Bài giảng Vi sinh thực phẩm - Bùi Hồng Quân

pdf

219 trang ngocly 980

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Vi sinh thực phẩm - Bùi Hồng Quân", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_vi_sinh_thuc_pham_bui_hong_quan.pdf

Nội dung text: Bài giảng Vi sinh thực phẩm - Bùi Hồng Quân

VI SINH TH C PH M GVGD: Bùi H ng Quân Biên so n: Nguy n Minh Hi n TÀI LI U THAM KH O Nguy n Lân Dng, 2005. Vi sinh vật học đại cươ ng Nguy n c Lưng, 1996. Công Ngh ệ vi sinh tập 1, 2, 3. H Bách Khoa Tp. HCM Tô Minh Châu và ctv, 1999. Vi sinh vật học đại cươ ng . H Nông Lâm Tp. HCM . 1
CH Ư NG I. M U 1.1 I T ƯNG VÀ NHI M V CA VI SINH H C 1.2 VAI TRÒ C A VSV 1.3 L CH S PHÁT TRI N C A VI SINH H C 1.4. NH DANH VI SINH V T 1.5 V TRÍ MÔN H C VÀ NHI M V NG ƯI H C 1.1 I T ƯNG & NHI M V CA VI SINH H C I T ƯNG : VSV ( Micro bio logy = micro + bios + logos) NHI M V : Nghiên cu hình thái, cu to, ho t ng sng ca VSV VSV (Microorganism): là nh ững cơ th ể sống nh ỏ bé mà mắt th ường có th ể không nhìn th ấy được. Mu ốn th ấy được chúng ph ải quan sát dưới kính hi ển vi 2
Các nhóm VSV Virus Vi khu n (bacteria) Nm m c (mold) Nm men (yeast) Vi t o (algae) 3
V trí phân lo i c a vi sinh v t Theo R. H. Whitataker, th gi i sinh v t g m 5 gi i Gi i kh i sinh (Monera hay prokaryote): vi khu n và to lam Gi i nguyên sinh (Protista): t o ơ n bào, n m ơ n bào có lông roi, nguyên sinh ng v t. Gi i th c v t (Plantae) Gi i N m (Fungi) Gi i ng v t (Animalia) Vi sinh v ật t ập trung vào Monera, Protista và Fungi V trí phân lo i c a VSV (theo cu trúc t bào) Eukaryote Prokaryote Nhân phân hóa hoàn toàn, Nhân phân hóa ch a có màng nhân và ti u h ch. hoàn ch nh Eukaryote ơ n bào: n m Ch a có màng bao men, t o ơ n bào nhân, cha hình thành Eukaryote a bào: n m m c, ti u h ch nm b c cao, th c v t, ng Trong nhóm này có: vt. vi khu n, x khu n, c bi t: Virus ch a có cu niêm vi khu n, t o to t bào – hình thái s ng lam c bi t n m gi a gi i v t sng và ch t vô sinh 4
C IM CHUNG C A VSV Kích th ưc nh bé. Sinh tr ưng, sinh sn nhanh Thích nghi cao Phân b rng, a dng v ch ng lo i Vết tích vi khu ẩn lam Vết tích Gloeodiniopsis cách Vết tích Palaeolyngbya cách cách đây 3,5 tỷ năm đây 1,5 tỷ năm đây 950 tri ệu năm 5
1.2 VAI TRÒ C A VSV 1.2.1 VAI TRÒ TÍCH C C Trong nông nghi p Trong bo v môi tr ng 1.2.1 VAI TRÒ TIÊU C C Trong công nghi p Trong nông nghi p Trong Ch bi n th c ph m Trong bo v môi tr ng Trong y t Trong công nghi p Trong Ch bi n th c ph m Trong y t Tác ng tích cc ca VSV • Tham gia quá trình tu n hoàn vt ch t trong t nhiên: phân gi i ch t hu cơ, kh i u chu i th c n, tham gia chu trình carbon, nit ơ, oxi • Trong công ngh hóa: tham gia sn xu t các ch t hóa hc khó sn xu t (cn, acid hu cơ, enzyme ) • Trong y hc: vaccin, các ch t kháng sinh, các vitamin, acid amin, hormon • Trong ch bi n, bo qu n th c ph m: sn xu t bt ng t, sn xu t sinh kh i, sn xu t ru bia, lên men sn xu t th c ph m, 6
Tác ng tiêu cc ca VSV Vi sinh v t là nguyên nhân gây ra các c n b nh ch t ng i: d ch h c, ung th , AIDS - Là tác nhân gây b nh cho ng v t và th c v t - Làm h h ng l ơ ng th c th c ph m - Nm Rhizoctonia solani làm mc tr ng gc, cây héo, lá gc héo vàng, bó mch thâm en sau vài ngày cây cà chua, khoai tây b bnh s ch t. VK Ralstonia solanacearum cây héo t ng t, lá vn còn xanh, có th héo tng cành, bó mch hóa nâu ch a dch nh n màu tr ng c. 7
Vaccin phòng cúm A H5N1 ca Cty Sn xu t vaccin và Sinh ph m s 1 thu c Vi n V sinh dch t Trung ươ ng ưc th nghi m trên ng ưi vi s cho phép ca B Y t vào cu i tháng 3/ 2008 Bệnh do Staphylococcus areus 1.3 L CH S PHÁT TRI N C A VI SINH H C TH I TI N S : Ng i ti n s bi t sn xu t bia, bánh m t ng cc NN V N MINH NÔNG NGHI P: (4000 nm B.C) phát hi n nh ng hình nh kh o c th hi n vi c ung ru ca Ng i Xume. NN V N MINH C A NG ƯI HY L P th th n Ru Bacchus và NG ƯI LA MÃ th th n Ru Dionysus. 9
Khái quát l ch s phát tri n VSV h c Tr ưc khi Sau khi Vi sinh h c Vi sinh h c có KHV có KHV th c nghi m hi n i Tr ưc khi có KHV •Con ng i ch a ý th c c s hi n di n c a VSV •Bi t ng d ng VSV vào ch bi n và bo qu n th c ph m: r u, làm bánh mì, làm m m, tơ ng, chao •Ch u ng nh ng tr n i d ch (u mùa, d ch h ch ) do VSV gây ra Khái quát l ch s phát tri n VSV h c (tt) Sau khi có KHV 1675, chi c KHV u tiên do Leewenhoek phát minh Vi sinh v t h c giai on này t p trung vào mô t hình thái c a VSV Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) 10
Lch s VSV h c - Sau khi có KHV (tt) Robert Hook, nhà khoa h c Anh, “cha ca KHV quang h c” ã s dng ngu n sáng khi soi KHV. Robert Hook 1665, ông xu t b n cu n (1635-1703) “Hình nh hi n vi” gi i thi u rt nhi u i t ng mà mt th ng không th y rõ c. KHV quang h c Lch s VSV h c - Sau khi có KHV (tt) 1812, huân t c David Brewster ngâm vt kính và mu v t trong m t ch t lng (ch yu là glycerine) có khúc x gn v i th y tinh, có th tri t tiêu David Brewster s sai l ch và tán s c khi ánh sáng i (1781-1868) qua các môi ch t có khúc x khác nhau. Ông là ng i u tiên s dng kính l c màu thu c ánh sáng ơ n s c. 11
Lch s VSV h c - Sau khi có KHV (tt) Ernst Abbe (1840-1905) và Carl Zeiss (1816-1888) (2 nhà khoa h c M ) ã th 300 ch t tìm ra d u ngâm kính t t nh t (d u Tuy t tùng (huile de cèdre) hi n ang Ernst Abbe c dùng khi s dng v t kính x100 . 1886, Abbe phát minh ra b t quang Frederik Zernike (1888-1966) phát minh KHV t ươ ng ph ản pha, có th ể quan sát v ật th ể sống trong su ốt không màu mà không cần c ố định, nhu ộm màu nh ư xo ắn th ể gây bệnh giang mai. 1953, Ông nh ận gi ải Nobel do nh ững đóng góp xu ất s ắc trong l ĩnh v ực sinh h ọc. Improvements of the microcopes XIX Century 12
Lch s VSV h c - Sau khi có KHV (tt) KHV hu nh quang giúp th y m t s ch t hoá hc trong t bào ch a b tn th ơ ng. Ngu n sáng c a KHV hu nh quang là èn thu ngân t o ra mt chùm nhi u tia xanh và tia UV. Các g ơ ng l c ánh sáng và g ơ ng tán s c c bi t s ph n chi u lên b n quan sát nh ng tia b c sóng ng n. Các tia UV tác ng gây ra hi n t ng hu nh quang và làm cho bn quan sát phát ra nh ng tia sáng hu nh quang có b c sóng dài h ơn. dài b c sóng b c x hu nh quang luôn dài h ơn dài b c sóng b c x gây ra nó. Các v t th có kh n ng hu nh quang b t u phát sáng rõ ràng và mi ch t có mt b c x hu nh quang c tr ng. VD: ch t di p l c có bc x hu nh quang màu t ơ i Lch s VSV h c - Sau khi có KHV (tt) 1938, KHV in t ra i t i M . Nguyên lý: dùng 1 chùm in t thay th cho ánh sáng. Do dòng in t không i qua c th u kính nên ph i dùng nh ng in t tr ng hi t chùm in t , t t c thi t b ph i t trong ng chân không. KHV quang h c hi n i nh t có phóng i 2.500 l n. KHV in t có th phóng i 40.000 l n, th m chí có th phân bi t c 2-3 Å, nhng ch có th phân bi t rõ nét nh ng h t t 20 Å tr lên. 13
Lch s VSV h c - Vi sinh h c th c nghi m • Mô t hình thái VSV, khám phá các c tính sinh lý, sinh hóa ca vsv, xác nh vai trò ca vsv. • Hoàn thi n các qui trình lên men c truy n, ng dng vào sx công nghi p • Các nhà khoa hc: L. Pasteur, R. Koch Bình c ng ng Nhà bác hc thiên tài 9.1879, ông tìm ra nguyên lý ca vi c tiêm phòng bnh dch t gà và vi c làm gi m c lc ca các VSV, nn tng ca vi c tiêm phòng bng vaccin sau này, ông ã làm gi m c lc VK nhi t thán và ch ra c vaccin phòng bnh có hi u qu cho àn gia súc. Ông ly tu sng con th b bnh di và làm cho VK này yu i. Sau ó, tiêm vào em bé b chó di cn tên là Yoseph Meister (9tu i) vào ngày 06/7/1885. Kt qu thành Louis Pasteur công ngoài sc tng tng ca ông: ng i (27.12.1822 - 28.9.1895) bnh kh i hn. Louis Pasteur, nhà bác hc ng ưi Pháp sng th k 19, cha 1880, ông phát hi n t cu ca lý thuy t lên men (1857), khu n gây mn nh t và vi khu n và vcxin tr bnh chó viêm tu xơ ng, nhi m di (1886), nghành sát trùng. trùng h u s n là do m t VK có tên là liên cu khu n. 14
Lch s VSV h c - Vi sinh h c th c nghi m (tt) First Fermentation concept, or Pasteur concept in 1857, “Fermentation is the transformation process of the sugar to alcohol in presence of " la vie sans l'air " (means life without air). Conclusions of Pasteur from its study of wines: The alcoholic fermentation of grape juice occur only in presence of yeasts. The wine acidification occur in presence of bacteria. When the grape juice is heated the fermentation do not take place. When the wine (the sugar) is heated the acidification do not occur. Lch s VSV h c - Vi sinh h c th c nghi m (tt) 1881, a ra pp phân lp VSV 1884, tìm ra tr c khu n bnh lao Nhà khoa hc c Robert Koch (1843-1910) 15
Mô hình chu i xo n kép DNA ca waston – crick 1953 Nhà sinh hc, bác s, dưc s ng ưi Ng ưi m ra k nguyên s Scotland (phía Bc nưc Anh) dng kháng sinh trong y hc. 1945, Fleming , Ernst Boris Chain, Howard Walter Florey ưc trao Gi i th ưng Nobel y hc do tìm và phân tách ưc Penicilin – lo i kháng sinh u Alexander Fleming (6.8.1881 – 11.3.1955) tiên trong vi c iu tr nh ng bnh nhi m trùng. Năm 1922, tình cờ Fleming phát hi ện một đĩa petri nuôi cấy vi 9.1928, ph ụ tá của Fleming phát hi ện th ấy trong khhu ẩn, khu ẩn lạc không mọc đĩa petri cấy VK xu ất hi ện một lo ại nấm màu được ở ch ỗ có dịch từ mũi ông xanh nh ạt. Anh đổ đĩa petri ấy vào một đĩa khác, rơi vào. Và sau đó không lâu, lúc ấy trên đĩa petri cũ còn lưu lại nh ững đường ông công bố về lysozyme, có vai vân xanh của lo ại nấm ấy. Fleming ngh ĩ rằng đó trò kháng khu ẩn. Nh ờ phát minh là dấu vết của nh ững VK đã ch ết, ông lấy một này, Fleming tr ở nên nổi ti ếng, gi ọt dịch của đĩa petri bỏ đi đem quan sát dưới được gi ới y học Anh bi ết đến. KHV và phát hi ện rằng không hề có dấu vết của liên cầu khu ẩn trong đó. 16
Lch s VSV h c - Vi sinh h c hi n i • Giai on phát tri n rc r ca công ngh lên men • Các sn ph m lên men ng dng rng rãi: trong thú y, y hc, th c ph m, môi tr ng • Vi sinh hc hi n i ang làm thay i cu c sng ca con ng i CÁC M C QUAN TR NG TRONG L CH S PHÁT TRI N VI SINH H C 1667 Van Leuwenhoek ln u tiên quan sát t bào bng kính hi n vi. 1798 Jenner ln u tiêm ch ng vaccin phòng bnh u mùa cho 1 a tr . 1857 Pasteur phát hi n quá trình lên men 1864 Pasteur phát minh ph ơ ng pháp thanh trùng Pasteur 1881 Robert Koch xu t ph ơ ng pháp phân lp VK 1882 - 1884 Koch phát hi n tr c khu n gây bnh lao 1884 Gram xu t k thu t nhu m Gram 17
CÁC M C QUAN TR NG TRONG L CH S PHÁT TRI N VI SINH H C (tt) 1887 Petri xu t dùng hp petri 1898 Shiga phát hi n tr c khu n l 1928 Alexander Fleming khám phá ra penicillin 1942 Kính hi n vi in t c s dng xác nh và phân lo i th c khu n th 1953 Stanley phát hi n virut kt tinh 1953 Walson và Crick khám phá ra cu trúc ca DNA 1959 Stewart tìm ra nguyên nhân virut vi bnh ung th 1989 Bisho và Varmus phát hi n gen ung th Các gi i (kingdoms) sinh v t 18
1.4. nh danh và Phân lo i H th ng phân lo i sinh vt (Biological Classification) Các nhóm ưc s dng phân lo i vi sinh vt 19
Lu t danh pháp sinh v t • Bao gm nh ng qui tc v t tên vi sinh vt • Hi n nay có 3 b lu t danh pháp – Lu t qu c t danh pháp ng vt (ICZN) – Lu t qu c t danh pháp th c vt (ICBN) – Lu t qu c t danh pháp vi sinh vt (ICNB) • Lu t danh pháp không có tính ch t pháp lý, vi c tuân th da trên tính t nguy n CÁCH T TÊN VSV Nhà phân lo i Linnaes (TK 18) thi t lp h nh th c danh pháp vi nguyên tc nh sau: Mi lo i VSV riêng bi t c công nh n là mt loài. Mi loài c t mt tên gm 2 t: T u tiên là tên gi ng (bt u vi ch vi t hoa), t th 2 là tên loài (vi t th ng). Tên c bi t th ng gi i thích tên gi ng và cho bi t mt vài thông tin b sung v vi sinh vt. Escherichia (tên ca Escherich) coli (ký sinh trong ru t) Cách vi t tên VSV: gch di (vi t tay), in nghiêng (trong tài li u in). Cách vi t tt: ch vi t tt sau khi ã vi t tên y . Sau tên gi ng vi t tt là mt du ch m (E. coli ) 20
Lu t danh pháp sinh v t (tt) Tên y Tên vi t tt Staphylococcus aureus Staph. aureus Pseudomonas fluorescens Ps. fluorescens Escherichia coli E. coli Clostridium botulinum C. botulinum Bacillus cereus B. cereus Lactobacillus acidophilus Lb. acidophilus Streptococcus salivarius subsp Strep. salivarius subsp thermophilus thermophilus Penicillium citrinum P. citrinum Saccharomyces cerevisiae Sacc. cerevisiae T TÊN CHO 1 VSV M I I TÊN VSV Theo nguyên tc qu c t Tên VSV có th (s dng các k thu t phân tích trình t Liên quan n s nh n AND, ARN ) thay i khi có di n và miêu t hình thái t nh ng nghiên cu mi cho bào, c tính di truy n . th y tên c có nh ng gi i hn nh t nh v tính ch t Tên c Tên m i Streptococcus lactis Lactococcus lactis subsp lactis Streptococcus cremoris Lactococcus lactis subsp cremoris Streptococcus diacetylactis Lactococcus lactis subs lactis var diacetylactis diacetyla diacetylactis lactis var Streptococcus thermophilus Streptococcus salivarius subsp thermophilus Lactobacillus bulgaricus Lactobacillus delbreukii subsp bulgaricus 21
Tính ch t c a tên khoa h c • Tính duy nh t: Tên m i taxon là duy nh t, không trùng v i các tên khác. • Tính ph cp: trao i thông tin, các nhà khoa hc bu c ph i h c tên khoa h c c a sinh v t. Tên các loài sinh v t c g i theo ti ng Latin . • Tính n nh: Ủy ban Danh pháp Qu ốc tế óng vai trò gi n nh cho h th ng danh pháp qu c t. Ví d v phân lo i VSV • Kingdom: Bacteria • Phylum: Proteobacteria • Class: Gamma Proteobacteria • Order: Enterobacteriales • Family: Enterobacteriaceae • Genus: Salmonella • Species : S. bongori , S. enterica , S. typhi 22
Các nhóm VK (Theo h th ng phân lo i ca Bergeys) Nhóm H Gi ng Xo n th và vi khu n cong Spirallaceae Campylobacter Tr c khu n và cu khu n G- Pseudomonadaceae Pseudomonas, Altermonas, Gluconobacter, Xanthomonas, dng hi u khí Shewanella Hallobacteriaceae Halobaterium, Halococcus Nh ng lo i ch a xác nh Alcaligenes, Acetobacter, Brucella Tr c khu n hi u khí tùy ý, Enterobacteriaceae Escherichia, Citrobacter, Samonella, Shigella, Klebsiella, G- Enterobacter, Serratia, Proteus, Yersinia, Erwinia, Haffnia, Arizona, Pantoea Vibrionaceae Vibrio, Aeromonas Nh ng gi ng ch a xác nh Flavobacterium, Chromobacterium Song cu khu n và Neisseriaceae Moraxella, Acinetobacter, Psychrobacter diplococcobacilli G- Cu khu n G+ Micrococcaceae Micrococcus, Staphylococcus Streptococcaceae Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus, Carnobacterium, Vagococcus Peptococceaceae Sarcina Tr c khu n và cu khu n Baciliaceae Clostridium, Bacillus sinh ni bào t Tr c khu n có hình dng u Lactobacilliacae Lactobacillus, Brochothrix n, G+, không sinh bào t Nh ng gi ng ch a xác nh Listeria Tr c khu n không sinh bào Vi khu n dng Coryne Arthrobacter, Brevibacterium, Propionibacterim t có hình dng không u (Coryneform bacteria) Phân lo i nm: da vào vòng i, cu trúc, ph ươ ng th c sinh sn. Nh ng nhóm nm rt quan tr ng trong vi sinh môi tr ưng Lo i nm Hình th c sinh sn Ví d Zygomycetes Hu tính: sn su t ra các bào t ti p hp. Nấm sợi: Rhizopus, (nm ti p hp) Vô tính:b ng bào t kín trong túi bào t. Mucor và Thamnidium . Ascomyces Hu tính: sinh ra các bào t kín hình Schizosaccharomyces. (nm túi, nm thành trong nh ng cu trúc chuyên bi t Nấm sợi Byssochlamys, nang) dng túi c gi là nang (mi nang Eurotium và Xeromyces ch a 8 bào t túi). Basidomycetes to ra qu th ph c tp. Mi m sinh ra (nm m) 4 bào t m. Deuteromycetes Nm si: h khu n ty sinh sn vô tính Nấm sợi: Penicillium, (nm bt toàn) bng cách hình thành conidia (bào t Aspergillus, tr n). Nm men: Rhodotorula Các nm men sinh sn nh ny ch i và Candida 23
Phân lo i vi rút: da vào nhóm vt ch b nhi m nh ư: ng vt, th c vt vi khu n hay nm mc. Phân lo ại các virus vào các nhóm, có liên quan đến: Lo i b nh do virus gây ra Lo i acid nucleic có trong t bào – cu hay th ng, DNA chu i ơ n hay chu i kép hay RNA Cu trúc c a protein màng Dng virus tr n hay có v 1.5 V TRÍ MÔN H C-NHI M V NG ƯI H C V TRÍ MÔN H C CÁC CHUYÊN NGÀNH V VI SINH V T H C MICROBIOLOGY BACTERIOLOGY MYCOLOGY PHYCOLOGY PROTOZOOLOGY VIROLOGY 24
V TRÍ MÔN H C CÁC L NH V C NGHIÊN C U CHUYÊN BI T FOOD MEDICAL MICROBIOLOGY MICROBIOLOGY ENVIROMENTAL MICROBIOLOY MICROBIOLOGY AGRICULTURAL MICROBIOLOGY INDUSTRIAL MICROBIOLOGY/ BIOTECHNOLOGY 1.5 V TRÍ MÔN H C-NHI M V NG ƯI H C NHI M V NG ƯI H C 25
CH Ư NG II. I C Ư NG V VSV 2.1 NHÓM PROKARYOTE 2.1.1 VI KHU N 2.1.2 X KHU N 2.2 NHÓM EUKARYOTE 2.1.3 MYCOPLASMA 2.2.1 NM MEN 2.2.2 NM M C 2.1.4 RICKETXIA 2.1.5 XO N KHU N 2.1.6 NIÊM VI KHU N Dng si Dng r Colony terminology 26
Nhóm Prokaryote 2.1.1. VI KHU N 1. HÌNH THÁI T BÀO C A VK 2. PH ƯƠ NG PHÁP QUAN SÁT HÌNH THÁI T BÀO VK 3. CU TRÚC T BÀO VK 4. HÌNH TH C SINH S N C A VK 27
VI KHU N (vi trùng) 1683, lần đầu tiên quan sát (bacterium , bacteria ).Vi khu n được VK bằng KHV một là mt nhóm SINH V T N tròng do Van Leuwenhoek BÀO, có kích th ưc nh (kích tự thi ết kế. th ưc hi n vi ) và th ưng có cu trúc t bào ơ n gi n 1828, Ehrenberg đề ngh ị gọi không nhân, b khung t bào tên là VK (ti ếng Hy Lạp có (cytoskeleton ) và các cơ quan ngh ĩa là cái que nh ỏ). nh ư ty th và lc lp. Phân b rng kh p: trong nưc, t, và dng cng sinh vi các sinh vt khác. Chúng di ng nh tiên mao. Nhi u tác nhân gây bnh (pathogen ) là vi khu n. 2.1.1 HÌNH THÁI T BÀO C A VK (BACTERIA) • Kích th ưc, hình dng và sp xp: a dng • Chia thành 3 nhóm: hình cu (coccus), hình que (bacillus), xo n khu n (spirilla) 28
Hình d ng t bào VK 2.1.1.1. Hình cu (coccus ): T bào hình c u, 0,5 – 1 µm, dng ơ n, dng ôi (khi t bào phân chia không tách nhau), dng hình chùm (Staphylococcus ), kt chu i (Streptococcus ). 29
ơ n cu khu n: TB ng Micrococcus riêng l Song cu khu n: TB dính Diplococcus thành tng cp T cu khu n - 4 TB xp Tetracoccus cnh nhau Bát cu khu n: TB phân Sarcina chia theo không gian 3 chi u, xp thành kh i vuông 8, 14 TB Chu i cu khu n: các TB Streptococcus dính li thành si dài T cu khu n - t bào Staphylococcus phân chia theo không gian 3 chi u to thành t cu, gi ng chùm nho Staphylococcus aureus Streptococcus thermophillus 30
2.1.1.2. Hình que (bacillus ): Gm nh ng vi sinh v t hình que, hình g y, kích th c 0,5-1 x 1-4µm. Khác nhau t l chi u dài/ chi u rng. Có th tn t i dng ơ n, d ng k t n i thành m ch dài. Coccobacilli ng n rt gi ng cu khu n (2 u tròn ho c ph ng khác nhau tùy ch ng). Các chi th ng gp: Bacillus : G+, sinh bào t, chi u ngang bào t không vt quá chi u dài t bào. Clostridium : G+, bào t to hơn chi u ngang t bào. Enterobacterium : G-, không sinh bào t, có tiêm mao Pseudomonas : G-, không sinh bào t, có 1 hay nhi u tiêm mao mc nh, sinh sc t Que ng n Pseudomonas spp. Shewanella spp, Vibrio spp. Que có kích th ưc trung bình Escherichia spp. Salmonella spp. Chu i các hình que Bacillus spp. Lactobacillus spp. 31
Lactobacillus bulgaricus Bacillus 2.1.1.3. Xo n khu n (Spirillium ): gm các VK có t 2 vòng xo n tr lên. Thu c nhóm vi khu n Gram +. Chúng di ng ưc nh có 1 hay nhi u tiên mao mc nh. ( Spiral có ngh ĩa là cong, xo ắn) 32
2.1.1.4. Ph y khu n (Vibrio): gm các vi khu n có dng que vn cong nên gi ng du ph y, có 1 tiên mao mc nh. (Vibriae có ngh ĩa là dao động) 2.1.2. QUAN SÁT TIÊU B N D ƯI KHV phóng i (p) ca kính hi n vi = p vt kính x p th kính 33
2.1.2.1. Cách làm tiêu b n không nhu m màu 2.1.2.1.1. Tiêu bản gi ọt ép: Dùng lame sch Nh lên lame 1 gi t canh khu n hay dung dch bnh ph m y lamelle lên Quan sát di KHV quang hc 2.1.2.1. Cách làm tiêu b n không nhu m màu Tiêu bản gi ọt treo: Dùng phi n kính có hc lõm Nh lên lamelle mt gi t canh khu n hay dung dch bnh ph m Lt ng c lamelle cho gi t canh khu n treo lơ lng trong hc lõm Dùng vaselin hàn kín lamen ch ng mt nc Quan sát di kính hi n vi quang hc 34
2.1.2.2. Cách làm tiêu b n nhu m màu Di KHV quang hc, ph n ln cơ cu bên trong ca VSV có chi ết su ất gần bằng nhau ⇒ rất khó phân bi ệt. có th quan sát d dàng hơn ph i nhu m màu tiêu bn. Màu nhu m VSV chia thành 2 lo i: Màu acid : nhu m màu t bào ch t Màu base : nhu m màu thành ph n nhân t bào Nhu m ơ n: ch s dng mt lo i thu c nhu m nh methylene blue, crystal violet, fuschin Nhu m Gram: là ph ơ ng pháp nhu m màu kép, c s dng ph bi n trong nghiên cu VSV PH ƯƠ NG PHÁP QUAN SÁT HÌNH THÁI T BÀO VI KHU N (PP NHU M GRAM – PP NHU M KÉP) 35
2.1.2.2. Cách làm tiêu b n nhu m màu (tt) QUY TRÌNH NHU M GRAM ( Xem video clip hướng dẫn) C nh t bào Nhóm VK Gram (+) không b cn t y ph c ch t màu gi a Crystal violet và Iod ⇒ Crystal màu tím violet Nhóm VK Gram (-) b cn ty ph c ch t màu gi a Crystal violet và Iod ⇒ Lugol bt màu thu c nhu m b sung ⇒ màu hng Ty màu Fushin ho c Safranin Gram (+) Gram (–) VK Gram (-) VK Gram (+) 2.1.1.3. C U TRÚC T BÀO PROKARYOTE NHÂN V NH Y MÀNG NGUYÊN THÀNH T BÀO TIÊN MAO SINH CH T CU TRÚC T BÀO PROKARYOTE (C U TRÚC VK GRAM +) 36
S CU TRÚC T BÀO VK Các ph n t bt bu c Vách t bào (cellwall) Màng t bào ch t (Cytoplasmic membrane) T bào ch t (Cytoplasm) Th nhân (Nucleoid) Mesosome Ribosome Khoang không chu ch t (Periplasmic space) 37
THÀNH T BÀO (CELLWALL) Là lp cu trúc ngoài cùng, có rn ch c nh t nh bao bc xung quanh t bào, duy trì hình dng t bào Chi m 10-40% tr ng lng khô ca t bào Là lp v dày (10 – 25 nm ). Thành t bào vi khu n Gram âm là 10nm, Gram dơ ng là 14-18nm Vai trò: duy trì hình dng t bào, bo v t bào tr c nh ng iu ki n bt li Da vào cu to thành t bào chia VK thành VK Gram dơ ng và VK Gram âm 38
Thành t bào VK Gr – và VK Gr + Thành ph n VK VK Gram + Gram - Peptidoglycan 30 – 95% 5 – 20% Teichoic acid Cao 0 Lipid Hu nh 20 không có Protein Không Cao có ho c I + rt ít 39
THÀNH T BÀO VI KHU N GRAM + THÀNH T BÀO VI KHU N GRAM + PEPTIDOGLYCAN Peptidoglycan (PG) là thành ph n cơ bn chi m 95% tr ng lng khô ca thành t bào VK Gr+ Là lp polime xp, không tan và bn vng, bao quanh t bào nh mt mng li. Gm 3 thành ph n: N-acetyl Glucozamin N-acetyl Muramic Tetrapeptid (4 liên kt peptid) 40
THÀNH T BÀO VI KHU N GRAM + ACID TEICHOIC • Tích in âm vn chuy n các ion dơ ng ra vào t bào, giúp t bào d tr phosphat. •To kháng nguyên b mt cho t bào •To tính gây bnh cho vi khu n Gram dơ ng • Là th th (receptor) Ngoài ra còn có các thành ph n khác: Polysaccharide , Lipoprotein THÀNH T BÀO VI KHU N GRAM - 41
THÀNH T BÀO VI KHU N GRAM – LP NGOÀI CÙNG Là 2 lp lipopolysaccharid (LPS) có an xen các protein Các protein có kh nng ch ng s xâm nh p ca các vk khác LPS dày 8 – 10 nm, có vai trò quy t nh c tính huy t thanh, là th th ca các th th c khu n. Lipid A là ni c t ca vi khu n gây tiêu ch y, st rét, phá hy hng cu THÀNH T BÀO VI KHU N GRAM – LP MÀNG NGOÀI Có cu trúc gi ng màng t bào ch t, có mang mt s lo i protein Protein cơ ch t: nm xuyên màng giúp vn chuy n cơ ch t t ngoài vào trong t bào (a.a, dipeptid, penicilin, ). Ví d: porin (protein l) Protein màng ngoài: vn chuy n chuyên bi t các ch t qua màng (vitamin, nucleotid, fericrom ) 42
THÀNH T BÀO VI KHU N GRAM – KHO NG KHÔNG CHU CH T Ch a nhi u enzyme tham gia vào các quá trình sinh hóa ca t bào: tng hp lp peptidoglycan, phân hy ch t c, vn chuy n electron, LP TRONG CÙNG Là mt lp peptidoglycan không có teicoid Màng nguyên sinh ch t (Cytoplasmic membrane) Là lp màng bao quanh t bào ch t (4 - 7 nm) Cu to màng gm lipid và protein (màng lipoprotein) 43
Màng nguyên sinh ch t (Cytoplasmic membrane) Protein ngo i vi Lipid tn ti dng phospholipid Protein khu trú bên Phân t phospholipid có cu to trong lp lipid không i xng Gm protein ngo i vi và protein ni ti Màng nguyên sinh ch t (Cytoplasmic membrane) Protein ngo ại vi: có th tách ra, óng vai trò là cơ quan th cm và ti p nh n thông tin Protein nội tại: khó tách riêng kh i màng, có vai trò iu khi n trao i ch t qua màng. 44
Cu tr úc lp phospholipid Màng t bào ch t có cu trúc lp ôi (2 lp phân t phospholipid) Phân t a nc hng ra hai phía ca màng Phân t k nc quay u vào nhau Vai trò ca màng t bào ch t Bao bc t bào ch t Là hàng rào th m th u ch n lc Là nơi c trú các enzyme ca các quá trình bi n dng trong t bào. Có mang các th cm (receptor) cho phép t bào nh n bi t và áp ng s hi n di n ca cơ ch t trong môi tr ng Màng t bào ch t có vai trò sng còn i vi t bào vi khu n. 45
Th nhân (nucleoid ) Là nơi ch a ng thông tin di truy n Là mt on mch xo ắn kép DNA có cu trúc vòng kín. Nm lơ lng trong t bào ch t, có nh ng ch bám vào màng t bào (mesosome). 1000 – 1400 µm ch a 3 – 6 x 106 cp base nito Plasmid •Là cơ quan th 2 trong t bào mang thông tin di truy n •Bn ch t là phân t DNA vóng, xo n kép, kích th c nh hơn th nhân. •Nhân ôi c lp vi th nhân 46
Vai trò ca plasmid •Plasmid ch a t 5 – 100 gen •Nh có plasmid mà vi khu n có thêm nh ng c tính mà plasmid quy nh. •Plasmid có th c truy n t t bào này sang t bào khác 47
Nguyên sinh ch t (cytoplasm) •Là thành ph n chính ca t bào vi khu n. •Là kh i ch t keo, bán lng, nc chi m 80 – 90% •Thành ph n ch yu là lipoprotein • t bào tr ng thành, t bào ch t ch a các cu t sau: Mesosome, Ribosome, Không bào, Không bào khí, Sc t, các th ht Mesosome •Liên kt ch t ch vi th nhân vi khu n, liên quan ch t n s to vách ng n ngang khi t bào phân chia •Ch a các enzyme vn chuy n in t ⇒ tham gia vào hô hp t bào 48
Ribosome •óng vai trò tng hp Protein •S lng thay i tùy theo loài và tùy giai on phát tri n ca t bào. •Cu to: gm 2 ti u th - Ti u th ln: có hng s lng 50S - Ti u th nh : có hng s lng 30S 2 ti u th gn vi nhau có hng s lng 100S Trong ó S là ơ n v Svedberg 1S = 10-13cm/giây Mt s bào quan kh ác Không bào: là nh ng túi ch a ch t th i, ch t c hi sinh ra ca t bào, có màng là 1 lp lipoprotein Không bào khí: Không bào ch a khí giúp vi khu n ni trên mt nc. Sc t: có vai trò bo v ho c quang hp. Các th vùi: có vai trò nh ch t d tr , c hình thành khi t bào tng hp th a và c s dng khi thi u th c n 49
Các th ành ph n c bi t •Nang (capsule) – lp màng nh y: là lp ngoài vách t bào. Mang li u th cho t bào khi sng trong môi tr ng: tng kh nng thích nghi + to c tính cho vi khu n Màng Vách Nang TBC •Tiên mao (flagella): giúp vi khu n di chuy n 50
Pili : là nh ng ph b ng n, mnh và nh hơn tiêm mao. Không có vai trò trong s chuy n ng ca t bào. To tính bám cho t bào. Pili gi i tính (sex-pili): là ng rng ni 2 t bào khác du, trao i DNA Bào t (spore) •Là cu trúc giúp t bào ch ng vi môi tr ng xung quanh, là th ngh . •Khi môi tr ng kh c nghi t ⇒ ti t ch t bao bc to màng cng, ng ng trao i ch t (sng n). •Bào t kháng nhi t, kháng bc x, kháng hóa ch t, kháng áp su t th m th u. •Khi gp iu ki n thu n li s phát tri n thành t bào mi 51
CH C N NG THÀNH PH N C U TRÚC C A PROKARYOTE Màng plasma Màng th m ch n lc, màng cơ hc ca t bào, vn chuy n ch t dinh dưng và ch t th i b, nơi xy ra các quá trình trao i ch t (hô hp, quang hp) Ribosome Tng hp protein Ch t d tr D tr carbon, phosphate và các ch t khác Th nhân Ch a vt li u di truy n Không gian chu Ch a các enzyme và các protein cho các quá trình x lý ch t ch t dinh dưng (periplasmic space) Thành t bào Hình dng t bào và giúp bo v t bào không b phân hy trong dung dch hòa tan. Bao nh y và Bo v vi khu n tránh hi n tưng th c bào, bám vào các lp nh y b mt ca các giá th . Khu n mao Bám vào các giá th , khu n mao gi i tính Ni bào t Giúp sng sót trong các iu ki n kh c nghi t (endospore) 2.1.1.4.HÌNH TH C SINH S N C A VI KHU N SINH S N VÔ TÍNH: phân ôi t bào (sinh sn nhanh, hàng ch c phút ã có 1 th h mi ra i. Gi a t bào th t li dn, nhân phân làm ôi và t bào b tách thành 2 t bào riêng bi t 2 t bào m i gi ng h t nhau v cu trúc và c tính di truy n 52
TI P H P Hai t bào ti p xúc nhau, gi a nơi ti p xúc xy ra hi n tng trao i nhân t di truy n. T bào mi li bt u giai on sinh sn vô tính TI PHP 53
2.2. NHÓM EUKARYOTE Bao gm: Vi nm (microfungi) nm men (yeast) nm si (filamentous fungi). ng vt nguyên sinh To ơ n bào (a) Paramecium xem dưi kính hi n vi o ng ưc (×115). (b) Hn hp to (×100). (c) Khu n lc Penicillium. (d) Nm mc. (e) Stentor. v nguyên sinh ang bt mi. (f) Anamita muscaria , mt loài nm c ln. Nhóm Prokaryote 2.2.1. N M MEN 1. HÌNH THÁI T BÀO C A N M MEN 2. CU TRÚC T BÀO N M MEN 3. HÌNH TH C SINH S N C A N M MEN 54
2.2.1 MEN (YEAST) PHÂN B : rng rãi trong t nhiên: t, nưc, lươ ng th c, rau qu 2.2.1.1. HÌNH THÁI T BÀO Hình tr ng, hình bu dc, hình oval ( Saccharomyces cerevisiae ) Hình dài ni ti p nhau thành dng si gi là khu n ty gi (Endomycopsis ) 2.2.1.2. C UTOT BÀO N M MEN Kích th c: th ng có kích th c rt ln gp t 5 – 10 ln t bào vi khu n. Kích th c trung bình - Chi u dài: 9 – 10 m - Chi u rng: 2 – 7 m 55
2.2.1.2. C u to t bào nm men (tt) Thành t bào: c cu to t nhi u thành ph n khác nhau. Trong ó ch yu là: glucan, manan, protein, lipid và mt s thành ph n nh khác nh kitin, volutin, 2.2.1.2. C u to t bào nm men (tt) Màng nguyên sinh ch t: gm các hp ch t ph c tp nh protein, phospholipit, enzyme permeaza Ch t nguyên sinh : thành ph n cu to ch yu là nc, protit, gluxit, lipit, các mu i khoáng, enzyme và có các cơ quan con khác nh không bào, ty lp th , riboxom. Nhân t bào: ch a các vt ch t di truy n. Nm men có nhân th t, hình tròn ho c ovan c bc bi hai lp màng mng, kích th c 1 - 2m, hai lp màng này liên h vi nhau qua l màng nhân 56
2.2.1.2. C u to t bào nm men (tt) M: ti th ể, V: không bào, BS : Núm sẹo, N: nhân, G: th ể golgi, P: bào ch ất, ER : Nội ch ất, VM : màng không bào, LG : hạt lipid, CM : màng tế bào, CW : thành tế bào, VG : hạt không bào, SG : hạt dự tr ữ, C: tế bào ch ất Màng NSC Màng bao cơ hc, có tính th m ch n lc cho h th ng vn chuy n, iu hoà tươ ng tác gi a các t bào và s kt dính vào b mt, ti t. Mng lưi Môi tr ưng cho các cơ quan, nơi xy ra các quá trình trao i ch t ni ch t Vi si To cu trúc t bào, h tr di chuy n, to nên b xươ ng t bào Mng lưi Vn chuy n các nguyên vt li u, tng hp protein và lipid. ni bào ER Ribosome Tng hp protein Th golgi óng gói và ti t các nguyên vt li u cho nhi u quá trình, hình thành lysosome Lysosome Tiêu hóa Ty th Sn sinh nng lưng Mitochondri a Lc lp Quang hp- ly nng lưng ánh sáng và hình thành carbohydrate t CO 2 và nưc Chloroplast Nhân Ch a các thông tin di truy n, iu khi n t bào Ht nhân Tng hp RNA, cu thành ribosome Thành t bào Làm cng ch c t bào và to hình dng t bào và các ht Các tiêm Vn chuy n t bào mao 57
So sánh t bào Prokaryote và Eukaryote (tt) • Khác bi t ln nh t gi a t bào nhân th t và t bào nhân nguyên th y ó là màng bao (membrane). •T bào nhân nguyên th y không có màng bao các cơ quan (organelle) riêng bi t, t bào nhân th t có màng bao nhân, và màng óng vai trò quan tr ng trong cu trúc các cơ quan khác. Tính ch t Prokaryote Eukaryote Sp xp các nguyên li u di truy n Màng bao nhân Không Có DNA ph c tp Không Có S nhi m sc th 1 >1 Introns trong b gene Hi m Th ưng Hch nhân Không Có Quá trình phân bào Không Có Tái t hp Mt ph n, không nh Phân bào gi m nhi m hưng chuy n DNA và kt dính giao t Ty th Không Có Lc lp Không Có Màng t bào ch t vi Th ưng không Có các sterol Tiêm mao To thành t 1 lo i si Bao bc bi màng, 20 microtubule 58
Mng lưi ni bào Không Có Th golgi Không Có Thành t bào Th ưng ph c tp vi ơ n gi n, không có peptidoglycan peptidoglycan Khác bi t các cơ quan Ribosome 70S 80S Lysosome và Không Có peroxisome Microtubule Không Co B xươ ng t bào Không Có Ti n hóa Sơ ng Mô và cơ quan 2.2.1.3. HÌNH TH C SINH S N C A MEN SINH S N B NG CÁCH N Y CH I SINH S N B NG CÁCH PHÂN CHIA T BÀO (gi ng nh ư VK) SINH S N B NG BÀO T VÀ S HÌNH THÀNH BÀO T (ti p hp): Ti p hp ng giao Ti p hp d giao Sinh sn ơ n tính 59
1. SINH S N N Y CH I 2. SINH S N TI P H P 3. SINH S N TI P H P 2.2.1.3.1. N m men sinh s n b ng cách n y ch i •Nhân dài ra và th t li chính gi a •T bào m bt u phát tri n 1 ch i con • 1 ph n nhân chuy n sang ch i con. Ch i con ln dn. Khi ch i con ln gn bng ch i m, nó tách ra và sng c lp. To thành trên t bào m 1 lp so chitin. Trên lp so này s không mc ch i mi c na. •T bào m có th to c 1 ch i hay nhi u ch i trong cùng mt lúc 60
2.2.1.3.1. N m men sinh s n b ng cách n y ch i (tt) 2.2.1.3.2. N m men sinh s n b ng cách phân chia t bào 61
2.2.1.3.3. Men sinh s n b ng bào t & s hình thành bào t Ti ếp hợp dị giao: hai t bào nm men có hình thái, kích th c không gi ng nhau ti p hp vi nhau mà thành 2.2.1.3.3. Men sinh s n = bào t & s hình thành bào t (tt) Ti ếp hợp dị giao : T bào sinh dng ơ n bi phân ct nh vách ng n ngang (A). Hai t bào dinh dng ti p xúc vi nhau và hình thành ng ti p hp (B). Nhân 2 t bào hp li vi nhau thành nhân lng bi phân ct 3 ln, ln th nh t là phân ct gi m nhi m (D). Tám t bào ơ n bi c sinh ra (e). Túi v và gi i phóng bào t túi ra ngoài (F). Mi bào t túi li phát tri n thành t bào dinh dng. Ti ếp hợp đẳng giao : do hai t bào nm men có hình thái, kích th c gi ng nhau ti p hp vi nhau mà to thành. Ví d: Schizosaccharomyces, Debaryomyces. 62
Sinh tr ưởng n ấm men Nm men Rhodotorula 63
Nm men Rhodotorula tng hp sc t carotenoid Nhóm Prokaryote 2.2.2. NM M C 1. HÌNH THÁI T BÀO C A N M MC 2. HÌNH D NG KHU N L C C A N M M C 3. CU TRÚC T BÀO N M M C 4. HÌNH TH C SINH S N C A N M M C 64
2.2.2 MC (MOLDS, MOULDS) •Nm mc là tên chung ch nhóm nm không ph i nm men cng không ph i nm ln. •Phân b rng rãi trong t nhiên óng vai trò trong tu n hoàn vt ch t trong t nhiên. •S dng trong sn xu t CN: enzyme, th c ph m, th c n gia súc, sn xu t acid hu cơ, kháng sinh, vitamin, ch t iu hòa sinh tr ng. •Là tác nhân gây tn th t v mùa màng, lơ ng th c th c ph m, gây bnh cho ng i và gia súc PHÂN B : r ng rãi trong t nhiên: t, phân chu ng, nưc, không khí 2.2.2.1. HÌNH THÁI T BÀO N M M C Có dng hình si, phân nhánh (khu n ty hay si nm). Có 2 dng: si nm có vách ng n và không có vách ng n. Khi phát tri n trên môi tr ng th ch, si nm phân thành 2 lo i rõ rt: •Khu n ty khí sinh phát tri n trên b mt cơ ch t. •Khu n ty cơ ch t (khu n ty dinh dng) phát tri n sâu vào cơ ch t, hp th các ch t dinh dng 65
•Màu sc Khu n l c: nm có nhi u màu sc khác nhau KHU NLC C A M T S NMMC Penicillium sp và Asp. oryzae Asperillus niger Rhizopus sp Penicillium sp 66
2.2.2.1. HÌNH THÁI T BÀO N M M C (tt) Da vào hình thái t bào chia nm thành 4 lp Lp Phycomycetes (nm to): si nm không vách ng n, có ng bào t. 2 lp ph là Nm noãn và nm ti p hp Lp Ascomycetes (nm túi): si nm có vách ng n, sinh sn vô tính bng bào t túi Lp Basidiomycetes (nm m) sinh sn hu tính theo ki u to bào t m. Gp nm ln có tai nh nm rơm, nm hơ ng. Lp Deuteromycetes (nm bt toàn) không sinh sn hu tính Rhizopus sp. Asp. niger sp. Penicillium sp. Mucor 2.2.2.1. HÌNH THÁI T BÀO N M M C (tt) 67
Aspergillus niger Penicillium sp. 2.2.2.1. HÌNH THÁI T BÀO N M M C (tt) 68
2.2.1.2. C u to t bào m c - si nm Vách si nm Vách ng n Ht lipid Tinh th Nhân L hng Không bào Ribosome Màng nguyên sinh Li Ti th ni ch t B golgi Nm mc có nhân phân hóa, th ng hình tròn ôi khi kéo dài. T bào có nhi u nhân nm ri rác trong t bào ch t. Các vách ng n (nu có) có các l hng 2.2.1.2. C u t o tb m c - Hình thái c bi t ca khu n ty ng mm Vòi hút: Mc ra t khu n ty, âm sâu vào t bào hút ch t dinh d ng Vòi hút Si thòng l ng: Khu n ty hình thành nh ng s i b t m i bt ng v t nh nh tuy n trùng, amid 69
2.2.1.2. C u to t bào m c - S tng h p c a khu n ty •Các si nm (khu n ty) Các s i n m liên k t v i liên kt vi nhau to kt nhau t o thành qu th c cu gi ng r th c vt bi t (th m- stroma), gi là r gi bên trong ho c bên trên có mang các c ơ quan sinh s n Túi bào t Thân bò R gi 2.2.1.2. C u to t bào m c - S tng h p c a khu n ty Hch n m: Là nh ng kh i si nm vng ch c, không mang cơ quan sinh sn. Giúp nm ch ng ch u iu ki n ngo i cnh kh c nghi t •Bó si: Các si khu n ty liên kt li thành tng bó gi là bó nm Hch n m 70
2.2.1.3. HÌNH TH C SINH S N C A M C SINH S N VÔ TÍNH: sinh sn bng bào t (bào t kín, bào t tr n) SINH S N H U TÍNH: ti p hp (bào t noãn, bào t ti p hp, bào t m, bào t túi) SINH S N DINH D ƯNG : sinh sn bng khu n ty, hch nm 2.2.1.3.1. Sinh sn vô tính •Sinh sn vô tính quan tr ng hơn sinh sn hu tính. •Sn xu t mt lng cá th ln. •Sinh sn vô tính nm là sinh sn bng bào t, s i n m. Bào t c hình thành trong nang. Nang c hình thành trên các s i n m l n – cu ng bào t . Cu ng bào t n sâu vào nang g i là Lõi. Khi nang n bào t c phóng ra ngoài Sinh s n = bào t kín: Mucor sp. , Rhizopus sp. Sinh s n = bào t tr n: Aspergillus sp., Penicillium sp. 71
Rhizopus sp. (bào t kín) Cu ng sinh bào t Nm Aspergillus sp. (bào t tr n) 72
Nm Penecillium (bào t tr n) 2.2.1.3.2. Sinh sn sinh dưng •Mt on khu n ty riêng l có th phát tri n thành khu n ty khi gp iu ki n thu n li •Bào t áo (hay bào t vách dày): nh ng t bào dng tròn, màng dày bao bc, bên trong có mang ch t d tr ch u ng iu ki n bt li trong th i gian dài. •Ngoài ra mt s nm phát tri n bng hch nm 73
2.2.1.3.3. Sinh sn hu tính Gi ng nh th c vt bc cao: có s giao t bào ch t, giao nhân và s phân bào gi m nhi m. Cơ quan sinh sn ca nm gi là túi giao t (c và cái) Túi giao t c và cái gi ng nhau túi ng giao t Túi giao t khác nhau gi là hùng khí (túi giao t c) và noãn khí (túi giao t cái). S phát tri n ca nm noãn Saprolegnia sp 74
Bào t ti p hp Mucor sp Gamatangia: t bào nhi u nhân Zygospore: bào t ti p hp S hình thành bào t ti p hp 75
Bào t túi Túi bào t c Ascomycetes S hình thành bào t m Bào tử đảm Cu ống Kết hợp Gi ảm nhân phân Không bào 76
Zygomycota life cycle 77
Ascomycota life cycle CH Ư NG III.VIRUS MT S C TÍNH CHUNG C A VIRUS Có kích th c siêu hi n vi (ch quan sát KHV in t) Không có cu to t bào (nhân, v protein) Sng ký sinh ni bào bt bu c. Virut có kh nng kt tinh thành tinh th . 78
CU T O C A VIRUS Nhân (Core) là 1 lo i axit nucleic (DNA ho c ARN) là vt li u mang thông tin di truy n. V (Capsid) có bn ch t là protein bao phía ngoài nhân. V có nhi m v axit nucleic và giúp cho virut bám vào t bào. Lp v bc ngoài (envelop) (có th có ho c không) có ngu n gc t t bào ch HÌNH D NG C A VIRUT Hình cu, hình que, hình kh i, dng tinh trùng nhân v uôi Gai uôi 79
Bacteriophage life cycle SINH S N C A VIRUS 80
CH Ư NG IV. DINH D ƯNG VÀ NUÔI C Y VSV 4.1. Dinh d ưng trong MT nuôi c y vsv 4.2. Các d ng môi tr ưng nuôi c y 4.3. Các quy lu t sinh tr ưng c a VSV 4.4. Ph ươ ng pháp xác nh s l ưng VSV 4.1. Dinh d ưng trong MT nuôi c y vsv Thành ph n dinh d ng trong môi tr ng Cacbon Ni t ơ Khoáng Vitamine Hu c ơ Hu c ơ Vô c ơ Vô c ơ 81
Vai trò ca các nguyên t hóa hc i vi t bào vi sinh vt Nguyên t Ch c nng Hydro Thành ph n ca nưc t bào và các phân t hu cơ trong t bào Oxigen Thành ph n nưc ca t bào và nhi u phân t hu cơ. Ch t nh n in t cu i cùng ca hô hp hi u khí Carbon Thành ph n ca các phân t ch t hu cơ trong t bào Nito Thành ph n ca các amino acid nên là thành ph n ca các protein. Hi n di n trong các nucleotide to nên acid nucleic, các coenzyme và ATP Lưu hu nh ưc tìm th y trong cystein và methionine - vì vy, là thành ph n quan tr ng ca nhi u protein. Có mt trong các coenzyme, ví d nh ư co-carboxylase Phospho ưc tìm th y trong acid nucleic, DNA và RNA. Hi n di n trong phospholipid là 1 ph n ca màng t bào. Tìm th y trong các coenzyme Kali Là 1 lo i cation chính ca t bào có vai trò quan tr ng trong vi c duy trì áp su t th m th u bên trong ca t bào. Có vai trò nh ư cofactor ca enzyme Magne òi hi duy trì cy trúc vng ch c ca màng t bào, ribosome, DNA, RNA. Ho t ng là 1 cofactor mt vài lo i enzyme Canxi Có th b sung vào cu trúc vách t bào. Là thành ph n chính ca vi khu n ni bào t St Thành ph n quan tr ng ca nhi m sc th trong hơ hp ni bào. Là cofactor ca mt vài lo i enzyme vi lưng Thành ph n ca h th ng enzyme và coenzyme. 4.1.1.Thành ph n dinh d ưng trong môi tr ưng - cacbon • Carbohydrate: – ng: glucose, fructose, lactose, galactose, maltose – Tinh bt: ng cc, các lo i c •Mt s VSV s dng tr c ti p tinh bt (amylase) VD: Aspergillus niger , Rhizopus, 1 s nm men –R ng: 30% saccharose – Huy t thanh sa (whey): • 50% ch t khô, 20-25% protein, vitamin, khoáng – Cellulose: • Ví d: Trichoderma viride , Asp. niger • sinh tng hp cellulase Tùy thu c vào nhóm VSV mà ngu n carbon cung cp có th là vô c ơ hay h u c ơ 82
4.1.1.Thành ph n dinh d ưng trong MT – cacbon (tt) Cn c vào ngu n th c n C, chia VSV thành: a) Nhóm t d ng (autotroph): T d ng quang n ng (photoautotroph, photolithotrophs): Vd: t o, 1 s vi khu n quang h p l u hu nh T d ng hóa n ng (chemoautotroph, chemolithotrops): T d ng hóa n ng: dùng C vô c ơ CO2 và n ng l ng t các hc vô c ơ tr ng thái kh : H2S, S, NH3, Fe2+ b) Nhóm d d ng (heterotroph): D d ng quang n ng (photoheterotroph): VD: VK quang h p không ch a l u hu nh, 1 s to D d ng hóa n ng (chemoautotroph): Ho i sinh: Ki u dinh dưng ca VSV 83
4.2. Các dng môi tr ưng nuôi cy MT nuôi nhi u lo i VSV thu c mt nhóm c bi t. Duy trì VSV trong các môi tr ng nuôi cy Phân bi t gi a các nhóm VSV khác nhau Phân lp các nhóm VSV c bi t ho c các dng VSV t mt môi tr ng nào ó, nh t th c ph m. Giúp nh danh VSV Xét nghi m các ch t dinh d ng ho c các h p ch t ch ng VSV Các bưc chu n b môi tr ưng nuôi cy 84
4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV • Sinh tr ng : s tng lên v kích th c, kh i lng ca t bào gn li n vi s tng hp các hp ch t cao phân t dn n s hình thành cu to mi trong tb. •Nu ch tng v kích th c, và kh i lng nh ng ko có s tng hp các hp ch t cao phân t dn n s hình thành cu to mi s tr ơ ng n •Nu mt thi u dinh dng, tb s dng ch t d tr , gi m kh i lng ko gi là sinh tr ng • Sinh sn: s tng lên v s lng tb. 4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV (tt) Nuôi c ấy t ĩnh: trong th ời gian nuôi không thêm ch ất dinh d ưỡng, không lo ại b ỏ các SP trao đổi ch ất. ng cong sinh tr ng c a VSV trong nuôi c y t nh 85
4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV (tt) Pha lag – Pha ti m ph c Pha lag là gì? Nguyên nhân t n t i pha lag? dài c a pha lag = f (Tu i c a gi ng, thành ph n môi tr ng, lng gi ng c y ban u) 4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV (tt) Pha log: Tb b t u phân chia. Vk sinh tr ng và phát tri n theo l y th a, sinh kh i và s lng tb t ng theo ph ơ ng trình: N= No* 2 n N: t ng s t bào n: s ln phân chia No: s t bào ban u ng bi u di n sinh tr ng theo ly th a c a vi khu n s là ng th ng. Ho t tính sinh lý c a tb trong pha log nh th nào? 86
4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV (tt) Th i gian th h T: th i gian phân chia th h T2: th i gian cu i T1: th i gian u Hng s tc phân chia 4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV (tt) Pha n nh: Qu n th tr ng thái cân b ng ng. S tb m i sinh = s tb c ch t nên sinh kh i không t ng cng không gi m. Lng tb & sinh kh i = max Nguyên nhân t ồn t ại pha ổn định: S cn v c ơ ch t dinh d ng. Mt quá ln c a qu n th vi khu n. S tích l y các s n ph m trao i ch t, các ch t c Ho ạt động s ống, tr ạng thái sinh lý tb: Tb s dng ch t d tr , phân h y m t ph n ribosom và tng h p m t s enzim b sung. Tb nào m n c m v i các tác nhân MT b ch t tr c, tb mi v n c t o ra (ít), m t s không ch t c ng không sinh s n do ó to thành tr ng thái cân b ng ng . 87
4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV (tt) Pha suy vong: S t bào s ng gi m theo l y th a. Các tb t phân nh các enzim c a b n thân. các vi khu n sinh bào t s hình thành bào t . S ch t c a t bào có th di n ra nhanh hay ch m có liên quan n s t phân hay không t phân c a t bào. Do s c s ng l n bào t b ch t ch m nh t. Nguyên nhân t ử vong: •Nng ch t dinh d ng gi m th p làm gi m ho t tính trao i ch t, phân h y d n d n các ch t d tr và cu i cùng d n n s ch t hàng lo t t bào. •c tính c a b n thân ch ng vi sinh v t. •Tính ch t c a các s n ph m trao i ch t 4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV (tt) Hi n t ưng sinh tr ưng kép Nguyên nhân : VK sinh tr ng kép khi môi tr ng ch a ngu n C g m 2 ch t h u c ơ khác nhau. VSV ng hóa ngu n C nào mà nó a thích nh t, ng th i c ơ ch t th 1 này kìm hãm s tng h p các enzim ng hóa c ơ ch t th 2. Khi ngu n C th 1 h t, ngu n C th 2 c m ng t ng hp nên các enzim c n cho vi c chuy n hóa nó. Quá trình t ng h p này òi h i m t th i gian nh t nh. ó là lí do có pha log th 2. Hi ện t ượng sinh tr ưởng kép không ch ỉ gi ới h ạn ở ngu ồn carbon mà còn th ấy ở ngu ồn nito và phospho 88
4.3. Các quy lu t sinh tr ng c a VSV (tt) Sinh tr ng & phát tri n VSV trong nuôi c y liên t c Cơ s ca ph ơ ng pháp: Cung c p cho vsv iu ki n n nh trong th i gian dài chúng v n sinh tr ng trong pha log. MT dinh d ng m i ưc ư a liên t c vào bình nuôi cy ng th i lo i kh i bình m t l ng d ch t ơ ng ng. 4.4. Ph ươ ng pháp xác nh s l ưng VSV PP m tr c ti p: m tr c ti p bng bu ng m hng cu PP o c PP o mt quang . PP m gián ti p: Nuôi cy trên th ch a Nuôi cy trên màng petrifilm . 89
NH LƯNG B NG PP M T BÀO TRÊN B HC m tr c ti p b ng B HC: vsv ơ n bào có kích th c l n nh n m men, m c, t o có th c xác nh tr c ti p b ng BHC trên KHV. Pha loãng m u sao cho trong m i ô nh ca bu ng m có kho ng 5 - 10 t bào NH LƯNG B NG PP M T BÀO TRÊN B HC Pha loãng m u a d ch m u vào B HC Quan sát trên KHV 10x m t bào (KHV 40x) Tính k t qu N = a/80 x 4000 x 10 3 (tb/ g (ml ) 90
NH LƯNG B NG PP M T BÀO TRÊN B HC(tt) Quan sát B ĐHC trên KHV 10x Chuy ển sang vk 40x và đếm t ế bào ở 5 ô vuông l ớn theo v ị trí đường chéo góc trong khu v ục “middle square” NH LƯNG B NG PP M T BÀO TRÊN B HC(tt) VK VK 40x 10x 91
NH LƯNG B NG PP M T BÀO TRÊN B HC(tt) Tính k ết qu ả sau khi đếm t ế bào ở B ĐHC trên KHV 40x N = a/80 x 4000 x 10 3 x 10 n (tb/ g (ml ) N: s ố tế bào/ml (g) a: t ổng s ố tế bào đếm được trong 5 ô theo v ị trí đường chéo góc t ại “middle square” (t ế bào) 80 : t ổng s ố ô vuông nh ỏ/ ô vuông l ớn 1/4000 : th ể tích ô vuông nh ỏ (mm 3) 10 3: h ệ số chuy ển đổi t ừ mm 3 sang ml (g) 10 –n: n ồng độ pha loãng được đếm PP nuôi cấy trên th ạch bằng (th ạch đĩa) 92
PP nuôi cấy trên th ạch bằng (PP MPN) 4.4. PP x s l ưng VSV – nuôi trên petrifilm Colifrom Nh mu (1 ml) Tng s VK hi u khí D thao tác Ti t ki m không gian Không ph i kh trùng môi tr ưng 93
Sample preparation Sample Plating Incubation Result CH Ư NG V. CÁC Y U T NH H ƯNG N S PHÁT TRI N C A VSV 5.1. Nhi t 5.2. Nưc và ho t n ưc 5.3. pH 5.4. Oxy và quá trình oxy hóa kh 5.5. Ánh sáng, tia chi u x 5.6.Các yu t hóa hc 5.7. Các yu t sinh hc 94
5.1 nh hưng nhi t lên s phát tri n VSV Phân lo i VSV theo nhi t phát tri n Vi sinh vt Nhi t ti Nhi t Nhi t thi u (oC) ti u (oC) ti a (oC) VSV a l nh - 10 10 – 15 20 VSV a mát - 10 20 – 30 42 VSV a m 5 28 – 43 52 VSV a nhi t 30 50 – 65 70 VSV a nóng 65 80 - 90 100 95
Nhi t sinh tr ưng c a VSV ưa mát Nhi t Nhi t Nhi t Vi sinh v t ti thi u ti u ti a (oC) (oC) (oC) Yersinia -1.3 28-29 44 enterocolitica Listeria -0.4 30-37 45 monocytogenes Aeromonas 0-4 37 45 hydrophila Clostridium 3.3 35 45 botulinum E 5.2. Ph m vi c a ho t n ưc aw mà VSV phát tri n 96
Vi sinh v t ưa khô (Xerophiles): Vsv sinh tr ng trong môi tr ng có m th p. Nhóm n m a khô có th phát tri n d i iu ki n s y khô, môi tr ng có aw 0,96. Nh ng vi sinh v t này có th gây ra h h ng c a cá p mu i và sy, ví d nm Xeromyces bisporus. Vi sinh v t ưa mu i (Halophiles) g m nh ng vi sinh v t c n ion Na+ trong môi tr ng phát tri n. Nhóm này chia làm hai lo i: a mu i bình th ng và cc a mu i. Vi sinh v ật ưa mu ối bình th ường (Moderate halophiles) VSV phát tri n nng 1-10% NaCl (vi khu n s ng g n bi n). Ion Na+ v n chuy n c ơ ch t vào v i màng t bào và quá trình h p thu v t ch t t môi tr ng.Ví d Vibro parahaemolyticus phát tri n c nng 1-8% NaCl và phát tri n t i u 2-4% NaCl. Vi sinh v ật c ực k ỳ ưa mu ối (Extreme halophiles) VSV phát tri n nng mu i cao. Ion Na+ duy trì s n nh ca nh ng protein trong thành t bào làm thành t bào cng và có dng hình tr . Khi Na+ gi m, hình d ng t bào tr nên tròn h ơn cho n khi thành t bào tan rã và t bào phân h y. Vi khu n Halobacterium salinarum c tìm th y trong mu i và làm cá p mu i b h . Halobacterium s phát tri n v i n ng NaCl là 12-36% (aw 0,92-0,76), iu ki n t i u l à 25% NaCl (aw 0,8). 97
Vi sinh v t ch u mu i (Halotolerant (haloduric) organism). Nh ng vi sinh v t có th phát tri n trong nng mu i cao nh ng không c n mu i nh là nhu cu dinh d ng. Vi khu n gây ng c th c ph m Staphylococcus aureus có th phát tri n nng NaCl kho ng 20% (aw 0,83), iu ki n t i u 0,5 - 4% mu i và cng có th phát tri n khi môi tr ng không có mu i. Pediococcus halophilus có th phát tri n t i n ng 20%NaCl (aw 0,83). Nm men ch u áp su t th m th u (Osmophilis yeast). nm men phát tri n nng ng cao nh ng s không phát tri n t i ho t n c th p, có kh n ng ch u mu i nng cao. Ví d Saccharomyces rouxii s phát tri n có nng ng > 70% (aw 0,62) nhng s không phát tri n trong n ng ng =60%. 98
nh h ưng c a aw lên ưng cong sinh tr ưng Ho t n ưc aw và s bo qu n th c ph m Ch t gi m: là bt k ch t hòa tan nào thêm vào th c ph m h th p ho t n c. M t s ch t gi m, có ch c n ng nh ch t b o qu n nh ng niêm m c ru t không hp th và do ó nó không có giá tr dinh d ng (s dng Sorbitol cho ng i b ti u ng và thêm vào m t có tác dng gi m và gi m ng t c a m t) Các ph ơ ng pháp b o qu n liên quan vi c gi m aw c a th c ph m: Thêm mu i Thêm ng ho c ru Ph ơi khô Sy ông khô ông lnh 99
5.3. nh h ưng c a pH n t c phát tri n c a vi khu n, men và mc nh hưng ca pH (th p hơn pH ti thi u) ti ưng cong sinh tr ưng ca VSV 100
Ph m vi pH ho t ng ca VK gây ng c th c ph m pH ti pH ti Vi sinh vt pH ti u thi u a Staph. aureus 4,0 6,0 – 7,0 9,8 Clos. perfingens 5,5 7,0 8,0 Listeria 4,1 6,0 – 8,0 9,6 monocytogenes Salmonella spp 4,05 7,0 9,0 Vibrio 4,8 8,0 11,0 parahaemolyticus Bacillus cereus 4,9 7,0 9,3 Campylobacter 4,9 7,0 9,0 Clos. botulinum 4,2 7,0 9,0 5.4. nh hưng ca oxy và quá trình oxy hóa kh i vi s phát tri n ca VSV Da vào nhu cu oxy phân t, chia VSV làm 5 nhóm: Hi u khí bt bu c (obiligate aerobes) Vi hi u khí (micro-aerophile) K khí bt bu c (obiligate anaerobes) K khí không bt bu c/ k khí tùy ti n (facultative anaerobe) Vi sinh vt ch u dng (oxygen independent) 101
Nhu cu v oxy và th oxy hóa kh i vi VSV gây ng c th c ph m Vi sinh vt Nhu cu v Oxy/ th oxy hóa kh Salmonella spp Hô hp k khí Escherichia coli Hô hp k khí Stap. aureus Hô hp k khí Bac. cereus Hô hp k khí Campylobacter Hô hp hi u khí Clos. botulium K khí bt bu c/ oxy là ch t c Clos. perfringens K khí bt bu c/ oxy là ch t c Mycotoxyngenic K khí bt bu c/ oxy là ch t c mould 5.5. Ánh sáng (tia UV) và các tia bc x (tia gamma, tia X) 102
Ánh sáng (tia UV) và các tia bc x (tia gamma, X) – Tác dng: •Phá v liên kt Hydro, oxy hóa liên kt ôi, phá v cu trúc vòng, polymer hóa 1 s phân t •UV (100 – 400 nm): hi u qu nh t là 260 nm. – ng dng: •Vô trùng dng c, thi t b, nhà xng •Chi u x sn ph m kéo dài th i gian bo qu n sn ph m. 5.5. Các yu t hóa hc –Ru: ethanol, propanol, butanol – Phenol: – Halogen: Cl, F, – Các ch t oxy hóa mnh: H 2O2, KMnO 4 – Ch t kháng sinh: 103
5.6. Các yu t sinh hc •S tơ ng tác gi a các vi sinh vt rt a dng: – n th t (predation) VD: protozoaire gi ng Sarcosina , Mastigosphora , Ciliata và mt s loài vi khu n. – Ký sinh (parasitism): VD: Streptococcus lactis và bacteriophage –Cng sinh (Symbiose): VD: Nm men Saccharomyces và vi khu n lactic, nm men và Asp. oryzae – Trung tính (neutralism): VD: Proteus vulgaricus và Saccharomyces cerevisiae trên môi tr ng citrate và glucose –Hi sinh (commensalism): VD: Saccharomyces cerevisiae và Kluyveromyces marxianus nuôi trên môi tr ng ch a inlunin. Nuôi A và B trong 2 MT, c A, B u phát tri n tt. Nuôi A và B trong 1 MT, nu A phát tri n tt thì B phát tri n bình th ng. –Cnh tranh (competition): VD: Aerobacter aerogenes và Torula utilis. Nuôi A và B trong 2 MT, c A, B u phát tri n tt. Nuôi A và B trong 1 MT, A, B phát tri n kém vì cnh tranh dinh dng, yu t sinh tr ng. – i kháng (amensalism/ antagonism): VD: Penicillium notatum và Staphylococcus aureus 104
CH Ư NG VI. C CH CHÍNH C A QUÁ TRÌNH TRAO I CH T T bào cn nng lưng sng và phát tri n. Cơ th VSV ly nng lưng t các quá trình trao i ch t (chuy n hóa ch t dinh dưng t môi tr ưng thành nng lưng). 2 yu t cn thi t cho vsv: -nguyên li ệu để xây dựng tế bào - năng lượng cho ho ạt động sống . Nng lng và nguyên li u c cung cp t ngu n dinh dng bên ngoài t bào. Sau khi hp th vào t bào, enzyme có vai trò bi n i cơ ch t này và gi i phóng nng lng. Quá trình bi n i cơ ch t trong t bào gm 2 giai on: D hóa: to cơ ch t và nng lng ng hóa: s dng nng lng và cơ ch t sinh tng hp 105
3 GIAI ON C A QUÁ TRÌNH BI N I CH T DINH D ƯNG TRONG T BÀO VSV GIAI ON CATABOLISM (d hóa): Quá trình to nng lưng cho t bào. Các ch t dinh dưng ph c tp ưc phân ct to thành các phân t ơ n gi n hơn. GIAI ON AMPHIBOLISM : ti p tc phân ct sn ph m ca giai on d hóa thành nh ng sn ph m trung gian GIAI ON ANABOLISM (ng hóa): Quá trình này cn cung cp nng lưng. T bào s dng sn ph m trung gian tng hp thành nh ng ch t cn thi t cho cơ th . Quá trình d hóa Gm 3 giai on: • Giai on 1: Phân ct các i phân t thành các ơ n phân . • Giai on 2: phân gi i các ơ n phân thành nh ng phân t ơ n gi n hơn.S n ph m: Acid pyruvic (pyruvate), và Acetyl-CoA . • Giai on 3: gm các chu trình khác nhau giúp chuy n hóa sn ph m giai on 2 to nng lng ho c các sn ph m trao i ch t. 106
Giai on 1 Giai on 2 Giai on 3 GIAI ON D HOÁ •Nng lng sinh ra s c tích ly trong nh ng hp ch t cao nng nh – Adenosine triphosphat (ATP ) – Adenosine diphosphate (ADP ) ATP ATP + H 2O ADP + P i G˚ = −30.5 kJ/mol (−7.3 kcal/mol) ATP + H 2O AMP + PP i G˚ = −45.6 kJ/mol (−10.9 kcal/mol) 107
Mối quan hệ gi ữa đồng hóa và dị hóa trong tế bào. Trong su ốt quá trình dị hóa, năng lượng được chuy ển từ dạng này sang dạng khác 108
CÁC CON ƯNG PHÂN GI I H P CH T HYDRATCARBON (6C) VSV phân gi i Hydratcarbon theo con ưng nào ph thu c vào h enzyme cu trúc ca VSV. Sn ph m to ra cu i cùng tt c các con ưng phân gi i là axit pyruvic. VSV có th to nng lng t các ch t hu cơ và vô cơ nh ng a s s dng ch t hu cơ (glucose) Tt c VSV u hi n giai on u phân gi i glucose gi ng nhau, theo 3 con ng chính (EMP, PP, ED) CON ƯNG EMP (Embden – Meyerhof) (quá trình Glycolyse). CON ƯNG PP (Pentoses phosphates) CON ƯNG ED (Entner – Doudoroff) CON ƯNG EMP (Embden – Meyerhof) (Glycolyse) Glucose →→→ 2 pyruvate + 2ATP + 2NADH2 6 ti n ch t dùng tng hp các ơ n v cu trúc: 1) Glucose-6-P 2) Fructose-6-P 3) 3-P glyceraldehyd 4) 3-P-glycerat 5) P-enol pyruvate 6) Pyruvate. 109
CON ƯNG EMP (Embden – Meyerhof) (Glycolyse) Là con ng ph bi n nh t phân gi i glucose. c tìm th y tt c các nhóm VSV quan tr ng. Có th xy ra trong iu ki n có hay không có Oxi Xy ra trong t bào ch t vi s tham gia ca 10 lo i enzyme khác nhau Glucose chuy n thành pyruvat qua 10 ph n ng to ra các ch t trung gian u dng phosphoryl hóa 110
Chu trình ưng phân k khí (EMB) 111
HÔ H P HI U KHÍ Con ưng PP (Pentose phosphates pathway) Glucose-6-P b oxyd hóa thành các hp ch t 5C. Sn ph m cu i cùng là Pyruvate → Glucose 1 pyruvate + 3CO 2 + 6NADPH 2 +1NADH 2 + 1ATP a s VSV, tn ti song song 2 con ng EMP và PP trong ho t ng sng. 112
Con ưng PP (Pentose phosphates pathway) Các ch c nng ca con ng PP: Phân gi i ng 5C và 6C Cung cp ATP (=1/2 con ng EMP) Cung cp NADH là ngu n e- Cung cp ng 5C và 4C ribose-5-P (dùng tng hp acid nucleic, ADP, ) erytroza-4-P (tng hp các acid amin th ơm) Con ưng ED ( Entner-Doudoroff ) a s vi khu n s dng con ng EMP và PP, nh ng mt vài loài s dng con ng ED thay cho con ng glycoside. Glucose →→→ 2 pyruvate + 1 ATP + 1 NADPH + 1 NADH Con ng ED c tìm th y Pseudomonas rhizobium , Azotobacter , Agrobacterium và mt vài vi khu n gram âm khác 113
Con ưng ED ( Entner-Doudoroff ) Các cơ ch t sinh ra trong giai on 2 (pyruvate và Acetyl-CoA) s tham gia 1 trong 3 quá trình sau: Hô hấp hi ếu khí: oxi là ch t nh n in t trong quá trình phân gi i ch t hu cơ. Hô hấp kị khí: không cn oxi, ch t nh n in t là mu i vô cơ. Quá trình lên men: ch t nh n in t cu i cùng là ch t hu cơ. Hô hp hi u khí Định ngh ĩa: hô hp hi u khí là quá trình oxyd hóa – kh cơ ch t hu cơ hay vô cơ ly nng lng trong iu ki n có oxy không khí, trong ó oxy không khí óng vai trò là ch t nh n in t cu i cùng Hô hp hi u khí có liên quan n 3 quá trình sau: Con ng phân gi i ch t hu cơ (glycoside) Chu trình acid tricarboxylic (ATC – chu trình Krebs) Chu i vn chuy n in t hay chu i hô hp 114
HÔ H P HI U KHÍ BT BU C (OXI HÓA HOÀN TOÀN) Chu trình Kreb (Citric acid Cycle) 115
Trong chu trình Krebs: 1 phân t acetyl-CoA b oxy hóa s to thành CO2 3 phân t NADH 1 phân t FADH2 1 phân t ATP Hi u su t ATP trong chu i hô hp: 1 NADH → 3 ATP 1 FADH2 → 2 ATP 116
T con ng glycoside (chu trình EMP) Phosphoryl hóa mc cơ ch t (ATP) 2ATP Phosphoryl oxy hóa vi 2 NADH 6ATP T s chuy n 2 pyruvate thành 2 acetyl-CoA Phosphoryl oxy hóa vi 2 NADH 6ATP T chu trình Tricarboxylic acid (chu trình Krebs) Phosphoryl hóa mc cơ ch t (ATP) 2ATP Phosphoryl oxy hóa vi 6 NADH 18ATP Phosphoryl oxy hóa vi 2 FADH2 4ATP Tng 38ATP →→→ C6H12 O6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2O + 38 ATP 117
Hô hp k khí Hô hp k khí là quá trình oxy hóa – kh cơ ch t dinh dng to nng lng trong iu ki n vng mt oxy không khí. Có s tham gia ca chu i hô hp và 1 ph n chu trình Krebs. Ch t nh n cu i cùng là các ch t vô cơ: mu i nitrat, mu i sulphat, carbonic. Nng lng (ATP) to ra th p hơn hô hp hi u khí nh ng cao hơn quá trình lên men 118
Quá trình lên men Định ngh ĩa: là quá trình sn sinh nng lng trong ó ch t cho và nh n in t u là ch t hu cơ. Không có s tham gia ca chu i truy n in t và chu trình Krebs. Điều ki ện lên men : th ng xy ra trong iu ki n ym khí (không có Oxi). VSV hi u khí bt bu c không th c hi n lên men VSV k khí tùy nghi: ch lên men trong iu ki n không có Oxi, trong iu ki n có Oxi chúng s hô hp. Riêng nhóm vi khu n lactic (vi hi u khí) có th lên men trong iu ki n có Oxi Fermentation pathway 119
CH Ư NG VII. NGUYÊN TC C B N V VSV TP lên men v i s tham gia TP lên men v i s tham gia ca VSV trong t nhiên ca VSV thu n khi t (TP (TP lên men truy n th ng) lên men công nghi p) Sx th công, quy mô nh , nng su t không cao Sx quy mô l n, nng su t cao Không ki m soát c Ch ng c y 1 l ng VSV quá trình, ch t l ng ch a vào nguyên li u n nh và ch a ng u. Ki m soát c quá trình lên Mang b n s c m th c, men, ch t l ng n nh & kinh nghi m, vn hóa c a ng u mi dân t c 7.1. Yêu c u gi ng VSV Ph i có tc sinh tr ng và phát tri n mnh, thu n Ph i to ra sn ph m có nng su t sinh tng hp cao, ch t lng tt Ph i có tính thích nghi nhanh trong iu ki n sx CN Ph i có kh nng ch ng ch u li VSV tp nhi m Ph i có kích th c ln, thu n ti n cho quá trình lng, lc, tinh ch sau này. Sn ph m sinh kh i d tách ra kh i môi tr ng nuôi cy Ch ng VSV c bo qu n d dàng, tn ti các c tính trong su t th i gian s dng Có kh nng thay i các c tính bng k thu t di truy n ci thi n, nâng cao nng su t Không ho c ít to thành sn ph m không mong mu n 120
7.2. K thu t t o gi ng Phân l p trong PL trong k sx To gi ng VSV t nhiên công nghi p mi (áp d ng k thu t di truy n) PP Nguyên t c Ưu im Nh c PL trong có c ơ ch t, có VSV ngu n VSV phong Tn th i gian, t nhiên phân gi i c ơ ch t phú a d ng ho t l c VSV còn th p PL trong Tính thích nghi cao Hi u qu cao, VSV / sx CN ã quen v i iu ki n sx công nghi p To Ti p h p, tái t To c gi ng Yêu c u trình VSV = hp VSV có c tính cao, thi t KTDT mong mu n b hi n i Các trung tâm lưu tr gi ng trên th gi i và Vi t Nam ABBOTT : Abbott Lab, North Chicago, III.60064, USA ATCC : America Type Culture Collector, 12301, Parklaw Drive Rockvill Md20852, USA HIR : Food and Fermentation Divisio, Hokkatdo Profectural Industrial Research Institute Saporo, Japan FERM : Fermentation Research Institute, Agency of Industrial Science and Technology Ministry of Industrial Trade and Industry, Chiba, Japan VTCC, IMBT , National University, HaNoi, VietNam vtcc@vnu.edu.vn ; www.biotechvnu.edu.vn (Ngân hàng gi ng qu c gia, HN) Bo tàng gi ng: www.bacteriummuseum.org 121
7.3. K thu t nhân gi ng Nhân gi ng trong PTN Nhân gi ng trong quy mô sx l n PPnhân gi ống kh ởi động truy ền th ống và hi ện đại Các y u t nh h ưng n quá trình nhân gi ng Thành ph n các ch t trong MT nhân gi ng (không ch a ch t kháng sinh, ch t c ch ). Penicillin, chloramphenycol ức ch ế sinh tr ưởng c ủa VK lactic . Nng các ch t trong MT nhân gi ng. Nồng độ đường ho ặc mu ối cao t ăng p th ẩm th ấu ức ch ế VSV pH : ch n pH c a MT nhân gi ng = pH op ca VSV. pH ảnh h ưởng tr ực ti ếp lên b ề mặt t ế bào tích điện khác nhau làm cho ho ạt độ các lo ại enzyme VSV thay đổi. pH ảnh h ưởng đến s ự phân ly c ủa các ch ất dinh d ưỡng có trong MT o o Nhi t : ch n T nhân gi ng = T op ca VSV 122
7.4. K thu t ki m tra ch t l ưng c a gi ng VSV Quan sát i th Quan sát vi th Ki m tra ho t lc gi ng VSV (thoái hóa) Gi ống VSV bị tạp nhi ễm, thoái hóa ph ải phân lập lại ho ặc thay gi ống khác Ki m tra thu n ca gi ng Gi ống VSV bị thoái th ng xuyên ( b nhi m t ng g c) hóa: do tác ng Kh trùng MT dinh dng; vi các ca môi tr ng bên MT có bào t cn kh trùng tri t trong và tác ng hơn. Ví d di t bào t Bac. subtilis ca nh ng sn 180 0C/60’ - 90’ (B nhi m trong qt ph m T C do nhân gi ng) chính VSV ti t ra 7.5. K thu t bo qu n gi ng VSV Mc ích: m b o ưc tính ch t c a VSV (duy trì gn nh ư nguyên v n c tính ban u ca gi ng VSV tr ưc lúc c t gi ) tiêu chu n cho quá trình s n xu t. Nguyên t c: làm ch m quá trình hô h p và trao i ch t VSV, ng th i ng n c n s sinh s n c a chúng. Ph ươ ng pháp: Bưc 1: Ti n b o qu n (thu n hóa gi ng). Ch n ch ng VSV iu ki n và giai on t i ưu cho b o qu n. Bưc 2: Chn ph ươ ng pháp thích h p cho b o qu n. 123
7.5.1 BQ VSV trong th ạch nghiêng (c ấy truy ền định k ỳ) Nguyên t c: luôn i m i t bào, không gây ra b t th ưng. Bi n pháp: môi tr ưng t i thi u, n u môi tr ưng giàu dinh dưng, VSV phát tri n nhanh s thoái hóa nhanh. Ưu: ơ n gi n, d th c hi n, ít t n kém, thích hp quy mô nh Nh ưc im: tn th i gian, th i gian BQ ng n (1- 2 tháng) Vô tình ã hu n luy n VSV sng iu ki n lnh, làm bi n i gi ng VSV ban u. 7.5.2. BQ VSV trong l ớp d ầu khoáng Nguyên t c: c ch quá trình hô h p VSV trong c VSV y m khí và hi u khí, h n ch ti p xúc v i oxy, ng n hi n tưng mt nưc ca môi tr ưng và VSV. Bi n pháp: 1 lp du khoáng ho c parafin lng Ưu im: ơ n gi n, hi u qu cao, th i gian BQ dài (1 n m) Nh ưc im: Có ln d u 7.5.3. BQ VSV trong cát, đất sấy khô Nguyên t c: S dng t, cát nh ư nh ng giá th mang. Khi m môi tr ưng gi m t i thi u, VSV không phát tri n n a. (t và cát là môi tr ưng t i thi u) Cách th c hi n: X lý t, cát (rây u, ngâm trong HCl ho c H2SO4 m c 8-12h. Ra d ưi vòi n ưc cho n pH trung tính, s y t, cát > 100 0C. BQ iu ki n vô trùng. VSV ưc nuôi môi tr ưng th ch. cát, t ã vô trùng vào ng nghi m, l c u, sau ó rót qua ng nghi m khác. Hàn kín mi ng ng Ưu im: thích hp BQ các gi ng VSV trong x lý môi tr ưng, trong nông nghi p (phân bón) không òi h i m c tinh khi t cao. S dng b o qu n gi ng VSV t o bào t . Th i gian b o qu n dài (2 nm) Nh ưc im: không dùng trong s n xu t công ngh th c ph m 124
7.5.4 BQ VSV trong các h ạt ng ũ cốc Nguyên tc: s dng ht ng cc nh ư giá th mang Th ưng s dng BQ các n m s i và VSV trong th c ph m Mc ích : gi VSV tr ng thái ti m sinh. Cách th c hi n: H t ng cc r i, h p chín, nuôi n m m c tr c ti p (3 – 5 ngày), s y t0 < 50 0C t m W <15%. Nhi t bo qu n: 15 – 20 0C Th i gian b o qu n: 2 n m (châu Âu), 1 n m (Vi t nam) 7.5.5 BQ VSV trong gi ấy lọc Nguyên tc: áp dng vi VSV có bào t. Ngoài gi y lc, có th s dng B.C (bacterium cellulose) Cách th c hi n: 1. Chu n b gi y lc vô trùng:C t gi y lc 1 – 3 cm. Cho gi y lc ã ct vào ng nghi m, y nút bông, sy 160 0 C/ 2h ho c kh trùng 121 0 C/30’. 2. Nuôi VSV trong môi tr ưng lng n khi to thành bào t 3. Dùng pi pet vô trùng hút 1 gi t Vi khu n vào gi y lc. Sy 40 0 C dn khi th y mi ng gi y lc khô thì chuy n gi y lc vào ng nghi m. Th i gian BQ: 5 nm 125
7.5.6 BQ VSV trong gelantine Cách th c hi n: 1. Chu n b môi tr ưng: Môi tr ưng N.B b sung 10% gelantin và 5% acid ascorbic. Kh trùng 121 0C/ 15’ 2. Chu n b gi ng VSV: nuôi gi ng VSV 3. Tr n VSV vi môi tr ưng. 4. Dùng ng nh gi t vô trùng to thành tng gi t gelantine nh . Sy khô trong t hút chân không 7.5.7 B Q VSV = pháp lạnh đông Nguyên tc: S phát tri n ca VSV s b c ch nhi t lnh sâu. Cn s dng ch t bo v VSV (glycerin 15%, saccharose 10% + gelantin 10% Giúp VSV không b ch t nhi t lnh sâu Th i gian BQ : -30 0C: 9 tháng; - 40 0C: 1 nm; - 70 0C: 10 nm 7.5.8 BQ VSV bằng PP đông khô (được sử dụng trong các ngân hàng gi ống, cơ quan nghiên cứu lớn) Nguyên tc: sy nhi t th p trong iu ki n chân không, không nh hưng n ch t lưng gi ng và có th to ra các ng gi ng theo quy mô công nghi p. Cách th c hi n: gi ng, nhân gi ng trong môi tr ưng lng, ki m tra gi ng (c im sinh hóa, sinh lý), nu t tiêu chu n, máy ông khô 24h, hàn np li. Th i gian bo qu n: 20 nm Ưu im: ch t lưng gi ng không i, bo qu n nhi t th ưng, th i gian bo qu n dài Nh ưc im: chi phí ln 126
Ch ươ ng 8: H VSV TH ƯNG G P TRONG TH C PH M Th t Cá Tr ng Sa Phân lo i và ánh giá các h VSV th ng g p trong nguyên li u, s n ph m th c ph m. Th t là th c ph m có ngu n gc t ng vt, rt giàu dinh dưng (nưc, protein, lipit). Tùy theo tng lo i th t mà hàm lưng dinh dưng khác nhau. Th t là môi tr ưng thích hp cho VSV phát tri n. 127
THÀNH PH N DINH D ƯNG C B N C A CÁC LO I TH Lo i th t Nưc (%) Protein (%) Lipid (%) Th t bò 70,5 18 10,5 Cu 65,5 16,4 17 Dê 74,4 26,7 4,3 Gà 65,6 20,3 13,1 Heo nc 73 19 7 Ng ng 46,1 14 39,2 Th t vt 59,5 17,8 21,8 Th t trâu (ùi) 74,9 21,2 3 CÁC NGU N NHI M VSV VÀO TH T Nhi m VK t cơ th ng vt sng Nhi m VSV trong quá trình gi t m Nhi m VSV trong khi vn chuy n, tiêu th , bo qu n Nhi m VSV trong quá trình ch bi n, n ung 128
Yu t nh hng ti s xâm nh p ca VSV vào th t sau khi gi t m Ch t có trong ru t ng vt iu ki n sinh lý ca con vt tr c khi m Ph ơ ng pháp gi t và ch c ti t Tc làm lnh →Th ịt sau gi ết mổ (có độ ẩm cao, giàu dinh dưỡng, có yếu Th ịt heo đang trong tố sinh tr ưởng và pH thu ận tình tr ạng th ối rữa lợi) là môi tr ường lý tưởng cho nhi ều VSV 129
Phân lo i và ánh giá các h VSV th ng g p trong nguyên li u, s n ph m th c ph m. Nhóm Dng Ki u gây th i VSV phân hy Hi u khí K khí Nhóm Protein Bacillus, Pyocyaneum Bac. putrificus, VSV có mensentericus Bac. histolytics, enzyme Bac. cologenes ơ n peptid Ventriculosus, Bac. orbiculus axitamin Bac. faccalis, Proteus xenkirii Nhóm Protein Streptococus, Staphylococcus Bac. perfrigenes, VSV a Proteus vulgaris Bac. sporogenes enzyme axitamin Acrogenes, Bac. lactic, Bac. aminophilus, Bac. coligenes Lipit Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligenes, Serratia, Micrococcus Nhóm VK : Acetic, Propionic, Butyric Nhóm VK ưng ru t: E.coli, Clostridium Phân lo i và ánh giá các h VSV th ng g p trong nguyên li u, s n ph m th c ph m. CÁC D NG H Ư H NG C A TH T TRONG K HI U KHÍ HÓA NHÀY TRÊN B MT TH T: BI N I MÀU S C HÌNH THÀNH MÀU S C DO VK SINH S C T S BI N I C A M HI N T ƯNG LÂN QUANG CÓ MÙI ÔI TH I TH T B MC: vt lm ch m tr ng trên th t p lnh do Sporotrichum carnis CÁC D NG H Ư H NG C A TH T TRONG K K KHÍ TH T CÓ MÙI V CHUA TH T B TH I R A 130
Phân lo i và ánh giá các h VSV th ng g p trong nguyên li u, s n ph m th c ph m. H2S + Hemoglobin Màu lc Pr VK Phá v hng cu, NH 3 tan vào t bào m Cơ ch ca hi n tưng th t có màu xanh lc Phân lo i và ánh giá các h VSV th ng g p trong nguyên li u, s n ph m th c ph m. VSV hi u khí Hi n tng h hng trên th t Leuconostoc, Pseudomonas, E. coli, Th t hóa nh y trên b mt (g du ca s h Strep. Liquefaciens, Micrococus, hng). Tc sinh nh t =f (nhi t ). dung Lactobacillus, Bac. subtilis, B. gi i m, mt màu ho c màu sc mi nh màu mycoides, men Actinomycetes tr ng hng, nâu và có mùi khó ch u Mốc Cladosporium herbarium Th t có vt en Mc Sporotrichum carnis, Geotrichum Th t có vt tr ng Bào t ca Penicillium expanxum, P. Th t có du xám asperulum , P. oxalicum . Nm mc Phân hu Pr và Lipid làm th t tng tính ki m, thúc y quá trình phân gi i m, th t có mùi mc, dính nh t và bi n màu VK lactic Th t càng có nhi u glycogen càng d b chua có màu xám và mùi khó ch u, pH th t gi m, sinh acid formic, acetic, butyric, lactic, propionic, xucxinic th t b chua Bacterium megatherium , Bac. subtilis, gây th i Bac. mensenterium, Proteus vulgaris 131
Phân lo i và ánh giá các h VSV th ng g p trong nguyên li u, s n ph m th c ph m. VSV ym khí Hi n tng h hng trên th t Clostridium butyricum và VK Coliform Phân gi i hydratcacbon làm sinh sn acid và khí. Bacillus, Pseudomonas, Achromobacter , Th t b th i ra mt s loài Proteus , Clotridium perfingens, Cl. putrifium, Cl. sporogens QUÁ TRÌNH TH I R A C A TH T G VSV phân gi i Hi n tng G 1 Nhóm VK hi u khí Bacillus, Pr b mt b phân gi i làm th t Diolococcus, Streptococcus, nhày nh t, có mùi l. Lng axit E.coli, Staphylococcus hu cơ to ra th p nên th ng không gây c. G 2 Streptococcus và pH th t tr nên axit, th t có v chua (sau Staphylococcus chi m u khó ch u 24h) th xâm nh p vào cơ th t to k cho các VSV khác ptri n G 3 E.coli phát tri n mnh, hình thành nhi u amoniac,pH (sau kh ng ch các VSV khác chuy n v trung tính. n th t lúc 72h) này có th ng c G 4 VK tng nhanh v s lng. Th t có mùi NH3, H2S, indol, mùi (sau VK k khí xu t hi n bào t xà phòng, Th t th i ra mc 120h) cao nh t, không th n c. 132
Hi ch ng thi u galactosidase Hi ch ng galactosimia i tng : ng i ung ít sa, không có enz phân gi i lactose Thi u enz galactokinase Bi u hi n: ung sa b tiêu ch y (enz phân gi i Kh c ph c: ung t t h th ng galactose), gây hi n tiêu hóa làm quen, kích thích VSV tng c tinh th mt, phân gi i lactose thành dng cơ th ch m phát tri n trí não hp th c. B máy tiêu hóa ca h vn không có kh nng ti t enz phân gi i lactose, ch tiêu th c 1 lng sa nh t nh. Nu ng ng ung sa th i gian thì khi ung li s b tiêu ch y 133
Các kháng th c Có vai trò bo v tr hp thu tr c ti p vào sơ sinh, thú non máu ch không b phân hy (do h tiêu hóa ch a có gì). Tr Sa u em < 9 tháng tu i có kháng th = 60% so Ch a ch c ã có tác dng cho vi ng i ln ng i tr ng thành. Vì trong cơ th ng i tr ng thành, b máy tiêu hóa ã hoàn thi n, các Enz trong h tiêu hóa ã phát tri n s Không c phép vn phân gi i kháng th trong sa chuy n, CB u, không còn tác dng Tia sa vt u tiên có 100 – 3000 t bào vsv/ ml sa (VSV trong da tuy n vú, lông. VSV ưc phát tri n trong quá trình thu gom, CB sa. 134
H VSV TRONG S A VSV TH ƯNG G P VSV KHÔNG BÌNH TH ƯNG VK Lactic (hình que, cu): lên men lactose to lactic, sinh khí VSV GÂY H Ư H NG Tr c khu n ưng ru t (Coliform, E. coli ): ánh giá mc VSV GÂY B NH nhi m khu n, v sinh ca sa Tr c khu n c khô (VK Butyric kháng nhi t, sinh bào t): có khi vt sa không úng yêu cu v sinh thú y. Gây cho phomat mùi khó ch u VK gây th i (Pseudomonas): sinh Protease, Lipase phân gi i Protein, m sa. Men, mc: có b mt sa, Tb , dng c, gây tr ng i khi CB VSV gây h hng sa Hi n tng h hng Nm men Torila , VK Sa chuy n t tr ng thành Sorina hng, Bacillus cyanogenes Sa có màu xanh Bacillus viscosum Ti t ra micum làm sa b nh y (sa lâu ngày) Streptococcus matididis Làm sa có v mn (viêm tuy n vú) Saponacei Th y phân ch t béo, phân gi i casein làm sa có mùi xà phòng 135
VSV gây bnh Bnh trên V có vú Mycobacteria tuberculosis Lao (bnh Tuberculosis) Brucella melitensis Xy thai truy n nhi m (Bruccellosis) cho ng a, dê Brucella abortus Xy thai truy n nhi m cho bò Brucella suis Xy thai truy n nhi m cho ln Staphylococcus aureus Bnh viêm vú Ng i s b bnh nu ung sa ca các V mc bnh Bi ện pháp phòng ng ừa: ki ểm tra định kỳ cho động vật nuôi Sa bt BQ CB trong iu ki n không thích hp b nhi m Aspergillus glaucus, Asp. versicolor, Penicillium oxalicum, P. cyclopium, P. stoloniferum, P. viridicatum, Scopulariopsis brevicaulis Sa c có ưng bo qu n không v sinh th ng b Asp. repens (ch yu phân gi i ch t béo) Phomat trong quá trình CB có th b nhi m Mucor racemosus, M. globosus, P. brevicompactum, Scopulariopsis brevicaulis, Cladosporium herbarum gây vt ho c gây mùi khó ch u trên phomat 136
Thanh trùng sa có th bt ho t ưc Listeria monocytogenes Salmonella Bào tử Clostridium tyrobutiricum Bac. stearothermophilus (sinh khí, ng, mùi khó ch u) Bac. cereus (gây mùi khó ch u, ông t sa mà không gi m pH ( ông ng t), to v ng ca kem (do proteinase, lipase, phospholipase) VSV VSV GÂY B NH VSV PHÂN GI I C Ơ CH T CHO NG ƯI VSV GÂY VSV CÓ LI (vsv HƯ H NG TP tham gia vào quá trình lên men, starter) 137
Ch ơ ng 9: HI N T ƯNG H Ư H NG TP Khái ni m TP hư hng Nguyên nhân hư hng TP thay i v giá tr dinh dng, cu trúc, màu sc, Hóa hc mùi v Vt lý có du hi u mang mm Nhi m vt th l bnh hay nh ng ch t c Nhi m tác nhân hóa hc có nh hng n sc kh e ng i tiêu dùng Sinh hc (VSV , ký sinh không c ng i tiêu trùng, côn trùng, loài gm dùng ch p nh n v mùi, v, nh m, vt nuôi, con ng i ) hình dáng, cu trúc, vt th l Vi khu n Tác Virus nhân sinh Nm men, mc, to hc Ký sinh trùng ng vt nuôi, loài gm nh m, côn trùng Con ng ưi 138
H hng TP do VSV Thay i tr ng thái b ngoài B mt TP b ph lp mc (do mc) B mt TP b nh y nh t (ch yu do VK) Bánh mì b mc Hư hng do nm trên trái cây An toàn th c ph m H hng TP do VSV (tt) Thay i màu sc TP Mc: khu n ty và bào t có màu , en, xanh VK: sc t trong t bào (Halobacterium salinarum to m trên cá); ti t sc t vào môi tr ng (Pseudomonas fluorescens làm tr ng có màu xanh) Ph n ng to màu do VSV: Proteus sp phân gi i protein trong TP to H2S + kim lo i có màu en. Sclerotina fructigena gây bi n nâu trên táo 139
An toàn th c ph m H hng TP do VSV (tt) Thay i mùi, v Protein, acid amin b VSV phân gi i to mùi khó ch u nh indol, acid béo, amoniac, hp ch t ch a sulfur Carbohydrate b VSV phân gi i thành acid hu cơ (acid lactic), aldehyte, cn Ch t béo b VSV phân gi i to mùi ôi du An toàn th c ph m H hng TP do VSV (tt) Thay i cu trúc Sa b vón cc do VSV lên men sinh acid Rau qu b th i nh n do VSV sinh pectinase phân gi i pectin Cơ th t gia súc, gia cm và cá b mt tính àn hi do protease ca Cà chua b th i nh n VSV Th c ph m dng h tinh bt b hóa lng do amilase ca VSV 140
An toàn th c ph m H hng TP do VSV (tt) MI T Ư NG QUAN GI A SINH TR ƯNG VSV VI S H Ư H NG TP S lngVSV Bi u hi n h hng TP 10 3 tb/g (ml) Bt u ô nhi m (ch a có bi u hi n h hng) 10 6 tb/g (ml) Bt u h hng (ranh gi i) 10 9 tb/g (ml) H hng rõ (nh y nh t, ơ n, th i) CH Ư NG 10. B NH NG C TP DO VSV 10.1. B NH NG C TP (INTOXICATION) Ng c do th c n hư hng, ôi thiu (histidin b Ng ộ ộc iển hình (do phân gi i thành histamin) ộc tố VSV iển hình) Ng c do trong Bệnh ng ộ ộc th ực nguyên li u th c ph m có ph ẩm là do n ph ải c (cá nóc, khoai m) nh ững th ức n có ch ứa ngo ại ộc tố của Ng c do hóa ch t b VK gi ải phóng ộc tố sung hay hóa ch t nhi m vào TP (th ờng do n vào th c n (ch t ph gia ph ải một lợng lớn nh ư nitrat, borat, thu c ộc tố trong th ức n) bo v th c vt) 141
C IM C A B NH NG C DO VSV (INTOXICATION) Bệnh ng ộ ộc TP do ngo ại ộc tố của VSV gây ra (Staphylococcus aureus và Clostridium botinum ) Chi ếm tỷ lệ tơ ng ối cao, nh ng tỷ lệ tỷ vong th ấp Xảy ra ột ng ột, hàng lo ạt (không gi ống với bệnh nhi ễm khu ẩn) Có tri ệu ch ứng của bệnh cấp tính Ngu ồn gốc gây bệnh: th ức n có ch ứa ộc tố VSV Cơ ch ế gây bệnh: Khi n th ức n có ch ứa ộc tố, ộc tố sẽ qua thành dạ dày và màng ru ột vào máu và gây ng ộ ộc Bi ểu hi ện: nôn mửa, tiêu ch ảy (riêng ộc tố của Clostridium botinium lại gây táo bón) Các VSV gây ng c TP (sinh ngo i c t ): Staphylococcus aureus Clostridium botulinum Aspergillus flavus 142
IU KI N C N BNH NG C TP BC PHÁT TP ph ải là môi tr ờng tốt cho cho VK sinh ngo ại ộc t ố phát tri ển và sinh ộc tố Nhi ệt ộ ph ải thích hợp cho sự phát tri ển của VK và có th ời gian cần thi ết ể VK sản sinh ủ lợng ộc tố ể gây bệnh Số lợng VK/ g (ml) > 10 6 tế bào/ g (ml) mới gây ra ng ộ ộc Con ng ời ph ải tiêu th ụ TP bị nhi ễm ộc tố của VK 10.2. B NH NHI M KHU N NG C (INFECTION) Bnh nhi m khu n ng c là do n ph i mt lng ln VSV (ch yu là VK) trong th c n. Nh ng VSV này khi vào cơ th ch có kh nng sinh ni c t. Khi VSV ch t, sinh kh i ca chúng t phân hy và gi i phóng c t gây ng c TP (Ng c có iu ki n ; bnh nhi m khu n – ni c t) 143
C IM C A B NH NHI M KHU N TP Các VSV gây nhi m khu n qua TP (sinh n i c t ): Salmonella, Shigella, Clos. perfringen, Vibrio cholera, ) Ngu n gc gây bnh: th c n có ch a VSV TÁC NHÂN LAN TRUY N VK Shigella (4F) Food Feed Feces Flies Shigella có th lây nhi m tr c ti p t ng i qua ng i NGUYÊN NHÂN GÂY NHI M KHU N TP ph i có sn VK gây b nh S lng VK/ g (ml) > 10 6 t bào/ g (ml) mi gây ra ng c Con ng i ph i tiêu th TP b nhi m mt lng ln VK 144
Ch ươ ng 11: TH C PH M LÊN MEN 1 GI I TI U CHUNG V TP LM 1.1 Lch s 1.2 Phân lo i 1.3 c im 2 VAI TRÒ C A QUÁ TRÌNH LM 3 NH H ƯNG C A QUÁ TRÌNH LM TI THÀNH PH N DINH DƯNG 3.1 S thay i ch t hòa tan 3.2 S thay i axit amin và vitamin 3.3 S thay i nh ng thành ph n không mong mu n 3.4 S thay i giá tr sinh hc 4 V N AN TOÀN TPLM 4.1 Th c ph m lên men truy n th ng có an toàn? 4.2 Làm th nào kh c ph c? 5 TPLM TRONG T Ư NG LAI Gi i thi u chung Lch s - Lên men là mt trong nh ng pp u tiên mà loài ng i s dng ch bi n và bo qu n th c ph m. - ông Nam Á, Trung Qu c có th coi là cái nôi ca th c ph m lên men t nm mc. - Châu Phi, Ai Cp là nc c bi t n vi vi c bia ru, kt hp bia ru – làm bánh m Babylonia's table (6000 BC): Describe the beer preparation 145
Gi i thi u chung Phân lo i Submerged culture Solid substrate fermentations fermentations Submerged culture fermentations (SCFs): ru, nc tơ ng Ho t ng VSV xy ra trong pha lng, mt sinh kh i th p Solid substrate fermentations (SSFs): tempeh, miso, natto VSV phát tri n và sn ph m hình thành trên b mt cơ ch t rn Gi i thi u chung Phân lo i SINH KH I VSV CÁC SP TRAO I CH T (biomass): protein ơ n bào SP T C B C 1: acid amin, (SPC), men bánh mì, gi ng vitamin, acid citric kh i ng (starter), th ch da SP T C B C 2: enzyme VSV, kháng sinh Cơ ch t T bào (biomass) SP lên men: ru, acid lactic (lên men k khí) Cơ ch t Sn ph m + T bào (SP T C) 146
Gi i thi u chung c im • Sn ph m lên men vi s tham gia ca VSV trong t nhiên. VSV óng vai trò quan tr ng trong TP LM • Sn xu t th công, quy mô nh , nng su t không cao • Không ki m soát c quá trình, ch t lng ch a n nh và ch a ng u. • Mang bn sc m th c, kinh nghi m, vn hóa ca mi dân tc • Có s trao i th c ph m lên men truy n th ng gi a các nc trên th gi i. Vai trò ca quá trình lên men VAI TRÒ C A QUÁ TRÌNH LÊN MEN • To sn ph m mi • Là hình th c bo qu n nguyên li u • Tng giá tr dinh dng • Làm gi m các nhân t không mong mu n có trong nguyên li u ban u • Sn ph m an toàn hơn • Ci thi n hình th c và mùi v mt s sn ph m • Tn dng c nguyên li u không bán c • Gi m chi phí nng lng trong CB ( un nu) 147
TFF – Vn an toàn th c ph m VN AN TOÀN C A TFF Th c ph m lên men truy n th ng có an toàn? o Nguy c ơ t nguyên li u ch bi n o Nguy c ơ t nhà sn xu t o Nguy c ơ t quá trình lên men Ch ươ ng 12: Các s n ph m LMTT t u nành 1. Gi i thi u v u nành 2. T ơ ng ht, nc t ơ ng 3. Chao 148
10.1. Nguyên li u u nành 10.1.1. Thành ph n hóa hc ca u nành 10.1.2.Công dng ca u nành 10.1.3. Các sn ph m lên men t u nành Nguyên li u u nành u nành Th t bò E 411 calo 165 calo Pr (gr/100 gr) 34 21 L (gr/100 gr) 18 9 Ca (mg/100 gr) 165 10 Fe (mg/100 gr) 11 2,7 Pr u nành cao, d tiêu hóa Ch a tơ ng i y các lo i amino acid thi t yu cho cơ th vi t l gn gi ng nh protein ng vt Có th thay th cho Pr ng vt trong ba n hàng ngày Pr ca th t ch a nucleo-albuminnoid ch t này to thành các baz ơ xanthic (có nhân puric) sinh ra nh ng ch t c Pr u nành ch a para-nucleo-albuminoid không to baz ơ xanthic nên không sinh c ch t cho cơ th 149
Nguyên li u u nành Thành ph n acid amin trong ht u nành Acid amin Hàm lng Isoleucine 1,1 Leucine 7,7 Lycine 5,9 Methyonine 1,6 Cystine 1,3 Phenilalanine 5,0 Treonine 4,3 Tryptophane 1,3 Valine 5,4 Histidine 2,6 Lysine 16 Nguyên li u u nành Ch t béo trong u nành •Lipid chi m 16 - 20% tr ng lng khô ca ht (ch thua u ph ng). •Thành ph n ch t béo trong u nành: 14% ch t béo bão hòa, 59% ch t béo không bão hòa a tính , 23% ch t béo không bão hòa ơ n tính, 2 - 3 % photpholipide. •Trong ch t béo không bão có acid linoleic và linolenic chi m t l cao. Các acid béo này tt cho tiêu hóa, có kh nng gi m thi u s nguy hi m ca bnh nh i máu cơ tim, kéo dài tu i th •Du t u nành có ho t tính sinh hc cao, có mùi v th ơm ngon, th ng c dùng thay th cho m ng vt tránh x ơ cng ng mch. 150
Nguyên li u u nành Thành ph n ch t béo trong u nành 14% ch t béo 82% ch t béo 2 - 3 % bão hòa không bão hòa phospholipids acid linoleic acid linolenic tt cho tiêu hóa, tránh sơ va ng mch có kh nng gi m thi u s nguy hi m ca bnh nh i máu cơ tim, kéo dài tu i th Nguyên li u u nành Thành ph n acid béo trong u nành T l Acid béo T l Acid béo no (%) không no (%) Myristic 1 Hexdecenoic - Phabmitic 11 Oleic 25 Stearic 4 Linoleic 51 Arachidic - Linolenic 9 151
Nguyên li u u nành Vitamin Hàm lng 10 -6g/g Thiamin (B1) 11—17,5 Vitamin trong Riboflavin ( B2) 2—3 u nành Niacin (PP) 21,4—23 Patothetic acid ( B3) 13- 21,5 Folic acid ( B9) 1,9 Inositol 2300 Choline 3400 Ascorbic acid 200 Biotin 0,8 Pyridoxin 7,1-12 Vitamin E 1,4 Caroten (A) 0,18-2,43 Vitamin K 1,9 Nguyên li u u nành Các enzyme trong u nành: urease, lipase, phospholipase, amylase, lipoxygenase Urease : ch ng li s hp th các ch t m qua màng ru t, do ó không nên n u nành sng. Khi nu chín, enzym b phá hy giúp u nành d tiêu và b dng Lipase : th y phân các gc glyceric to thành glycerin và acid béo Phospholipase : th y phân ester ca acid acetic Amylase th y phân tinh bt Lipoxygenase : xúc tác chuy n H2 trong aicd béo 152
Công dng ca u nành Các isoflavones ca u nành giúp Th c ph m cho ng mch c àn hi, tim co th t nh p nhàng và u n hơn Gi m nguy cơ suy tim Ph n g mãn kinh ng ng sx hocmon estrogen. Isoflavones trong u nành có Dc ph m tác dng tơ ng t nh estrogen Gi m các bi n ch ng ti n mãn kinh Phenolic: ch ng oxy hóa, phòng ng a các nhi m sc th DNA không b các TB ung th Ng n ng a tn công Lycitin làm ch m s phát tri n ca TB ung mt s bnh th , gia tng trí nh , là ch t b nuôi dng ung th TB não và h th n kinh Các TB ung th không phát tri n khi ti p xúc vi genistein (isoflavonese trong u nành) Các sn ph m lên men t u nành Miso Chao Tơ ng (Nc tơ ng, tơ ng ht, tơ ng xay ) Tempeh Natto Natto Miso 153
CHAO Gi i thi u chung Quy trình th c hi n VSV tham gia vào quá trình Các bi n i sinh hóa Các yu t nh hng Mt s hi n tng h hng ca chao Hng phát tri n trong tơ ng lai Chao – Gi i thi u chung Khái ni m Là sn ph m lên men t u h do Mucor sp ti t ra enzyme chuy n hóa protein, ch t béo, gluxit thành axit amin, axit béo, ester th ơm, ng ơ n. Lch s - ngu n gc – tên gi Chao có ngu n gc ti Trung Hoa , xu t hi n vào kho ng Th k 15 . Sau ó c lan truy n qua các nc Châu Á. Tên gi: • Trung Hoa: doufu-ru (u ph nh ) • Nh t: sufu • Ph ơ ng tây: “phomat Trung Qu c-soya cheese” • ài Loan: tau-zu (tao- hu-yi) 154
Chao – Gi i thi u chung Phân lo i: Ti Trung qu c, có nhi u lo i chao Trên th tr ng có 5 lo i Chao Tàu chính : •Chao tr ng lên men ngâm ru (Wine- fermented Tofu).(ph bi n nh t, th ng kho ng 10% ru và t 12-15 % mu i. •Chao ngâm nc mu i (brine fermented), gi ng lo i trên, nh ng không có ru. •Chao (Red fermented Tofu) Chao c ngâm trong ru, có thêm go c nghi n nát và cho vàonc ngâm •Chao nng mùi (Redolent Fermented tofu): lo i chao lâu, có mùi rt nng. •Chao ngâm tơ ng (Chiang-tofu) Chao – Gi i thi u chung Tình hình sn xu t và tiêu th • Nm 1977, sn lng hàng nm ài Loan xp x 10.000 tn và lng tiêu th là kho ng 12g/ngi/tu n • Vi t Nam, vi c làm chao ã có t lâu i. Ti Tp H Chí Minh, tt c các qu n huy n u có cơ s sn xu t chao. Qu n 11 có ti 22 cơ s sn xu t. Lng chao sn xu t kho ng 3.000 tn/ nm 155
Chao – Gi i thi u chung Chao – Gi i thi u chung Giá tr dinh dưng Thành ph n hóa hc trong chao Thành ph n Các lo i sn ph m ca chao Chao nưc Chao bánh Ph n cái(%) Ph n nưc(%) Hàm m 73-75 - 65-70 m toàn ph n 2-2.9 12.5-13 2.3-2.6 m formol 0.7-0.85 7.5-7.8 0.8-0.9 m amôniac 0.3-0.4 2.5-3.0 0.3-0.4 Mu i n 4.5-5 6-6.2 6.0-6.5 Ch t béo 8-8.5 - 9.0-10.0 chua 110.0-120 mg NaOH 0.1N/100g 156
Chao – Gi i thi u chung Các axit amin không thay th trong chao Thành ph n Các axít amin không thay th Chao nưc Chao Ph n cái(%) Ph n nưc(%) bánh lizin 2.84-2.9 - 5.3-5.5 treonin 3.3-3.5 2.8-2.9 - valin 1.7-1.75 - 1.5-1.6 triptophan 0.15-0.2 0.4-0.45 phenilalanin 1.55-1.6 - 2.5-2.7 izol ơxin - - - lơxin 1.8-1.9 - 0.8-0.9 methionin 0.4-0.5 - 0.4-0.5 Chao – Gi i thi u chung Giá tr dinh dưng trong chao tr ng / 100gr Thành ph n Hàm lưng Calories 175 Ch t m (%) 13.5 Ch t béo ( %) 8.4 Carbohydrates (%) 13.6 Calcium ( mg) 165 Sodium (mg) 458 Phosphorus (mg) 182 St (mg) 5.7 Vitamin B1 (mg) 0.04 Cobalamin, ch ứa rất ít Vitamin B2 (mg) 0.18 Cobalt trong phân tử (3.86 %), là dạng thiên Vitamin B3 (mg) 0. 6 nhiên của B12. Cobalamin (microgram) 0.02 - 0.12 157
Chao – Quy trình th c hi n Chao – Quy trình th c hi n Quy trình sn xu t u h Yêu cu bánh u sn xu t chao: • Nưc: 68 – 72% • m không tan: 9.1% • m tan: 0.4% • Ch t béo: 4% • pH: 6 – 6.5% • Không ch a VSV tp và VSV k khí. 158
Chao – Quy trình th c hi n Các nguyên li u khác và vai trò ca chúng Mu i n (mu i ht, mu i tinh) • c ch s phát tri n ca VSV làm th i. • Giúp khu n ty ca mc mc lan trên b mt và thâm nh p vào mi ng chao, tác ng phân gi i protein thêm thu n li. Ru • Tng thêm mùi th ơm cho sn ph m. • Bo qu n và lên men tt trong cho chao trong môi tr ng chua mn ym khí ch m Chao – Quy trình th c hi n Các nguyên li u khác và vai trò ca chúng Nc: Nơc quá cng s nh hng ti s th y phân protid Yêu cu cng trung bình 8 – 17 0. Ch t khoáng và các ch t hu cơ < 500 – 600 mg/lit VSV 20 – 100 tb/ ml, không có VSV gây bnh Gia v (t, ng) t: ch ng nhi m khu n, kích thích tiêu hóa, to màu cho sn ph m ng: to màu, hơ ng v hp dn, át c v ng ca sn ph m. 159
Xay đậu (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) Vào nước chua (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) 160
Ép bánh đậu (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) 161
Cắt mi ếng đậu (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) Bẫy mốc (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) 162
Bẫy mốc (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) Ướp mu ối (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) 163
Xếp keo (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) Đổ dung dịch ph ủ (Cơ sở sản xu ất chao Tịnh xá Liên Hoa) 164
Chao –Vi sinh vt inh hưng VSV tham gia vào quá trình • Wai (1929) phân lp c Mucor sufu (mc chao). Theo ông, mc này có ngu n gc t r ơm r, vì th ng dùng rơm r chao. • Wai (1968) cho rng Actinomucor elegant c s dng rng rãi nh t và là loài tt nh t cho vi c sx chao. Ngoài ra còn có M. hiemalis , M. silvaticus , M. praini . Actinomucor repens, Rhizopus . • Khi th i ti t nóng (vào mùa hè) thì các ho t ng ca Actinomucor elegant b c ch , gây nh hng n sx, chao có màu xám. • Ngoài mc, còn phân lp c mt s VK Chao –Vi sinh vt inh hưng c im hình thái khu n lc Mucor sp Mc màu tr ng, h si hình ng, không có vách ng n, dng nhung ho c len, không có thân bò (Stolon). Si nm ca gi ng Mucor dày hơn ca gi ng Rhizopus . Gi ng Mucor to mt lp màng dày và bám ch t vào b mt chao c im sinh hóa: Mt s lo i có kh nng lên men và oxy hóa. Có kh nng sinh protease, amylase 165
Chao –Vi sinh vt inh hưng Mc Mucor thu c lp Phycomycetes Bào t nang hình thành trên tt c các b ph n khí sinh ca nm. Bào t u, bóng láng. Cu ng bào t mang hình tròn, hình tr , hình qu lê, luôn tn cùng bng bc bào t, ơ n c ho c phân nhánh. Phân bố: Mucor mc các ht, th c n gia súc, th c ph m b m to thành mt lp lông tơ màu xám. ng dng: c dùng trong sn xu t chao, sn xu t axit hu cơ, ru và các ch ph m enzym. Trong sx chao, th ng dùng Actinomucor elegans, Mucor hiemalis, M. hiemalis , M. silvaticus , M. praini Chao –Vi sinh vt inh hưng Vai trò ca Mucor trong sn xu t chao • Nhi m v chính ca Mucor là cung cp nh ng enzym, nh t là protease, phân ct các protein thành nh ng acid amin d tiêu hóa. • Khi ngâm trong dung dch s có thêm tác dng ly trích enzym t mycelium (khu n ty) th m sâu vào kh i u to ra tr ng thái mm và v m. • To màu sc, hơ ng v phù hp cho sn ph m • Gi c hình dng ban u ca mi ng u trong các quá trình ti p theo. 166
Chao –Các bi n i sinh hóa Các bi n i sinh hóa Ph n ng th y phân tinh bt thành ng Ph n ng th y phân protein thành protid và axit amin Ph n ng to ester Chao –Các yu t nh hưng Các yu t nh hng nh hng ca nguyên li u Lng mu i quá cao: gây co nguyên sinh ca t bào làm kích th c ca bánh u b co li, to sn ph m có v không ngon, kéo dài th i gian lên men, gi m s th y phân ca u. nh hng ca VSV nh hng ca các ph ơ ng pháp bo qu n 167