trong và ngoài nước. Tuy nhiên những năm gần đây,
các dịch bệnh, vấn nạn kháng kháng sinh và tồn dư kháng sinh ở vật nuôi đã và
đang là các thách thức to lớn cho sự phát triển bền vững của ngành chăn ni.
Trong khi các cấp chưa có biện pháp quản lý hiệu quả thì việc người dân lạm
dụng thuốc kháng sinh, chất cấm chất tăng trọng tràn lan, dẫn đến giảm chất
lượng các sản phẩm chăn nuôi, phát sinh các loại dịch bệnh khơng có khả năng
phịng và chữa do vi khuẩn kháng kháng sinh gây ra…càng khiến cho tình hình
trở lên khó kiểm sốt hơn. Người tiêu dùng có tâm lý e ngại khi sử dụng các sản
phẩm từ thịt. Đứng trước tình hình thực tiễn và các yêu cầu đặt ra, Bộ Nông
nghiệp và phát triển nông thôn đã ban hành các văn bản quản lý như Thông tư số
26/2012; Thông tư 81/2009; Thông tư 42 ngày 17/11/2015 và Thông tư
06/2016/TT-BNNPTNT “Ban hành danh mục, hàm lượng kháng sinh được phép
sử dụng trong thức ăn chăn nuôi gia súc, gia cầm với mục đích kích thích sinh
trưởng tại Việt Nam. Dự kiến sẽ đưa ra dự thảo cấm kháng sinh trong thức ăn
chăn nuôi ở Việt Nam. Đây được xem là bước đi mạnh tay để giải quyết vấn nạn
kháng kháng sinh nhưng cũng đặt ra yêu cầu phải tìm ra phương thức phịng
chữa bệnh thay thuốc kháng sinh. Đến đây probiotic được xem là đối tượng tiền
năng nhất bởi khả năng tăng cường sức đề kháng cho vật ni, kháng lại các vi
khuẩn gây bệnh, kích thích tăng trưởng của vật nuôi.
Probiotic là thức ăn bổ sung vi sinh vật có lợi ảnh hưởng đến động vật chủ
bằng cách cải thiện sự cân bằng đường ruột của nó. Probiotic được bổ sung vào
thức ăn chăn nuôi nhằm mục đích giảm đến mức tối thiểu sự phát tán của vi sinh
vật có hại trong đường ruột, tăng khả năng tiêu hóa cho vật ni, hạn chế các
bệnh về đường tiêu hóa và hạn chế được việc sử dụng kháng sinh góp phần làm
tăng chất lượng sản phẩm vật ni, an toàn vệ sinh thực phẩm, nâng cao sức khỏe
cộng đồng. Trên thế giới, nhiều nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh, probiotic
bổ sung vào thức ăn chăn nuôi đang được phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên để có
1



thể ứng dụng vào ngành chăn ni thì chủng probiotic phải có khả năng chống
chịu được nhiệt độ cao (lên tới 950C) của quy trình cơng nghệ sản xuất thức ăn
chăn nuôi. Và chế phẩm dạng bào tử Bacillus được xem là lựa chọn ưu tiên hàng
đầu.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh, probiotic bổ sung
vào thức ăn chăn nuôi bắt đầu được chú trọng và phát triển trong khoảng gần 10
năm trở lại đây. Tuy nhiên, các nghiên cứu hầu như đang dừng lại ở phân lập lựa
chọn chủng, chưa xem xét sâu đến các vấn đề quy trình cơng nghệ sản xuất bào
tử hiệu suất cao, tính kháng kháng sinh của các chủng probiotic,…. Do vậy
chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu điều kiện thu nhận chế phẩm Bacillus sử
dụng làm probiotic trong chăn ni” nhằm lựa chọn những chủng Bacillus
tiềm năng có đặc tính probiotic và nghiên cứu thu chế phẩm probiotic dạng bào
tử Bacillus cho vật ni.
Mục đích của đề tài:
Lựa chọn được chủng Bacillus probiotic từ bộ sưu tập thu thập, tạo chế
phẩm Bacillus sử dụng làm probiotic trong chăn nuôi
Nội dung nghiên cứu:
Nội dung 1: Thu thập và sàng lọc các chủng vi khuẩn Bacillus tiềm năng
probiotic
Nội dung 2: Khảo sát các đặc tính probiotic của các chủng Bacillus được
tuyển chọn
Nội dung 3: Thu nhận chế phẩm Bacillus ứng dụng trong chăn nuôi
Nội dung 4: Kiểm tra chất lượng chế phẩm Bacillus thu được

2


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Giới thiệu về vi khuẩn Bacillus
1.1.1 Đặc điểm chung về vi khuẩn Bacillus

1.1.1.1 Chi Bacillus
Theo khóa phân loại của Bergey, chi Bacillus là một chi lớn và đa dạng,
được phân loại như sau:
Giới: Bacteria
Ngành: Firmicutes
Lớp: Bacilli
Bộ: Bacillales
Họ: Bacillaceae
Chi: Bacillus
VK Bacillus được Ehrenberg mô tả lần đầu tiên năm 1835 là “Virbrio
subtilis”. Năm 1872, Cohn đặt tên lại là B. subtilis. Họ Bacillaceae được chia làm
5

chi

gồm:

Bacillus,

Sporolactobacillus,

Clostridium,

Sporosarcina,

Desulfortomaculum, đặc trưng của họ này là hình thành nội bào tử (Egorov,
1976; Brooks, 2008).
Vi khuẩn Bacillus là trực khuẩn, Gram (+), dài 4-10 µm, đường kính 0,251 µm đứng đơn lẻ hoặc thành chuỗi ngắn. Vi khuẩn hiếu khí, có khả năng di
động, sinh bào tử hình bầu dục nhỏ hơn tế bào vi khuẩn và nằm giữa tế bào. Bào
tử phát triển bằng cách nảy chồi do sự nứt của bào tử, khơng kháng axit, có khả

năng chịu nhiệt, chịu ẩm, tia tử ngoại, tia phóng xạ. Vi khuẩn Bacillus phân bố
rộng rãi trong đất, nước và không khí do chúng có khả năng hình thành nội bào
tử và sống hiếu khí.
Phần lớn các chủng thuộc các lồi của chi này đều có khả năng sản sinh ra nhiều
enzyme như: catalase, a- amylase, protease, có một số chủng sinh ra celulase…
1.1.1.2 Bào tử vi khuẩn Bacillus
Không phải mọi vi khuẩn đều có bào tử. Nội bào tử thường gặp ở các vi
khuẩn thuộc chi Bacillaceae được tạo ra để giúp vi khuẩn chống chịu tốt hơn
trước những tác nhân bất lợi từ mơi trường sống có khả năng tiêu diệt nhanh
chóng và hiệu quả các dạng vi khuẩn khác như: nhiệt độ môi trường quá cao (lên
tới 100oC), các dung mơi hóa học, các bức xạ ion, tia UV, tia gama, chất tẩy rửa
3


sát trùng, thủy phân của các enzyme ví dụ như Lysozyme, môi trường thiếu dinh
dưỡng hay khô cạn…. Bào tử được hình thành ngay trong tế bào sinh dưỡng, mỗi
tế bào sinh dưỡng chỉ tạo ra một bào tử và khơng có chức năng sinh sản như bào
tử nấm. Khi vi khuẩn đã hình thành bào tử thì cũng là lúc nó chuyển sang trạng
thái “ngủ”, đây là trạng thái gần như khơng có hoạt động của tế bào. Thời gian
tồn tại của bào tử kéo dài có thể vài năm, vài chục năm và thậm chí hàng trăm
hàng triệu năm. Khi gặp điều kiện thuận lợi bào tử sẽ nảy mầm và chuyển thành
tế bào sinh dưỡng. Còn nếu bào tử bị vỡ cấu trúc thì lúc đó vi khuẩn sẽ chết.
Về mặt hình thái cấu tạo, bào tử là một khối nguyên sinh chất đặc có cấu trúc đa
vỏ, chứa các thành phần hóa học, vật chất di truyền cơ bản như ở tế bào sinh
dưỡng nhưng có một vài điểm khác về tỉ lệ giữa các thành phần và có thêm một
số thành phần mới. Bào tử Bacillus thường có dạng elip đến hình cầu, có kích
thước 0,6 – 0,9 µm x 1,0 – 1,5 µm, được bao bọc bởi nhiều lớp màng với các
thành phần lipoprotein, peptidoglycan….[1] Bào tử có cấu trúc cụ thể như sau:
 Lớp vỏ bề mặt ngoài cùng (exosprium): là lớp vở mỏng bao bọc quanh
bề mặt ngồi của bào tử, có chức năng tương tác với môi trường hoặc sinh vật

chủ, có thể chứa kháng ngun bào tử, thành phần chính là các protein
như: alanin racemase , inosine hydrolase,…[2,3]
 Lớp áo bào tử (spore coat): cấu tạo bởi nhiều lớp protein, khá dày
chiếm khoảng 10% tổng trọng lượng khô của bào tử và 25% tổng số protein bào
tử, có chức năng ngăn các các phân tử độc hại từ môi trường thẩm thấu vào trong
bào tử giúp bào tử chống chịu được với các tác nhân hóa học, ngồi ra lớp vỏ này
cũng chứa enzyme tham gia vào quá trình nảy mầm sau này của bào tử [4].
 Lớp vỏ Cortex: cấu tạo từ một peptidoglycan (ít liên kết chéo hơn
peptidoglycan của các tế bào sinh dưỡng), chiếm 50% thể tích của bào tử đảm
nhận chức năng chống chịu nhiệt của bào tử cũng như duy trì trạng thái ngủ đơng
của bào tử [5]. Lớp vỏ Cortex nằm giữa hai màng tế bào trong và màng tế bào
ngồi, trong đó màng trong sau này sẽ phát triển thành thành tế bào khi bào tử
nảy mầm.
 Lõi bào tử: nằm ở trung tâm của bào tử, tồn tại ở trạng thái rất mất nước
và chứa DNA của tế bào được bao bọc bởi các protein hịa tan trong axit có tên
SASPs bảo vệ DNA của bào tử khỏi bức xạ UV và nhiệt., các ribosome và một
4


lượng lớn axit adipicolinic phức hợp với các ion Ca2+ (DPA-Ca). Chính nhờ có
Ca2+ mà lớp vở bao bọc lõi bào tử trở nên chắc cứng. Lõi bào tử có thể chiếm tới
10% trọng lượng khô của bào tử và đóng một vai trị trong việc duy trì trạng thái
ngủ đơng của bào tử.

Hình 1. 1: Cấu trúc của bào tử Bacillus
1.1.1.3 Khả năng tạo bào tử của vi khuẩn Bacillus
Bacillus có khả năng sinh bào tử ở điều kiện khắc nghiệt. Thông thường
bào tử được tạo ra khi tế bào đã trải qua giai đoạn phát triển mạnh nhất, hay do
cạn kiệt chất dinh dưỡng. Mỗi tế bào dinh dưỡng sinh ra một bào tử. Khi bào tử
trưởng thành tế bào dinh dưỡng tự phân giải, bào tử được giải phóng ra khỏi tế

bào mẹ. Bào tử có khả năng chịu nhiệt, tia tử ngoại, phóng xạ và nhiều độc tố, vì
chúng có khả năng tồn tại ở trạng thái bào tử trong nhiều năm. Bào tử của vi
khuẩn khơng phải là một hình thức sinh sản mà chúng chỉ là một hình thức thích
nghi để giúp vi khuẩn vượt qua những điều kiện sống bất lợi.
Nguyên lý hình thành bào tử đã được Ryter [6] mô tả theo 7 giai đoạn như
sau:
+ Giai đoạn 0: Tế bào sinh dưỡng nhận tín hiệu tạo bào tử do tác động của
điều kiện môi trường khắc nghiệt.
+ Giai đoạn 1: Sự hình thành bào tử diễn ra, DNA co lại di chuyển vào
trung tâm tế bào, tế bào sinh dưỡng lúc này trở thành tế bào mẹ. DNA tiến hành
nhân đôi và một trong hai bản sao trở thành DNA của bào tử sau này.
5


+ Giai đoạn 2: Vách ngăn hình thành gần 1 cực, tách 2 tế bào con ra khỏi
tế bào mẹ. Mỗi tế bào con nhận một bản sao DNA
+ Giai đoạn 3: Hai lớp màng được tạo ra bao bọc lấy DNA bào tử
+ Giai đoạn 4-5: Bản sao DNA còn lại tự phân hủy bên trong tế bào mẹ.
Peptidoglycan được điền đầy giữa 2 lớp màng của bào tử tạo thành lớp vỏ Cortex
của bào tử.
+ Giai đoạn 6: Canxi từ bên ngồi mơi trường di chuyển vào bên trong bào
tử trong khi nước bị loại khỏi bào tử. Một màng protein bao bọc bên ngoài tạo ra
bào tử trưởng thành. Bào tử trưởng thành có khả năng chịu được các tác động từ
yếu tố khắc nghiệt của môi trường bên ngoài.
+ Giai đoạn 7: Cuối cùng enzyme Lytic thủy phân tế bào mẹ, giải phóng
bào tử hình trịn ra mơi trường

Hình 1. 2: Ngun lý q trình hình thành bào tử của vi khuẩn Bacillus [7]
1.1.1.4 Vòng đời của bào tử vi khuẩn Bacillus trong vật chủ
Chu trình sống của bào tử Bacillus trong cơ thể động vật và cơ chế tác động của

chúng như sau (Hình 1.3):

6


Hình 1. 3: Chu trình sống và cơ chế tác động của bào tử Bacillus [11]
+ Bào tử qua thức ăn đi vào dạ dày rồi xuống ruột non, ở đây chúng nảy
mầm thành những tế bào sinh dưỡng; tế bào sinh dưỡng phát triển theo cách nhân
đôi và đi xuống ruột già; ở ruột già tế bào sinh dưỡng lại tái hình thành bào tử.
+ Tất cả bảo tử và tế bào sinh dưỡng có mặt ở ruột non được các tế bào
của mô lympho gắn với ruột (GALT) tiếp nhận, nhờ gắn kết với tế bào M trong
mảng Payer. Trong mảng Payer bào tử lại nẩy mầm thành tế bào sinh dưỡng quá
trình này chỉ mất vài phút [8], tế bào sinh dưỡng được tế bào M đem đến cho tế
bào hình tua (dendritic cells) và đại thực bào (macrophage cells). Tế bào hình tua
và đại thực bào nhận tế bào sinh dưỡng từ tế bào M rồi đem trình diện với tương
bào (plasma cells), tương bào tiết kháng thể IgA. IgA đi vào xoang ruột; ở đây,
nó tấn công vào các vi khuẩn xâm nhập hay các vi khuẩn bám dính trên biểu mơ
ruột.
+ Phần bào tử khơng bị tiếp nhận vào GALT sẽ thải ra ngồi theo phân và
sống cộng sinh với thực vật. Động vật ăn thức ăn thực vật có chứa bào tử và khi
vào trong ống tiêu hóa, chu trình trên được lặp lại. Trong điều kiện bình thường,
người ta thấy bào tử trong đường tiêu hóa của người chứa tới 104 CFU/g chất
chứa tiêu hóa [9] [10]
Trong q trình bào tử Bacillus nẩy mầm thành các tế bào sinh dưỡng, các
hoạt chất sinh học như chất kháng khuẩn và enzyme được hình thành. Chính các
enzyme (amylase, protease, cellulase và phytase) giúp cho việc phân giải các chất
dinh dưỡng trong thức ăn tốt hơn và hấp thu được nhiều hơn, nhờ đó tăng được
7



lượng thức ăn thu nhận và cải thiện năng suất chăn nuôi. Nhờ sự hoạt động của
các enzyme, các chất dinh dưỡng như acid amin hay chất khoáng trong thức ăn
được giải phóng nhanh hơn cũng giúp cho năng lực miễn dịch của hệ miễn dịch
đường ruột được cải thiện.
1.1.2 Các yếu tổ ảnh hưởng tới điều kiện nuôi cấy vi khuẩn Bacillus
1.1.2.1

Nguồn dinh dưỡng

Chất dinh dưỡng là những chất giúp cho vi sinh vật đồng hoá và tăng sinh
khối hoặc thu năng lượng. Chất dinh dưỡng bao gồm hợp chất vô cơ (C, N, S, P,
Oxi) và hợp chất hữu cơ.
* Hợp chất vô cơ: Các chất vô cơ chứa các nguyên tố vi lượng như: Ca,
Mn, Zn, Mo…có vai trị trong q trình thẩm thấu, hoạt hố enzim, …
* Hợp chất hữu cơ như cacbohydrat, lipit, protein…là các chất dinh dưỡng
cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của sinh vật.
Khi nuôi cấy, các chủng vi khuẩn được cấy trên môi trường đĩa thạch chứa
các chất dinh dưỡng cần thiết (Cacbon, nito, khoáng chất, ...) và điều kiện khơng
khí phù hợp với từng chủng. Mỗi chủng có nhu cầu dinh dưỡng, khả năng đồng
hóa các chất dinh dưỡng từ các nguồn khác nhau đồng thời điều kiện hô hấp khác
nhau nên muốn chúng phát triển tạo sinh khối tốt cần tìm được điều kiện dinh
dưỡng phù hợp nhất với chúng.
Môi trường nuôi cấy phù hợp cho chủng Bacillus [11] là các mơi trường
giàu chất dinh dưỡng có thành phần chính là các peptit, pepton, dịch chiết cao
thịt cao nấm men, muối khống,… như mơi trường Nutrient broth, Luria
Betani,…
1.1.2.2

Nhiệt độ


Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến tốc độ của các phản ứng sinh hoá trong tế
bào. Dựa vào khả năng chịu nhiệt, chia vi sinh vật làm 4 nhóm: ưa lạnh, ưa ấm,
ưa nhiệt, ưa siêu nhiệt. Các chủng vi khuẩn Bacillus độ có nhiều chủng ưa nhiệt
độ cao (45oC – 75oC), hay ưa lạnh (5oC – 25oC), nhưng thường gặp Bacillus sống
ở nhiệt độ 34oC – 37oC [12]. Trong nghiên cứu này chủng vi khuẩn Bacillus
được nuôi cấy ở nhiệt độ 37oC là nhiệt độ nằm trong vùng nhiệt tối ưu của chủng
cũng là nhiệt độ bên trong hệ tiêu hóa của vật ni.

8


1.1.2.3

Độ pH

Độ pH ảnh hưởng đến tính thấm của màng, hoạt động chuyển hố vật chất
trong tế bào, hoạt tính enzim, sự hình thành ATP.
Một số chủng vi khuẩn Bacillus phù hợp với pH = 9 – 10 như Bacillus
alcalophilus, hay có loại phù hợp với pH = 2 - 6 như Bacillus acidocaldarius
nhưng đa số Bacillus sinh trưởng tốt ở pH = 7 trung tính.
Trong các nghiên cứu trước khoảng giá trị pH thích hợp cho sự sinh
trưởng của các chủng Bacillus tiềm năng probiotic như: chủng B. subtilis Natto
thích hợp sinh trưởng ở pH 7,5 (Nguyen, Nguyen, 2014), chủng B. subtilis SK09
thích hợp với pH 6,72 (Sreekumar, Krishman, 2010), hay chủng B. subtilis
BSVN15 sinh trưởng tốt ở giá trị pH trung tính tới kiềm nhẹ và tốt nhất ở pH 7
với mật độ là 87,37x109 CFU/mL [13].
Chính vì vậy ở nghiên cứu này chúng tôi lựa chọn pH môi trường 7- 7,2
để nuôi cấy các chủng Bacillus tiềm năng probiotic trong các thí nghiệm.
1.1.2.4


Thời gian ni cấy

Đường cong sinh trưởng của vi sinh vật được thể hiện qua 4 giai đoạn
gồm: pha thích nghi, pha Logarit (phát triển mạnh), pha cân bằng và pha suy
vong. Để thu được lượng sinh khối vi sinh vật cao nhất cần xác định thời gian
ni cấy thích hợp sao cho thu sinh khối trước hoặc trong pha cân bằng sẽ cho
lượng tế bào sinh khối cao và chất lượng tốt nhất. Trong nghiên cứu, thời gian
nuôi cấy vi khuẩn Bacillus nằm trong khoảng 12-24 giờ.[14]
1.1.2.5

Hàm lượng O2 cung cấp

Bacillus thuộc loài vi khuẩn hơ hấp hiếu khí tùy tiện, trong ni cấy cần
kết hợp khuấy/ lắc để cung cấp O2 cho tế bào thực hiện các hoạt động hô hấp và
trao đổi chất. Với các nghiên cứu thực hiện thí nghiệm lên men lượng sinh khối
thể tích nhỏ, sinh khối vi khuẩn được nuôi cấy trong điều kiện lắc liên tục với tốc
độ 150 – 200 rpm.
1.1.2.6

Tỉ lệ giống

Để q trình ni cấy và phát triển của chủng đạt hiệu quả tối ưu cần cân
nhắc tới mật độ tế bào trong môi trường nuôi cấy, tránh trường hợp mật độ quá
thấp giảm năng suất, quá cao lại trở thành yếu tố kìm hãm sinh trưởng.

9


Tỷ lệ tiếp giống phù hợp cho chủng vi khuẩn Bacillus phát triển tốt ở mức
trên dưới 10% (v/v) [6]

1.1.3 Phân lập chủng vi khuẩn Bacillus
Vi khuẩn Bacillus đã, đang và ngày càng trở thành những vi sinh vật quan
trọng hàng đầu về mặt ứng dụng. Các ứng dụng của chúng bao trùm hàng loạt
lĩnh vục, từ sàn xuất thực phẩm thủ công truyền thống đến công nghệ lẽn men
hiện đại, đến sinh học phân từ, y-dược học chữa các bệnh hiểm nghèo, mỹ phẩm,
xử lý môi trường ô nhiễm, thu hồi bạc kim loại từ các phế liệu và gần đây là tiềm
năng probiotic cho con người và vật ni [15]. Chính vì lẽ đó nên đã có ngày
càng nhiều các nghiên cứu sâu về chi Bacillus này cũng như mở rộng ứng dụng
cùa chúng đối với đời sống con nguời.
Nhờ khả năng sinh bào tử nên Bacillus có thể tồn tại trong thời gian rất dài
dưới các điều kiện khác nhau. Chúng rất phổ biến trong tự nhiên nên có thể phân
lập từ nhiều nguồn khác nhau như đất, nước, khơng khí, phân, trầm tích biển,
thức ăn, sữa, lớp mùn,...[16].
Trong nghiên cứu của Khuất Hữu Thanh và cs (2010) [17] đã tiến hành
phân lập vi khuẩn Bacillus gồm các mẫu đất từ các ao đang nuôi tôm tại Nha
Trang (Khánh Hòa), Đồ Sơn (Hải Phòng); các mẫu lấy từ phân giun dùng đưa
vào đáy ao nuôi tôm; các mẫu thu từ hệ thống tiêu hóa của tơm sú trưởng thành
và một vài mẫu từ các chế phẩm sinh học sử dụng trong ni trồng thủy sản mua
ngồi thị trường. Bằng phương pháp phân lập vi khuẩn với hai lần gia nhiệt ở
80oC trong 30 phút kết quả đã thu được 79 chủng vi khuẩn Bacillus để tiến hành
nghiên cứu sàng lọc vi khuẩn tiềm năng probiotic.
Nghiên cứu của Foysal và cs (2018) đã phân lập được 22 chủng Bacillus
tiềm năng từ đất, sinh quyển và trầm tích ở Bangladesh, nhằm tuyển chọn chủng
vi khuẩn Bacillus có khả năng đối kháng với các loại vi nấm và vi khuẩn gây
bệnh ở cây và cá [18].
Do đặc điểm đặc trưng của chi Bacillus là vi khuẩn gram dương, có khả
năng tạo bào tử nên phương pháp chung để phân lập vi khuẩn Bacillus bao gồm
các bước:
• Xử lý cơ học mẫu thu thập (làm nhỏ mẫu, sấy ở nhiệt độ <80oC để loại
nước và loại một số loại vi sinh vật khơng có khả năng sinh bào tử trong mẫu)

• Xử lý nhiệt mẫu ở 80oC trong 15-20 phút kích thích vi khuẩn Bacillus
tạo bào tử, sàng lọc vi khuẩn Bacillus
10


• Chang mẫu sau xử lý nhiệt trên môi trường đĩa thạch phân lập đã chuẩn
bị trước. Dựa vào hình thái khuẩn lạc khác nhau giữa các chủng để phân tách các
chủng phân lập được
• Tiến hành thêm các thử nghiệm về nhuộm gram, thử catalase,… để
khẳng định vi khuẩn phân lập được thuộc chi Bacillus
1.2 Tính chất probiotic của một số chủng Bacillus
1.2.1 Định nghĩa probiotic
 Probiotic:
Trong bộ quy tắc đánh giá probiotic trong thực phẩm được xây dựng bởi
Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hiệp quốc (FAO) và tổ chức Y tế
Thế giới (WHO) năm 2002, probiotic được định nghĩa là “những vi sinh vật sống
mà khi được dùng với số lượng phù hợp sẽ mang lại lợi ích sức khỏe trên vật
ni” (Araya et al., 2002). Probiotic là một hình thức bổ sung thức ăn thay thế
hoặc "thực phẩm chức năng".
Vi khuẩn dạng probiotic có hoạt tính sinh học khá cao, an tồn, có khả
năng tiêu diệt vi sinh vật có hại và là nguồn vi sinh vật hữu ích, duy trì cân bằng
hệ vi khuẩn đường ruột (Plinius et al., 1907; Lilly et al., 1965).
 Yêu cầu đối với chủng vi khuẩn mang tính chất probiotic [19]
- Khơng gây hại cho cơ thể vật chủ
- Chịu được mơi trường tiêu hóa của vật chủ (điều kiện pH, nồng độ
muối mật, …) và có khả năng bám dính, khu trú trong đường tiêu hóa vật chủ
- Có khả năng sản sinh các enzyme hỗ trợ tiêu hóa, kháng các loại vi
khuẩn có hại
- Liều lượng và khuyến cáo sử dụng phải dựa trên bằng chứng khoa học
 Vai trò của probiotic:

- Hỗ trợ hệ tiêu hóa thơng qua việc sản sinh các enzyme tiêu hóa, kích
thích tăng trưởng
- Kháng hại khuẩn thơng qua ức chế cạnh tranh nguồn dinh dưỡng và
khu cư trú bám dính, đồng thời tiết ra các hợp chất hữu cơ ức chế hoạt động sống
của vi khuẩn gây hại như axit lactic làm giảm pH môi trường bộ phận tiêu hóa ức
chế hoạt động sinh enzyme của các hại khuẩn.
- Cân bằng và cải thiện hệ vi sinh đường ruột
- Tác động miễn dịch thơng qua kích thích tăng cường các phản ứng
miễn dịch
11


- Một số vai trò khác trên cơ thể người như: chống ung thư, giảm lượng
cholesteron,…
1.2.2 Cơ chế tác dụng của probiotic:
Có rất nhiều giải thích khác nhau về cơ chế hoạt động của probiotic, phần
lớn các tài liệu về probiotic đều giải thích rằng probiotic có khả năng: cạnh tranh
đối kháng với các vi khuẩn gây bệnh, sản sinh ra các enzyme tiêu hóa, hấp thụ
trực tiếp các chất hữu cơ hòa tan trung gian bởi các vi khuẩn, và tăng cường các
phản ứng miễn dịch chống lại các vi sinh vật gây bệnh. Ngồi ra, probiotic có
khả năng kháng khuẩn và tác dụng kháng virus [20]. Cụ thể:
- Ngăn cản sự khu trú, bám dính của các vi khuẩn có hại thơng qua khả
năng ức chế hoặc cạnh tranh đóng vai trị quan trọng trong hàng rào bảo vệ của
ruột. Các vi sinh vật probiotic cư ngụ và nhân lên trong ruột, khóa chặt các vị trí
thụ cảm và ngăn cản sự bám dính của các vi sinh vật khác như: E.coli,
Salmonella … Một số nấm men probiotic như: Saccharomyces cereviese; S.
boulardii , … không chỉ cạnh tranh vị trí bám dính của các vi khuẩn khác mà cịn
gắn kết các vi khuẩn có roi (phần lớn là những vi khuẩn gây bệnh) thông qua các
cơ quan thụ cảm manose và đẩy chúng ra khỏi vị trí bám dính ở niêm mạc ruột
[21].

- Cạnh tranh chất dinh dưỡng của vi khuẩn có hại: đây được xem là
phương thức cạnh tranh gay gắt nhất do sự sinh trưởng và sinh sơi lớn của lồi
này là sự đe dọa lớn đến loài khác về nguồn cơ chất để phát triển. Vì vậy, cạnh
tranh dinh dưỡng đóng vai trị quan trọng trong việc đảm bảo sự ổn định của hệ
vi sinh vật bên trong đường ruột và bên ngồi mơi trường ni. Probiotic có khả
năng cạnh tranh về mặt dinh dưỡng đối với các vi khuẩn gây bệnh và sẽ hạn chế
được sự phát triển, lây lan của các chủng vi sinh vật đó. Vi khuẩn có hại bị loại
bỏ có nghĩa là loại bỏ được đối thủ cạnh tranh chất dinh dưỡng và năng lượng
dùng cho vi khuẩn probiotic và cho vật chủ.
- Khóa chặt các vị trí thụ cảm bề mặt niêm mạc ruột ngăn cản hấp thụ các
chất độc từ vi khuẩn có hại
- Tăng cường các phản ứng miễn dịch: vi sinh vật probiotic làm giảm sự
bài tiết của tế bào bạch huyết tham gia vào phản ứng miễn dịch, giảm sự hoạt hóa
tự nhiên được sản xuất ra bởi tế bào tua, giảm các tế bào trình bày kháng nguyên
viêm e TNF α và giảm Cytokine quan trọng trong hệ miễn dịch bẩm sinh TFN- γ
. Probiotic là một phương tiện sản sinh ra các kháng thể chống lại các tác nhân
12


gây bệnh và đẩy mạnh sự báo hiệu cho các tế bào chủ đến làm giảm đáp ứng
viêm, tạo đáp ứng miễn dịch để làm giảm dị ứng để duy trì sự cân bằng nội mơi
miễn dịch. Vi khuẩn probiotic có khả năng huy động các tế bào miễn dịch, hoạt
hóa các đáp ứng miễn dịch thích hợp nhờ một cơ chế phức tạp bắt đầu bằng sự
tương tác giữa tế bào probiotic và tế bào của hệ miễn dịch [21].
- Vi sinh vật probiotic có khả năng kháng khuẩn, làm giảm số lượng vi
khuẩn gây bệnh để ngăn chặn các mầm bệnh bằng cách tiết ra các chất kháng
khuẩn ức chế cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm. Đó là các axit hữu cơ như:
axit lactic, axit acetic,bacteriocin – nhóm peptide hay protein được tổng hợp nhờ
ribosome có hoạt tính kháng vi sinh vật,… Một số vi khuẩn probiotic được coi là
ứng viên có tác dụng kháng virus. Mặc dù cơ chế hoạt động kháng virus chưa

được hiểu một cách đầy đủ, nhưng một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chủng
Pseudomonas sp, Vibrios sp, Aeromonas sp,… phân lập từ các trại giống cá hồi
cho thấy hoạt động kháng virus chống nhiễm virus gây hoại tử tạo máu (IHNV)
với hơn 50% giảm mảng bám [21].
- Sản sinh các enzyme ngoại bào như protease, amylase, celulose,… thủy
phân các hợp chất hữu cơ trong thức ăn hỗ trợ tiêu hóa cho vật ni, làm sạch
thức ăn dư thừa trong chăn nuôi thủy sinh cũng như ngăn chặn các loại bệnh dịch
liên quan đến đường ruột, kích thích vật ni tăng trưởng [25].

Hình 1. 4: Cơ chế tác động của probiotic
1.2.3 Tính chất probiotic của vi khuẩn Bacillus
Theo một số nghiên cứu trước, các chủng có tiền năng probiotic phải có
khả năng chịu được pH thấp giúp chúng vượt qua hàng rào pH trong dạ dày của
động vật, giới hạn pH = 2,0 và pH = 3,0 và trong thời gian 3 h là giới hạn quyết
13