Biopolymer được định nghĩa là polymer có nguồn gốc sinh học, có khả năng phân huỷ sinh học. Biopolymer được sản xuất bởi các vi sinh vật sống, chẳng hạn như nhiều loại vi khuẩn, nấm men và nấm mốc đã thu hút được sự chú ý đáng kể trong những thập kỷ gần đây do các ứng dụng có thể có của chúng trong công nghiệp (Moradi & cs., 2021). Polysaccharides ngoại bào của vi khuẩn được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và cả trong ngành công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm (Korcz & cs., 2018).

Các loại biopolymer hiện nay đang nhận được sự quan tâm nghiên cứu, đặc biệt là các exopolysaccharides (EPS) do vi khuẩn sinh axit lactic (Lactic acid bacteria/LAB) sản xuất. Hầu hết các nhóm vi khuẩn lactic có khả năng tổng hợp nhiều loại EPS khác nhau (Angelin & Kavitha, 2020). EPS đã được chứng minh có các đặc tính quan trọng trong y học như chống oxy hóa, giảm cholesterol, kháng sự hình thành các khối u, kháng virus và tăng cường chức năng điều hòa miễn dịch (Madhuri & Vidya Prabhakar, 2014). Ngoài ra, gần đây các hoạt tính sinh học khác của EPS như hoạt động probiotic cũng đã được nghiên cứu rộng rãi. EPS có thể bảo vệ thành tế bào khỏi các hợp chất độc hại, chẳng hạn như nisin, lysozyme, chất tẩy rửa (Zannini & cs., 2018). Những tác dụng bảo vệ chọn lọc này của EPS đối với tế" bào sinh vật chủ có thể góp phần vào việc biểu hiện các đặc tính của probiotic. Nói cách khác, các đặc tính có lợi của một số vi khuẩn lactic có thể liên quan đến các hoạt động sinh học của EPS.

EPS hình thành bởi LAB cung cấp một giải pháp thay thế tự nhiên cho các chất phụ gia thực phẩm thương mại vì các đặc tính lý hóa của chúng. Việc ứng dụng EPS có nguồn gốc từ LAB vào thực phẩm có thể làm giảm hoặc hạn chế sử dụng các chất phụ gia, điều này không chỉ tối ưu hóa sản xuất mà còn có thể đáp ứng nhu cầu của khách hàng. EPS là một loại chất làm đặc sinh học thay thế được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và đã được chứng minh là cung cấp nhiều đặc tính kỹ thuật, chức năng khác nhau. Mặc dù EPS từ vi khuẩn mang lại nhiều đóng góp quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp và y học, nhưng còn tồn tại một hạn chế là năng suất thu nhận thấp. Các nghiên cứu hiện nay chỉ tập chung vào quá trình phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp EPS và đánh giá các hoạt tính sẵn có của EPS. Việc thu nhận EPS vẫn đang được thực hiện theo các phương pháp kết tủa truyền thống dựa trên các dung môi hữu cơ. Ngày nay, nghiên cứu xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp và thu nhận EPS từ vi khuẩn lactic là điều cần thiết đã và đang được thực hiện trên toàn thế" giới. Do đó, nghiên cứu xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sinh tổng hợp EPS của các chủng vi khuẩn bản địa tại Việt Nam được thực hiện nhằm mục tiêu xác định các điều kiện tối ưu giúp nâng cao hiệu quả trong quá trình thu nhận EPS từ vi khuẩn lactic.

Số liệu được thu thập và xử lý sơ bộ bằng phần mềm Excel (version 16.95). Phần mềm GraphPad Prism (version 9.0.2) được sử dụng để dựng biểu đồ và xử lý thống kê. Sự sai khác giữa các giá trị trung bình được thực hiện bằng phân tích phương sai một yếu tố (ANOVA), sử dụng phần mềm Sirichai Statistics 6.0 và kiểm định Duncan được sử dụng để so sánh từng cặp giá trị trung bình với độ tin cậy P <0,05 bằng phần mềm Minitab (version 21.4.0).

Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong tổng số 33 chủng vi khuẩn lactic được phân lập từ thực phẩm lên men truyền thống Việt Nam, có 21 chủng có khả năng sinh tổng hợp EPS. Điều kiện nuôi cấy tối ưu để sinh tổng hợp EPS được xác định là ở nhiệt độ 30°C và pH 6,5. Quá trình thu nhận EPS được thực hiện bằng cách sử dụng axit trichloroacetic (TCA) để loại bỏ protein và ethanol để kết tủa EPS. Trong số các chủng được nghiên cứu, chủng L4.1 thể hiện khả năng sinh tổng hợp EPS cao nhất.

Các điều kiện tối ưu cho quá trình thu nhận EPS bao gồm nồng độ TCA 25%, tỷ lệ dịch nuôi cấy với ethanol là 1:1,5 và thời gian kết tủa là 24 giờ. EPS thu được có khả năng hòa tan trong nước đạt 30,04% và thể hiện hoạt tính chống oxy hóa đáng kể với khả năng bắt gốc tự do đạt 65,87% ở nồng độ 1 mg/ml.

Kết quả nghiên cứu đã góp phần xác định các điều kiện tối ưu nhằm nâng cao hiệu quả sinh tổng hợp và thu nhận EPS từ vi khuẩn lactic phân lập từ thực phẩm lên men truyền thống Việt Nam. Đây là cơ sở khoa học quan trọng cho việc khai thác và ứng dụng EPS trong sản xuất thực phẩm chức năng, dược phẩm và các sản phẩm sinh học có giá trị cao, đồng thời mở ra tiềm năng phát triển các sản phẩm công nghệ sinh học từ nguồn tài nguyên vi sinh vật bản địa của Việt Nam.