Luận án: Khai thác Vi khuẩn Lactic, Nấm men Saccharomyces cerevisiae trong Công nghệ Thực phẩm

ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THANH QUỲNH ANH KHAI THÁC MỘT SỐ TÍNH CHẤT CÓ LỢI CỦA VI KHUẨN LACTIC, NẤM MEN Saccharomyces cerevisiae VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HUẾ - 2026 ĐẠI HỌC HUẾ TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THANH QUỲNH ANH KHAI THÁC MỘT SỐ TÍNH CHẤT CÓ LỢI CỦA VI KHUẨN LACTIC, NẤM MEN Saccharomyces cerevisiae VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 9540101 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. ĐỖ THỊ BÍCH THỦY 2. VÕ VĂN QUỐC BẢO HUẾ - 2026 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam Ďoan rằng luận án này là công trình nghiên cứu khoa học do chính tôi thực hiện. Toàn bộ số liệu, kết quả và nội dung trình bày trong luận án Ďều trung thực, khách quan và Ďược thu thập, phân tích một cách nghiêm túc.

Những kết quả này chưa từng Ďược công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của nội dung trong luận án. Thành phố Huế, ngày tháng 1 năm 2026 Tác giả luận án Trần Thanh Quỳnh Anh ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, ngoài sự nỗ lực cá nhân, tôi Ďã nhận Ďược rất nhiều sự quan tâm, giúp Ďỡ quý báu từ các tổ chức, cá nhân và tập thể. Tôi xin Ďược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Ďến tất cả những ai Ďã Ďồng hành, hỗ trợ và truyền cảm hứng cho tôi trong suốt hành trình nghiên cứu và học tập.

Trước hết, tôi xin trân trọng và chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới GS. Đỗ Thị Bích Thủy và PGS. Võ Văn Quốc Bảo, những người thầy/cô hướng dẫn khoa học Ďáng kính, Ďã tận tình dìu dắt, Ďịnh hướng chuyên môn và luôn Ďồng hành cùng tôi bằng tất cả tâm huyết và trí tuệ trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thiện luận án. Tôi xin Ďược bày tỏ lòng biết ơn chân thành Ďến Ban Giám Ďốc Đại học Huế, Ban Đào tạo và Công tác sinh viên Đại học Huế, Lãnh Ďạo Trường Đại học Nông Lâm Huế, Phòng Đào tạo và Công tác sinh viên, cùng các thầy, cô giáo Khoa Cơ Khí và Công Nghệ, Viện Công nghệ sinh học - Đại học Huế Ďã nhiệt tình giảng dạy, tạo Ďiều kiện thuận lợi và hỗ trợ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu.

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các nhà khoa học, Ďồng nghiệp và bạn bè Ďã chia sẻ những ý kiến quý báu, hỗ trợ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận án. Cuối cùng, từ tận Ďáy lòng, tôi xin Ďược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Ďến gia Ďình thân yêu, Ďặc biệt là bố mẹ, anh chị, chồng và con gái. Chính sự Ďộng viên không ngừng về cả tinh thần lẫn vật chất, cùng sự Ďồng hành Ďầy yêu thương và sẻ chia của gia Ďình Ďã tiếp thêm cho tôi sức mạnh và niềm tin Ďể hoàn thành hành trình học thuật Ďầy thử thách này. Xin trân trọng cảm ơn! Thành Phố Huế, ngày tháng 1 năm 2026 Tác giả luận án Trần Thanh Quỳnh Anh iii TÓM TẮT Việc ứng dụng các nguồn gene quý giá thông qua phân lập, tuyển chọn và Ďịnh danh các chủng vi sinh vật bản Ďịa sẽ Ďóng vai trò quan trọng và mở ra những hướng Ďi mới trong công nghiệp thực phẩm.

Đây chính là mục tiêu hướng tới của công trình này. Trong các nhóm vi sinh vật, hệ vi khuẩn lactic (LAB) và nấm men Saccharomyces cerevisiae Ďã Ďược chứng minh có nhiều Ďặc tính có lợi và ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thực phẩm. Chúng không những lên men thực phẩm tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao mà còn góp phần kéo dài thời gian bảo quản. Công trình này tập trung vào việc phân lập, Ďịnh danh và tuyển chọn các chủng LAB từ thực phẩm lên men truyền thống Huế và nấm men từ bánh men.

Các phương pháp Ďịnh danh vi sinh vật Ďược sử dụng trong nghiên cứu khá hiện Ďại như giải trình tự ITS (Internal Transcribed Spacer), gene PheS (phenylalanyl-tRNA synthetase) và phân tích hệ protein nội bào bằng MALDI TOF MS (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry). Bên cạnh Ďó, các hợp chất có hoạt tính sinh học và khả năng chống oxy hoá Ďược xác Ďịnh dựa trên phương pháp quang phổ hấp thụ. Phương pháp sắc ký lỏng cao áp (High pressure liquid chromatography, HPLC) Ďược sử dụng Ďể phân tích hàm lượng Gamma - aminobutyric acid (GABA). Có tất cả 20 chủng LAB phân lập và Ďịnh danh từ mắm rò Huế và 20 chủng LAB từ tôm chua Huế (Ďã công bố Ďịnh danh) Ďược sử dụng Ďể ứng dụng trong nghiên cứu này.

Trong số Ďó, chủng Pediococcus acidilactici TC7 Ďược tuyển chọn dựa trên tiềm năng probiotic và khả năng sinh tổng hợp GABA. Đồng thời chủng S. cerevisiae M7 cũng Ďược phát hiện với khả năng lên men dịch thanh long Ďỏ tạo sản phẩm có hàm lượng các hợp chất có hoạt tính sinh học cao. Kết quả nghiên cứu khảo sát một số tính chất có lợi của các chủng LAB phân lập Ďược cho thấy, P.

acidilactici TC7 nổi bật với khả năng chịu Ďược pH thấp, kháng muối mật, kết dính và bám dính tốt và ức chế một số vi khuẩn gây bệnh Ďường ruột. Đặc biệt, chủng này còn thể hiện tiềm năng sinh tổng hợp gamma-aminobutyric acid (GABA) vượt trội (8,764 ± 0,138 mM), so với các chủng khác, vì vậy Ďược lựa chọn làm Ďối tượng chính Ďể nghiên cứu sâu hơn. Các yếu tố ảnh hưởng Ďến quá trình sinh GABA bởi P. acidilactici TC7 Ďược khảo sát có hệ thống và xác Ďịnh Ďiều kiện tối ưu gồm: mật Ďộ tế bào gieo cấy ban Ďầu 10⁷ CFU/mL, thành phần môi trường nuôi cấy là MRS (The man, rogosa and sharpes) và có bổ sung 1,5% MSG, 2% saccharose và 2% peptone, pH ban Ďầu 6, nhiệt Ďộ lên men 40°C, thời gian lên men 72 giờ.

Đáng chú ý, khi thay thế hoàn toàn saccharose và peptone bằng dịch quả thanh long Ďỏ và sữa bò, hàm lượng GABA tích luỹ trong môi trường Ďạt 30,784 ± 0,104 mM. Điều này chứng minh khả năng ứng dụng nguyên liệu nông sản tự nhiên vào sản xuất thực phẩm bảo vệ sức khỏe. Đồng thời, chủng S. cerevisiae M7 phân lập từ bánh men có ưu Ďiểm vượt trội trong quá trình lên men dịch ép thanh long Ďỏ với sự gia tăng Ďáng kể ethanol, hợp chất polyphenol, anthocyanin, betacyanin, betaxanthin và hoạt tính chống iv oxy hóa, Ďặc biệt khi dịch quả Ďược xử lý sơ bộ ở 70°C.

Điều kiện tối ưu Ďể phát huy hiệu quả lên men của chủng M7 gồm mật Ďộ gieo cấy ban Ďầu 10⁸ CFU/mL, hàm lượng chất khô ban Ďầu 18%, pH ban Ďầu 3,5, nhiệt Ďộ lên men 30°C và thời gian lên men 6 ngày. Trên cơ sở Ďó, hai chủng P. acidilactici TC7 và S. cerevisiae M7 Ďược Ďồng nuôi cấy Ďể lên men hỗn hợp dịch thanh long Ďỏ và sữa tươi không Ďường TH True milk.

Kết quả cho thấy tỷ lệ phối trộn giữa dịch thanh long Ďỏ và sữa tươi không Ďường TH True milk là 3:1, lên men ở nhiệt Ďộ 35°C trong 24 giờ là Ďiều kiện tốt nhất, vừa Ďảm bảo hàm lượng GABA và hợp chất sinh học cao vừa duy trì chất lượng cảm quan Ďặc trưng. Để tối ưu hóa hàm lượng GABA trong sản phẩm, hai thông số then chốt là nhiệt Ďộ lên men (25 - 40°C) và thời gian lên men (12 - 36 giờ) Ďược khảo sát bằng mô hình hồi quy bậc hai. Kết quả mô hình cho thấy sự tương quan chặt chẽ với thực nghiệm (R² = 96,720%) với giá trị dự Ďoán (17,103 mM) gần trùng khớp với kết quả kiểm chứng (17,387 ± 0,160 mM), chứng minh Ďộ tin cậy cao và khả năng áp dụng thực tiễn. Sản phẩm cuối cùng thu Ďược không chỉ giàu GABA mà còn chứa nhiều hợp chất sinh học có hoạt tính chống oxy hóa mạnh và có chức năng probiotic, Ďồng thời mang hương vị cảm quan Ďặc trưng của quá trình lên men hỗn hợp.

Những kết quả này khẳng Ďịnh tiềm năng khai thác vi sinh vật bản Ďịa kết hợp với nguồn nông sản trong nước Ďể phát triển thực phẩm bảo vệ sức khỏe giàu giá trị dinh dưỡng và dược lý, Ďồng thời nhấn mạnh vai trò quan trọng của các thông số công nghệ, Ďặc biệt là nhiệt Ďộ và thời gian, trong việc tối ưu hóa sinh tổng hợp GABA. Nghiên cứu không chỉ cung cấp bằng chứng khoa học cho ứng dụng LAB và nấm men trong công nghệ thực phẩm mà còn mở ra triển vọng thương mại hóa các sản phẩm probiotic thế hệ mới dựa trên nguồn nguyên liệu bản Ďịa, góp phần phát triển ngành công nghiệp thực phẩm theo hướng bền vững và giá trị gia tăng cao. Từ khóa: Các hợp chất có hoạt tính sinh học, GABA, lên men, Pediococcus acidilactici TC7, probiotic, Saccharomyces cerevisiae M7 v ABSTRACT Applying valuable gene sources through the isolation, selection, and identification of native microorganism strains plays a crucial role and opens up new directions in the food industry. This is the aim of this study.

Among microbial groups, lactic acid bacteria (LAB) and Saccharomyces cerevisiae have been proven to have many beneficial properties and are widely applied in food technology. They not only ferment food to create products with high nutritional value but also help extend shelf life. This study focuses on isolating, identifying, and selecting LAB strains from traditional Hue fermented foods and yeast strains from ‗banh men‘. Modern microbial identification methods were used, such as ITS (Internal Transcribed Spacer) and PheS (phenylalanyl-tRNA synthetase) gene sequencing, and analysis of intracellular proteins using MALDI TOF MS (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time- of-Flight Mass Spectrometry).

Additionally, bioactive compounds and antioxidant capacity were determined using absorption spectroscopy. High-performance liquid chromatography (HPLC) was used to analyze the content of Gamma-aminobutyric acid (GABA). A total of 20 LAB strains isolated and identified from "mam ro Hue" and 20 LAB strains from "tôm chua Hue" (with already published identification) were used for application in this study. Among them, the Pediococcus acidilactici TC7 strain was selected based on its probiotic potential and ability to biosyntynthesize GABA.

cerevisiae M7 strain was found to be effective at fermenting red dragon fruit juice to produce a product with a high content of bioactive compounds. The study of some beneficial properties of the isolated LAB strains showed that P. acidilactici TC7 stands out for its ability to tolerate low pH, resist bile salts, inhibit some intestinal pathogens, and display high aggregation and adhesion. In particular, this strain also showed a superior potential for GABA biosynthesis (8.138 mM) compared to other strains, and was therefore chosen for further research.

The factors affecting GABA production by P. acidilactici TC7 were systematically investigated and optimized conditions were determined, including: an initial cell density of 107 CFU/mL, a culture medium of MRS (The Man, Rogosa and Sharpes) supplemented with 1.