Bài 27. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA VSV

Bài 27. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA VSV

I. CHẤT HOÁ HỌC

1. Chất dinh dưỡng

- Các chất hữu cơ như cacbonhiđrat, prôtêin, lipit … là các chất dinh dưỡng.

- Các nguyên tố vi lượng như Zn, Mn, Mo, … có tác dụng điều hoà áp suất thẩm thấu và hoạt hoá các enzyme.

- Các chất hữu cơ như axít amin, vitamin, … với hàm lượng rất ít nhưng rất cần thiết cho vi sinh vật song chúng không có khả năng tự tổng hợp được gọi là nhân tố sinh trưởng

- vi sinh vật không tự tổng hợp được nhân tố dinh dưỡng gọi là vi sinh vật khuyết dưỡng, vi sinh vật tự tổng hợp được gọi là vi sinh vật nguyên dưỡng.

2. Chất ức chế sự sinh trưởng

- Sinh trưởng của vi sinh vật có thể bị ức chế bởi nhiều loại hoá chất tự nhiên cũng như nhân tạo, con người đã lợi dụng các hoá chất này để bảo quản thực phẩm cũng như các vật phẩm khác và để phòng trừ các vi sinh vật gây bệnh.

- Một số chất diệt khuẩn thường gặp như các halogen: flo, clo, brom, iod; các chất oxy hoá: perocid, ozon, formalin…

Một số chất hóa học thường được dùng để ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật.

II. CÁC YẾU TỐ VẬT LÍ

1. Nhiệt độ

- Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ các phản ứng sinh hoá bên trong tế bào do đó cũng ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng của VSV.

- Căn cứ vào khả năng chịu nhiệt chia thành 4 nhóm VSV: ưa lạnh (< 15^oC), ưa ấm (20 - 40^oC), ưa nhiệt (55 - 65^oC), ưa siêu nhiệt (85 - 110^oC).

Nói chung, nhiệt độ cao làm biến tính các loại prôtêin., axit nuclêic.

Người ta sử dụng nhiệt độ cao để thanh trùng, nhiệt độ thấp để kìm hãm sự sinh trưởng của vi sinh vật.

2. Độ ẩm

- Nước cần thiết cho sinh trửơng và chuyển hoá vật chất của VSV. Nước là dung môi hòa tan các enzyme, các chất dinh dưỡng và tham gia trong nhiều phản ứng chuyển hoá vật chất quan trọng.

Hàm lượng nước trong môi trường quyết định độ ẩm mà nước là dung môi của các chất khoáng dinh dưỡng là yếu tố hóa học tham gia vào các quá trình thủy phân các chất. Nhìn chung vi khuẩn đòi hỏi độ ẩm cao, nấm men đòi hỏi ít nước hơn, còn nấm sợi có thể sống trong điều kiện độ ẩm thấp. Do đó, nước có thể được dùng để khống chế sự sinh trưởng của từng nhóm vi sinh vật. Mỗi loại vi sinh vật sinh trưởng trong một giới hạn độ ẩm nhất định.

3. Độ pH

- Độ pH ảnh hưởng đến tính thấm của màng, hoạt động chuyển hoá vật chất, hoạt tính enzyme, sự hình thành ATP.

- Dựa vào pH thích hợp chia vi sinh vật thành 3 nhóm: nhóm ưa axít (pH = 4 - 6), nhóm ưa trung tính (pH = 6 - 8), nhóm ưa kiềm (pH > 9).

Trong quá trình sống, vi sinh vật thường tiết các chất ra ngoài môi trường làm thay đổi độ pH của môi trường.

4. Ánh sáng

Mức năng lượng trong lượng tử ánh sáng tùy thuộc vào độ dài bước sóng của tia sáng.

Vi khuẩn quang hợp cần năng lượng ánh sáng để quang hợp.

Ánh sáng thường có tác động đến sự hình thành bào tử sinh sản, tổng hợp sắc tố, chuyển động hướng sáng ...
Bức xạ ánh sáng có thể tiêu diệt hoặc ức chế vi sinh vật.

Ví dụ : tia tử ngoại (độ dài sóng 250 - 260 nm) thường làm biến tính các axit nuclêic ; các tia Rơnghen, tia Gamma và tia vũ trụ (độ dài sóng dưới 100 nm) làm ion hóa các prôtêin và axit nuclêic dẫn đến đột biến hay gây chết.

5. Áp suất thẩm thấu

- Sự chênh lệch nồng độ của một chất giữa 2 bên màng sinh chất gây nên áp suất thẩm thấu. Vì vậy khi đưa vi sinh vật vào trong môi trường có nồng độ cao thì vi sinh vật sẽ bị mất nước dẫn đến hiện tượng co nguyên sinh làm chúng không phân chia được.

BÀI TẬP:

Vì sao, có thể dùng vi sinh vật khuyết dưỡng (ví dụ E.coli triptophan âm) để kiểm tra thực phẩm có triptophan hay không?

Trả lời:

- Vi sinh vật khuyết dưỡng là vi sinh vật không tự tổng hợp được các nhân tố sinh trưởng.

- Khi nuôi vi khuẩn E.coli triptophan âm trên thực phẩm, nếu không có triptophan vi khuẩn sẽ không sống được nên người ta có thể dùng để kiểm tra thực phẩm đó có triptophan hay không.

- Vì sao có thể giữ thức ăn tương đối lâu trong tủ lạnh?

- Nhiệt độ nào thích hợp cho sự sinh trưởng của vi sinh vật ký sinh trong động vật.

Trả lời:

Trong tủ lạnh có nhiệt độ thấp làm ức chế hoạt động của vi sinh vật nên ta có thể giữ được thức ăn trong tủ lạnh.

Nhiệt độ phù hợp là 30 – 40^oC.

Vì sao thức ăn chứa nhiều nước rất dễ bị nhiễm khuẩn?

Trả lời:

Bởi vì vi khuẩn đòi hỏi có độ ẩm cao, thức ăn chứa nhiều nước là môi trường tốt cho sự phát triển của vi khuẩn.

Vì sao trong sữa chua hầu như không chứa vi khuẩn gây bệnh?

Trả lời:

Trong sữa chua có pH thấp (axit) các vi sinh vật có hại trong sữa không sống được trong môi trường pH thấp nên trong sữa chua hầu như không có vi sinh vật gây bệnh.

Hãy kể những chất diệt khuẩn thường dùng trong bệnh viện, trường học và gia đình.

- Vì sao sau khi rửa rau sống nên ngâm trong nước muối hoặc thuốc tím pha loãng 5 – 10’

- Xà phòng có phải chất diệt khuẩn hay không?

Trả lời:

- Những chất diệt khuẩn thường được sử dụng trong trong bệnh viện, trường học và gia đình: Cồn i ốt, êtanol, formadehyt 2%, thuốc kháng sinh...

- Ngâm rau sống trong nước muối hoặc thuốc tím pha loãng 5 – 10’ là để diệt các vi khuẩn có hại.

- Xà phòng không phải chất diệt khuẩn, chúng chỉ có tác dụng rửa trôi vi khuẩn.

Một chủng tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) được cấy trên 3 loại môi trường sau:

Trả lời:

- Môi trường a gồm: nước, muối khoáng và nước thịt.

- Môi trường b gồm: nước, muối khoáng, glucôzơ và tiamin (vitamin B1)

- Môi trường c gồm: nước, muối khoáng, glucôzơ.

Sau khi nuôi ở tủ ấm 37^oc một thời gian, môi trường a và môi trường b trở nên đục, trong khi môi trường c vẫn trong suốt.

a) Môi trường a, b và c là loại môi trường gì?

b) Hãy giải thích kết quả thực nghiệm.

c) Glucôzơ, tiamin và nước thịt có vai trò gì đối với vi khuẩn?

Trả lời:

a) Chủng tụ cầu vàng được cấy trên ba loại môi trường a, b, c các loại môi trường này sẽ là:

- Môi trường a: tuy không có vitamin B1, nhưng có nhân tố sinh trưởng là nước thịt nên tụ cầu vàng sinh trưởng được, môi trường trở nên đục, đây là môi trường bán tổng hợp.

- Môi trường b: có muối khoáng, glucôzơ, vitamin, đây là môi trường có đầy đủ nhân tố sinh trưởng nên tụ cầu vàng phát triển được, môi trường trở nên đục, đây là môi trường tổng hợp.

- Môi trường c: vẫn trong suốt, không thay đổi, chứng tỏ môi trường không có các nhân tố giúp sự sinh trưởng của vi sinh vật, nên tụ cầu vàng không phát triển được, đây là môi trường tự nhiên.

b) Giải thích kết quả thí nghiệm: Tụ cầu vàng muốn phát triển chúng đòi hỏi vitamin và các hợp chất phức tạp trong nước thịt, glucôzơ nên môi trường a, b, phù hợp còn môi trường c là môi trường khoáng nên nó không phát triển được.

c) Vai trò của glucôzơ, tiamin, nước thịt:

+ Glucôzơ: là hợp chất cung cấp cacbon và năng lượng cho vi khuẩn.

+ Tiamin: vai trò hoạt hóa các enzim.

+ Nước thịt: là hợp chất cung cấp nitơ hữu cơ cho vi khuẩn.

Vi khuẩn lactic (Lactobacillus arabinosus) chủng 1 tự tổng hợp được axit folic (một loại vitamin) và không tự tổng hợp được phêninalanin (một loại axit amin), còn vi khuẩn lactic chủng 2 thì ngược lại. Có thể nuôi 2 chủng vi sinh vật này trên môi trường thiếu axit folic và phêninalanin nhưng đủ các chất dinh dưỡng khác được không, vì sao?

Trả lời:

Hai chủng vi khuẩn lactic 1 và 2 là hai vi khuẩn khuyết dưỡng bố trợ cho nhau đối với 2 nhân tố sinh trưởng là axit folic và phenylalamin. Do vậy, khi nuôi 2 chủng vi sinh vật này, chúng sẽ không thể phát triển được.

Một chủng tụ cầu vàng (Staphylococcus aureus) được cấy trên 3 loại môi trường sau:

Môi trường a gồm: nước, muối khoáng và nước thịt.
Môi trường b gồm: nước, muối khoáng, glucôzơ và tiamin (vitamin B1)
Môi trường c gồm: nước, muối khoáng, glucôzơ.

Sau khi nuôi ở tủ ấm 37°c một thời gian, môi trường a và môi trường b trở nên đục, trong khi môi trường c vẫn trong suốt.

a) Môi trường a, b và c là loại môi trường gì?

b) Hãy giải thích kết quả thực nghiệm.

c) Glucôzơ, tiamin và nước thịt có vai trò gì đối với vi khuẩn?

Trả lời:

Chủng tụ cầu vàng được cấy trên ba loại môi trường a, b, c các loại môi trường này sẽ là:

Môi trường a: tuy không có vitamin B1, nhưng có nhân tố sinh trưởng là nước thịt nên tụ cầu vàng sinh trưởng được, môi trường trở nên đục, đây là môi trường bán tổng hợp.
Môi trường b: có muối khoáng, glucôzơ, vitamin, đây là môi trường có đầy đủ nhân tố sinh trưởng nên tụ cầu vàng phát triển được, môi trường trở nên đục, đây là môi trường tổng hợp.
Môi trường c: vẫn trong suốt, không thay đổi, chứng tỏ môi trường không có các nhân tố giúp sự sinh trưởng của vi sinh vật, nên tụ cầu vàng không phát triển được.
Giải thích kết quả thí nghiệm: Tụ cầu vàng muốn phát triển chúng đòi hỏi vitamin và các hợp chất phức tạp trong nước thịt, glucôzơ nên môi trường a, b, phù hợp còn môi trường c là môi trường khoáng nên nó không phát triển được.
Vai trò của glucôzơ, tiamin, nước thịt.
- Glucôzơ: là hợp chất cung cấp cacbon và năng lượng cho vi khuẩn.
- Tiamin: vai trò hoạt hóa các enzim.
- Nước thịt: là hợp chất cung cấp nitơ hữu cơ cho vi khuẩn.

Trả lời:

Vì sao nên đun sôi lại thức ăn còn dư trước khi lưu giữ trong tủ lạnh?

Trả lời:

Sau khi ăn, các thức ăn thừa đã nhiễm khuẩn, do đó trước khi cho vào tủ lạnh cất giữ cần đun sôi lại để diệt khuẩn. Có như vậy mới hạn chế sự phát triển của vi khuẩn và giữ thức ăn được lâu hơn và tốt hơn.