“Sản phẩm chứa 10 tỷ CFU lợi khuẩn”, “Tổng số vi sinh vật hiếu khí: 3,2 × 10³ CFU/g”: đơn vị CFU xuất hiện khắp nơi, từ nhãn men vi sinh đến phiếu kiểm nghiệm. Nhưng CFU thực chất là gì, được tính ra sao và vì sao nó không hoàn toàn bằng số tế bào vi sinh vật?

CFU là gì?

CFU (Colony Forming Unit – đơn vị hình thành khuẩn lạc) là đơn vị biểu thị số lượng vi sinh vật sống có khả năng nhân lên và tạo thành một khuẩn lạc nhìn thấy được trên môi trường thạch trong điều kiện nuôi cấy xác định. Mỗi khuẩn lạc được giả định phát sinh từ một “đơn vị” ban đầu, có thể là một tế bào đơn lẻ, nhưng cũng có thể là một chuỗi, một cụm tế bào hoặc một bào tử.

Kết quả thường được biểu thị bằng CFU/g (thực phẩm rắn), CFU/ml (chất lỏng), CFU/cm² (bề mặt) hoặc CFU/viên, CFU/gói (chế phẩm probiotic).

Vì sao dùng CFU thay vì “số tế bào”?

  • Nhiều vi sinh vật tồn tại theo chuỗi (liên cầu), cụm (tụ cầu) hoặc bám thành mảng; một cụm chỉ tạo một khuẩn lạc.
  • Chỉ tế bào sống và có khả năng phân chia trong điều kiện nuôi cấy mới tạo khuẩn lạc; tế bào chết, tế bào bị tổn thương nặng, tế bào sống nhưng không nuôi cấy được (VBNC) không được đếm.
  • Vì vậy CFU luôn nhỏ hơn hoặc bằng số tế bào thực tế. Gọi là “đơn vị” để thể hiện sự trung thực về giới hạn này.

Quy trình đếm khuẩn lạc

  1. Đồng nhất mẫu: ví dụ 25 g mẫu với 225 ml dung dịch pha loãng (tỷ lệ 1:10), được dịch pha loãng 10⁻¹.
  2. Pha loãng thập phân: lấy 1 ml dịch 10⁻¹ cho vào 9 ml dung dịch pha loãng được 10⁻², tiếp tục đến độ pha loãng dự kiến cần thiết.
  3. Cấy: kỹ thuật đổ đĩa (1 ml dịch vào đĩa, đổ thạch) hoặc cấy bề mặt (0,1 ml dàn đều trên mặt thạch).
  4. Ủ theo nhiệt độ, thời gian, môi trường phù hợp với nhóm vi sinh vật cần đếm.
  5. Đếm các đĩa có số khuẩn lạc trong khoảng đếm được; kỹ thuật viên có thể dùng máy đếm hoặc hệ thống phân tích hình ảnh.

Khoảng đếm được

Đĩa có quá ít khuẩn lạc cho sai số thống kê lớn; đĩa có quá nhiều khuẩn lạc thì khuẩn lạc chồng lấp, cạnh tranh dinh dưỡng, khó đếm chính xác. Vì vậy, các tiêu chuẩn quy định khoảng đếm phù hợp, thường được nhắc đến là khoảng 30–300 hoặc 25–250 khuẩn lạc trên đĩa cho đếm tổng số; tiêu chuẩn ISO 7218 quy định cụ thể giới hạn trên (thường 300) và cách xử lý khi số khuẩn lạc thấp. Với môi trường chọn lọc, giới hạn trên thường thấp hơn (ví dụ 150).

Cách tính kết quả

Theo ISO 7218, khi đếm được trên hai độ pha loãng liên tiếp, số vi sinh vật N trong mẫu được tính bằng công thức có trọng số:

N = ΣC / (V × 1,1 × d)

Trong đó: ΣC là tổng số khuẩn lạc đếm được trên hai đĩa ở hai độ pha loãng liên tiếp (mỗi độ một đĩa), V là thể tích cấy trên mỗi đĩa (ml), d là độ pha loãng thứ nhất (độ pha loãng thấp hơn).

Ví dụ: cấy 1 ml, đĩa 10⁻² có 168 khuẩn lạc, đĩa 10⁻³ có 15 khuẩn lạc. N = (168 + 15) / (1 × 1,1 × 10⁻²) ≈ 16.636, làm tròn hai chữ số có nghĩa thành 1,7 × 10⁴ CFU/g.

Cách đơn giản hơn khi chỉ có một đĩa trong khoảng đếm: số khuẩn lạc nhân với nghịch đảo độ pha loãng và chia cho thể tích cấy.

Giới hạn phát hiện

Giới hạn phát hiện phụ thuộc độ pha loãng và thể tích cấy thấp nhất. Ví dụ, đổ đĩa 1 ml dịch 10⁻¹ thì giới hạn là 10 CFU/g; cấy bề mặt 0,1 ml dịch 10⁻¹ thì giới hạn là 100 CFU/g. Khi không có khuẩn lạc, kết quả được ghi “< 10 CFU/g” hoặc “< 100 CFU/g”, không ghi là 0. Muốn giới hạn thấp hơn, có thể cấy nhiều đĩa, dùng phương pháp lọc màng (cho chất lỏng) hoặc phương pháp MPN.

Biểu diễn bằng logarit

Do số lượng vi sinh vật thay đổi theo bội số rất lớn, kết quả thường được chuyển sang log₁₀ CFU/g để dễ so sánh và xử lý thống kê. Ví dụ 1,0 × 10⁴ CFU/g = 4,0 log CFU/g. Giảm “5 log” nghĩa là giảm 100.000 lần, đây là cách diễn đạt hiệu quả của quá trình tiêu diệt như giá trị D. Vì sai số vốn có của phương pháp đếm đĩa, chênh lệch nhỏ hơn khoảng 0,3–0,5 log thường không có ý nghĩa thực tế.

Nguồn sai số

  • Phân bố vi sinh vật không đều trong thực phẩm.
  • Đồng nhất mẫu chưa đủ, cụm vi sinh vật không được phân tán.
  • Sai số pha loãng tích lũy qua nhiều bước.
  • Nhiệt độ thạch quá cao khi đổ đĩa làm chết tế bào bị tổn thương.
  • Vi sinh vật bị stress (sau nhiệt, đông lạnh, axit) không phục hồi trên môi trường chọn lọc; cần bước phục hồi trước khi cấy.
  • Khuẩn lạc lan rộng (do Bacillus, Proteus) che khuất khuẩn lạc khác.

Phương pháp thay thế và bổ sung

  • Đĩa màng khô (Petrifilm), hệ thống MPN tự động: nhanh, tiết kiệm thao tác, vẫn cho kết quả dạng CFU hoặc MPN.
  • Đếm tế bào bằng flow cytometry, kính hiển vi huỳnh quang: đếm cả tế bào không nuôi cấy được; dùng trong nghiên cứu và kiểm soát probiotic.
  • PCR định lượng (qPCR): định lượng ADN, đếm cả tế bào chết nếu không xử lý đặc biệt.
  • Xét nghiệm ATP: đo vệ sinh bề mặt nhanh, không cho kết quả CFU.

Câu hỏi thường gặp

Sản phẩm probiotic ghi “10 tỷ CFU” có đảm bảo đủ đến hết hạn? Không nhất thiết. Số CFU giảm dần trong bảo quản; nhãn nên ghi số CFU tối thiểu đến hết hạn sử dụng, và doanh nghiệp cần nghiên cứu độ ổn định để chứng minh.

CFU/g và CFU/ml có quy đổi được không? Chỉ quy đổi gần đúng khi biết khối lượng riêng của sản phẩm. Với hầu hết sản phẩm lỏng gốc nước, chênh lệch không đáng kể.

Thuật ngữ liên quan

Đọc thêm: Ngành Công Nghệ Thực Phẩm Là Gì? Tổng Quan A-Z