Vi khuẩn lactic là gì?
Vi khuẩn lactic (Lactic acid bacteria, LAB) hoặc Lactobacillales là những vi khuẩn quan trọng trong công nghiệp và đã được sử dụng trong nhiều quy trình công nghiệp như quá trình lên men acid lactic trong công nghiệp chế biến thực phẩm.
>> Xem thêm: Lactobacillus acidophilus NBRC 13951
LAB không chỉ có tiềm năng to lớn trong sản xuất thực phẩm lên men in situ mà còn có triển vọng trong kỹ thuật trao đổi chất. Sự đóng góp của nhóm vi khuẩn lactic trong quá trình lên men chủ yếu bắt nguồn từ sự hình thành acid lactic. Bên cạnh đó, LAB nâng cao các đặc tính khác của sản phẩm như hương vị, kết cấu và dinh dưỡng.
Quá trình lên men acid lactic là gì?
Quá trình lên men acid lactic (Lactic acid fermentation) là quá trình trao đổi chất nhờ đó glucose và các loại đường 6-carbon khác (cũng như disaccharides của các loại đường 6-carbon, ví dụ: sucrose hoặc lactose) được chuyển thành năng lượng tế bào và chất chuyển hóa lactate, là acid lactic trong dung dịch.
Đây là kiểu phản ứng lên men kỵ khí xảy ra ở một số vi khuẩn và tế bào động vật, chẳng hạn như các tế bào cơ.
Nếu oxy có trong tế bào, nhiều sinh vật sẽ bỏ qua quá trình lên men và trải qua quá trình hô hấp tế bào; tuy nhiên, các vi sinh vật kỵ khí có cấu trúc sẽ lên men và trải qua sự hô hấp khi có oxy.
Đôi khi ngay cả khi oxy có mặt và chuyển hóa hiếu khí đang xảy ra trong ty thể, nếu pyruvate đang xây dựng nhanh hơn nó có thể được chuyển hóa, thì quá trình lên men sẽ xảy ra.
Lactate dehydrogenase xúc tác sự biến đổi của pyruvate và lactate với sự tương tác đồng thời của NADH và NAD+. Trong quá trình lên men homolactic, một phân tử glucose cuối cùng được chuyển thành hai phân tử axit lactic. Ngược lại, quá trình lên men dị thể tạo ra carbon dioxide và ethanol ngoài axit lactic, trong quá trình gọi là đường phosphoketolase.
Vai trò của vi khuẩn LAB trong quá trình lên men acid lactic
Ứng dụng chính của các vi khuẩn LAB trong các quy trình công nghiệp là để dùng làm thức ăn khởi đầu (food startes) (ví dụ, đối với sản phẩm sữa, dưa chua, thịt và rượu). Ngoài ra, chúng có thể chuyển hóa nhiều mono- và di-saccharide. Hơn nữa, các vi khuẩn LAB được phân lập tự nhiên hoặc được thiết kế bằng kỹ thuật di truyền có khả năng tạo ra nhiều chất chuyển hóa trong những quy trình đã được xác nhận:
- các phân tử kháng khuẩn (ví dụ, vi khuẩn);
- hương liệu và hương vị thực phẩm (ví dụ, diacetyl và acetaldehyde);
- thực phẩm bổ sung (ví dụ, vitamin);
- chất tạo kết cấu thực phẩm (ví dụ, exopolysaccharides);
- chất làm ngọt (ví dụ, mannitol);
- vi chất dinh dưỡng;
- hóa chất dạng khối (ví dụ, axit lactic và etanol);
- nhựa phân hủy sinh học (tức là polyhydroxyalkanoat, PHA).
Kỹ thuật chuyển hóa (Metabolic engineering) thường được áp dụng để mở rộng phạm vi các nguồn carbon hoặc cải thiện năng suất và sản lượng sản phẩm của nó, phần lớn cho các ứng dụng cấp thực phẩm.
Lactobacillus lactis là loài được nghiên cứu rộng rãi nhất trong số LAB, cùng với các loài khác bao gồm L. plantarum, L. brevis, L. panis, và những loài khác.
Tối ưu quá trình lên men acid lactic
Bao gồm các quy trình chi tiết:
- Sàng lọc chủng (Strain selection)
- Biến đổi di truyền (Genetic modification)
- Tối ưu hóa điều kiện tăng trưởng (Growth condition optimization)
- Lên men quy mô lớn (Large-scale fermentation)
Tài liệu tham khảo
Campbell, Neil; Reece, Jane (2005). Biology, 7th Edition. Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-7146-X.
Lactic Acid Fermentation (Wikipedia)
