LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Cô hướng dẫn, PGS. TS.
Nguyễn Thúy Hương, Cô đã gọi mở ý tưởng để tôi định hướng và xây dựng đề tài
nghiên cứu này. Trong suốt thời gian thực hiện, Cô đã tận tình hướng dẫn, động
viên tinh thần, giúp tôi vượt qua trở ngại để có thể hoàn thành luận văn. Tôi xin
chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Bách
Khoa đã truyền dạy những kiến thức quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lọi cho tôi
trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tại trường.
Tôi cũng xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè đã chia sẻ tài liệu trong các
lĩnh vực liên quan, cũng như đóng góp các ý kiến để tôi hoàn thành đề tài nghiên
cứu. Xin cảm ơn gia đình đã động viên và tạo điều kiện cho tôi trong thời gian tập
trung vào luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng cùng sự góp ý, giúp đỡ của Thầy Cô, tuy nhiên
vói kiến thức còn hạn chế nên luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót.
Kính mong tiếp tục nhận được sự góp ý, nhận xét của Quý Thầy Cô và những người
có quan tâm để luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Lương Ngọc Anh


TÓM TẮT LUÂN VĂN
•

Sự rối loạn chuyển hóa do mất cân bằng oxy hóa là nguyên nhân của nhiều
bệnh lý trong cơ thể. Lactobacillus acidophilus giúp giảm stress oxy hóa và thiết lập
cân bằng hệ sinh thái YÌ sinh đường ruột. Trong nghiên cứu này, Lactobacillus
acidophilus BK1, BK2, BK3 và BK4 đều sống sót trong môi trường pH 3, muối mật
0.3%, kháng khuẩn, khử cholesterol và sinh acid lactic. Sinh khối và hoạt tính

kháng oxy hóa của Lactobacillus acidophilus BK4 trong de Man - Rogosa - Sharpe

(MRS) sucrose 6% được đại diện bằng phương trinh hồi quy theo phương pháp quy
hoạch thực nghiệm. Điều kiện lên men tối ưu được xác định theo phương pháp Box
- Wilson gồm pH 5.1, nhiệt độ 36.6°c trong 40 giờ. Sinh khối đạt 11.59 ± 0.09 log
(CFU/ml) (tăng 6.4%), tổng năng lực khử đạt 0.55 ± 0.04 (tăng 37.8%) và khả năng
khử 53.63% 1,1 - diphenyl - 2 - picrylhydrazyl (DPPH) (tăng 12.02%). Sau 8 tuần
theo dõi bảo quản ở nhiệt độ 10°c, sản phẩm sữa chua lên men bởi Lactobacillus
acidophilus BK4 đạt tiêu chuẩn probiotic và có hoạt tính kháng oxy hóa cao.
Từ khóa: Kháng oxy hóa, Lactobacillus acidophilus, Stress oxy hóa

ABSTRACT
Lactobacillus acidophilus reduces oxidative stress in the body and restore
intestinal microflora balance. Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3 and BK4
were able to survive in pH 3, 0.3% bile salt, resistant to bacterial, reduce cholesterol
and produce lactic acid. In this study, we conducted fermentation experiment using
Lactobacillus acidophilus BK4 in MRS. The glucose content in this medium is
replaced by 6% sucrose solution, optimal fermentation conditions were determined
by experimental planning method and Box - Wilson method including pH 5.1,
temperature at 36.6°c and reaction time in 40 hours. At this fermentation
conditions, the biomass obtained was 11.59 ± 0.09 log (CFU/ml) (6.4% increase).
Lactobacillus acidophilus BK4 showed that reducing power was 0.55 ± 0.04
(37.8% increase) and DPPH radical scavenging activities was 53.63% (12.02%
increase). Antioxidant of fermented milk by Lactobacilus acidophilus was
improved and maintained for 8 weeks at 10°c.
Key words: Antioxidant activity, Lactobacillus acidophilus, Stress oxidative
1


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng luận văn này là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện

dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Thúy Hương. Các số liệu, kết quả trong
luận văn được trình bày trung thực và khách quan. Luận văn có tham khảo và sử
dụng các tài liệu khoa học được đăng tải trên các tạp chí, hội nghị được đề cập trong
phần tài liệu tham khảo.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 2018
Học viên thực hiện

Lương Ngọc Anh


MUC
• LUC
•
TÓM TẮT LUẬN VĂN................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN........................................................................................................ ii
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................... y
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH.................................................................................. vi
DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ...................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.................................................. viii
MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1
Chương 1. TÔNG QUAN............................................................................................ 3
1.1

Quá trình lên men và sản phẩm sữa chua............................................. 3

1.2

Giống Lactobacillus và Lactobacillus acidophilus................................. 5

1.2.1


Vi khuẩn Lactobacillus............................................................................. 5

1.2.2

Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus........................................................... 9

1.3

Quá trình oxy hóa và quá trình kháng oxy hóa trong cơ th ể.............13

1.4

Hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus acidophilus.....................16

Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ....................................21
2.1

Địa điểm và thòi gian thực hiện........................................................... 21

2.2

Đối tượng nghiên cứu............................................................................ 21

2.3

Vật liệu và hóa ch ất............................................................................... 21

2.3.1


Dụng cụ và thiết b ị.................................................................................. 21

2.3.2

Hóa chất................................................................................................... 22

2.3.3

Môi trường nuôi cấy vi sinh vật.............................................................. 22

2.4

Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 24

2.4.1

Khảo sát các đặc tính của Lactobacillus acidophilus............................. 25

2.4.2

Tối ưu hóa điều kiện lên men thu sinh khối Lactobacillus acidophilus

giàu hoạt tính kháng oxy hóa................................................................................ 30
2.4.3

Lên men sữa chua bởi chủng sàng lọc và đánh giá ổn định chất lượng sản

phẩm sữa chua giàu hoạt tính kháng oxy hóa.......................................................33
2.5


Phương pháp phân tích và thu nhận kết q u ả ..................................... 35
111


2.5.1

Phương pháp phân tích YĨ sinh................................................................ 35

2.5.2

Phương pháp phân tích hóa sinh............................................................. 36

2.5.3

Phương pháp thăm dò cảm quan............................................................. 36

2.5.4

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm..................................................... 36

2.5.5

Phương pháp xử lý số liệu....................................................................... 36

Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN....................................................................37
3.1

Khảo sát các đặc tính của Lactobacillus acidophilus.......................... 37

3.1.1


Đặc điểm sinh học của Lactobacillus acidophilus.................................. 37

3.1.2

Hoạt tính probiotic cơ bản của Lactobacillus acidophilus...................... 39

3.2

Tối ưu hóa điều kiện lên men thu sinh khối Lactobacillus acidophilus

giàu hoạt tính kháng oxy hóa.............................................................................47
3.2.1

Sàng lọc yếu tố chính............................................................................. 48

3.2.2

Tối ưu hóa hai hàm mục tiêu mật độ vi khuẩn và hoạt tính kháng oxy hóa
................................................................................................................. 50

3.3

Lên men sữa chua bởi chủng vỉ khuẩn sàng lọc và đánh giá ổn định

chất lượng sản phẩm sữa chua probiotic giàu hoạt tính kháng oxy hóa.......55
3.3.1

Đánh khá các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sữa chua Lactobacillus


acidophilus...........................................................................................................56
3.3.2

Đánh giá khả năng bảo toàn hoạt tính probiotic của Lactobacillus

acidophilus trong sản phẩm sữa chua trong 8 tuần bảo quản.............................. 57
3.3.3

Đánh giá khả năng bảo toàn hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus

acidophilus trong sản phẩm sữa chua trong 8 tuần bảo quản.............................. 58
3.3.4

So sánh hoạt tính kháng oxy hóa trong sản phẩm với một số sản phẩm

sữa chua probiotic trên thị trường Việt Nam.......................................................58
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................. 60
4.1
Kết luận.................................................................................................. 60
4.2

Kiến nghị................................................................................................ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... V
PHỤ LỤC...................................................................................................................xi
IV


DANH MUC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Khả năng khử cholesterol của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3

và BK4 sau 150 phút nuôi cấy.................................................................................. 43
Bảng 3.2 Khả năng kháng khuẩn của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3 và
BK4 với các vi khuẩn chỉ thị.................................................................................... 44
Bảng 3.3 Hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus acidophilus BK4 trong môi
trường MRS có nồng độ sucrose 6%, 8% và 10%................................................... 49
Bảng 3.4 Ma trận quy hoạch thực nghiệm hàm mục tiêu mật độ vi khuẩn Yi.........50
Bảng 3.5 Bước chuyển động Si của các yếu tố hàm mục tiêu mật độ vi khuẩn Yi.,52
Bảng 3.6 Thí nghiệm theo hướng leo dốc hàm mục tiêu mật độ vi khuẩn Y ị......... 52
Bảng 3.7 Ma trận quy hoạch thực nghiệm của hàm mục tiêu hoạt tính kháng oxy
hóa Y2........................................................................................................................53
Bảng 3.8 Bước chuyển động Si của các yếu tố hàm mục tiêu hoạt tính kháng oxy
hóa Y2........................................................................................................................54
Bảng 3.9 Thí nghiệm theo hướng leo dốc hàm mục tiêu hoạt tính kháng oxy hóa Y2.
.................................................................................................................................. 55
Bảng 3.10 Các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sữa chua Lactobacillus
acidophilus................................................................................................................ 56
Bảng 3.11 Mật độ vi khuẩn, hoạt tính kháng khuẩn và khả năng khử cholesterol của
sản phẩm sữa chua trong 8 tuần theo dõi bảo quản ở nhiệt độ 10°c........................57
Bảng 3.12 Hoạt tính kháng oxy hóa của sản phẩm sữa chua trong 8 tuần theo dõi
bảo quản ở nhiệt độ 10°c.......................................................................................... 58
Bảng 3.13 So sánh hoạt tính kháng oxy hóa giữa sản phẩm sữa chua Lactobacillus
acidophilus BK4 và hai sản phẩm sữa chua probiotic thương mại.......................... 59

V


DANH MUC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Mối liên hệ giữa stress oxy hóa và bệnh tật............................................... 15
Hình 2.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát.............................................................. 24
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình lên men sữa chua probiotic giàu hoạt tính kháng oxy hóa.

..................................................................................................................................33
Hình 3.1 Hĩnh thái đại thể (A), vi thể (B) của Lactobacillus acidophilus BK1....... 37
Hình 3.2 Hình thái đại thể (A), vi thể (B) của Lactobacillus acidophilus BK4....... 37
Hình 3.3 Vòng kháng khuẩn của Lactobacillus acidophilus BK4 với Escherichia
coli ATCC 8739 (A) và Bacillus cereus ATCC 11778 (B)......................................44
Hình 3.4 Sản phẩm sữa chua Lactobacillus acidophilus BK4................................. 56

VI


DANH MUC CÁC ĐỒ THI
•

•

Đồ thị 3.1 Đường cong sinh trưởng của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trường MRS theo thời gian.........................................................39
Đồ thị 3.2 Khả năng chịu pH thấp của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trường SGJ theo thòi gian...........................................................40
Đồ thị 3.3 Khả năng chịu muối mật của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trường SIF theo thòi gian........................................................... 42
Đồ thị 3.4 Khả năng sinh acid lactic của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trường MRS theo thời gian.........................................................45
Đồ thị 3.5 Hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trường MRS theo phưong pháp tổng năng lực khử (A) và phương
pháp khử DPPH (B)..................................................................................................46
Đồ thị 3.6 Đường cong sinh trưởng của Lactobacillus acidophilus BK4 trong môi
trường MRS có nồng độ sucrose 6%, 8% và 10%................................................... 48

vu



DANH MUC CÁC KÍ HIẼU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
•

•

CFU

Colony Forming Unit

EPS

Exopolysaccharide

FAO

Food and Agriculture Organization of the United Nations

GRAS

Generally Recognized As Safe

DPPH

1,1 - diphenyl - 2 - picrylhydrazyl

LAB

Lactic Acid Bacteria


MRS

de Man - Rogosa - Sharpe

MT

Môi trường

OD

Optical Density

SGJ

Simulated Gastric Juice

SIF

Simulated Intestinal Fluid

RNS

Reaxtive Nitrogen Species

ROS

Reactive Oxygen Species

TCVN


Tiêu chuẩn Việt Nam

V lll


MỞ ĐÀU
Sữa là nguồn thực phẩm quý giá cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho
sức khỏe của con người. Ngày 01/06/2001, Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp
Liên Hiệp Quốc (FAO) đã khởi xướng ngày Sữa thế giới nhằm khuyến khích tiêu
thụ sữa hằng ngày như một phần của chế độ ăn uống lành mạnh. Trong quá trình sử
dụng, con người đã đa dạng hóa nhiều sản phẩm từ sữa như phô mai, bơ, kem, sữa
lên men,... và nâng cấp chúng từ sản phẩm truyền thống trở thành các sản phẩm
hiện đại được sản xuất theo dây chuyền công nghiệp. Trong đó, sữa chua là sản
phẩm của quá trình lên men lactic của vi khuẩn lactic vói mục đích ban đầu là tăng
cường hương vị và kéo dài thòi gian bảo quản sữa [1].
Các vi khuẩn lactic thông qua quá trình lên men sẽ nâng cao chất lượng cũng
như số lượng các protein, chất béo, vitamin, khoáng chất trong sữa, giúp tăng cường
hệ thống miễn dịch, hỗ trợ hệ cơ xương, giúp hệ tiêu hóa hấp thu các dưỡng chất tốt
nhất [2]. Đặc biệt, những vi khuẩn lactic được công nhận là probiotic, khi bổ sung
vào cơ thể sẽ cải thiện toàn diện sức khỏe của con người. Các probiotic sẽ củng cố
thành ruột, cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột, giảm các rối loạn liên quan đến đường
tiêu hóa, tăng cường hệ miễn dịch, ngăn ngừa các bệnh dị ứng, nhiễm khuẩn, làm
chậm quá trình phát triển của ung thư và hỗ trợ sức khỏe tim mạch [1].
Lactobacillus acidophilus là một trong những vi khuẩn lactic được thương mại hóa
trong chế biến thực phẩm. Các chủng Lactobacillus acidophilus đã được đưa vào
các sản phẩm sữa ở Mỹ và Đức vào những năm cuối của thập niên 1960 nhằm nâng
cao chất lượng sản phẩm [3]. Ngoài những hoạt tính điển hình của một probiotic,
Lactobacillus acidophilus còn có khả năng sinh enzyme lactase, giúp giảm các triệu
chứng không dung nạp lactose trong sữa động vật và khả năng khử cholesterol trong

máu [4].
Ngày nay, môi trường sống của con người càng trở nên ô nhiễm do các tác
động trực tiếp của hóa chất, khói thuốc, bức xạ, hay gián tiếp thông qua thực phẩm,
thậm chí do dùng một số dược phẩm chữa bệnh cũng trở thành những tác nhân gây
stress oxy hóa cho cơ thể. Trạng thái stress oxy hóa làm thoái hóa tế bào, gây ung
thư và gây ra các bệnh lý trong cơ thể như viêm nhiễm các cơ quan, bệnh tim mạch,
bệnh thần kinh, thoái hóa mắt,... và biểu hiện sớm nhất là hiện tượng lão hóa da.
1


Việc tăng cường hoạt tính kháng oxy hóa trong thực phẩm hằng ngày là rất cần thiết
để hỗ trợ, tăng khả năng đáp ứng của cơ thể trước các tác động xấu từ môi trường.
Năm 1993, các nghiên cứu trên vi khuẩn lactic đã phát hiện ra các chất có hoạt
tính kháng oxy hóa, với khả năng ức chế hơn 70% hoạt động oxy hóa. Những năm
gần đây, các thử nghiệm in-vitro và in-vivo sử dụng Lactobacillus acidophilus đã
cho thấy vai trò quan trọng của chúng trong hoạt động kháng oxy hóa của cơ thể
bệnh nhân [5].
Một trong những giải pháp an toàn và mang tính chủ động trong việc giảm
stress oxy hóa, cải thiện các bệnh lý trong cơ thể là sử dụng các thực phẩm có lọi,
giàu hoạt tính kháng oxy hóa, giúp cân bằng hệ sinh thái vi sinh đường ruột. Vì vậy,
ngoài các công dụng về sữa chua đã được biết đến, thì việc sử dụng vi khuẩn
probiotic và tăng hoạt tính kháng oxy hóa mở ra một hướng mới cho thị trường sữa
lên men, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người.
Từ những lý do trên, đề tài “Nâng cao chất lượng sản phẩm sữa chua lên
men bởi Lactobacillus acidophilus giàu hoạt tính kháng oxy hóa” được thực hiện
vói mục tiêu nghiên cứu cơ bản về khả năng kháng oxy hóa của dòng vi khuẩn
probiotic, cụ thể là chủng vi khuẩn Lactobacillus acidophilus, từ đó thăm dò ứng
dụng, tạo ra dòng sản phẩm sữa chua có thêm hoạt tính sinh học về khả năng kháng
oxy hóa.
Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

-

Khảo sát các thông số giống Lactobacillus acidophilus như đặc tính sinh
học, hoạt tính probiotic và hoạt tính kháng oxy hóa.

-

Tối ưu hóa quá trình lên men phòng thí nghiệm đảm bảo hoạt tính
probiotic và hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus acidophilus như
dinh dưỡng môi trường, pH môi trường, nhiệt độ lên men và thời gian lên
men.

-

Lên men sữa chua probiotic giàu hoạt tính kháng oxy hóa và đánh giá ổn
định chất lượng sản phẩm.

2


Chương 1. TÔNG QUAN
1.1 Quá trình lên men và sản phẩm sữa chua
Các thực phẩm lên men đã được biết đến từ rất sớm trong quá trình phát triển
của con người. Rất khó để thiết lập nguồn gốc chính xác của việc sản xuất sản phẩm
lên men, theo thời gian và theo các tiến bộ khoa học, các sản phẩm lên men dần
được đánh giá an toàn để sử dụng.
Năm 1990, Adams định nghĩa “lên men” là thuật ngữ dùng để mô tả hình thức
trao đổi chất của vi sinh vật làm biến đổi họp chất hữu cơ, thường là các
carbohydrate. Quá trình lên men là một phương tiện để bảo quản thực phẩm với chi
phí thấp. Ví dụ như quá trình lên men sữa tạo phô mai có thòi gian bảo quản lâu

hơn sữa không lên men, giảm thời gian chế biến thức ăn như đậu nành hay ngô lên
men, so với sử dụng hạt thông thường. Các đặc tính cảm quan của thực phẩm cũng
được cải thiện và phong phú hơn. Đôi khi, quá trình này còn loại bỏ hoặc giảm hàm
lượng các chất không mong muốn như các yếu tố gây đầy hơi ữong đậu nành, các
chất độc trong thức ăn và làm tăng chất lượng của thực phẩm [2].
Các thực phẩm lên men trên thị trường được chứng nhận an toàn (GRAS) cho
người sử dụng, rất phong phú và đa dạng tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sản xuất
như lúa mỳ, lúa mạch, ngô, sắn, đậu nành, rau, cá, sữa,... và vi sinh vật được sử
dụng cho quá trình lên men. Một số vi sinh vật thường dùng trong lên men như
Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum lên men tách vỏ hạt cà phê,
cacao, Corynebacterium manihot lên men bột sắn thành gari, Aspergillus oryzae lên
men đậu tương thành miso, Pediococcus cerevisiae lên men dưa chuột thành dưa
muối, Aspergillus oryzae lên men đậu tương thành nước chấm, Acetobacter xylinum
lên men nước dừa thành thạch dừa, vi khuẩn lactic lên men các loại rau thành kim
chi hay lên men sữa thành các sản phẩm sữa chua hay phô mai,...
Các phương pháp lên men chính đã sử dụng trong vi sinh thực phẩm là lên
men lactic và ethanol. Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid
lactic nhờ vi sinh vật như nấm men, nấm sợi và điển hình là vi khuẩn lactic (LAB).
Mỗi LAB khác nhau có cơ chế lên men đường khác nhau. Căn cứ vào sản phẩm lên
men chia LAB thành hai nhóm. Nhóm LAB lên men đồng hình phân giải đường
3


theo con đường đường phân EMP (Embden - Meyerhof - Pamas) cho sản phẩm
chủ yếu là acid lactic chiếm 90% đến 98%. Chỉ một phần nhỏ pyruvate được
decacboxyl hóa và chuyển thành acid acetic, ethanol, aceton và C 02 [6]. Mức độ tạo
thành các sản phẩm phụ phụ thuộc vào sự có mặt của oxy. Phưomg trình tóm tắt quá
trình lên men đồng hình như sau:
C6H120 6 + 2ADP + 2Pi -ỳ 2CH3CHOHCOOH + 2ATP
(Glucose)


(Acid lactic)

Trong quá trình lên men dị hình, do thiếu hai enzyme chủ yếu của con đường
EMP là aldolase và triozophosphat - merisoase nên giai đoạn đầu của quá trình
phân giải glucose xảy ra theo con đường pp (Pentose - Phosphat) [6]. Quá trình
chuyển hóa trizophosphat thành acid lactic giống như lên men đồng hình. Sản phẩm
của quá trình lên men lactic dị hình ngoài acid lactic chiếm 40%, còn có các sản
phẩm khác như acid succinic (10%), ethanol (20%), acid acetic (10%) và các chất
khí (20%) [7]. Phưomg trình tóm tắt quá trình lên men dị hình như sau:
C6H i20 6 -ỳ CH3CHOHCOOH + CH3CH2OH + C 02 + xKcal
(Glucose)

(Acid lactic)

(Ethanol)

Qua quá trình lên men lactic, chất lượng cũng như số lượng của các protein,
vitamin, khoáng chất trong thực phẩm tăng đáng kể trên cùng một trọng lượng khô,
giúp hệ tiêu hóa hoạt động tốt hon, chất dinh dưỡng từ thực phẩm được hấp thu tốt
hơn [2].
Sữa chua là thức ăn được chế biến bằng cách lên men sữa dưới tác dụng của vi
khuẩn lactic. Trên thế giói, có trên 400 loại sữa chua khác nhau [7]. Tùy theo mục
đích sản xuất mà sữa chua được phân loại dựa theo hàm lượng chất béo như cao,
trung bình hoặc thấp; theo tính chất vật lý như dạng bột khô, đông lạnh, bán rắn
hoặc dạng lỏng; theo hương vị như hương vị tự nhiên, bổ sung hoa quả hoặc hương
liệu; theo vi sinh vật sống được bổ sung như probiotic hay các vi sinh vật điều trị;
theo phương pháp sản xuất như chế biến trước hay sau quá trình lên men [7].
Sữa chua chứa các thành phần chính là protein, chất béo, carbohydrate, các
khoáng chất và vitamin thiết yếu, giúp tăng cường sức khỏe cho người sử dụng. Các

4


lọi ích của sữa chua được chứng minh rõ ràng vào cuối những năm 1800 đầu những
năm 1990 bởi nhiều nghiên cứu, quan sát và giải thích của Moro và Metchnikoff.
Một số lợi ích của sữa chua đến sức khỏe con người có thể kể đến như bổ sung các
chất dinh dưỡng, điều hòa trao đổi chất đường ruột, phòng ngừa và điều trị nhiều
bệnh về hệ tiêu hóa, tăng khả năng kháng khuẩn và nâng cao hệ miễn dịch của cơ
thể [7].
Trong sản xuất truyền thống, những vi khuẩn lactic thường được sử dụng để
bảo quản sữa. Trong quy mồ công nghiệp, sữa chua được sản xuất với những kĩ
thuật tiên tiến đã hạn chế được sự xâm nhiễm các vi sinh vật không mong muốn làm
ảnh hưởng chất lượng sản phẩm so với phương pháp truyền thống. Ngày này, với sự
phát triển của công nghệ, các sản phẩm sữa chua đã được phân bố ổn định trong thị
trường, người tiêu dùng càng quan tâm hơn đến các sản phẩm có giá trị chức năng
bổ sung vào khẩu phần ăn hằng ngày.
1.2 Giống Lactobacillus và Lactobacillus acidophilus
1.2.1 Vỉ khuẩn Lactobacillus
Năm 1780, Sheele lần đầu tiên phát hiện ra Lactobacillus và đến năm 1865,
Bergey đã sắp xếp Lactobacillus trong khóa phân loại vi khuẩn [8] như sau:
Giới: Bacteria

Bộ: Eubacteriales

Ngành: Fkmicutes

Họ: Lactobacillaceae

Lóp: Bacilli


Giống: Streptococcus và Lactobacillus

Lactobacillus thuộc nhóm vi khuẩn lactic (Lactobacillaceae), thường có dạng
hình que, Gram dương, không hình thành bào tử, không chứa sắc tố, catalase âm
tính và vi hiếu khí. Lactobacillus là một trong những lợi khuẩn quan trọng chiếm ưu
thế trong hệ sinh thái đường ruột, nhất là trong ruột non.
Nhu cầu dinh dưỡng cơ bản của Lactobacillus bao gồm:
-

Nhu cầu dinh dưỡng carbon, Lactobacillus sử dụng được rất nhiều loại
carbohydrate nhờ quá trinh lên men đồng hình và dị hình giúp xây dựng cấu
trúc tế bào, sinh ra các acid hữu cơ, các acid amin làm nguồn cung cấp năng
lượng.
5


-

Nhu cầu dinh dưỡng nitơ, phần lớn Lactobacillus 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. Các acid amin có thể được đồng hóa dưới dạng peptit
nhờ vào tác dụng của enzyme protease ngoại bào hay nội bào.

-

Nhu cầu vitamin rất cần cho sự sinh trưởng của Lactobacillus, các vitamin bị
ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ nuôi cấy, lượng C02ban đầu, pH và
thế oxy hóa khử của môi trường.

-


Nhu cầu về các muối khoáng, các họp chất vô cơ đa lượng và vi lượng như
đồng, natri, kali, photpho, lưu huỳnh rất cần thiết cho quá trình sống của
Lactobacillus, đặc biệt là sắt, mangan và magie có tác động tích cực đến sự
phát triển của Lactobacillus.

-

Các chất hữu cơ khác như acid acetic, acid oleic và acid citric cũng có những
ảnh hưởng nhất định đến tốc độ sinh trưởng của Lactobacillus [9].
Ngoài nhu cầu về dinh dưỡng cơ bản, sự phát triển của Lactobacillus còn bị

ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường sống như nhiệt độ, pH môi trường, sự trao đổi
oxy, nồng độ đường hay nồng độ NaCl:
-

Đa số Lactobacillus sinh trưởng trong khoảng nhiệt độ từ 5°c - 45°c, nhiệt
độ sinh trưởng tối ưu từ 20°c - 40°c. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều
ảnh hưởng đến kết cấu và chức năng của tế bào vi khuẩn.

-

Hoạt động của Lactobacillus, đặc biệt là hệ enzyme của chúng, chịu tác động
mạnh của sự thay đổi pH môi trường. Giá trị pH tối ưu cho sinh trưởng của
Lactobacillus là pH 5.6 đến pH 6.2, sau quá trình lên men, pH môi trường
khoảng từ pH 3.2 đến pH 3.5.

-

Tùy thuộc vào đặc điểm sinh lý của mỗi loài và mỗi giai đoạn phát triển khác

nhau mà nhu cầu oxy của Lactobacillus là khác nhau, tuy nhiên, phần lớn
Lactobacillus hoạt động tốt trong điều kiện hiếu khí.

-

Nồng độ đường trong môi trường lên men tỉ lệ thuận với hàm lượng acid
lactic sinh ra. Tuy nhiên, khi nồng độ đường tăng quá cao sẽ gây co nguyên

6


sinh ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của tế bào, từ đó, hàm lượng acid lactic
giảm.
-

Nồng độ NaCl ảnh hưởng đến cấu trúc màng tế bào chất của vi khuẩn và gây
ức chế sinh trưởng của Lactobacillus khi nồng độ NaCl lớn hom hoặc bằng
5% [7, 9].
Năm 1847, Lactobacillus được công nhận là vi khuẩn lên men tạo acid lactic

an toàn để sử dụng trong dược phẩm và thuốc thú y và những năm cuối thế kỉ 19,
Lactobacillus được chứng minh sự an toàn trong chế biến thực phẩm [9]. Một số
chủng Lactobacillus được sử dụng trong lên men truyền thống ở Việt Nam và trên
thế giới như Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus
fermentum, Lactobacillus plantarum,...
Probiotic là những vi sinh vật sống mà khi dùng với số lượng thích họp sẽ
mang lại những lợi ích sức khỏe cho cơ thể chủ [5]. Năm 1907, Elie Metchnikoff đã
đạt giải Nobel khi chứng minh được việc tiêu thụ Lactobacillus qua các sản phẩm
sữa lên men sẽ hạn chế các nội độc tố của nhiều vi sinh vật đường ruột [10].
Lactobacillus được công nhận là probiotic, được bổ sung trong thực phẩm hằng

ngày. Những lợi ích cho sức khỏe của chúng được thể hiện thông qua khả năng hỗ
trợ hệ thống tiêu hóa của con người. Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus,
Lactobacillus plantarum giúp tăng cường hệ lợi khuẩn, có vai trò quan trọng trong
việc tăng cường chức năng đường ruột [5, 11].
Hệ tiêu hóa ngoài vai trò hấp thụ các chất dinh dưỡng, còn đóng vai trò là cơ
quan miễn dịch của cơ thể, là hệ thống bảo vệ và là hàng rào quan trọng chống lại
các tác nhân gây bệnh xâm nhiễm. Hệ sinh thái vi sinh vật đường ruột chứa từ 1013
đến 1014 vi sinh vật, với 1000 đến 1150 loài cùng chung sống [5, 12]. Dựa vào sự
tác động đối với hệ tiêu hóa, hệ vi sinh vật đường ruột được chia thành ba nhóm
chính bao gồm lợi khuẩn như Lactobacillus và Bifidobacteria, vi khuẩn gây bệnh
như Clostridia và một số vi khuẩn khác thuộc Bacteroides trung tính, không có lợi
cũng như có hại. Khi hệ sinh thái mất cân bằng, các vi khuẩn gây hại phá hủy biểu
mô đường ruột, làm cho thành đường ruột mỏng đi dẫn đến giảm sự hấp thụ các
chất dinh dưỡng, chúng sản sinh ra các cơ chất gây độc, làm suy yếu hệ thống miễn
dịch, làm tăng chu trình tế bào và tiêu tốn năng lượng cơ thể. Các lợi khuẩn như
7


probiotic với những đặc điểm sinh lý giúp tăng khả năng cạnh tranh vói vi khuẩn
gây hại, sẽ cân bằng hệ vi sinh vật, bảo vệ bề mặt của đường tiêu hóa chống lại các
vi sinh vật xâm nhiễm, điều hòa hệ miễn dịch của cơ thể, hỗ trợ hấp thu các chất
dinh dưỡng và tổng họp các protein, vitamin [12].
Trong nhiều nghiên cứu cho thấy, khi cho những bệnh nhân rối loạn tiêu hóa
sử dụng probiotic chứa thành phần vi khuẩn Lactobacillus acidophilus,
Bifidobacterium bifidum và Bifidobacterium breve sẽ làm gia tăng số lượng của
Lactobacillus và giảm số lượng của Escherichia coli trong ruột, giảm thời gian di
chuyển qua ruột của Salmonella. Còn khi cho bệnh nhân bị bệnh bạch cầu sử dụng
sản phẩm chứa Bifidobacterium và Lactobacillus acidophilus, hệ vi khuẩn đường
ruột và nấm men sẽ được phục hồi. Trong khi sử dụng thuốc chữa trị bệnh bạch cầu
sẽ làm chết một số vi sinh vật có lợi trong đường ruột [4].

Probiotic giúp phòng ngừa và chữa trị bệnh tiêu chảy, nhiễm trùng trong cơ
thể. Khi sử dụng Lactobacillus rhamnosus dưới dạng sữa lên men hoặc dạng đông
khô thì khoảng 95% trẻ em giảm triệu chứng nôn mửa, tiêu chảy trong một ngày và
không còn tiêu ra máu sau ngày thứ hai chữa trị. Những bệnh nhân nhiễm trùng
đường hô hấp và đường niệu thường có lượng Candida ở trong phân cao (mật độ
105 CFU/g phân). Khi bệnh nhân uống Bifidobacterium, số lượng Candida giảm
đáng kể và sự nhiễm trùng cũng giảm [5]. Các chủng probiotic khác nhau có những
tác động khác nhau lên môi trường đường ruột, lên chức năng của hàng rào biểu mô
và niêm mạc [13].
Các Lactobacillus trong chế phẩm probiotic còn có khả năng kháng các dòng
tế bào gây ung thư thông qua việc làm giảm các enzyme nitroreductase,
azoreductase là những tác nhân hoạt hóa chất tiền ung thư thành chất gây ung thư
trong cơ thể [4]. Khi cho bệnh nhân ung thư cổ tử cung và bệnh nhân ung thư bàng
quang sử dụng Lactobacillus casei SMrota với liều lượng thích họp, sẽ giúp tăng
quá trình thoái hóa khối u ữong điều trị phóng xạ, giúp kéo dài sự sống, ngăn chặn
sự suy giảm các tế bào bạch cầu, đồng thời, ngăn chặn sự tái phát của khối u [5].
Các nghiên cứu năm 2012 được tổng họp bởi Makrides đã cho thấy khả năng điều
hòa miễn dịch toàn diện của Lactobacillus. Chế phẩm sinh học probiotic có thể
8


được sử dụng như chất phụ trợ trong hóa trị liệu ung thư hứa hẹn hướng phòng ngừa
và hỗ trợ điều trị ung thư. Probiotic cũng có vai trò quan trọng trong công tác phòng
chống ung thư đại tràng [13].
Bên cạnh đó, probiotic còn có khả năng ngăn chặn bệnh tiểu đường và bệnh
cao huyết áp. Kết quả nghiên cứu trên chuột cho thấy, khi cho chuột sử dụng
Lactobacillus casei sẽ làm giảm tỷ lệ tiểu đường của chuột bệnh nhưng không gây
ảnh hưởng trên chuột bình thường. Lactobacillus rhamnous và Lactobacillus
gasseri giúp điều hòa hoạt động điều tiết hormone, cải thiện các bệnh về chuyển
hóa lipid [5].

Đặc biệt, năm 1993, Kaizu và cộng sự đã phát hiện ra hoạt tính kháng oxy hóa
của Lactobacillus, vói khả năng ức chế hon 70% hoạt động oxy hóa. Dịch nuôi cấy
Lactobacillus delbrueckii bảo vệ được tế bào Caco-2 bị tổn thương do H20 2 [5, 13].
Lactobacillus plantarum C88 có khả năng khử gốc hydroxyl lên đến 53.05% và khả
năng sống sót đến 30% trong môi trường lmM H20 2trong 8 giờ, cải thiện tình trạng
stress oxy hóa do D - galactose trên chuột. Sữa dê lên men bởi Lactobacillus
plantarum và Lactobacillus paracasei chống lại sự phát triển của dòng tế bào ung
thư HeLa. Những thử nghiệm in-vitro cho thấy hoạt tính kháng oxy hóa từ
Lactobacillus helveticus ức chế các dòng tế bào ung thư như HepG-2, BGC-823 và
HT-29 [5]. Ngoài ra, việc bổ sung các peptide từ sữa chua cũng giúp tăng hàm
lượng chất kháng oxy hóa nội sinh trong cơ thể, gây chết tế bào ung thư mà không
làm ảnh hưởng đến các tế bào bình thường [14, 15].
Hoạt tính kháng oxy hóa tạo ra bởi các chủng Lactobacillus giúp phòng chống
ung thư và giảm các bệnh lý liên quan đến stress oxy hóa. Vì vậy, tăng hoạt tính
kháng oxy hóa trong thực phẩm nói chung và sữa chua nói riêng đang ngày càng
được quan tâm nghiên cứu.
1.2.2 Vỉ khuẩn Lactobacillus acidophilus
1.2.2.1 Đặc điểm sình lý cửa Lactobacillus acidophilus
Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus được Moro phân lập đầu tiên vào năm
1900 từ phân su của trẻ sơ sinh. Sau đó, Lactobacillus acidophilus được phân loại
và mô tả các đặc điểm về trao đổi chất cũng như chức năng của chúng trong thực
9


phẩm. Lactobacillus acidophilus là vi khuẩn Gram dương, có dạng hình que, kích
thước (0,6 - 0,9)pm

X

(1,5 - 6,O)|0.m, đứng riêng rẽ, xếp theo cặp hoặc tạo thành


chuỗi ngắn, không di động, không tạo bào tử, không sinh độc tố [7, 16]. Phương
thức sinh sản của Lactobacillus acidophilus là chia đôi hay trực phân. Mặc dù chỉ
sinh sản cận hữu tính nhưng Lactobacillus acidophilus vẫn có biến đổi di truyền
trong tế bào thông qua tái tổ họp di truyền [17]. Theo Bergey, vi khuẩn
Lactobacillus acidophilus được phân loại như sau [8]:
Giói: Bacteria

Họ: Lactobacillaceae

Ngành: Fkmicutes

Giống: Lactobacillus

Lóp: Bacilli

Loài: Lactobacillus acidophilus

Bộ: Eubacteriales
Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus có khả năng lên men đồng hình và dị hình,
trong đó những loài lên men đồng hình chiếm ưu thế hơn. Các vi khuẩn này sống
chủ yếu trong ruột, miệng và âm đạo. Lactobacillus acidophilus có phản ứng
catalase và chuyển hóa nitrat thành nitrit âm tính, chúng có khả năng lên men cả
đường lactose, glucose, sucrose, maltose và mannose [17].
Lactobacillus acidophilus là vi khuẩn hiếu khí, chịu nhiệt, chúng có thể sống
trong điều kiện nhiệt độ lên đến 45°c. Nhiệt độ tối ưu cho sự tăng trưởng của
Lactobacillus acidophilus là 37°c, pH tối ưu cho sự tăng trưởng dao động trong
khoảng pH 5.5 đến pH 6 [7].
Môi trường nuôi cấy chuẩn cho Lactobacillus acidophilus thường phải rất giàu
acid amin và vitamin như peptone, trypton, dịch chiết nấm men, dịch chiết thịt bò,

ngoài ra còn chứa sorbitol, monooleate, sodium acetate và muối magie kích thích sự
tăng trưởng. Môi trường MRS là môi trường chọn lọc Lactobacillus. Trên môi
truờng thạch MRS, khuẩn lạc có đường kính từ 2mm đến 5mm, dạng tròn, lồi, màu
trắng đục, vành đều và không sinh chất tạo màu. Trong môi trường thạch sâu, khuẩn
lạc nhỏ và có hình dạng không ổn định. Trong môi trường thạch nghiêng, khuẩn lạc
có màu trắng đục, hơi khô và phát triển giới hạn theo vết cấy [7].

10


1.2.2.2 Đặc tính probiotic của vỉ khuẩn Lactobacillus acidophilus
Tương tự như các vi khuẩn Lactobacillus, hoạt động probiotic của
Lactobacillus acidophilus thông qua các cơ chế phân tử là khả năng cạnh tranh loại
trừ, đối kháng vi khuẩn và điều chỉnh miễn dịch của chủ thể [18].
Cạnh tranh loại trừ là đặc tính đấu tranh sinh tồn điển hình của các vi sinh vật.
Hình thức cạnh tranh loại trừ thường thấy ở các vi sinh vật đường ruột là cạnh tranh
vị trí bám dính. Lactobacillus acidophilus có khả năng bám dính vào tế bào biểu mô
ruột, chống lại sự loại bỏ của nhu động ruột. Chúng 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 gây bệnh
như Escherichia coli, Salmonella, Campylobacteria. Ngoài ưu thể cạnh tranh vị trí,
Lactobacillus acidophilus ừong quá trinh sinh trưởng, phát triển sẽ cạnh tranh
nguồn cơ chất quan trọng cho phát triển của các vi khuẩn có hại. Khi tiêu thụ
monosaccharide, Lactobacillus acidophilus đã cạnh tranh nguồn dinh dưỡng chính,
ức chế khả năng phát ữiển của vi khuẩn gây bệnh viêm đại tràng Clostridium
difficile, đồng thời bất hoạt thụ thể gây độc tố của chúng [18].
Cùng với cơ chế cạnh tranh loại trừ, Lactobacillus acidophilus còn có hoạt
tính kháng khuẩn gây ức chế và tiêu diệt các vi khuẩn có hại, tạo nên sự cân bằng hệ
sinh thái đường ruột. Lactobacillus acidophilus có khả năng chống lại nhiều vi
khuẩn gây bệnh khác nhau, tạo vòng kháng khuẩn từ lOmm đến 16mm và khả năng
bền vững với 40 loại kháng sinh. Hoạt tính kháng khuẩn của chúng có thể theo

nhiều cơ chế khác nhau như sản sinh ra các chất bacteriocin, làm giảm độ pH bỏi
tạo ra các acid hữu cơ hay làm giảm độc tố. Do bản chất protein, không gây độc và
dễ dàng điều khiển bởi các enzyme phân hủy protein nên việc sử dụng bacteriocin
an toàn hơn các kháng sinh tổng họp. Đối vói các sản phẩm thực phẩm, các
bacteriocin và các họp chất tương tự bacteriocin được sản xuất bởi Lactobacillus
acidophilus được xem là chất ức chế tự nhiên, được sử dụng để tăng thời hạn sử
dụng của sản phẩm thay thế cho các chất bảo quản hóa học [19]. Lactobacillus
acidophilus có khả năng ức chế và tiêu diệt vi khuẩn gây viêm loét dạ dày
Helicobacter pylori cả trong thí nghiệm in-vitro và in-vivo [20].
Trong quá trình sinh trưởng, phát triển trong ruột, Lactobacillus acidophilus
giúp tăng khả năng hấp thu các chất dinh dưỡng, khử các chất có khả năng gây ung
11


thư, tổng hợp nhiều loại vitamin thiết yếu, kích thích điều hòa hệ miễn dịch, tăng
khả năng đề kháng cho cơ thể vật chủ. Trong một nghiên cứu ở những trẻ em bị tiêu
chảy, Rotavirus nhân lên trong tế bào hình trụ, làm cho phần đỉnh của nhung mao bị
bào mòn dẫn đến một phần màng nhầy của ruột bị phá hủy. Sử dụng Lactobacillus
acidophilus và Lactobacillus reuteri sẽ làm giảm một nửa số trẻ em bị nhiễm
Rotavirus và giúp tăng cường hệ thống miễn dịch nhờ cảm ứng tạo kháng thể
Immunoglobulin A (IgA) của cơ thể [4]. Nhiều thí nghiệm được thực hiện bởi các
nhà nghiên cứu Hoa Kỳ đã chứng minh là Lactobacillus acidophilus có khả năng
làm giảm bệnh táo bón. Lactobacillus acidophilus sẽ tăng cường hoạt động của các
protein liên kết giúp giảm sự hình thành các vết loét trên ruột. Lactobacillus
acidophilus cũng giúp giảm tác động của các tác nhân dị ứng lên cơ thể thông qua
cải thiện chức năng thành ruột, phân hủy chất gây dị ứng, kích thích IgA [21].
Lactobacillus acidophilus ngoài các đặc tính có lợi của một probiotic điển
hình, chúng còn có các đặc tính đặc trưng riêng cho loài giúp cải thiện các bệnh lý
cơ thể. Đối với những người thiếu men phân giải đường lactose, đặc biệt là trẻ sơ
sinh và người cao tuổi, khi sử dụng sữa động vật và các sản phẩm từ sữa động vật,

đường lactose không được tiêu hóa sẽ chuyển xuống ruột già dẫn đến hội chứng đau
bụng, đầy hơi và tiêu chảy. Enzyme ß - galactosidase do Lactobacillus acidophilus
tạo ra, giúp phân giải lactose thành glucose và galactose, giúp người sử dụng có thể
tiêu hóa và hấp thu được các dinh dưỡng từ sữa động vật [4]. Năm 2010, Ismail và
cộng sự khi khảo sát sự ảnh hưởng của nguồn carbon lên quá trình tổng hợp enzyme
lactase ở Lactobacillus acidophilus trên môi trường MRS, hoạt tính enzyme lactase
thu được khi sử dụng “acid whey” là 12.29U/g, “sweet whey” là 9.83Ư/g và lactose
là 8.6U/g [22].
Cholesterol là thành phần quan trọng của màng tế bào và là tiền chất để tổng
họp vitamin D và nhiều loại hormone trong cơ thể. Trong một ngày, trung bình cơ
thể người tổng họp khoảng 8mg cholesterol và dùng 4mg cholesterol để tổng hợp
muối mật, vì vậy, bất kì lượng cholesterol nào được đưa vào cơ thể cũng trở nên dư
thừa và gây hại cho cơ thể. Cholesterol dư thừa là nguyên nhân chính gây xơ vữa
động mạch vành, gây ra chứng đau thắt ngực, nhồi máu cơ tim, suy tim và đột quỵ
[23]. Các Lactobacillus acidophilus có khả năng khử cholesterol trong cơ thể theo
12


cơ chế gắn cholesterol lên màng tế bào, ức chế sự tạo thành cấu trúc micellce của
cholesterol, tiết enzyme thủy phân muối mật bile salt hydrolase, đồng thòi kích
thích sự phát triển của các vi khuẩn đường ruột khác cũng có khả năng khử
cholesterol. Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus casei giúp giảm cholesterol
trong cơ thể. Lactobacillus acidophilus và Lactobacillus plantarum làm giảm
cholesterol và tryglyceride trong máu và tăng cường hệ lợi khuẩn đường ruột [5].
Chủng Lactobacillus acidophilus K301 giúp điều chỉnh nồng độ mRNA và protein
của các gen, làm giảm lượng cholesterol trong máu và mở ra tiềm năng điều trị cho
bệnh xơ vữa động mạch [23].
Đặc biệt, Lactobacillus acidophilus còn có khả năng tạo ra các chất kháng oxy
hóa là các polysaccharide ngoại bào, phản ứng vói các tác nhân gây stress oxy hóa
trong cơ thể. Các nghiên cứu về hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus

acidophilus sẽ được trình bày cụ thể trong mục 1.4.
Trong sản xuất các sản phẩm probiotic, việc lựa chọn chủng giống đóng vai
trò hết sức quan trọng nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng cảm quan tốt hoặc không
gây ảnh hưởng đến cảm quan của sản phẩm. Chủng probiotic phải có khả năng sống
sót qua quá trình sản xuất và ổn định trong quá trình bảo quản sản phẩm. Để được
thương mại hóa trong chế biến thực phẩm probiotic, các chủng vi khuẩn
Lactobacillus acidophilus phải đáp ứng các tiêu chuẩn probiotic của FAO [24]. Ba
tiêu chí cơ bản của quá trình sàng lọc chủng probiotic bao gồm tiêu chí an toàn, tiêu
chí chức năng và tiêu chí kỹ thuật. Lactobacillus acidophilus có nguồn gốc từ
người, các thử nghiệm in-vitro và in-vivo cho kết quả an toàn cho người sử dụng
[7]. v ề tiêu chí chức năng, Lactobacillus acidophilus sử dụng phải có khả năng
chống chịu điều kiện pH thấp của dịch dạ dày, nồng độ muối mật trong ruột non và
khả năng kháng khuẩn. Lượng probiotic cần có trong sản phẩm tại thời điểm tiêu
thụ ít nhất là 106 CFƯ/ml đến 107 CFU/ml để đạt được những lợi ích cho sức khỏe
người sử dụng. Mật độ tế bào probiotic thỏa mãn theo tiêu chuẩn probiotic trong sản
phẩm sữa chua là 108CFU/ml [25].
1.3 Quá trình oxy hóa và quá trình kháng oxy hóa trong cơ thể
Quá trình oxy hóa là phản ứng giữa nguyên tử oxy và các electron chưa ghép
cặp. Các gốc tự do là các dẫn xuất dạng khử của oxy (ROS) và nito (RNS). Đây là
13


những nguyên tử, nhóm nguyên tử hay phân tử có tính oxy hóa mạnh, có khả năng
phản ứng với nhiều họp chất trong tế bào. Các ROS thường gặp như anion
superoxyde (02 ), hydrogen peroxyde (H20 2), gốc hydroxyl (OH ) và các RNS
thường gặp như oxyde nitrice (NO'), peroxynitrite (ONOO ) là sản phẩm của các
quá trình chuyển hóa sinh học cơ bản của cơ thể. Các ROS và RNS cũng được tạo
ra từ các nguồn ngoại sinh là các hóa chất, khói thuốc, thuốc an thần hoặc các bức
xạ mặt trời [5, 26].
Trong cơ thể sinh vật, ROS và RNS được khống chế ở mức độ vừa phải nhờ

các chất kháng oxy hóa có bản chất enzyme (catalase, superoxyde dismutase,
glutathione peroxydase,...) và các chất kháng oxy hóa không có bản chất enzyme
(vitamin c , vitamin E, tocopherol, peroxidase) được bổ sung hoặc tạo ra từ hệ thống
kháng oxy hóa. Hệ thống kháng oxy hóa trong cơ thể hoạt động theo bốn con đường
là tạo phức làm mất khả năng xúc tác của các kim loại chuyển tiếp, làm gián đoạn
các phản ứng lan truyền, làm giảm nồng độ các ROS và RNS [26].
Stress oxy hóa là sự mất cân bằng giữa quá trình oxy hóa và quá trình kháng
oxy hóa trong cơ thể. Nguyên nhân có thể do các chất oxy hóa tăng cao, hệ thống
kháng oxy hóa suy giảm hoặc các tiền chất kháng oxy hóa nội sinh không đủ đáp
ứng nhu cầu cơ thể. Các ROS và RNS tăng vượt mức sẽ gây nên các quá trình thoái
hóa tế bào như quá trình lipid màng tế bào, protein, enzyme và DNA. Các tế bào và
mô bị tổn thương sẽ dẫn đến các bệnh lý như tiểu đường, béo phì, tim mạch, thoái
hóa thần kinh, lão hóa và ung thư [27]. Đối với hệ tiêu hóa nói riêng, các phản ứng
oxy hóa khử liên tục gây tổn thương niêm mạc ruột, làm xuất hiện các triệu chứng
viêm mãn tính như viêm loét dạ dày, viêm đại tràng,... Mối liên hệ giữa stress oxy
hóa và bệnh tật được trình bày tổng quát qua sơ đồ hình 1.1 [5]. Với điều kiện môi
trường ngày càng ô nhiễm, các rối loạn chuyển hóa này sẽ ngày càng tăng, gây ảnh
hưởng lớn đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống của con người.
Từ nhu cầu cân bằng chuyển hóa trong cơ thể, nhiều nghiên cứu và ứng dụng
chất kháng oxy hóa tổng họp đã được thực hiện, tuy nhiên, chúng có một số tác
dụng phụ như nguy cơ tổn thương gan và tạo ra các chất ung thư. Vì vậy, các họp
chất tự nhiên có hoạt tính kháng oxy hóa, không gây hại cho cơ thể là định hướng
phát triển cho việc ứng dụng chất kháng oxy hóa trong thực phẩm.
14


Hình 1.1 Mối liên hệ giữa stress oxy hóa và bệnh lý trong cơ thể.
Chất kháng oxy hóa chiết xuất từ thực vật làm tăng khả năng kháng oxy hóa
của huyết tương và làm giảm nguy cơ mắc một số bệnh như ung thư, tim mạch và
đột quỵ [29]. Tuy nhiên, chúng thường tồn tại dưới dạng liên kết vói các phân tử

khác, vì vậy hoạt tính kháng oxy hóa không cao. Nhiều công trình nghiên cứu đã
cho thấy quá trình lên men của Lactobacillus phân cắt các liên kết này, qua đó hàm
lượng họp chất có tính kháng oxy hóa tăng lên. Lactobacillus plantarum phân cắt
liên kết glucoside giữa họp chất phenolic và các phân tử đường, giải phóng các
phenolic tự do [5]. Đậu nành lên men bởi Lactobacillus vói enzyme ß galactosidase, thủy phân liên kết glucoside giữa isoflavone và phân tử đường, giải
phóng từ 83.9% đến 98.4% isoflavone làm tăng hoạt tính kháng oxy hóa trong sản
phẩm hơn so với sữa đậu nành không lên men [30].
Trong các sản phẩm lên men sữa, các Lactobacillus còn phân cắt các protein
sữa nhờ hoạt tính enzyme protease, tạo thành các peptide ngắn có hoạt tính sinh học
như khả năng kháng khuẩn, giảm Cholesterol, kích thích miễn dịch và hoạt tính

kháng oxy hóa [28]. Các peptide ngắn khoảng 5 đến 11 amino acid kị nước, vói tính
khử cao, có thể loại bỏ các gốc tự do, bắt giữ các gốc lipid peroxyl và các ion kim
loại [5]. Vì vậy, khi lựa chọn chủng giống trong sản xuất sữa lên men, chủng
15


Lactobacillus có khả năng phân giải protein càng cao, càng giải phóng nhiều
peptide, giúp tăng hoạt tính kháng oxy hóa trong sữa [31].
Ngoài ra, các Lactobacillus ngoài quá trình lên men đường tạo thành acid
lactic, chúng còn tổng họp nên các exopolysaccharides (EPS) có hoạt tính kháng
oxy hóa. EPS là các polysccharide ngoại bào, liên kết lỏng lẻo với bề mặt tế bào
hoặc tiết ra môi trường bên ngoài, là rào chắn giúp tế bào chống lại stress acid thấp
nhờ giảm sự vận chuyển H+ vào trong tế bào. Các EPS này giúp nâng cao sức khỏe
như tăng lượng chất kháng oxy hóa nội sinh, cải thiện trí nhớ, ngăn chặn sự chết của
các tế bào đại thực bào và chống viêm [5, 32, 33].
Trong quá trình lên men, tùy thuộc vào vi sinh vật lựa chọn làm giống, thành
phần của môi trường tăng trưởng và các yếu tố tăng trưởng, điều kiện chế biến bao
gồm nhiệt độ và thời gian lên men mà các EPS thu nhận được và hoạt tính kháng
oxy hóa của chúng là khác nhau. Các chủng Lactobacillus có họat tính kháng oxy

hóa cao như Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus
paracasei và Lactobacillus helveticus. Hỗn hợp EPS được thu nhận và tinh sạch sau
quá trình lên men của Lactobacillus helveticus MB2-1 với đon phân từ glucose,
galactose, mannose là khác nhau, đồng thòi hoạt tính kháng oxy hóa của chúng
cũng khác nhau, phụ thuộc vào từng giai đoạn lên men [5].
Những chất kháng oxy hóa được Lactobacillus tổng họp trong quá trình lên
men cho thấy có tiềm năng của chúng trong việc nghiên cứu và thương mại hóa các
sản phẩm, thực phẩm chức năng giàu hoạt tính kháng oxy hóa.
1.4 Hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus acidophilus
Hoạt tính kháng oxy hóa của các vi khuẩn Lactobacillus đã được nghiên cứu
từ những năm đầu thế kỉ 21. Tuy nhiên, các nghiên cứu về hoạt tính kháng oxy hóa
của Lactobacillus acidophilus mới được quan tâm trong những năm gần đây.
Năm 2011, tác giả Wu và cộng sự đã tiến hành lên men sữa gầy bổ sung dịch
chiết khoai lang tím ựpomoea batalas) bằng các chủng vi khuẩn lactic như
Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii và Lactobacillus gasseri.
Khoai lang tím chứa nhiều dinh dưỡng cần cho cơ thể như vitamin, khoáng chất,
chất xơ và đặc biệt là anthocyanin có hoạt tính kháng oxy hóa. Hàm lượng
16