- The results Tofu sour liquid showed that Lactobacillus plantarum L39 could create 7.35 g/L acid lactic from tofu sour liquid and possess inhibitory effects with 16.00 Lactic acid bacteria mm inhibitory distance.
- TỐI ƯU HÓA ĐIỀU KIỆN LÊN MEN ACID LACTIC TỪ NƯỚC CHUA TÀU HỦ CỦA VI KHUẨN LACTIC ỨNG DỤNG TRONG THỬ NGHIỆM SẢN XUẤT XÀ PHÒNG KHÁNG KHUẨN Propionibacterium acnes PO Bùi Hoàng Đăng Long, Lý Xuân Mai, Lưu Minh Châu, Nguyễn Ngọc Thạnh, Huỳnh Xuân Phong* Trường Đại học Cần Thơ THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Ngày nhận bài Nghiên cứu này nhằm tuyển chọn chủng vi khuẩn lactic có khả năng lên men acid lactic và kháng khuẩn Propionibacterium acnes PO Ngày hoàn thiện nhằm thử nghiệm sản xuất xà phòng từ nước chua tàu hủ lên men.
- Ngày đăng Điều kiện tối ưu cho quá trình lên men acid lactic bao gồm mật độ giống chủng (105, 106 và 107 tb/mL), hàm lượng đường ban đầu (3.
- Đồng thời khảo sát hàm lượng nước chua thích hợp (15.
- 25% w/v) phối chế sản xuất Khả năng kháng khuẩn xà phòng khả năng kháng khuẩn P.
- Kết quả cho thấy chủng vi Lên men lactic khuẩn Lactobacillus plantarum L39 có khả năng lên men acid lactic Nước chua tàu hủ đạt 7,35 g/L và khả năng kháng khuẩn tốt với khoảng cách kháng khuẩn đạt 16,00 mm.
- Điều kiện thích hợp cho lên men acid lactic từ Vi khuẩn lactic nước chua tàu hủ được xác định ở hàm lượng đường 8% (w/v), pH Xà phòng lactic 5,6 và mật độ giống chủng 107 tế bào/mL với hàm lượng acid lactic đạt 10,275 g/L.
- Xà phòng được thử nghiệm sản xuất từ nước chua lên men cho thấy, thể tích nước chua bổ sung đạt 20% (w/w) tạo ra xà phòng có khả năng kháng vi khuẩn P.
- Trong những năm gần đây, có rất nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng vi khuẩn lactic trong hoá mỹ phẩm nhờ khả năng sinh acid lactic và bacteriocin [2], [3].
- Trong đó, bacteriocin là nhóm chất kháng khuẩn có khả năng ức chế các nhóm vi sinh vật có hại.
- Nước chua, một phụ phẩm của quá trình kết tinh tàu hủ, có chứa nhiều chất dinh dưỡng tồn dư có thể được ứng dụng làm môi trường lên men vi sinh vật [6].
- Các thử nghiệm sử dụng nước chua tàu hủ vào lên men acid lactic được chứng minh có hiệu suất nuôi cấy vi khuẩn lactic cao [7].
- Trong quá trình lên men acid lactic có nhiều sản phẩm được tạo ra, trong đó có acid lactic và bacteriocin là hai sản phẩm được quan tâm nhất.
- Cùng với các gốc acid hữu cơ thông dụng, acid lactic có khả năng trị mụn và xoá vết thâm trên da nhờ vào cơ chế gây tổn thương da ở mức giới hạn, phá huỷ lớp biểu bì da bị thâm và kích thích quá trình tái tạo da thay thế [8].
- Acid lactic giúp làm trắng da và dưỡng ẩm, đồng thời giúp cải thiện trạng thái, sắc tố và vẻ bên ngoài của da [9].
- Hơn nữa, bacteriocin sinh ra bởi quá trình lên men có khả năng ức chế các vi khuẩn gây mụn [10].
- Ứng dụng acid lactic bổ sung cùng với bacteriocin vào xà phòng được chứng minh có khả năng đối kháng vi khuẩn Propionibacterium acnes gây mụn phân lập từ da người [11].
- Quá trình xà phòng hóa nước chua làm thay đổi pH và nhiệt độ có ảnh hưởng đến hoạt tính bacteriocin.
- Do đó, việc xác định điều kiện thích hợp để xà phòng hóa nước chua tàu hủ mang ý nghĩa quan trọng.
- Việc sử dụng nước chua tàu hủ để lên men acid lactic giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và giảm chi phí sản xuất.
- Do đó, ứng dụng lên men acid lactic bằng nước chua tàu hủ để sản xuất xà phòng có tiềm năng tạo sản phẩm an toàn sức khoẻ và hỗ trợ điều trị mụn.
- Nguyên vật liệu và hóa chất Hai mươi chủng vi khuẩn lactic phân lập từ nem chua và sản phẩm lên men từ các nghiên cứu trước [12], [13].
- Nước chua tàu hủ thu thập từ cơ sở sản xuất tương chao Vĩnh Trân (đường Trần Việt Châu, phường An Hòa, quận Ninh Kiều, TP.
- Tuyển chọn vi khuẩn lactic có khả năng lên men acid lactic và kháng khuẩn P.
- acnes PO Khảo sát khả năng lên men acid lactic từ nước chua tàu hủ của các chủng vi khuẩn: Hai mươi chủng vi khuẩn lactic được tăng sinh trong các ống nghiệm chứa 5 mL môi trường MRS broth trong 36 giờ, ủ tĩnh vi hiếu khí, đến mật độ 107 tế bào/mL.
- Bổ sung 1 mL dịch tăng sinh vi khuẩn lactic vào bình tam giác chứa 99 mL dịch nước chua tàu hủ đã khử trùng nhiệt ướt (121°C/15 phút) và ủ tĩnh ở 37°C.
- Ghi nhận hàm lượng acid lactic mỗi ngày trong 7 ngày.
- http://jst.tnu.edu.vn 10 Email:
[email protected] TNU Journal of Science and Technology Khảo sát khả năng kháng khuẩn P.
- acnes PO của các chủng vi khuẩn lactic: Khả năng kháng khuẩn của các chủng vi khuẩn lactic được khảo sát bằng phương pháp đối kháng vạch thẳng vuông góc [14].
- Khả năng kháng khuẩn được xác định bằng cách đo khoảng cách vùng kháng khuẩn theo đơn vị mm.
- Khảo sát điều kiện thích hợp cho khả năng lên men acid lactic từ chủng vi khuẩn tuyển chọn Vi khuẩn tuyển chọn được tăng sinh trong 36 giờ trong ống nghiệm chứa 5 mL môi trường MRS broth đến mật độ 107 tế bào/mL, ủ tĩnh vi hiếu khí.
- 108 và 109 tế bào/mL vi khuẩn lactic vào môi trường nước chua tàu hủ được điều chỉnh hàm lượng đường (3.
- Thu mẫu mỗi ngày 1 mL và xác định hàm lượng acid sinh ra bằng phương pháp chuẩn độ acid [15].
- Thử nghiệm sản xuất xà phòng từ nước chua tàu hủ có khả năng kháng khuẩn P.
- acnes PO Xà phòng phối trộn dung dịch nước chua tàu hủ được tạo ra từ phản ứng xà phòng hóa dầu dừa và dung dịch NaOH (22% w/v) theo tỷ lệ dầu dừa và dung dịch NaOH là 10:1 (g:g).
- Thanh trùng dung dịch nước chua tàu hủ đã lên men bằng NaHSO3 (140 mg/L) Sau phản ứng xà phòng hóa hạ nhiệt đến 45°C, phối trộn 10% (v/v) thể tích nước chua tàu hủ đã lên men (đã thanh trùng bằng NaHSO3 140 mg/L) theo điều kiện đã khảo sát.
- Xà phòng kết đông được cắt thành bánh và ủ trong 3 ngày để kết thúc phản ứng xà phòng hóa hoàn toàn và phân tích các chỉ tiêu: pH xà phòng, khả năng kháng khuẩn P.
- acnes PO bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch [17], hàm lượng NaOH tự do.
- Khả năng lên men acid lactic của các chủng vi khuẩn trong môi trường nước chua tàu hủ Hai mươi chủng LAB được lên men ở môi trường nước chua tàu hủ trong 7 ngày ở nhiệt độ 37°C.
- Khả năng lên men được theo dõi bằng cách phân tích hàm lượng acid lactic sinh ra bằng phương pháp chuẩn độ và kết quả được trình bày ở Bảng 1.
- Nhìn chung, hàm lượng acid lactic tăng từ ngày 1 đến ngày 3.
- Ở ngày 3, hàm lượng acid của các chủng sinh ra cao nhất, L39 và HCM2, với khả năng sinh acid cao nhất lần lượt là 7,35 g/L và 7,58 g/L.
- Thấp nhất là chủng Thai82 với 1,28 g/L acid lactic.
- Ở ngày lên men thứ 4 đến thứ 7 hàm lượng acid giảm.
- Hàm lượng acid của L39 từ 7,35 g/L giảm xuống còn 5,33 g/L ở ngày lên men thứ 7.
- Sự suy giảm acid lactic sau khi đạt hàm lượng cao nhất cũng được ghi nhận trong nghiên cứu đi trước khi acid lactic bị tiêu thụ để sinh năng lượng khi nguồn cacbon còn lại hạn chế ở nửa sau giai đoạn lên men [18].
- Xét về khả năng lên men, chủng L.
- plantarum L39 và chủng HCM2 có khả năng lên men tốt nhất.
- Hàm lượng acid sinh ra từ nước chua là thấp hơn so với lên men trong môi trường MRS với vi khuẩn L.
- casei L9 sinh ra 21,15 g/L acid lactic [7].
- Trong nghiên cứu lên men acid lactic từ rỉ đường, hàm lượng acid tổng đạt 10,20 g/L [20].
- Kết quả lên men acid lactic ở môi trường MRS tốt hơn do vi khuẩn lactic có nhu cầu dinh dưỡng phức tạp, môi trường dinh dưỡng cần bổ sung các loại amino acid cũng như các khoáng vi lượng để hoạt động chuyển hóa tối ưu [21].
- Tuy http://jst.tnu.edu.vn 11 Email:
[email protected] TNU Journal of Science and Technology nhiên, việc ứng dụng một phụ phẩm để lên men là phù hợp với xu hướng phát triển bền vững và thân thiện môi trường.
- Khả năng tạo chất kháng khuẩn P.
- acnes PO của chủng vi khuẩn lactic Kết quả kháng khuẩn ở Bảng 2 cho thấy, trong 20 chủng vi khuẩn lactic có 12 chủng có khả năng tạo kháng khuẩn ức chế vi khuẩn P.
- Khả năng kháng khuẩn P.
- 17,33 *Ghi chú: 1Mức độ xuất hiện khả năng tính kháng khuẩn.
- chiều rộng vùng kháng khuẩn 25 mm (Hutt et al., 2006) Kết quả ở Bảng 2 cho thấy, trong 20 chủng được tuyển chọn, có 12 chủng có khả năng kháng khuẩn P.
- Vùng kháng khuẩn P.
- Kết quả kháng khuẩn này tương đồng với nghiên cứu của Bùi Hoàng Đăng Long và đồng tác giả .
- Trong đó, chủng L39 có khả năng sinh bacteriocin kháng chủng chỉ thị PO trên môi trường nước chua tàu hủ bổ sung sucrose-peptone-K2HPO4 là 12,67 mm.
- Cũng trong nghiên cứu trên, môi trường lý tưởng MRS, các chủng LAB có khả năng kháng khuẩn với đường kính vòng kháng là 13,67 mm [22].
- Thực tế, khả năng tạo kháng khuẩn trong môi trường nước chua tàu hủ sẽ thấp hơn MRS.
- Tuy nhiên, có thể tận dụng nước chua tàu hủ như là nguồn phụ phế phẩm trong nuôi cấy chủng L39 vì mang tính kinh tế và góp phần bảo vệ môi trường.
- Dựa vào kết quả này, chủng L39 được chọn để thực hiện tối ưu hóa điều kiện sản xuất acid lactic từ nước chua tàu hủ vì có khả năng lên men và kháng khuẩn chỉ thị tốt so với các chủng còn lại.
- Điều kiện thích hợp lên men acid lactic của chủng vi khuẩn lactic tuyển chọn trong môi trường nước chua tàu hủ Bảng 3 trình bày kết quả khảo sát điều kiện lên men và được phân tích bằng phần mềm thống kê Statgraphics Centurion XVI nhằm thiết lập phương trình hồi quy nhiều biến.
- Dựa vào phương trình này, khi cố định mật độ giống chủng log 7 tế bào/mL, hàm lượng đường và pH hàm lượng acid lactic sinh ra theo phương trình sau: Acid lactic X -0,02Y + 15,45Z - 0,06X2 + 0,68Y2 - 0,72Z2 - 1,29XZ - 1,16XY - 1,08YZ + 0,18XYZ.
- Trong đó: X là hàm lượng đường, Y là mật độ chủng và Z là pH.
- Từ phương trình hồi quy lấy đạo hàm theo từng biến số đường và pH có thể thấy, với hàm lượng đường 8% (w/v), pH 5,6 và mật độ giống chủng là log 7 (107 tế bào /mL) là điều kiện tối ưu cho khả năng sinh acid lactic trong nước chua tàu hủ.
- Đồ thị bề mặt đáp ứng và đồ thị đường mức tương quan giữa hàm lượng đường và pH đến hàm lượng acid lactic được trình bày ở Hình 2.
- Hàm lượng acid lactic Hàm lượng đường.
- Hàm lượng đường.
- Đồ thị mặt đáp ứng và đường mức của hàm lượng acid lactic sinh ra ở các điều kiện nuôi cấy khác nhau http://jst.tnu.edu.vn 13 Email:
[email protected] TNU Journal of Science and Technology Kết quả ở Bảng 3 cho thấy, nghiệm thức 24 với hàm lượng đường là 9% (w/v), pH 6,0 mật độ giống chủng là log 7 (107 tế bào/mL) cho hàm lượng acid lactic cao nhất là 10,8 g/L, đồng thời hàm lượng acid lactic thấp nhất là 3,98 g/L ở nghiệm thức 1 với hàm lượng đường là 3% (w/v), pH 5, mật độ giống chủng là log 5 (105 tế bào/mL).
- Khả năng lên men acid lactic từ nước chua tàu hủ của các chủng L39 khi khảo sát hàm lượng sucrose, pH và mật độ giống chủng Nhân tố Chỉ tiêu theo dõi Nghiệm Hàm lượng đường pH trước Mật độ giống chủng Hàm lượng pH sau lên thức.
- Ngoài ra, hàm lượng acid lactic sinh ra tỉ lệ thuận với hàm lượng đường ở các nghiệm thức cùng điều kiện pH và mật độ giống chủng.
- Các nghiệm thức có hàm lượng đường ở mức 9% cho kết quả lên men tốt hơn các nghiệm thức với hàm lượng đường thấp hơn.
- Về lý thuyết, đường là nguồn carbon và là cơ chất chính cho lên men, quyết định đến hàm lượng acid lactic sinh ra sau lên men.
- Ở pH 7, tất cả đều sinh acid lactic thấp hơn với các nghiệm thức có pH 5 và 6.
- Trong lên men lactic, LAB sẽ tạo ra acid lactic làm giảm pH của môi trường và pH thấp sẽ góp http://jst.tnu.edu.vn 14 Email:
[email protected] TNU Journal of Science and Technology phần ức chế các vi sinh vật tạp nhiễm đồng thời ức chế sự phát triển của bản thân LAB.
- Với kết quả thí nghiệm này, hàm lượng acid lactic sinh ra trong môi trường nước chua (10,28 g/L) với hàm lượng đường 8% (w/v), pH 5,6 và mật độ giống chủng là log 7 (107 tế bào /mL) là thấp hơn.
- Việc sử dụng nước chua bổ sung sucrose để lên men thay thế giúp giảm chi phí, đồng thời là một bước nhằm ứng dụng lên men trong điều kiện thực tiễn.
- Kết quả kiểm chứng mô hình tối ưu được đề xuất bởi phần mềm Statgraphics Centurion version XVI khi lên men ở quy mô 100 mL cho thấy hàm lượng acid lactic sinh ra đạt 10,28 g/L.
- Thử nghiệm sản xuất xà phòng từ nước chua tàu hủ có khả năng kháng P.
- Acnes PO Bảng 4 thể hiện kết quả thử nghiệm tổng hợp xà phòng bằng dầu dừa, dung dịch NaOH và phối trộn các tỉ lệ nước chua tàu hủ.
- Kết quả cho thấy, nước chua tàu hủ được bổ sung vào xà phòng vẫn duy trì khả năng kháng khuẩn chỉ thị P.
- acnes PO với đường kính vòng kháng cao nhất đạt 17,00 mm ở nghiệm thức bổ sung 25% nước chua và không khác biệt về thống kê với nghiệm thức bổ sung 20% xà phòng (đạt 15,67 mm).
- Năm 2013, Zoumpopoulou và đồng tác giả đã kết luận khả năng kháng khuẩn của bacteriocin từ vi khuẩn lactic vẫn bền vững khi bổ sung vào chất tẩy rửa như kem đánh răng [25].
- Điều này cho thấy, tổng hợp xà phòng vẫn đạt hiệu quả trong duy trì khả năng kháng khuẩn.
- Các chỉ tiêu kết quả trong khảo sát khả năng xà phòng hóa nước chua tàu hủ Tỷ lệ nước chua.
- v/v) pH Hàm lượng NaOH tự do.
- w/w) Khả năng kháng khuẩn (mm b a a Về kết quả cảm quan theo TCVN 2224:1991 trình bày ở Bảng 5, nghiệm thức bổ sung 25% nước chua tuy duy trì tốt khả năng kháng khuẩn nhưng lại có điểm cảm quan khá thấp, mẫu xà phòng này có điểm kết cấu và màu sắc thấp hơn các nghiệm thức còn lại.
- Ở mức bổ sung 15% và 20% (v/v) nước chua vào xà phòng, điểm cảm quan đạt cao nhất với lần lượt 12,33 và 13,33 điểm, không có khác biệt có ý nghĩa thống kê.
- Trong 3 nghiệm thức bổ sung, nghiệm thức 20% nước chua cũng cho hàm lượng NaOH đạt 0,0333% (w/w), phù hợp với TCVN hàm lượng NaOH nhỏ hơn 0,05.
- Kết quả thống kê cảm quan xà phòng được bổ sung các mức thể tích nước chua Hàm lượng nước chua bổ sung Kết cấu Màu Mùi Điểm trung.
- w/w) (Điểm) (Điểm) (Điểm) bình ab a b http://jst.tnu.edu.vn 15 Email:
[email protected] TNU Journal of Science and Technology Tổng hợp yếu tố kháng khuẩn và cảm quan, nghiệm thức bổ sung 20% thể tích nước chua vào xà phòng giúp tạo bánh xà phòng vẫn duy trì khả năng kháng khuẩn tốt (vòng kháng 15,67 mm) và điểm cảm quan đạt trung bình với điểm kết cấu điểm màu sắc và điểm mùi hương.
- plantarum L39 cho hàm lượng acid lactic cao nhất đạt 7,375 g/L ở ngày 3 và có khả năng kháng vi khuẩn P.
- acnes PO với khoảng cách kháng khuẩn đạt 16,00 mm.
- Điều kiện thích hợp để lên men tạo acid lactic từ nước chua tàu hủ được xác định ở hàm lượng đường 8% (w/v), pH 5,6 và mật độ chủng 107 tế bào/mL.
- plantarum L39 có khả năng lên men tạo acid lactic từ nước chua tàu hủ đạt 10,28 g/L.
- Thử nghiệm sản xuất xà phòng từ nước chua tàu hủ cho thấy thể tích nước chua bổ sung đạt 20% tạo ra xà phòng có khả năng kháng vi khuẩn P