Thạc Sĩ Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp vi gói bằng Natri alginate lên số lượng và hoạt tính probiotic củ

LỜI MỞ ĐẦU

Từ rất lâu trong lịch sử loài người, chúng ta đã biết đến một nguồn thực phẩm rất giàu dinh dưỡng đó là sữa. Sữa là nguồn thực phẩm dành cho các loài động vật có vú còn non mới sinh chưa thể sử dụng các loại thực phẩm khác. Trong sữa có chứa nhiều chất dinh dưỡng như glucid, protein, lipid, khoáng, vitamin, Những hợp chất này rất có lợi, cần thiết cho sức khỏe và sự tăng trưởng, phát triển của con người và các loài động vật. Là nguồn thực phẩm quan trọng, nên các sản phẩm từ sữa đã được đa dạng hóa như phô mai, bơ, sữa chua lên men, kefir là các sản phẩm truyền thống đã có từ rất lâu trước đây cho đến các sản phẩm hiện đại được sản xuất theo dây chuyền công nghiệp như sữa tươi thanh trùng, tiệt trùng, sữa nguyên kem, Tất cả nhằm nâng cao chất dinh dưỡng, đa dạng hóa sản phẩm và bảo quản sữa tốt hơn.
Sữa chua là một trong những sản phẩm nổi tiếng nhất của các loại thực phẩm có chứa men vi sinh sống (probiotic). Các loài vi khuẩn lactic được sử dụng đã tạo nên đặc tính chuyên biệt của sản phẩm về hương và vị. Nhiều bằng chứng cho thấy rằng các loài vi khuẩn sử dụng trong quá trình lên men sữa chua cho thấy khả năng hữu hiệu giúp con người kháng lại sự gây nhiễm và gây viêm ở ruột [37].
Tuy nhiên, khả năng sống sót của vi khuẩn probiotic được duy trì với một số lượng lớn khi đi qua đường tiêu hóa của người vẫn còn là một thách thức lớn đối với việc phân phối hiệu quả những vi khuẩn có lợi này [8]. Bởi vì nhiều vi khuẩn probiotic khó có thể tồn tại trong môi trường có nồng độ acid thấp và muối mật của đường tiêu hóa [16], [88].
Bên cạnh đó, thời hạn sử dụng của sữa chua rất ngắn, khoảng 1 ngày trong điều kiện nhiệt độ phòng (25-300C) và khoảng 5 ngày ở 70C hoặc 10 ngày ở 40C và đây là mối quan tâm cho việc phát triển các sản phẩm có chứa các vi sinh vật có hoạt tính sinh học [43].
Phương pháp sấy phun hiện nay được nghiên cứu và sử dụng phổ biến vì phương pháp này có thể loại bỏ độ ẩm ở tỷ lệ cao, chi phí thấp và rút ngắn quá trình sản xuất . Một đặc tính quan trọng của phương pháp này là vẫn giữ được tính ổn định của sản phẩm và có thể thực hiện được ở qui mô sản xuất lớn [79].
Với phương pháp sấy phun, không những giúp cho quá trình lưu trữ và bảo quản sữa chua được lâu dài mà vẫn giữ được mật độ vi sinh vật nhất định trong sản phẩm. Vấn đề lớn đặt ra cho việc ứng dụng phương pháp sấy phun sữa chua là việc bảo tồn khả năng sống sót của vi khuẩn lactic trong và sau khi sấy khô. Bởi vì các vi khuẩn lactic khá nhạy cảm với nhiệt.
Hiện nay, kỹ thuật bao vi gói vi sinh vật có thể bảo vệ tốt tế bào vi sinh vật ở môi trường cực đoan như hệ tiêu hóa (môi trường acid ở dạ dày, muối mật ở ruột non) [22]. Tuy nhiên, khi sấy phun ở nhiệt độ cao, bao vi gói có thể bảo vệ hữu hiệu tế bào vi khuẩn hay không?
Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài ― Khảo sát ảnh hưởng của phương pháp vi gói bằng Natri alginate lên số lượng và hoạt tính probiotic của Lactobacillus casei trong quá trình tạo bột sữa chua ‖ với mục tiêu nhằm: bảo vệ tế bào vi khuẩn Lactobacillus casei trong quá trình sấy phun ở nhiệt độ cao đồng thời vẫn giữ được đặc tính probiotic của vi khuẩn này trong sản phẩm bột sữa chua.
Nội dung nghiên cứu chính của đề tài bao gồm:
 Khảo sát một số đặc điểm của vi khuẩn Lactobacillus casei: đặc tính sinh học, đặc tính probiotic và khả năng chịu nhiệt độ cao.
 Khảo sát hiệu quả vi gói tế bào với Natri alginate nhằm chọn được nồng độ và
phương thức vi gói thích hợp để bảo vệ tế bào trong các điều kiện cực đoan của hệ tiêu hóa và điều kiện kỹ thuật.
 Khảo sát các chế độ sấy phun sữa chua kết hợp với chất vi gói bảo vệ vi sinh vật.
 Tái khảo sát đặc tính probiotic của vi khuẩn Lactobacillus casei trong bột sữa chua sau sấy phun và thời gian bảo quản sản phẩm.

MỤC LỤC

Trang phụ bìa
Mục lục
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ
LỜI MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. HỆ VI SINH VẬT TRONG ĐƯỜNG DẠ DÀY – RUỘT Ở NGƯỜI 4
1.2. ĐỊNH NGHĨA, VAI TRÕ VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA PROBIOTIC . 7
1.2.1. Định nghĩa của probiotic . 7
1.2.2. Vai trò của probiotic 8
1.2.2.1. Không dung nạp Lactose . 8
1.2.2.2. Chống nhiễm đường tiết niệu 9
1.2.2.3. Bệnh viêm ruột 9
1.2.2.4. Ung thư ruột kết 10
1.2.2.5. Ngăn ngừa và điều trị bệnh do nhiễm Helicobacter pylori . 11
1.2.2.6. Giảm cholesterol 11
1.2.3. Một số cơ chế phân tử liên quan đến hoạt động của Probiotic 11
1.2.3.1. Sự tồn tại và sống sót của probiotic trong đường dạ dày-ruột 12
1.2.3.2. Probiotic điều chỉnh chức năng của tế bào chủ . 13
1.3. LACTOBACILLUS CASEI . 16
L. casei . 16
1.3.2. Đặc điểm sinh lý của L. casei và nơi phân bố 16
1.3.3. Vai trò của L. casei đối với hệ tiêu hóa 17
1.4. KỸ THUẬT BAO VI GÓI . 19
1.4.1. Định nghĩa bao vi gói 19
1.4.2. Bao vi gói tế bào vi sinh vật 19
1.4.3. Cấu trúc hạt vi gói 19
1.4.4. Nguyên vật liệu cho vi gói . 20
1.4.4.1 Cấu tạo của alginate . 21
1.4.4.2. Tính chất của alginate 21
1.4.5. Các phương pháp vi gói . 22
1.4.5.1. Phương pháp nhỏ giọt (nén ép) . 23
1.4.5.2. Phương pháp nhũ tương hóa . 23
1.4.5.3. Ưu nhược điểm của hai phương pháp vi gói . 24
1.4.6. Vai trò của vi gói . 25
1.4.7. Nghiên cứu khả năng bảo vệ vi sinh vật của phương pháp vi gói bằng alginate. 26
1.4.7.1. Nghiên cứu trong nước 26
1.4.7.2 Nghiên cứu ngoài nước 26
1.5. BỘT SỮA CHUA VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY PHUN . 28
1.5.1. Bột sữa chua . 28
1.5.2. Sấy phun 30
1.5.2.1. Ưu và nhược điểm của sấy phun . 31
1.5.2.2. Các yếu tố gây chết tế bào vi sinh vật bởi sấy phun . 32
CHƯƠNG 2 - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1. ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN 35
2.2. VẬT LIỆU . 35
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu 35
2.2.2. Vật liệu và hóa chất . 35
2.2.2.1. Dụng cụ và thiết bị 35
2.2.2.2. Hóa chất . 36
2.2.2.3. Môi trường . 37
2.3. PHƯƠNG PHÁP 38
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu . 38
2.3.1.1. Khảo sát các đặc tính của vi khuẩn L. casei. . 40
2.3.1.2 Vi gói vi khuẩn L. casei với Natri alginate 44
2.3.1.3. Sấy phun tạo bột sữa chua probiotic . 48
2.3.1.4. Đánh giá chất lượng sản phẩm bột sữa chua . 51
2.3.2. Các phương pháp phân tích thu nhận kết quả nghiên cứu . 53
2.3.2.1. Các phương pháp phân tích vi sinh . 53
2.3.2.2 Phân tích hóa sinh . 53
2.3.2.3. Phương pháp đánh giá cảm quan . 54
. 54
CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
3.1. KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH CỦA VI KHUẨN L. CASEI 55
3.1.1. Kiểm tra đặc tính sinh học của L. casei . 55
. 55
L. casei . 55
3.1.1.3. Khả năng lên men acid lactic của L. casei 57
3.1.2. Khảo sát đặc tính probiotic của vi khuẩn L. casei . 58
3.1.2.1. Khả năng chịu pH thấp của dịch dạ dày 58
3.1.2.2. Khả năng chịu muối mật . 60
3.1.2.3. Khả năng khử cholesterol 62
3.1.2.4. Khả năng sinh bacteriocin và các hợp chất tương tự bacteriocin 64
3.1.2.5. Khảo sát khả năng chịu nhiệt độ cao của L. casei . 65
3.2. VI GÓI VI KHUẨN L. CASEI . 68
3.2.1 Cấu trúc hạt vi gói . 68
3.2.2. Hiệu suất vi gói L. casei 69
3.2.3. Chọn nồng độ chất vi gói và phương pháp vi gói thích hợp . 71
3.2.3.1. Khảo sát khả năng sống sót của L. casei vi gói trong môi trường SGJ pH 2 71
3.2.3.2 Khảo sát khả năng sống sót của L. casei vi gói ở nhiệt độ cao. . 74
3.3. KHẢO SÁT TỈ LỆ PHỐI TRỘN MALTODEXTRIN VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY PHUN TẠO BỘT SỮA CHUA PROBIOTIC VỚI CHẾ PHẨM VI GÓI L. CASEI 77
3.3.1. Khảo sát tỉ lệ phối trộn Maltodextrin . 77
3.3.2. Khảo sát nhiệt độ không khí đầu vào 79
3.3.3. Khảo sát thông số lưu lượng dịch phun . 81
3.4. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẢI THIỆN CỦA PHƯƠNG PHÁP VI GÓI BẰNG NATRI ALGINATE LÊN SỐ LƯỢNG VÀ BẢO TOÀN ĐẶC
TÍNH PROBIOTIC CỦA L. CASEI TRONG QUÁ TRÌNH TẠO SẢN PHẨM BỘT SỮA CHUA . 83
3.4.1. So sánh khả năng sống sót của vi khuẩn L. casei dạng tự do và vi gói ngay sau quá trình sấy phun. 83
3.4.2. Vai trò bảo vệ của phương pháp vi bao tế bào lên tỷ lệ sống sót của L. casei trong môi trường SGJ pH 2 qua các giai đoạn. 86
3.4.3. Khả năng sống sót trong môi trường muối mật (0.3%) qua các giai đoạn. . 88
3.4.4. Khả năng bảo toàn đặc tính probiotic của vi khuẩn L. casei qua các giai đoạn 90
3.4.4.1. Khả năng sinh các hợp chất bacteriocin và các hợp chất kháng khuẩn tương tự bateriocin 90
3.4.4.2. Khả năng khử cholesterol 90
3.5. SẢN PHẨM BỘT SỮA CHUA PROBIOTIC 91
3.5.1. Khảo sát tỉ lệ hoàn nguyên bột sữa chua . 91
3.5.2. Theo dõi thời gian bảo quản sản phẩm 93
CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
4.1. KẾT LUẬN 95
4.2. ĐỀ NGHỊ . 96
TÀI LIỆU THAM KHẢO . i
PHỤ LỤC . xiii