CFU trong men vi sinh là gì? Cách tính CFU trong men vi sinh

Khi mua bất kỳ sản phẩm men vi sinh nào, bạn sẽ dễ dàng bắt gặp những ký hiệu như A x 10⁹ CFU/g hoặc B x 10⁸ CFU/g (A và B là những con số bất kì, có thể là 1 x 10⁹ hoặc 2,5 x 10⁸). Những con số này thoạt nhìn có vẻ khô khan, nhưng thực ra ẩn chứa thông tin rất quan trọng về mật độ vi sinh sống có trong sản phẩm.

Vậy CFU là gì, tại sao lại biểu thị CFU hay phải viết CFU bằng dạng số mũ (10⁹ hay 10⁷,10⁸, …), và cách tính chỉ số CFU trong men vi sinh được thực hiện ra sao?

1. CFU là gì?

CFU là viết tắt của cụm từ Colony Forming Units, có nghĩa là “đơn vị hình thành khuẩn lạc”. Đây là đơn vị đo số lượng của một loại vi sinh vật cụ thể, còn sống và đang hoạt động trong một môi trường hoặc trong một khối lượng (gram – g) hoặc thể tích (mililít – ml) nhất định.

Nói một cách dễ hiểu, CFU thể hiện mật độ vi sinh vật hoạt động có mặt trong sản phẩm. Ví dụ, nếu trong 1 gram bột chứa 10 vi khuẩn Lactobacillus acidophilus hoặc trong 1 ml dung dịch có 100 vi khuẩn Rhodobacter, thì đó chính là mật độ CFU của sản phẩm đó. CFU càng cao, sản phẩm càng giàu vi sinh có lợi và hiệu quả sinh học càng mạnh.

2. Tại sao CFU lại dùng số mũ?

Trong đơn vị CFU, người ta thường dùng số mũ, ví dụ như 10^9, 10^8, 10^7 (hay còn được viết là 10⁹, 10⁸, 10⁷). Đó là vì trong một đơn vị môi trường (gram, kilôgam, mililít, lít) có rất nhiều đơn vị vi sinh vật.

Nếu viết đầy đủ số lượng vi sinh vật có trong một gram hay một mililít sản phẩm, con số đó có thể lên tới hàng tỷ, thậm chí hàng nghìn tỷ. Để rút gọn, các nhà khoa học dùng ký hiệu số mũ (như 10⁷, 10⁸, 10⁹) để biểu thị quy mô lớn này.

Thông tin về mật độ vi sinh (CFU) trên một nhãn sản phẩm vi sinh cho thủy sản

Cụ thể:

• 10^a hay 10^a tức là có a số 0 phía sau. Ví dụ như 10^9 hay 10⁹ là có 9 số 0 phía sau (1.000.000.000), tương tự cho 10^8 hay 10⁸ là có 8 con số 0 phía sau (100.000.000).
• b x 10^9 hay b x 10⁹ sẽ là có 9 con số 0 đằng sau số b. Ví dụ như 2 x 10^⁹ hay 2 x 10⁹ là có 9 con số 0 phía sau số 2 (2.000.000.000).
• Trường hợp đối với số thập phân như 1,2 hay 3,9 thì khi nhân với số mũ, ta sẽ lùi bớt đi một con số 0. Ví dụ như 3,9 x 10^9 hay 3,9 x 10⁹ sẽ là 3.900.000.000 (chỉ còn lại 8 số 0), tương tự với 1,2 x 10^8 hay 1,2 x 10⁸ sẽ là 120.000.000 (chỉ còn lại 7 số 0).
• Với số thập phân, để ngắn gọn hơn, ta có thể viết theo kiểu đơn vị bằng chữ. Ví dụ như 3,9 x 10^9 hay 3,9 x 10⁹, thay vì viết 3.900.000.000, ta có thể viết ngắn gọn là 3,9 tỉ hay 3 tỉ 9.

Một vài con số dễ nhớ:

• 10^9 sẽ là 1 tỷ. Tức là 10^9 = 10⁹ = 1.000.000.000 = 1 tỉ.
• 10^8 sẽ là 100 triệu. Tức là 10^8 = 10⁸ = 100.000.000 = 100 triệu
• 10^7 sẽ là 10 triệu. Tức là 10^7 = 10⁷ = 10.000.000 = 10 triệu

3. Cách đọc số CFU trên bao bì sản phẩm men vi sinh

Trong các sản phẩm nguyên liệu công nghệ sinh học hoặc các loại nguyên liệu thủy sản, chúng ta bắt gặp rất nhiều cách ghi CFU khác nhau. Có khi là CFU/g, có khi lại là CFU/kg. Có khi là CFU/ml, có khi lại là CFU/l. Vậy cách đọc CFU như thế nào cho đúng?

Ví dụ:

• Mật độ vi sinh vật Lactobacillus Acidophilus trong sản phẩm Lacto-AB là 1,0 x 10⁹ CFU / gram => Tức là trong 1g bột sản phẩm Bio TT có chứa 10⁹ (1 tỉ) con vi sinh Lactobacillus Acidophilus.
• Mật độ vi sinh vật Rhodobacter trong sản phẩm dịch Rhodo nguyên liệu là 1,2 x 10⁹ CFU / mililít => Tức là trong 1ml dịch sản phẩm Rhodo nguyên liệu có chứa 1,2 x 10⁹ (1,2 tỉ) con vi sinh Rhodobacter.

Nếu đơn vị là kg hoặc là lít, chúng ta phải cộng/trừ đi các số 0 tương ứng. Theo quy ước quốc tế thì 1 kg sẽ bằng 1000g, viết theo kiểu toán học thì 1kg = 10³ g hay 1g = 10^-3 kg. Tương tự với dung dịch thì 1 lít sẽ bằng 1000ml, viết theo kiểu toán học thì 1l = 10³ ml hay 1ml = 10^-3 l.

Hay nói dễ hiểu hơn thì giữa kilogram (kg) và gram (g) thì cộng/trừ đi 3 số 0 (± 10³), tương tự giữa lít (l) và mililít (ml) cũng cộng/trừ đi 3 số 0 (± 10³). Ví dụ

• Mật độ vi sinh vật Lactobacillus Acidophilus trong sản phẩm Lacto-AB là 1,0 x 10⁹ CFU / gram, nếu quy đổi là kilogram thì sẽ là 1,0 x 10⁶ CFU / kilogram => Tức là trong 1g bột sản phẩm Lacto-AB có chứa 10⁹ (1 tỉ) con vi sinh Lactobacillus Acidophilus, tương ứng với trong 1kg bột sản phẩm Lacto-AB có chứa 10⁶ (1 triệu) con vi sinh Lactobacillus Acidophilus.
• Mật độ vi sinh vật Lactobacillus Acidophilus trong sản phẩm Lacto-AB là 1,0 x 10⁹ CFU / kilogram, nếu quy đổi là gram thì sẽ là 1,0 x 10¹² CFU / gram => Tức là trong 1kg bột sản phẩm Lacto-AB có chứa 10⁹ (1 tỉ) con vi sinh Lactobacillus Acidophilus, tương ứng với trong 1g bột sản phẩm Lacto-AB có chứa 10¹² (1000 tỉ) con vi sinh Lactobacillus Acidophilus.
• Mật độ vi sinh vật Rhodobacter trong sản phẩm dịch Rhodo nguyên liệu là 1,2 x 10⁹ CFU / mililít => Tức là trong 1ml dịch sản phẩm Rhodo nguyên liệu có chứa 1,2 x 10⁹ (1,2 tỉ) con vi sinh Rhodobacter, tương ứng với trong 1l dịch sản phẩm Rhodo nguyên liệu có chứa 1,2 x 10⁶ (1,2 triệu) con vi sinh Rhodobacter.
• Mật độ vi sinh vật Rhodobacter trong sản phẩm dịch Rhodo nguyên liệu là 1,2 x 10⁹ CFU / lít => Tức là trong 1l dịch sản phẩm Rhodo nguyên liệu có chứa 1,2 x 10⁹ (1,2 tỉ) con vi sinh Rhodobacter, tương ứng với trong 1ml dịch sản phẩm Rhodo nguyên liệu có chứa 1,2 x 10¹² (1200 tỉ) con vi sinh Rhodobacter.

4. Cách quy đổi CFU

4.1. Cách đổi CFU từ CFU/kg ra CFU/g và ngược lại

Dựa trên quy ước quốc tế, ta có

• 1 kg = 10^3 g = 10³ g = 1000 g
• 1g = 10^(-3) kg = 10^-3 kg = 1/1000 kg

Quy đổi từ CFU/kg sang CFU/g:

Quy đổi từ CFU/g sang CFU/kg:

4.2. Cách đổi CFU từ CFU/l ra CFU/ml và ngược lại

Dựa trên quy ước quốc tế, ta có

• 1 l = 10^3 ml = 10³ ml = 1000 ml
• 1ml = 10^(-3) l = 10^-3 l = 1/1000 l

Quy đổi từ CFU/l sang CFU/ml:

Quy đổi từ CFU/ml sang CFU/l:

5. Cách tính CFU như thế nào?

Nghe thì có vẻ kì cục nhưng cách tính CFU đơn giản nhất là … đếm. Nhưng với con số vi sinh vật lên đến cả trăm tỉ, ngàn tỉ vi sinh vật trên một đơn vị môi trường nhu thế thì làm sao có thể đếm hết?

Đếm vi sinh trên đĩa khuẩn để xác định mật độ vi sinh (CFU)

Việc xác định chính xác số lượng vi sinh sống trong một mẫu men vi sinh không thể thực hiện bằng mắt thường. Thay vào đó, các nhà khoa học sử dụng phương pháp đếm khuẩn lạc (Colony Count Method) để ước tính mật độ CFU.

Phương pháp đếm khuẩn lạc được dùng để ước tính số lượng vi khuẩn hoặc tế bào nấm trong 1 mẫu thử nghiệm nhất định. Đây là phương pháp được áp dụng phổ biến trong nghiên cứu và kiểm nghiệm vi sinh vật, thực phẩm, nông nghiệp và y học…

5.1. Phương pháp đếm khuẩn lạc thủ công

Ở phương pháp thủ công, mẫu vi sinh được pha loãng theo nhiều cấp độ, sau đó nuôi cấy trong đĩa petri. Mỗi chấm nhỏ hình thành sau vài ngày ủ được gọi là khuẩn lạc. Người kỹ thuật viên sẽ đặt đĩa lên lưới ô vuông và đếm từng khuẩn lạc, đồng thời ghi chú để tránh đếm trùng.

Xem thêm Phân biệt 3 loài sinh vật: Vi khuẩn – Virus – Ký sinh trùng

Để kết quả chính xác, mỗi mẫu cần được nuôi ít nhất ba đĩa và chỉ các đĩa có từ 30 đến 300 khuẩn lạc mới được dùng để tính trung bình. Nếu khuẩn lạc quá dày hoặc quá thưa, mẫu phải được pha loãng và cấy lại.

Cách tính số lượng khuẩn lạc chính xác

Tính số lượng vi khuẩn có trong mẫu thử (N) có trong mẫu thử theo trung bình khối lượng từ hai độ pha loãng liên tiếp bằng cách sử dụng công thức:

N= ΣC / [ V x (n1 + 0.1 x n2) x d ]

Trong đó:

• ∑C là tổng số khuẩn lạc trên hai đĩa petri có độ pha loãng liên tiếp. VD 10-1 và 10-2.
• n1,n2 là số hộp petri ở hai độ pha loãng liên tiếp đã chọn.
• V là thể tích mẫu được đưa vào mỗi đĩa, đơn vị ml.
• d là độ pha loãng tương ứng với n1 (độ pha loãng nhỏ hơn).

5.2. Phương pháp đếm khuẩn lạc tự động

Đếm khuẩn lạc thủ công thường mất rất nhiều thời gian và có thể mắc phải sai số chủ quan của người đếm. Với sự phát triển của công nghệ hình ảnh và trí tuệ nhân tạo, hiện nay các máy đếm khuẩn lạc tự động đã được ứng dụng rộng rãi trong phòng thí nghiệm.

Nguyên lí cơ bản của máy đếm khuẩn lạc tự động là máy đếm khuẩn lạc sẽ chụp một ảnh của đĩa (petri hoặc đĩa compact dry), ứng dụng sau đó sẽ sử dụng một thuật toán để tách và đếm các khuẩn lạc có trên đĩa.

Máy đếm khuẩn lạc tự động

Thuật toán cũng có thể gặp khó khăn trong việc phân biệt các khuẩn lạc khi có quá nhiều khuẩn lạc chồng lên nhau quá nhiều. Trường hợp này cần môt ứng dụng có khả năng phân tích hiệu quả và mạnh mẽ. Đây cũng là thách thức của các chuyên gia trong việc phát triển ứng dụng này.

6. Mật độ CFU / gram trong men vi sinh thủy sản bao nhiêu là đủ?

Thông thường, men vi sinh sử dụng trong thủy sản sẽ có mật độ vào khoảng từ 10^7 CFU/g đến 10^8 CFU/g. Các loại men vi sinh đang lưu hành ngoài thị trường đa phần sẽ là 10^8 CFU/g. Với thói quen ngâm ủ vi sinh với mật đường, cám gạo, … (các thành phần dinh dưỡng khác) để tăng sinh thì mật độ men vi sinh dùng trong thủy sản rơi vào khoảng 10^8 CFU/g hoặc 10^8 CFU/ml (tương ứng với 10^11 CFU/kg hoặc 10^11 CFU/lít) là phù hợp.

Với công nghệ sản xuất men vi sinh, thói quen người tiêu dùng và điều kiện môi trường ở các vùng nuôi tôm tại Việt Nam thì mật độ men vi sinh ở mức 10^8 CFU/g (100 triệu) là tối ưu nhất. Men vi sinh ở mật độ này vừa hiệu quả lại vừa phù hợp với túi  tiền của bà con nuôi tôm.

Mật độ vi sinh thủy sản tối ưu nhất là khoảng 10^8 CFU/g

Tuy nhiên, vẫn có những sản phẩm men vi sinh với mật độ rất cao, lên tới 10^9 CFU/g (1 tỉ), thậm chí lên tới 10^12 CFU/g (1000 tỉ). Để có thể đạt được mật độ này, đòi hỏi công nghệ sản xuất rất tiên tiến, chính vì thế giá thành thương mại những dòng men vi sinh này sẽ rất cao.

Đa phần thì những loại men vi sinh với mật độ cao (trên 10^9 CFU/g) là hàng nhập từ nước ngoài. Vì chỉ có công nghệ sản xuất tiên tiến của nước ngoài mới có khả năng nuôi cấy được mật độ vi sinh cao và đậm đặc như vậy. Đấy là chưa kể đến việc bảo quản các loại vi sinh mật độ cao này.

Hiện tại ở Việt Nam vẫn có những đơn vị sản xuất men vi sinh mật độ cao, nhưng thường là sử dụng cho ngành y và ứng dụng cho người nên đòi hỏi việc sản xuất và bảo quản phải đảm bảo những chỉ tiêu cao cấp. Chính vì thế men vi sinh mật độ cao ở Việt Nam có giá thành tương đối cao, rất khó tiếp cận đến bà con nuôi tôm.