ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------------

LƯƠNG NGỌC ANH

NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM SỮA CHUA
LÊN MEN BỞI Lactobacillus acidophilus
GIÀU HOẠT TÍNH KHÁNG OXY HĨA

Chun ngành: Cơng nghệ sinh học
Mã số: 60 42 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2018


Cơng trình đƣợc hồn thành tại: Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG – HCM
Cán bộ hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Thúy Hƣơng
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS. Nguyễn Tiến Thắng
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS. Phan Ngọc Hòa
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ tại Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 21 tháng 07 năm 2018
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS. TS. Lê Thị Thủy Tiên
2. PGS. TS. Nguyễn Tiến Thắng
3. PGS. TS. Phan Ngọc Hòa
4. TS. Võ Đình Lệ Tâm
5. TS. Hồng Anh Hồng
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trƣởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã đƣợc sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƢỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: LƢƠNG NGỌC ANH

MSHV: 1570250

Ngày tháng năm sinh: 01/04/1992

Nơi sinh: Bình Thuận


Chun ngành: Cơng nghệ sinh học

Mã số: 60420201

I. TÊN ĐỀ TÀI:
Nâng cao chất lƣợng sản phẩm sữa chua lên men bởi Lactobacillus acidophilus giàu
hoạt tính kháng oxy hóa.
II. NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
Luận văn đƣợc thực hiện với mục đích sau:
- Nghiên cứu cơ bản về khả năng kháng oxy hóa của dịng vi khuẩn probiotic, cụ thể
là chủng vi khuẩn Lactobacillus acidophilus.
- Thăm dò ứng dụng, tạo ra dòng sản phẩm sữa chua có thêm hoạt tính sinh học về
khả năng kháng oxy hóa.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 06/2018
V. CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS. TS. Nguyễn Thúy Hƣơng
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Cô hƣớng dẫn, PGS. TS.
Nguyễn Thúy Hƣơng, Cô đã gợi mở ý tƣởng để tôi định hƣớng và xây dựng đề tài
nghiên cứu này. Trong suốt thời gian thực hiện, Cơ đã tận tình hƣớng dẫn, động
viên tinh thần, giúp tôi vƣợt qua trở ngại để có thể hồn thành luận văn. Tơi xin
chân thành cảm ơn Q Thầy Cơ Khoa Kỹ thuật Hóa học, trƣờng Đại học Bách

Khoa đã truyền dạy những kiến thức quý báu và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi
trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn tại trƣờng.
Tôi cũng xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè đã chia sẻ tài liệu trong các
lĩnh vực liên quan, cũng nhƣ đóng góp các ý kiến để tơi hồn 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 Cơ, tuy nhiên
với kiến thức cịn hạn chế nên luận văn chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót.
Kính mong tiếp tục nhận đƣợc sự góp ý, nhận xét của Q Thầy Cơ và những ngƣời
có quan tâm để luận văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Lƣơng Ngọc Anh


TĨM TẮT LUẬN 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 vi sinh đƣờng ruột. Trong nghiên cứu này, Lactobacillus
acidophilus BK1, BK2, BK3 và BK4 đều sống sót trong mơi trƣờng 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% đƣợc đại diện bằng phƣơng trình hồi quy theo phƣơng pháp quy
hoạch thực nghiệm. Điều kiện lên men tối ƣu đƣợc xác định theo phƣơng pháp Box
- Wilson gồm pH 5.1, nhiệt độ 36.6oC 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 10oC, 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 36.6oC 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 10oC.
Key words: Antioxidant activity, Lactobacillus acidophilus, Stress oxidative
i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng luận văn này là cơng trình nghiên cứu do tơi thực hiện
dƣới sự hƣớng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Thúy Hƣơng. Các số liệu, kết quả trong
luận văn đƣợc trình bày trung thực và khách quan. Luận văn có tham khảo và sử
dụng các tài liệu khoa học đƣợc đăng tải trên các tạp chí, hội nghị đƣợc đề cập trong
phần tài liệu tham khảo.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018
Học viên thực hiện

Lƣơng Ngọc Anh


ii


MỤC LỤC
TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................... v
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
Chƣơng 1. TỔNG 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

Q trình oxy hóa và q trình kháng oxy hóa trong cơ thể .............13

1.4

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

Chƣơng 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................... 21

2.1

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

2.2

Đối tƣợng nghiên cứu .............................................................................21

2.3

Vật liệu và hóa chất ................................................................................21

2.3.1

Dụng cụ và thiết bị ...................................................................................21

2.3.2

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


2.3.3

Mơi trƣờng ni cấy vi sinh vật ...............................................................22

2.4

Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................24

2.4.1

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

2.4.2

Tối ƣu 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 lƣợng sản

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

Phƣơng pháp phân tích và thu nhận kết quả ......................................35
iii


2.5.1


Phƣơng pháp phân tích vi sinh .................................................................35

2.5.2

Phƣơng pháp phân tích hóa sinh ..............................................................36

2.5.3

Phƣơng pháp thăm dị cảm quan ..............................................................36

2.5.4

Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm ......................................................36

2.5.5

Phƣơng pháp xử lý số liệu ........................................................................36

Chƣơng 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 ƣu 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 ƣu hóa hai hàm mục tiêu mật độ vi khuẩn và hoạt tính kháng oxy hóa
…………………………………………………………………………..50

3.3

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

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

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

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

Đánh giá khả năng bảo tồn 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 tồn 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 trƣờng Việt Nam ........................................................58
Chƣơng 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 MỤC 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 mơi
trƣờng 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 Y1. ........50
Bảng 3.5 Bƣớc chuyển động

của các yếu tố hàm mục tiêu mật độ vi khuẩn Y1. .52

Bảng 3.6 Thí nghiệm theo hƣớng leo dốc hàm mục tiêu mật độ vi khuẩn Y1. .........52
Bảng 3.7 Ma trận quy hoạch thực nghiệm của hàm mục tiêu hoạt tính kháng oxy
hóa Y2. .......................................................................................................................53
Bảng 3.8 Bƣớc chuyển động

của các yếu tố hàm mục tiêu hoạt tính kháng oxy

hóa Y2. .......................................................................................................................54
Bảng 3.9 Thí nghiệm theo hƣớng leo dốc hàm mục tiêu hoạt tính kháng oxy hóa Y2.
...................................................................................................................................55
Bảng 3.10 Các chỉ tiêu chất lƣợng 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 10oC. .......................57
Bảng 3.12 Hoạt tính kháng oxy hóa của sản phẩm sữa chua trong 8 tuần theo dõi
bảo quản ở nhiệt độ 10oC. .........................................................................................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 thƣơng mại...........................59

v



DANH MỤC 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 qt...............................................................24
Hình 2.2 Sơ đồ quy trình lên men sữa chua probiotic giàu hoạt tính kháng oxy hóa.
...................................................................................................................................33
Hình 3.1 Hình 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 MỤC CÁC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3.1 Đƣờng cong sinh trƣởng của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trƣờng MRS theo thời gian. ........................................................39
Đồ thị 3.2 Khả năng chịu pH thấp của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trƣờng SGJ theo thời gian. ..........................................................40
Đồ thị 3.3 Khả năng chịu muối mật của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trƣờng SIF theo thời gian. ...........................................................42
Đồ thị 3.4 Khả năng sinh acid lactic của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trƣờng MRS theo thời gian. ........................................................45
Đồ thị 3.5 Hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus acidophilus BK1, BK2, BK3
và BK4 trong môi trƣờng MRS theo phƣơng pháp tổng năng lực khử (A) và phƣơng
pháp khử DPPH (B). .................................................................................................46
Đồ thị 3.6 Đƣờng cong sinh trƣởng của Lactobacillus acidophilus BK4 trong mơi
trƣờng MRS có nồng độ sucrose 6%, 8% và 10%. ...................................................48


vii


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU 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 trƣờng

OD

Optical Density

SGJ

Simulated Gastric Juice

SIF

Simulated Intestinal Fluid

RNS

Reaxtive Nitrogen Species

ROS

Reactive Oxygen Species

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam


viii


MỞ ĐẦU
Sữa là nguồn thực phẩm quý giá cung cấp các chất dinh dƣỡng cần thiết cho
sức khỏe của con ngƣời. Ngày 01/06/2001, Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp
Liên Hiệp Quốc (FAO) đã khởi xƣớng ngày Sữa thế giới nhằm khuyến khích tiêu
thụ sữa hằng ngày nhƣ một phần của chế độ ăn uống lành mạnh. Trong quá trình sử
dụng, con ngƣời đã đa dạng hóa nhiều sản phẩm từ sữa nhƣ phô mai, bơ, kem, sữa
lên men,… và nâng cấp chúng từ sản phẩm truyền thống trở thành các sản phẩm
hiện đại đƣợc sản xuất theo dây chuyền cơng nghiệp. Trong đó, sữa chua là sản
phẩm của q trình lên men lactic của vi khuẩn lactic với mục đích ban đầu là tăng
cƣờng hƣơng vị và kéo dài thời gian bảo quản sữa [1].
Các vi khuẩn lactic thông qua quá trình lên men sẽ nâng cao chất lƣợng cũng
nhƣ số lƣợng các protein, chất béo, vitamin, khoáng chất trong sữa, giúp tăng cƣờng
hệ thống miễn dịch, hỗ trợ hệ cơ xƣơng, giúp hệ tiêu hóa hấp thu các dƣỡng chất tốt
nhất [2]. Đặc biệt, những vi khuẩn lactic đƣợc công nhận là probiotic, khi bổ sung
vào cơ thể sẽ cải thiện toàn diện sức khỏe của con ngƣời. Các probiotic sẽ củng cố
thành ruột, cân bằng hệ vi khuẩn đƣờng ruột, giảm các rối loạn liên quan đến đƣờng
tiêu hóa, tăng cƣờng hệ miễn dịch, ngăn ngừa các bệnh dị ứng, nhiễm khuẩn, làm
chậm quá trình phát triển của ung thƣ và hỗ trợ sức khỏe tim mạch [1].
Lactobacillus acidophilus là một trong những vi khuẩn lactic đƣợc thƣơng mại hóa
trong chế biến thực phẩm. Các chủng Lactobacillus acidophilus đã đƣợc đƣa vào
các sản phẩm sữa ở Mỹ và Đức vào những năm cuối của thập niên 1960 nhằm nâng
cao chất lƣợng sản phẩm [3]. Ngoài những hoạt tính điển hình của một probiotic,
Lactobacillus acidophilus cịn 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 trƣờng sống của con ngƣời càng trở nên ô nhiễm do các tác
động trực tiếp của hóa chất, khói thuốc, bức xạ, hay gián tiếp thơng qua thực phẩm,

thậm chí do dùng một số dƣợc phẩm chữa bệnh cũng trở thành những tác nhân gây
stress oxy hóa cho cơ thể. Trạng thái stress oxy hóa làm thối hóa tế bào, gây ung
thƣ và gây ra các bệnh lý trong cơ thể nhƣ viêm nhiễm các cơ quan, bệnh tim mạch,
bệnh thần kinh, thối hóa mắt,… và biểu hiện sớm nhất là hiện tƣợng lão hóa da.
1


Việc tăng cƣờng 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 trƣớc các tác động xấu từ môi trƣờng.
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 tồn 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 lợi,
giàu hoạt tính kháng oxy hóa, giúp cân bằng hệ sinh thái vi sinh đƣờng ruột. Vì vậy,
ngồi các cơng dụng về sữa chua đã đƣợc biết đến, thì việc sử dụng vi khuẩn
probiotic và tăng hoạt tính kháng oxy hóa mở ra một hƣớng mới cho thị trƣờng sữa
lên men, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời.
Từ những lý do trên, đề tài “Nâng cao chất lƣợng sản phẩm sữa chua lên
men bởi Lactobacillus acidophilus giàu hoạt tính kháng oxy hóa” đƣợc thực hiện
với mục tiêu nghiên cứu cơ bản về khả năng kháng oxy hóa của dịng vi khuẩn
probiotic, cụ thể là chủng vi khuẩn Lactobacillus acidophilus, từ đó thăm dị ứng
dụng, tạo ra dịng 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 nhƣ đặc tính sinh

học, hoạt tính probiotic và hoạt tính kháng oxy hóa.

-

Tối ƣu hóa q trình lên men phịng thí nghiệm đảm bảo hoạt tính
probiotic và hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus acidophilus nhƣ
dinh dƣỡng môi trƣờng, pH môi trƣờng, 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 lƣợng sản phẩm.

2


Chƣơng 1. TỔNG QUAN
1.1 Quá trình lên men và sản phẩm sữa chua
Các thực phẩm lên men đã đƣợc biết đến từ rất sớm trong quá trình phát triển
của con ngƣời. 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
đƣợc đánh giá an toàn để sử dụng.
Năm 1990, Adams định nghĩa “lên men” là thuật ngữ dùng để mơ tả hình thức
trao đổi chất của vi sinh vật làm biến đổi hợp chất hữu cơ, thƣờng là các
carbohydrate. Quá trình lên men là một phƣơng tiện để bảo quản thực phẩm với chi
phí thấp. Ví dụ nhƣ q trình lên men sữa tạo phơ mai có thời gian bảo quản lâu
hơn sữa không lên men, giảm thời gian chế biến thức ăn nhƣ đậu nành hay ngô lên
men, so với sử dụng hạt thông thƣờng. Các đặc tính cảm quan của thực phẩm cũng
đƣợc cải thiện và phong phú hơn. Đơi khi, q trình này cịn loại bỏ hoặc giảm hàm

lƣợng các chất không mong muốn nhƣ các yếu tố gây đầy hơi trong đậu nành, các
chất độc trong thức ăn và làm tăng chất lƣợng của thực phẩm [2].
Các thực phẩm lên men trên thị trƣờng đƣợc chứng nhận an toàn (GRAS) cho
ngƣời sử dụng, rất phong phú và đa dạng tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sản xuất
nhƣ lúa mỳ, lúa mạch, ngô, sắn, đậu nành, rau, cá, sữa,… và vi sinh vật đƣợc sử
dụng cho quá trình lên men. Một số vi sinh vật thƣờng dùng trong lên men nhƣ
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 tƣơng thành miso, Pediococcus cerevisiae lên men dƣa chuột thành dƣa
muối, Aspergillus oryzae lên men đậu tƣơng thành nƣớc chấm, Acetobacter xylinum
lên men nƣớc 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 phƣơng pháp lên men chính đã sử dụng trong vi sinh thực phẩm là lên
men lactic và ethanol. Lên men lactic là q trình chuyển hóa đƣờng thành acid
lactic nhờ vi sinh vật nhƣ nấm men, nấm sợi và điển hình là vi khuẩn lactic (LAB).
Mỗi LAB khác nhau có cơ chế lên men đƣờng khác nhau. Căn cứ vào sản phẩm lên
men chia LAB thành hai nhóm. Nhóm LAB lên men đồng hình phân giải đƣờng
3


theo con đƣờng đƣờng phân EMP (Embden – Meyerhof – Parnas) cho sản phẩm
chủ yếu là acid lactic chiếm 90% đến 98%. Chỉ một phần nhỏ pyruvate đƣợc
decacboxyl hóa và chuyển thành acid acetic, ethanol, aceton và CO2 [6]. Mức độ tạo
thành các sản phẩm phụ phụ thuộc vào sự có mặt của oxy. Phƣơng trình tóm tắt q
trình lên men đồng hình nhƣ sau:
C6H12O6 + 2ADP + 2Pi  2CH3CHOHCOOH + 2ATP
(Glucose)

(Acid lactic)


Trong quá trình lên men dị hình, do thiếu hai enzyme chủ yếu của con đƣờng
EMP là aldolase và triozophosphat – merisoase nên giai đoạn đầu của quá trình
phân giải glucose xảy ra theo con đƣờng PP (Pentose - Phosphat) [6]. Q trình
chuyển hóa trizophosphat thành acid lactic giống nhƣ lên men đồng hình. Sản phẩm
của quá trình lên men lactic dị hình ngồi acid lactic chiếm 40%, cịn có các sản
phẩm khác nhƣ acid succinic (10%), ethanol (20%), acid acetic (10%) và các chất
khí (20%) [7]. Phƣơng trình tóm tắt q trình lên men dị hình nhƣ sau:
C6H12O6  CH3CHOHCOOH + CH3CH2OH + CO2 + xKcal
(Glucose)

(Acid lactic)

(Ethanol)

Qua quá trình lên men lactic, chất lƣợng cũng nhƣ số lƣợng của các protein,
vitamin, khoáng chất trong thực phẩm tăng đáng kể trên cùng một trọng lƣợng khô,
giúp hệ tiêu hóa hoạt động tốt hơn, chất dinh dƣỡng từ thực phẩm đƣợc hấp thu tốt
hơn [2].
Sữa chua là thức ăn đƣợc chế biến bằng cách lên men sữa dƣới tác dụng của vi
khuẩn lactic. Trên thế giới, có trên 400 loại sữa chua khác nhau [7]. Tùy theo mục
đích sản xuất mà sữa chua đƣợc phân loại dựa theo hàm lƣợng chất béo nhƣ cao,
trung bình hoặc thấp; theo tính chất vật lý nhƣ dạng bột khơ, đơng lạnh, bán rắn
hoặc dạng lỏng; theo hƣơng vị nhƣ hƣơng vị tự nhiên, bổ sung hoa quả hoặc hƣơng
liệu; theo vi sinh vật sống đƣợc bổ sung nhƣ probiotic hay các vi sinh vật điều trị;
theo phƣơng pháp sản xuất nhƣ chế biến trƣớc 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 cƣờng sức khỏe cho ngƣời sử dụng. Các
4



lợi ích của sữa chua đƣợc 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 ngƣời có thể kể đến nhƣ bổ sung các
chất dinh dƣỡng, điều hòa trao đổi chất đƣờng 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 thƣờng đƣợc sử dụng để
bảo quản sữa. Trong quy mô công nghiệp, sữa chua đƣợc sản xuất với những kĩ
thuật tiên tiến đã hạn chế đƣợc sự xâm nhiễm các vi sinh vật không mong muốn làm
ảnh hƣởng chất lƣợng sản phẩm so với phƣơng pháp truyền thống. Ngày này, với sự
phát triển của công nghệ, các sản phẩm sữa chua đã đƣợc phân bố ổn định trong thị
trƣờng, ngƣời 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 Vi 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] nhƣ sau:
Giới: Bacteria

Bộ: Eubacteriales

Ngành: Firmicutes

Họ: Lactobacillaceae

Lớp: Bacilli

Giống: Streptococcus và Lactobacillus

Lactobacillus thuộc nhóm vi khuẩn lactic (Lactobacillaceae), thƣờng có dạng

hình que, Gram dƣơng, khơng hình thành bào tử, khơng chứa sắc tố, catalase âm
tính và vi hiếu khí. Lactobacillus là một trong những lợi khuẩn quan trọng chiếm ƣu
thế trong hệ sinh thái đƣờng ruột, nhất là trong ruột non.
Nhu cầu dinh dƣỡng cơ bản của Lactobacillus bao gồm:
-

Nhu cầu dinh dƣỡng carbon, Lactobacillus sử dụng đƣợc rất nhiều loại
carbohydrate nhờ quá trình 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
lƣợng.
5


-

Nhu cầu dinh dƣỡng nitơ, phần lớn Lactobacillus không thể sinh tổng hợp
đƣợc các chất hữu cơ phức tạp có chứa nitơ nên chúng địi hỏi nguồn nitơ có
sẵn trong mơi trƣờng. Các acid amin có thể đƣợc đồng hóa dƣới dạng peptit
nhờ vào tác dụng của enzyme protease ngoại bào hay nội bào.

-

Nhu cầu vitamin rất cần cho sự sinh trƣởng của Lactobacillus, các vitamin bị
ảnh hƣởng bởi nhiều yếu tố nhƣ nhiệt độ nuôi cấy, lƣợng CO2 ban đầu, pH và
thế oxy hóa khử của mơi trƣờng.

-

Nhu cầu về các muối khống, các hợp chất vơ cơ đa lƣợng và vi lƣợng nhƣ
đồng, natri, kali, photpho, lƣu 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 nhƣ acid acetic, acid oleic và acid citric cũng có những
ảnh hƣởng nhất định đến tốc độ sinh trƣởng của Lactobacillus [9].
Ngoài nhu cầu về dinh dƣỡng cơ bản, sự phát triển của Lactobacillus còn bị

ảnh hƣởng bởi các yếu tố môi trƣờng sống nhƣ nhiệt độ, pH môi trƣờng, sự trao đổi
oxy, nồng độ đƣờng hay nồng độ NaCl:
-

Đa số Lactobacillus sinh trƣởng trong khoảng nhiệt độ từ 5oC – 45oC, nhiệt
độ sinh trƣởng tối ƣu từ 20oC - 40oC. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều
ảnh hƣởng 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 trƣờng. Giá trị pH tối ƣu cho sinh trƣởng của
Lactobacillus là pH 5.6 đến pH 6.2, sau quá trình lên men, pH môi trƣờng
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 đƣờng trong mơi trƣờng lên men tỉ lệ thuận với hàm lƣợng acid
lactic sinh ra. Tuy nhiên, khi nồng độ đƣờng tăng quá cao sẽ gây co nguyên

6


sinh ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng của tế bào, từ đó, hàm lƣợng acid lactic
giảm.
-

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

an toàn để sử dụng trong dƣợc phẩm và thuốc thú y và những năm cuối thế kỉ 19,
Lactobacillus đƣợc chứng minh sự an toàn trong chế biến thực phẩm [9]. Một số
chủng Lactobacillus đƣợc sử dụng trong lên men truyền thống ở Việt Nam và trên
thế giới nhƣ Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus
fermentum, Lactobacillus plantarum,…
Probiotic là những vi sinh vật sống mà khi dùng với số lƣợng thích hợp sẽ
mang lại những lợi ích sức khỏe cho cơ thể chủ [5]. Năm 1907, Elie Metchnikoff đã
đạt giải Nobel khi chứng minh đƣợc việc tiêu thụ Lactobacillus qua các sản phẩm
sữa lên men sẽ hạn chế các nội độc tố của nhiều vi sinh vật đƣờng ruột [10].
Lactobacillus đƣợc công nhận là probiotic, đƣợc bổ sung trong thực phẩm hằng
ngày. Những lợi ích cho sức khỏe của chúng đƣợc thể hiện thơng qua khả năng hỗ
trợ hệ thống tiêu hóa của con ngƣời. Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus,
Lactobacillus plantarum giúp tăng cƣờng hệ lợi khuẩn, có vai trị quan trọng trong

việc tăng cƣờng chức năng đƣờng ruột [5, 11].
Hệ tiêu hóa ngồi vai trị hấp thụ các chất dinh dƣỡng, cịn 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 đƣờng 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 đƣờng ruột đƣợc chia thành ba nhóm
chính bao gồm lợi khuẩn nhƣ Lactobacillus và Bifidobacteria, vi khuẩn gây bệnh
nhƣ Clostridia và một số vi khuẩn khác thuộc Bacteroides trung tính, khơng có lợi
cũng nhƣ có hại. Khi hệ sinh thái mất cân bằng, các vi khuẩn gây hại phá hủy biểu
mô đƣờng ruột, làm cho thành đƣờng ruột mỏng đi dẫn đến giảm sự hấp thụ các
chất dinh dƣỡng, 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 lƣợng cơ thể. Các lợi khuẩn nhƣ
7


probiotic với những đặc điểm sinh lý giúp tăng khả năng cạnh tranh với vi khuẩn
gây hại, sẽ cân bằng hệ vi sinh vật, bảo vệ bề mặt của đƣờng 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 dƣỡng và tổng hợp 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 lƣợng của
Lactobacillus và giảm số lƣợng 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 đƣờng
ruột và nấm men sẽ đƣợc phục hồi. Trong khi sử dụng thuốc chữa trị bệnh bạch cầu
sẽ làm chết một số vi sinh vật có lợi trong đƣờng ruột [4].
Probiotic giúp phòng ngừa và chữa trị bệnh tiêu chảy, nhiễm trùng trong cơ
thể. Khi sử dụng Lactobacillus rhamnosus dƣới dạng sữa lên men hoặc dạng đơng
khơ thì khoảng 95% trẻ em giảm triệu chứng nôn mửa, tiêu chảy trong một ngày và

khơng cịn tiêu ra máu sau ngày thứ hai chữa trị. Những bệnh nhân nhiễm trùng
đƣờng hơ hấp và đƣờng niệu thƣờng có lƣợng Candida ở trong phân cao (mật độ
105 CFU/g phân). Khi bệnh nhân uống Bifidobacterium, số lƣợng Candida giảm
đáng kể và sự nhiễm trùng cũng giảm [5]. Các chủng probiotic khác nhau có những
tác động khác nhau lên môi trƣờng đƣờng ruột, lên chức năng của hàng rào biểu mô
và niêm mạc [13].
Các Lactobacillus trong chế phẩm probiotic cịn có khả năng kháng các dịng
tế bào gây ung thƣ thơng qua việc làm giảm các enzyme nitroreductase,
azoreductase là những tác nhân hoạt hóa chất tiền ung thƣ thành chất gây ung thƣ
trong cơ thể [4]. Khi cho bệnh nhân ung thƣ cổ tử cung và bệnh nhân ung thƣ bàng
quang sử dụng Lactobacillus casei Shirota với liều lƣợng thích hợp, sẽ giúp tăng
quá trình thối hóa khối u trong 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 đƣợc tổng hợp bởi Makrides đã cho thấy khả năng điều
hòa miễn dịch toàn diện của Lactobacillus. Chế phẩm sinh học probiotic có thể
8


đƣợc sử dụng nhƣ chất phụ trợ trong hóa trị liệu ung thƣ hứa hẹn hƣớng phòng ngừa
và hỗ trợ điều trị ung thƣ. Probiotic cũng có vai trị quan trọng trong cơng tác phịng
chống ung thƣ đại tràng [13].
Bên cạnh đó, probiotic cịn có khả năng ngăn chặn bệnh tiểu đƣờng 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 đƣờng của chuột bệnh nhƣng khơng gây
ảnh hƣởng trên chuột bình thƣờng. 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, với khả năng ức chế hơn 70% hoạt động oxy hóa. Dịch ni cấy
Lactobacillus delbrueckii bảo vệ đƣợc tế bào Caco-2 bị tổn thƣơng do H2O2 [5, 13].

Lactobacillus plantarum C88 có khả năng khử gốc hydroxyl lên đến 53.05% và khả
năng sống sót đến 30% trong môi trƣờng 1mM H2O2 trong 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
thƣ HeLa. Những thử nghiệm in-vitro cho thấy hoạt tính kháng oxy hóa từ
Lactobacillus helveticus ức chế các dịng tế bào ung thƣ nhƣ HepG-2, BGC-823 và
HT-29 [5]. Ngoài ra, việc bổ sung các peptide từ sữa chua cũng giúp tăng hàm
lƣợng chất kháng oxy hóa nội sinh trong cơ thể, gây chết tế bào ung thƣ mà không
làm ảnh hƣởng đến các tế bào bình thƣờng [14, 15].
Hoạt tính kháng oxy hóa tạo ra bởi các chủng Lactobacillus giúp phịng chống
ung thƣ 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
đƣợc quan tâm nghiên cứu.
1.2.2 Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus
1.2.2.1 Đặc điểm sinh lý của Lactobacillus acidophilus
Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus đƣợc Moro phân lập đầu tiên vào năm
1900 từ phân su của trẻ sơ sinh. Sau đó, Lactobacillus acidophilus đƣợc phân loại
và mô tả các đặc điểm về trao đổi chất cũng nhƣ chức năng của chúng trong thực
9


phẩm. Lactobacillus acidophilus là vi khuẩn Gram dƣơng, có dạng hình que, kích
thƣớc (0,6 - 0,9)µm x (1,5 - 6,0)µm, đứng riêng rẽ, xếp theo cặp hoặc tạo thành
chuỗi ngắn, không di động, không tạo bào tử, không sinh độc tố [7, 16]. Phƣơng
thức sinh sản của Lactobacillus acidophilus là chia đôi hay trực phân. Mặc dù chỉ
sinh sản cận hữu tính nhƣng Lactobacillus acidophilus vẫn có biến đổi di truyền
trong tế bào thông qua tái tổ hợp di truyền [17]. Theo Bergey, vi khuẩn
Lactobacillus acidophilus đƣợc phân loại nhƣ sau [8]:
Giới: Bacteria


Họ: Lactobacillaceae

Ngành: Firmicutes

Giống: Lactobacillus

Lớp: Bacilli

Loài: Lactobacillus acidophilus

Bộ: Eubacteriales
Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus có khả năng lên men đồng hình và dị hình,
trong đó những lồi lên men đồng hình chiếm ƣu 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
đƣờng 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 ƣu cho sự tăng trƣởng của
Lactobacillus acidophilus là 37°C, pH tối ƣu cho sự tăng trƣởng dao động trong
khoảng pH 5.5 đến pH 6 [7].
Môi trƣờng nuôi cấy chuẩn cho Lactobacillus acidophilus thƣờng phải rất giàu
acid amin và vitamin nhƣ peptone, trypton, dịch chiết nấm men, dịch chiết thịt bị,
ngồi ra cịn chứa sorbitol, monooleate, sodium acetate và muối magie kích thích sự
tăng trƣởng. Mơi trƣờng MRS là môi trƣờng chọn lọc Lactobacillus. Trên môi
truờng thạch MRS, khuẩn lạc có đƣờng kính từ 2mm đến 5mm, dạng trịn, lồi, màu
trắng đục, vành đều và khơng sinh chất tạo màu. Trong môi trƣờng thạch sâu, khuẩn
lạc nhỏ và có hình dạng khơng ổn định. Trong mơi trƣờng thạch nghiêng, khuẩn lạc
có màu trắng đục, hơi khơ và phát triển giới hạn theo vết cấy [7].

10



1.2.2.2 Đặc tính probiotic của vi khuẩn Lactobacillus acidophilus
Tƣơng tự nhƣ 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 thƣờng thấy ở các vi sinh vật đƣờng 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 cƣ 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
nhƣ Escherichia coli, Salmonella, Campylobacteria. Ngoài ƣu thế cạnh tranh vị trí,
Lactobacillus acidophilus trong q trình sinh trƣởng, 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 dƣỡng chính,
ức chế khả năng phát triển 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 cịn có hoạt
tính kháng khuẩn gây ức chế và tiêu diệt các vi khuẩn có hại, tạo nên sự cân bằng hệ
sinh thái đƣờng ruột. Lactobacillus acidophilus có khả năng chống lại nhiều vi
khuẩn gây bệnh khác nhau, tạo vòng kháng khuẩn từ 10mm 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 nhƣ sản sinh ra các chất bacteriocin, làm giảm độ pH bởi
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 hợp. Đối với các sản phẩm thực phẩm, các
bacteriocin và các hợp chất tƣơng tự bacteriocin đƣợc sản xuất bởi Lactobacillus
acidophilus đƣợc xem là chất ức chế tự nhiên, đƣợc 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 q trình sinh trƣởng, phát triển trong ruột, Lactobacillus acidophilus
giúp tăng khả năng hấp thu các chất dinh dƣỡng, khử các chất có khả năng gây ung
11


thƣ, 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 cƣờng hệ thống miễn dịch nhờ cảm ứng tạo kháng thể
Immunoglobulin A (IgA) của cơ thể [4]. Nhiều thí nghiệm đƣợc 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 cƣờng 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 ngồi các đặc tính có lợi của một probiotic điển
hình, chúng cịn có các đặc tính đặc trƣng riêng cho lồi giúp cải thiện các bệnh lý
cơ thể. Đối với những ngƣời thiếu men phân giải đƣờng lactose, đặc biệt là trẻ sơ
sinh và ngƣời cao tuổi, khi sử dụng sữa động vật và các sản phẩm từ sữa động vật,
đƣờng lactose không đƣợc tiêu hóa sẽ chuyển xuống ruột già dẫn đến hội chứng đau
bụng, đầy hơi và tiêu chảy. Enzyme β - galactosidase do Lactobacillus acidophilus
tạo ra, giúp phân giải lactose thành glucose và galactose, giúp ngƣời sử dụng có thể
tiêu hóa và hấp thu đƣợc các dinh dƣỡng từ sữa động vật [4]. Năm 2010, Ismail và
cộng sự khi khảo sát sự ảnh hƣởng của nguồn carbon lên quá trình tổng hợp enzyme
lactase ở Lactobacillus acidophilus trên môi trƣờng MRS, hoạt tính enzyme lactase
thu đƣợc khi sử dụng “acid whey” là 12.29U/g, “sweet whey” là 9.83U/g và lactose
là 8.6U/g [22].

Cholesterol là thành phần quan trọng của màng tế bào và là tiền chất để tổng
hợp vitamin D và nhiều loại hormone trong cơ thể. Trong một ngày, trung bình cơ
thể ngƣời tổng hợp khoảng 8mg cholesterol và dùng 4mg cholesterol để tổng hợp
muối mật, vì vậy, bất kì lƣợng cholesterol nào đƣợc đƣa vào cơ thể cũng trở nên dƣ
thừa và gây hại cho cơ thể. Cholesterol dƣ 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 thời kích
thích sự phát triển của các vi khuẩn đƣờng 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 cƣờng hệ lợi khuẩn đƣờng ruột [5].
Chủng Lactobacillus acidophilus K301 giúp điều chỉnh nồng độ mRNA và protein
của các gen, làm giảm lƣợng 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 với các tác nhân gây stress oxy hóa
trong cơ thể. Các nghiên cứu về hoạt tính kháng oxy hóa của Lactobacillus
acidophilus sẽ đƣợc trình bày cụ thể trong mục 1.4.
Trong sản xuất các sản phẩm probiotic, việc lựa chọn chủng giống đóng vai
trị hết sức quan trọng nhằm tạo ra sản phẩm có chất lƣợng cảm quan tốt hoặc không
gây ảnh hƣởng đến cảm quan của sản phẩm. Chủng probiotic phải có khả năng sống
sót qua q trình sản xuất và ổn định trong q trình bảo quản sản phẩm. Để đƣợc
thƣơng 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 q trình sàng lọc chủng probiotic bao gồm tiêu chí an tồn, tiêu

chí chức năng và tiêu chí kỹ thuật. Lactobacillus acidophilus có nguồn gốc từ
ngƣời, các thử nghiệm in-vitro và in-vivo cho kết quả an tồn cho ngƣời sử dụng
[7]. Về 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. Lƣợng probiotic cần có trong sản phẩm tại thời điểm tiêu
thụ ít nhất là 106 CFU/ml đến 107 CFU/ml để đạt đƣợc những lợi ích cho sức khỏe
ngƣời sử dụng. Mật độ tế bào probiotic thỏa mãn theo tiêu chuẩn probiotic trong sản
phẩm sữa chua là 108 CFU/ml [25].
1.3 Quá trình oxy hóa và q trình kháng oxy hóa trong cơ thể
Q trình oxy hóa là phản ứng giữa ngun tử oxy và các electron chƣa ghép
cặp. Các gốc tự do là các dẫn xuất dạng khử của oxy (ROS) và nito (RNS). Đây là
13