Bài giảng Vi sinh thực phẩm: Chương 4 - Bùi Hồng Quân

Bài giảng Vi sinh thực phẩm: Chương 4 Dinh dưỡng và nuôi cấy vi sinh vật, gồm các nội dung chính như sau: Dinh dưỡng trong MT nuôi cấy vi sinh vật; Các dạng môi trường nuôi cấy; Các quy luật sinh trưởng của vi sinh vật; Phương pháp xác định số lượng vi sinh vật. Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG IV DINH DƯỠNG

VÀ NUÔI CẤY VSV

4.1 Dinh dưỡng trong MT nuôi cấy vsv

4.2 Các dạng môi trường nuôi cấy

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV

4.4 Phương pháp xác định số lượng VSV

Thành phần dinh dưỡng trong môi trường

4.1 Dinh dưỡng trong MT nuôi cấy vsv

Hữu cơ

Vô cơ

Hữu cơ

Vô cơ

Thành phần của hệ thống enzyme và coenzyme.

vi lượng

Thành phần quan trọng của nhiễm sắc thể trong hơ hấp nội bào Là cofactor

của một vài loại enzyme

Sắt

Có thể bổ sung vào cấu trúc vách tế bào Là thành phần chính của vi khuẩn

nội bào tử

Canxi

Đòi hỏi duy trì cấy trúc vững chắc của màng tế bào, ribosome, DNA, RNA

Hoạt động là 1 cofactor ở một vài loại enzyme

Magne

Là 1 loại cation chính của tế bào có vai trò quan trọng trong việc duy trì áp

suất thẩm thấu bên trong của tế bào Có vai trò như cofactor của enzyme

Kali

Được tìm thấy trong acid nucleic, DNA và RNA Hiện diện trong

phospholipid là 1 phần của màng tế bào Tìm thấy trong các coenzyme

Phospho

Được tìm thấy trong cystein và methionine - vì vậy, là thành phần quan trọng

của nhiều protein Có mặt trong các coenzyme, ví dụ như co-carboxylase

Lưu huỳnh

Thành phần của các amino acid nên là thành phần của các protein Hiện diện

trong các nucleotide tạo nên acid nucleic, các coenzyme và ATP

Nito

Thành phần của các phân tử chất hữu cơ trong tế bào

Carbon

Thành phần nước của tế bào và nhiều phân tử hữu cơ Chất nhận điện tử

cuối cùng của hô hấp hiếu khí

Oxigen

Thành phần của nước tế bào và các phân tử hữu cơ trong tế bào

Hydro

Chức năng Nguyên tố

Vai trò của các nguyên tố hóa học đối với tế bào vi sinh vật

• Carbohydrate:

– Đường: glucose, fructose, lactose, galactose, maltose

– Tinh bột: ngũ cốc, các loại củ

• Một số VSV sử dụng trực tiếp tinh bột (amylase)

VD: Aspergillus niger, Rhizopus, 1 số nấm men

– Rỉ đường: 30% saccharose

– Huyết thanh sữa (whey):

• 50% chất khô, 20-25% protein, vitamin, khoáng

– Cellulose:

• Ví dụ: Trichoderma viride, Asp niger

• Để sinh tổng hợp cellulase

4.1.1.Thành phần dinh dưỡng trong môi trường - cacbon

 Tùy thuộc vào nhóm VSV mà nguồn carbon cung

4.1.1.Thành phần dinh dưỡng trong MT – cacbon (tt)

Căn cứ vào nguồn thức ăn C, chia VSV thành:

a) Nhóm tự dưỡng (autotroph):

Tự dưỡng quang năng (photoautotroph,

photolithotrophs):

Vd: tảo, 1 số vi khuẩn quang hợp lưu huỳnh

Tự dưỡng hóa năng (chemoautotroph,

chemolithotrops):

Tự dưỡng hóa năng: dùng C vô cơ CO2 và năng lượng từ

các hc vô cơ ở trạng thái khử: H2S, S, NH3, Fe2+

b) Nhóm dị dưỡng (heterotroph):

Dị dưỡng quang năng (photoheterotroph):

VD: VK quang hợp không chứa lưu huỳnh, 1 số tảo

Dị dưỡng hóa năng (chemoautotroph):

Hoại sinh:

Kiểu dinh dưỡng của VSV

4.2 Các dạng môi trường nuôi cấy

 MT nuôi nhiều loại VSV thuộc một nhóm đặc biệt

 Duy trì VSV trong các môi trường nuôi cấy

 Phân biệt giữa các nhóm VSV khác nhau

 Phân lập các nhóm VSV đặc biệt hoặc các dạng VSV từ một

môi trường nào đó, như từ thực phẩm.

 Giúp định danh VSV

 Xét nghiệm các chất dinh dưỡng hoặc các hợp chất chống

VSV

Các bước chuẩn bị môi trường nuôi cấy

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV

• Sinh trưởng : sự tăng lên về kích thước, khối

lượng của tế bào gắn liền với sự tổng hợp các

hợp chất cao phân tử dẫn đến sự hình thành

cấu tạo mới trong tb.

• Nếu chỉ tăng về kích thước, và khối lượng

nhưng ko có sự tổng hợp các hợp chất cao

phân tử dẫn đến sự hình thành cấu tạo mới 

sự trương nở

• Nếu mt thiếu dinh dưỡng, tb sử dụng chất dự

trữ, giảm khối lượng  ko gọi là sinh trưởng

• Sinh sản : sự tăng lên về số lượng tb.

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV (tt)

Đường cong sinh trưởng của VSV trong nuôi cấy tĩnh

Nuôi cấy tĩnh: trong thời gian nuôi không thêm chất dinh dưỡng, không loại bỏ các SP trao đổi chất.

Pha lag – Pha tiềm phục

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV (tt)

Pha lag là gì?

Nguyên nhân tồn tại pha lag?

Độdài của pha lag = f (Tuổi của giống, thành

phần môi trường, lượng giống cấy ban đầu)

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV (tt)

Pha log:

Tb bắt đầu phân chia Vk sinh trưởng và

phát triển theo lũy thừa, sinh khối và số

lượng tb tăng theo phương trình: N= No* 2n

N: tổng số tế bào

n: số lần phân chia

No: số tế bào ban đầu

Đường biểu diễn sinh trưởng theo lũy thừa của vi khuẩn sẽ là đường thẳng

 Hoạt tính sinh lý của tb trong pha log như

thế nào?

Thời gian thế hệ

T: thời gian phân chia thế hệ

T2: thời gian cuối

T1: thời gian đầu

Hằng số tốc độ phân chia

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV (tt)

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV (tt)

Pha ổn định: Quần thể ở trạng thái cân bằng động.

Số tb mới sinh = số tb cũ chết nên sinh khối không tăng

cũng không giảm Lượng tb & sinh khối = max

Nguyên nhân tồn tại pha ổn định:

Sự cạn về cơ chất dinh dưỡng

Mật độ quá lớn của quần thể vi khuẩn

Sự tích lũy các sản phẩm trao đổi chất, các chất độc

Hoạt động sống, trạng thái sinh lý tb:

Tb sử dụng chất dự trữ, phân hủy một phần ribosom và

tổng hợp một số enzim bổ sung

Tb nào mẫn cảm với các tác nhân MT bị chết trước, tb

mới vẫn được tạo ra (ít), một số không chết cũng không

sinh sản do đó tạo thành trạng thái cân bằng động

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV (tt)

Pha suy vong:

Số tế bào sống giảm theo lũy thừa

Các tb tự phân nhờ các enzim của bản thân

Ở các vi khuẩn sinh bào tử sẽ hình thành bào tử

Sự chết của tế bào có thể diễn ra nhanh hay chậm có liên

quan đến sự tự phân hay không tự phân của tế bào

Do sức sống lớn bào tử bị chết chậm nhất

Nguyên nhân tử vong:

•Nồng độ chất dinh dưỡng giảm thấp làm giảm hoạt tính

trao đổi chất, phân hủy dần dần các chất dự trữ và cuối

cùng dẫn đến sự chết hàng loạt tế bào

•Đặc tính của bản thân chủng vi sinh vật

•Tính chất của các sản phẩm trao đổi chất

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV (tt)

Hiện tượng sinh trưởng kép

Nguyên nhân: VK sinh trưởng kép khi môi trường

chứa nguồn C gồm 2 chất hữu cơ khác nhau

VSV đồng hóa nguồn C nào mà nó ưa thích nhất,

đồng thời cơ chất thứ 1 này kìm hãm sự tổng hợp

các enzim để đồng hóa cơ chất thứ 2

Khi nguồn C thứ 1 hết, nguồn C thứ 2 cảm ứng tổng

hợp nên các enzim cần cho việc chuyển hóa nó

Quá trình tổng hợp này đòi hỏi một thời gian nhất

định Đó là lí do có pha log thứ 2

 Hiện tượng sinh trưởng kép không chỉ giới hạn ở

nguồn carbon mà còn thấy ở nguồn nito và phospho

4.3 Các quy luật sinh trưởng của VSV (tt)

Sinh trưởng & phát triển VSV trong nuôi cấy liên tục

Cơ sở của phương pháp:

Cung cấp cho vsv điều kiện ổn định để trong thời gian

dài chúng vẫn sinh trưởng trong pha log

MT dinh dưỡng mới được đưa liên tục vào bình nuôi

cấy đồng thời loại khỏi bình một lượng dịch tương ứng

PP đếm trực tiếp:

Đếm trực tiếp bằng buồng đếm hồng cầu

PP đo độ đục

PP đo mật độ quang

….

PP đếm gián tiếp:

Nuôi cấy trên thạch đĩa

Nuôi cấy trên màng petrifilm

….

4.4 Phương pháp xác định số lượng VSV

ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PP ĐẾM TẾ BÀO TRÊN BĐHC

Đếm trực tiếp bằng BĐHC: vsv đơn bào có kích thước lớn

như nấm men, mốc, tảo … có thể được xác định trực tiếp bằng

BĐHC trên KHV Pha loãng mẫu sao cho trong mỗi ô nhỏ của

buồng đếm có khoảng 5 - 10 tế bào

ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PP ĐẾM TẾ BÀO TRÊN BĐHC

Pha loãng mẫu Đưa dịch mẫu vào BĐHC

Tính kết quả Quan sát trên KHV 10x Đếm tế bào (KHV 40x)

ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PP ĐẾM TẾ BÀO TRÊN BĐHC(tt)

Quan sát BĐHC trên KHV 10x

Chuyển sang vk 40x và đếm tế bào ở 5 ô vuông lớn theo vị

trí đường chéo góc trong khu vục “middle square”

ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PP ĐẾM TẾ BÀO TRÊN BĐHC(tt)

VK

10x

VK 40x

ĐỊNH LƯỢNG BẰNG PP ĐẾM TẾ BÀO TRÊN BĐHC(tt)

Tính kết quả sau khi đếm tế bào ở BĐHC trên KHV 40x

N = a / 80 x 4000 x 103 x 10n(tb/

N : số tế bào/ml (g)

a : tổng số tế bào đếm được trong 5 ô theo vị trí

đường chéo góc tại “middle square” (tế bào)

80: tổng số ô vuông nhỏ/ ô vuông lớn

1/4000: thể tích ô vuông nhỏ (mm 3 )

10 3 : hệ số chuyển đổi từ mm 3 sang ml (g)

10 –n : nồng độ pha loãng được đếm

PP nuôi cấy trên thạch bằng (PP MPN)

Colifrom

Tổng số VK hiếu khí Nhỏ mẫu (1 ml)

Dễ thao tác Tiết kiệm không gian ủ Không phải khử trùng môi trường 4.4 PP xđ số lượng VSV – nuôi trên petrifilm

Sample

preparation

Sample

Plating

Incubation

Result

CHƯƠNG V CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VSV

5.1 Nhiệt độ

5.2 Nước và hoạt độ nước

5.3 pH

5.4 Oxy và quá trình oxy hóa khử

5.5 Ánh sáng, tia chiếu xạ

5.6.Các yếu tố hóa học

5.7 Các yếu tố sinh học