10ml môi trưởng
r \ i Nuôi và thu nhận giống cấp 2 100ml
môi trường
I
Nuôi và thu nhận giống cấp 3
11
môi trường
101 môi trưởng
Giai đoạn nhân giống phòng thí nghiệm
Nuôi và thu nhận giống cấp 4
Nuôi và thu nhận giống cấp 5
1001 môi trưởng
Giai đoạn nhân giống phân xưởng
Nuôi và thu nhận giống cấp 6
■ 1m' .môi trường
■ é • • ■ ,
H ìn h 2.70 Sơ đồ ịổng quát quá trình nhàn giống vỉ sinh vật cho sản xuất
172 PHẨN 2
Quá trìn h nhân giống vi sinh vật cho sản xuất bao gồm nhiều giai đoạn liên tiếp theo nguyên tắc tăng dần.về th ể tích hoặc khôi lượng môi trường. Sô' giai đoạn nhân giông nhiều hay ít phụ thuộc vào lượng sinh khối cần thu nhận, nói cách khác là phụ thuộc vào th ể tích th iế t bị lên men sử dụng tại nhà máy. Nếu th ể tích th iết bị lên men sử dụng càng lớn thì lượng giống cấy sẽ tăng và quá trình nhân giống phải qua nhiều giai đoạn hơn. Tùy thuộc vào vi sinh vật sử dụng và phương pháp lên men (bề m ặt hay bề sâu) mà ta có thể dùng môi trường rắn, xốp hoặc môi trường lỏng để nhân giông. Hình 2.70 là sơ đồ tểng quát quá trình nhân giông (xét trường hợp nhân giống trên môi trường lỏng).
a) Chọn môi trường nhân giống
Môi trường nhân giống phải chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trưởng của vi sinh vật. Môi trường thường phải chứa các nguyên tô" và các chất như sau:
- Nguồn C: dưới dạng các hợp chất hữu cơ (thông dụng nhất là glucid).
- Nguồn N: dưới dạng các hợp chết hữu cơ (acid amin, peptide, ...) hoặc hợp chất vô cơ (muối NH4+...).
- Nguồn khoáng: quan trọng nhất là các nguyên tố p, s, Ca, Na, K, Mg, Mn, Zn, Fe,....
- Các yếu tố sinh trưởng {growth factor)', sử dụng vitamin, purin,
pyrimidine, ....
Để chọn môi trường tối líli cho quá trình nhân giống, ta phải xác định được thành phần định tính và định lượng của môi trường theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm, tức xác định thành phần các chất dinh dưỡng và tỷ lệ khối lứợng của chúng trong mồi trường.
b) Phương ph á p và điều kiện nhăn giống
Nhân giống trên môi trường lỏng: c ầ n chú ý đến các thông số kỹ
thuật như nhiệt độ nuôi, pH canh trường, tốc độ khuấy trộn, thời gian nuôi.... Ta phải lựa chọn các giá trị thích hợp sao cho sự sinh sản của vi sinh vật diễn ra nhanh và nhiều nhất. Nếu vi sinh vật sử dụng, thuộc nhóm hiếu khí thì cần phải cung cấp oxy cho môi trường nuôi, đặc biệt là trong giai đoạn nhân giống phân xưởng. Oxy sử dụrig phải là oxy vô trùng.
CÁC QUÁ TRÌNH c ơ BẦN TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA 173
Nhân giống trèn môi trường rắn xốp (đối với một số nấm sợi với
mục đích thu nhận bào tử giống): sơ đồ nhân giống cũng tương tự như trong trường hợp nhân giống trên môi trường lỏng. Ta cần chú ý đến các thông số kỹ thuật như độ ẩm canh trường, nhiệt độ nuồi, độ thoáng khí và sự cung cấp oxý vô trùng, thời gian nuôi....
Các thông số kỹ thuật của quá trình nhân giống sẽ thay đổi và phụ thuộc vào chủng vi sinh vật sử dụng. Chúng sẽ được xác định bằng phương pháp thực nghiệm.
Trong sản xuất công nghiệp hiện nay, quá trình nhân gỉấng vi sinh vật thường được thực hiện bằng phương pháp nuôi cấy tĩnh (nuôi cấy theo từng Iriẻ - batch culture). Nhân gỉấng theo phương pháp nuôi cấy liên tục trên môi trường lỏng rất ít được sử dụng trong công nghệ lên men thực phẩm.
Vấn đề cuối cùng mà các nhà sản xuất cần phải quan tâm khỉ thực hiện quá trình nhân giống vi sinh vật là hiện tượng nhiễm các vi sinh vật lạ. Vi sinh vật gây nhiễm có thể được chia thành hai nhóm chính: procaryote - eucaryote và phage.
Nhóm procaryote - eucaryote gây nhiễm trong sản xuất công nghiệp thường gặp là vi khuẩn, nấm men và nấm sợi. Chúng sẽ cạnh tranh việc sử dụng các chất dinh dưỡng có trong môi trường với vi sinh vật giống. Trong một số trường hợp, vi sinh vật nhiễm có thể sinh tổng hợp các sản phẩm trao đổi chất gây ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật giống. Khi đó, lượng sinh khối vi sinh vật giống cần thu nhận sẽ bị giảm đi rõ rệt và hoạt tính trao đổi chất của giống sẽ bị giảm đi.
Nhóm phage bao gồm các virus có thể ký sinh trên tế bào vi sinh vật giống. Các số liệu thống kê cho thấy một số quá trình nhân giống trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt là nhân giống vi khuẩn lactic, đã bị nhiễm bacteriophage và lượng sinh khối thu được trong canh trường là không đáng kể. Điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệujquả kinh tế của quy trình sản xuất.
Khi những tế bào vi khuẩn lactic đầu tiên trong canh trường bị nhiễm bacteriophage, thời gian thích nghi của vims dao động trong khoảng 30 - 60 phút. Sau đó, sự sinh trưởng của bacteriophage diễn ra rấ t nhạnh. Walstra và cộng sự (1999) cho rằng mỗi tế bào vi khuẩn lactic bị nhiễm sẽ giải phóng ra xấp xỉ 100 phage mới. Hệ quả là số lượng tế bào vi khuẩn lactic trong canh trường sẽ giảm dần.
174
Nguồn gây nhiễm cho quá trình nhân giông vi sinh vật có thể là các loại nguyên liệu được sử dụng để chuẩn bị môi trường (medium), dụng cụ và thiết bị nhân giống, người lao động, môi trường không khí trong phân xưởng sản xuất... Các nhà sản xuất cần tuân thủ nghiêm ngặt những quy định về an toàn vệ sinh tại nhà máy để phòng ngừa hiện tượng nhiễm, c ầ n lưu ý rằng một số loại phage tấ n công vi
khuẩn lactic vẫn có thể sống sót sáu quá trình thanh trùng Pasteur nhiệt độ cao - thời gian ngắn (ví dụ: nhiệt độ 72°c, thời gian 15 giây). Để có thể ức chế hoàn toàn nhóm bacteriophage chịu nhiệt và sống ký sinh trên vi khuẩn lactic, nhiệt độ xử lý phải là 95°c và thời gian không thấp hơn 1 phút:
3i) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhăn giống a) Thanh phần định tính và định lượng của môi trường nuôi
Vi sinh vật sẽ sinh trưởng với những tốc độ khác nhau trên các môi trường cổ thành phần các chất dinh dưỡng khác nhau. Việc lựa chọn môi trường nhân giống vi sinh vật trong sản suất công nghiệp ngoài yêu cầu quan trọng là giúp vi sinh vật sinh trưởng nhanh và lượng sinh khối thu được nhiều thì phương pháp chuẩn bị môi trường và giá thành của nố cũng cần phải được quan tâm.
Hiện nay các nhà sản xuất có thể tìm mua trên thị trường các chế phẩm môi trường ở dạng bột với nhiều tên thương hiệu khác nhau. Trước khi sử dụng, ta chỉ cầií hòa tan chể phẩm với nưởc theo tỷ lệ khuyến cáo của nhà sản xuất rồi đem tiệt trùng và làm nguội. Môi trường lỏng thu được có thể sử dụng trực tiếp cho quá trình nhân giống.
Sau đây, chúng ta sẽ xét một ví dụ: Môi trường nhân giống vi khuẩn lactic, thu sinh khối ứng dụng trong sản xuất sữa lên men yaourt và phô mai.
Để nhân giống vi khuẩn lactic, người ta thường chọn môi trường sữa hoặc huyết thanh sữa (Ịactoserutn). Đối với môi trường sữa, ta có th ể sử dụng sữa tựợi hoặc bột sữa gầy để pha chế môi trường. Hàm lượng chất khộ của môi trường thường được hiệu chỉnh
trong khoảng 10+12%, pH = 6,5*6,6 trước khi cấy giống. Cần chú ý
đến sự có m ặt của một số kháng sinh cổ trong sữa tươi, chúng có th ể là nguyên nhân gây ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn lactic. Nhìn chung, sữa tươi với thành phần các chất dinh dưỡng cân đô'i, nếu không chứa kháng sinh thì được xem là môi trường tối uu để thú nhận sinh khối vi khuẩn lactic.
CÁC QUÁ TRÌNH c ơ BẢN TRONG CỒNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA 175
Huyết thanh sữa cũng được xem là một môi trường lý tưởng để nhân giống vi khuẩn lactic. Tuy nhiên, tỷ lệ về hàm lượng các chất dinh dưỡng kém cân đối hơn khi ta so sánh với sữa tươi. Đặc biệt là hàm lượng phosphate trong huyết thanh sữa khá thấp, từ đó tính đệm eủa môi trường sẽ bị giẳxn. Hơn nữa, hàm ỉượng một số nguyên tố đa lượng và vi lượng khác trong huyết thanh sữa thấp hơn trong sữa tươi. Để khắc phục nhược điểm này, người ta bổ sung thêm phosphate và chất chiết nấm men (yeast extract) vào huyết thanh sữa. Tùy thuộc vào chất lượng huyết thanh sữa sử dụng mà hàm lượng các chất dinh dưỡng Cần bổ sung sẽ được xác định bằng phương pháp thực nghiệm.
Bảng 2.17 giớỉ thiệu một số môi trường thương mại của hãng Rhône - Ponlenc dùng để nhân giống vi khuẩn lactic trong sản xuất công nghiệp.
B àng 2.17 Một số môi trường thương mại của hãng Rhône • Ponlenc sử dụng để nhân giống vi khuẩn lactic trong sản xuất công nghiệp
Tén
thương m«l Nguđn gốc
Khuyến cáo eáeh «ử dung mAI trường đ< nhtn gtóhg
Sử dụng cho nhóm vTkhuẩn lactic Hàm lượng chất khô (%) Độ chua trtlttc khi cấy aitfng (°D»
Thanh trting Nhân giíng Bộ chua khi qutf trinh nhin giống kết thúc (°D) Nhiệt (°C) Thởi gian (phúti Nhiệt độ <°C) Thời gian (giơ)
Marstar Sữa tươi 11.8 70+80 88+91 40+45 22+26 14+16 160+170 Ưa ấm MB
Complete Sữa tươi 8,0 40+55 88+91 40+45 22+26
14+18 • Ưa âm
Marlac XL Huyết thanh sữa 7,0 40+55 88+91 40+45 22+26 14+18 200+260 Ưa ám CR Medium HuyỂt thanh sữá 11,0 23+35 • 42+44 6+8 100+110 Ưa nhiệt
Therm olac 7,4 23+35 * »■ ■ * * 41+43 6+8 130+150 Ưa nhiệt (*) Các dữ liệu chứa được hãng Rhône ^ Poulenc công bố
Môi trường sau khỉ được pha chế sẽ qua thanh trùng nhiệt để tiêu diệt, ức chế vi sinh vật và hoạt tính enzyme cổ trong môi trường, tạo diều kiện cho giếng phát triển tốt. Theo lý thuyết, nếu nhiệt độ thanh trùng càng cao với thời gian càng dài thì mức độ tiêu diệt vi sinh vật và vô hoạt enzyme của quá trình sẽ càng cao. Tuy nhiên, giá trị dinh dưỡng của mdi trường bị giảm do nhiều vitamin bị phân hủy, một phần đường khử và add amin sẽ tham gia phản ứng Maillard làm gỉẳm hàm lượng cơ óhất carbon và nitơ trong môi trựờng.... Trong thực tế, tùy thuộc vào gỉống vi sinh vật, thành phần hóa học cỏa mội trường và mức độ nhiễm vi sinh vật trong các nguyên liệu pha chế mối trường
176 PHẨN 2
mà các nhà sản xuất sẽ đề xuất chế độ thạnh với các giá trị nhiệt độ và thời gian thích hợp.
Walker và cộng sự (1981) đã khảo sát thực tế và thống kê chế độ thanh trùng môi trường nhân giống vi khuẩn lactic tại 27 công ty sản xuất phô mai ở nhiều nứđc khác nhau. Nhìn chung, nhiệt độ và thời gian thanh trùng dao động từ 80 * 90°c và từ 30 -s- 60 phút.
Nhiệt độ thanh trùng (°C)
H ỉn h 2.71 Thống kè về nhiệt độ và thời gian thanh trùng môi trường nhân giống vi khuẩn lactic tại 27 công ty sản xuất phô mai
(Walker và cộng sự, 1981)
Bảng 2.18 giới thiệu số liệu về lượng sinh khối thu được khi chúng ta thực hiện quá trình nhân giống vi khuẩn lactic trên các môi trường khác nhau.
B ả n g 2.18 Lượng sinh khối vi khuẩn lactic thu được (cfu/mL) khi nhân giống trên các môi trường khác nhau
M6I trường
VI khuẩn Ưa ím Lactococcus
cremorls
VI khuẩn ưa nhiệt Streptococcus
thermophllus Sữa 1,0x10® 6,6 X 10® Huyết thanh sữa, có bổ sung chất 6,2 X 10® 1,1 x10fl
dinh dưỡng
CÁC QUÁ TRÌNH c ơ BẢN TRONG CỒNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA 177 Như vậy, môi trường sữa và whey protein concentrate pha loãng cho k ết quả tương đương nhau. Lượng sinh khối thu được cao
nhất khi chúng ta sử dụng môi trường huyết thanh sữa có bể sung
chất dinh dưỡng.
Nồng độ chất khô ban đầu trong mq^ trường cũng có ảnh hưởng đến lượng sinh khối vi khuẩn tạo thành (Bảng 2.19).
B ả n g 2.19 Lượng sinh khối Streptococcus thermophilus thu được khi nhân giống trên môi trường sữạ hoàn nguyên với các nồng độ chất
khô ban đầu khác nhau
Nđng độ chất khô không béo (%) Sinh khối (cfu/mL) pH canh trường khi kết thúc quá trình nhân giống 8 6,8 X 10® 4,48 1 2 9,4x10® 4,59 16 1 , 1 X 1 0 9 4,74
b) Đ iều k iệ n n u ô i cấy
Xét quá trình nhân giống vi sinh vật theo phương pháf) nuôi cấy tĩnh (batch culture). Gọi X là sinh khối vi sinh vật (biomass) thu được trên môi trường nuôi; t là thời gian nhân giống.
H ìn h 2.72 Sự biến đổi của sinh khối theo thời gian trong phương pháp nuôi cấy tĩnh
Sự sinh trưởng của vi sinh vật trên môi trường nuôi theo thời gian thường được biểu diễn dưới dạng đường cong sinh trưởng {growth curve):
x=f { t )
Để đánh giá tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật, người ta sử dụng đại lượng “tốc độ sinh trưởng riêng” {specific growth rate):
dt X
Theo định nghĩa, tốc độ sinh trưởng riêng chính là tốc độ sinh trựởụg Cua vi; sinh vật được tính trên một đơn vị sinh khối.
H ìn h 2.73 Sự biến đồi của tốc độ sinh trưởng riêng của VSV theo thời gian trong phương pháp nuôi cấy tĩnh
Sự sinh trưởng của vi sinh vật trong phương pháp nuôi cấy tĩnh có th ể được chia thành 6 giai đoạn:
Gioi đoạn thích nghỉ: vi sinh vật sẽ ‘‘làm quen” với môi trường và
không có sự tăng sinh khối ọc = const). Tốc độ sinh trưởng riêng trong giai, đoạn thích nghi luôn bằng 0. Nếu giống vi sinh yật có hoạt tính cao và được bảo quản trong điều kiện kỹ thuật tốt thì giai đoạn thích nghỉ sẽ rút ngắn. Khi đó, các nhà sản xuất sẽ tiết kiệm được thời gian nhân giống.
Giai đoạn sinh trưởng nhanh: Giai đoạn này thường rấ t ngắn và
được xem là giai đoạn trung gian giữa giai đoạn thích nghi và giai đoạn logarit. Sự sinh sản của vi sinh vật bắt đầu, sinh khối (X) tăng và tốc độ sinh trưởng riêng (^) từ 0 tăng nhanh dần đến giá trị cực đại.
Giai đoạn logarit: vi sinh vật sinh trưởng theo nguyên tắc lũy
thừa, sinh khối trong môi trường nuôi cấy tăng nhanh. Khỉ đó, tốc độ sinh trưởng riêng đ ạt giá trị cực đại và ổn định trong suốt gỉai đoạn logarit Cđược ký hiệu là ụ.*ipo).
Tốc độ sình trưởng riêng Cu) I I I I ■ Ị I I II III I IV V VI 0 Thời gian (t)
Giai đoạn sinh trưởng chậm: Đây là giai đoạn trung gian giữa
giai đòạn logarit và giai đoạn ổn định. Sau một thời gian nuôi cấy, hàm ỉượng các chất dính dưỡng trong môi trường giảm. Bên cạnh đó,
CÁC QUÁ TRÌNH c ơ BẢN TRONG CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA 179 một số sản phẩm trao đổi chất (metabolites) do vi sinh vật tiết vào môi trường trong quá trình sinh sản được tích lũy ngày càng nhiều và chúng có th ể gâý ức chế sự phát triển của chính vi sinh vật. Do dó, sinh khôi táng chậm dần trong giai đoạn này và tốc độ sinh trưởng riêng giảm dần về 0.
Giai đoạn ổn định: Sự sinh sản vẫn tiếp tục diễn rạ ở một số tế
bào trong môi trường nuôi. Tuy nhiên, sinh khối không thay đổi trong suốt giai đoạn ổn định. Như vậy, tổng số tế bào mới dược sinh ra bằng Với tổng số tế bào chết bị mất đi do quá trình tự phân diễn ra trong canh trường. Tốc độ sinh trưởng riêng bằng 0.
Giai đoạn suy vong: Nếu ta tiếp tục kéo dài thời gian nuôi vi
sinh vật, lượng sinh khối trong môi trường sẽ b ắt đầu giảm đò hàm lượng các chất dinh dưỡng đã cạn kiệt. Ngược lại, hàm lượng các sản phẩm trạo đổi chất ức chế sự sinh trưởng vi sinh vật táng cao. Quá trình tự phân diễn ra mạnh mẽ. Do X giảm nên tốc độ sinh trưởng riêng sẽ có giá trị âm và giảm dần.
Ả n h hưởng của nhiệt độ
Mỗi loài vi sinh vật sẽ có một giá trị nhiệt độ tối ưu cho sự sinh trưdng và phát triển. Khỉ đó lượng sinh khối cực đại thu được trên mỏi trường nuôi CXroax) và tốc độ sinh trưởng riêng của vi sinh vật ở giai đoạn logarit (fie*po) sẽ đạt giá trị rấ t cao.
Hình 2.74 cho thấy, nếu ta tiến hành nhân giống vi sinh vật ở các gĩá trị nhiệt độ thấp Roặc cao hơn khoảng nhiệt độ tối ưu thì vi sinh vật sinh trưởng chậm hơn và tốc độ sinh trưởng riêng cụa giống (nexpo) sẽ giảm xuông.
H ìn h 2.74 Ả nh hưởng của nhiệt độ nhân giống đến tốc-độ sinh trưởng riêng ịíexp0 của vi sinh vật
180 PHẪN 2
Như vậy, khi nhân giống vi sinh vật cho sản xuất, ta cần chọn nhiệt độ nuôi cấy tối uu. ứng với mỗi loài vi sinh vật, bằng phương pháp thực nghiệm ta sẽ xác định được giá trị nhiệt độ tối uu cho quá trình sinh trưởng của nó. Hai hàm mục tiêu trong nghiên cứu này là X m a x và n"p° •
B ả n g 2.20 Giá trị nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng một số loài vi khuẩn lactic (Champagne
c.
p,. 1998)Loài vi sinh vật " Top,, PC). pHopt
Lactococcu s lactis 29 + 34 6,0 * 6,5
Lactococcu s crem orìs 2 8 + 3 2 6,0 4- 6,5
Lactococcu s diacetylactis 30 + 34 6,0 + 6,5 Streptococcus thermophilus 40-1-42 6,0 * 6,5 Lactobacillus bulgaricus 43 + 46 5,5 + 6,0 Lactobacillus helveticus 43 + 46 . 5,5 -s- 6,0 Lactobacillus ca se i 30 + 37 - Lactobacillus acidophilus 37 5.5 + 6,0 Lactobacillus kefir 30 - Leuconostoc lactis 20 + 27 5,5 -5- 6,0 .
Leuconostoc crem oris 25 + 30 -
Bifidobacterium bifidum 37 + 41
Trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm lên men từ sữa, giống thường được sử dụng dưới dạng tổ hợp bao gồm nhiều loài vi sinh vật khác nhau. Ví dụ như trong sản xuất kefir và koumiss, người ta sử dụng tổ hợp nhiều loài vi khuẩn lactic và nấm men để lên men tạo sản phẩm. Còn trong sản xuất yaourt, giống thường là một tổ hợp gồm nhiều loài vi khuẩn lactic khác nhau.
Trong trường hợp nhân giống là một tổ hợp nhiều loài vi khuẩn lactic, do mỗi loài vi sinh vật có một nhiệt độ sinh trưởng tối uu riêng, việc chọn nhiệt độ cho quá trình nhân giống là rấ t quan trọng. Bằng cách thay đổi giá trị nhiệt độ trong khoảng vài °c, ta sẽ có được các kết quả khác nhau về tỷ lệ số tế bào của từng loài vi khuẩn trong canh trường thu được sau quá trình nhân giống. Ví dụ như theo Beal và Corrieu (1991), nếu nhân gỉấng tổ hợp Lactobacillus bulgaricus và
Streptococcus thermophilus ở 44°c, loài Lactobacillus bulgarỉcus sẽ sinh trưởng tốt hơn và chiếm tỷ lệ cao hơn trong sinh khối thu được. Ngược lại, nếu nhiệt độ quá trình nhân giống là 42°c, loài
CÁC QUÁ TRÌNH c ơ BẢN TRONG CÕNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA 181
Ả n h hư ở ng củ a p H
Tương tự như nhiệt độ, mỗi loài vi sinh vật sẽ có một giá trị pH tối ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của nó. Bảng 2.20 giới thiệu khoảng pHopt của một sô' loài vi khuẩn lactic.
Trong quá trình nhân giống, pH của môi trường sẽ thay đổi. Để giữ pH môi trường luôn nằm trong khoảng tối ưu cho vi sinh vật sinh trưởng tốt, ta có hai giải pháp:
- Sử dụng dung dịch đệm thích hợp để hiệu chĩnh pH môi trường trước khi nhân giống. Tuy nhiên, phương pháp này không mang lại hiệu quả cao để ổn định pH trorig suốt quá trình nhân giống, nhất là đối với các vi sinh vật sinh tổng hợp acid như nhóm vi khuẩn lactic.
- Sử dụng các dung dịch acid hoặc base để h iệ u chỉnh pH môi trường trong quá trình nhân giống. Hiện nay, người ta thường sử dụng giải pháp này trong sản xuất công nghiệp. Với đầu dò pH trong th iết bị nhân giống, các bình chứa acid hoặc base, bơm và chương trình xử lý số liệu trên máy vi tính, việc hiệu chĩnh pHh trong suốt quá trình nhân giống có thể thực hiện một cách chính xác và hoàn toàn tự động.
B ả n g 2.21 Ảnh hưởng pH đến lượng sinh khối cực đại thu đừợc trong quá trình nhân giống vi khuẩn Lactococcus cremoris (pH luôn
được giữ ổn định trong suốt quá trình nhân giống) p H môi
trưởng
5 ,0 5 ,5 6 ,0 6 ,5 7 ,0 K iểm c h ứ n g ( k h ô n g C h ĩn h pH tro n g q u á trin h n h ô n g iố n g )
Sinh khối (số
khuẩn lạc/mt)
1,1*109 5 ,5 x 1 0 ® 7 , 9 x 1 0 9 6 , 2 x 1 0 9 4,9x10® 5,4x10®
Trong trường hợp giống là một tổ hợp gồm nhiều loài vi khuẩn sinh trưởng ở các giá trị pHopt khác nhau, việc hiệu chỉnh pH trong quá trình nhân giống được chia ra làm nhiều giai đoạn, ứng với mỗi giai đoạn, ta sẽ đưa pH môi trường về giá trị tối
ưu
cho một loài vi Miuẩn phát triển. Một giải pháp khác là ta có thể chọn một “giá trị pH trung gian” được xem là “tối thích” cho tổ hợp vi sinh vật giống cùng sinh trưởng và hiệu chỉnh pH môi trường nhân giống dao động xung quanh giá trị này.Để làm giảm pH môi trường, người ta sử dụng các acid vô cơ (H2SO4, HC1, H3PO4...) hoặc các acid hữu cơ (acid lactic, citric...).
Trong công nghiệp thực phẩm, các acid hữu cơ được khuyên khích sử dụng mặc đù độ phân ly của chúng yếu hơn các acid vô cơ và giá thành cũng cao hơn. Để tăng pH, các hóa chất thường được sử dụng là NH4OH, NaOH, KOH hoặc Na2C03.
Ảnh hưởng của oxy (O2)
Trong điều kiện hiếu khí, chất dinh dưỡng trong inồì trường nuôi được vi sinh vật chuyển hóa thành những hợp chất đơn giản và giải phổng ra một lượng lớn năng lượng (ATP). Do đó, đối với nhóm vi sinh vật hiếu khí b ắt buộc như nấm mốc (strict aerobe) và hiếu khí không bắt buộc {facultative anaerobe), việc cung cấp oxy cho môi trường trong quá trình nhân giống là rấ t cần thiết để giúp vi sirih vật tổng'hợp năng lượng, duy trì các hoạt động trao đổi chất và tổng hợp sinh khpi.
Trong sản xuất công nghiệp, việc cung cấp oxy được thực hiện bằng phương pháp sục oxy hoặc không khí vô trùng vào th iết bị nhân