Nghiên cứu một số hoạt động sinh học của lactobacillus sp. Và bacillus subtilis để chế biế n thức uống chức năng từ đậu nành và gạo lức

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG SINH HỌC CỦA LACTOBACILLUS SP. VÀ BACILLUS SUBTILIS ĐỂ CHẾ BIẾN THỨC UỐNG CHỨC NĂNG TỪ ĐẬU NÀNH VÀ GẠO LỨC CBHD: TS. LÊ CHIẾN PHƯƠNG SVTH : TRẦN TRUNG KIÊN MSSV: 60604196 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 1 năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG SINH HỌC CỦA LACTOBACILLUS SP. VÀ BACILLUS SUBTILIS ĐỂ CHẾ BIẾN THỨC UỐNG CHỨC NĂNG TỪ ĐẬU NÀNH VÀ GẠO LỨC CBHD: TS. LÊ CHIẾN PHƯƠNG SVTH : TRẦN TRUNG KIÊN MSSV : 60604196 BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ SINH HỌC TP HỒ CHÍ MINH, tháng 1 năm 2011 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi còn nhận được sự giúp đỡ của: TS. Lê Chiến Phương – Phòng công nghệ biến đổi sinh học – Viện sinh học nhiệt đới – đã gợi ý đề tài, hướng dẫn tận tình, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Các thầy cô trong bộ môn công nghệ sinh học – Trường Đại học Bách Khoa TPHCM – là những người đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường, giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này và là hành trang vững chắc để tôi tự tin khi dấn thân vào sự nghiệp công nghệ sinh học sau này. Các anh chị cán bộ phòng công nghệ biến đổi sinh học, phòng vi sinh – Viện sinh học nhiệt đới – đã hỗ trợ và hướng dẫn cách sử dụng máy móc, thiết bị, dụng cụ thí nghiệm. Các bạn sinh viên lớp HC06BSH – Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM – đã cùng học tập, trao đổi kinh nghiệm và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm việc. Gia đình tôi đã động viên tinh thần và giúp đỡ về mặt kinh tế để tôi có thể an tâm thực hiện luận văn. Tôi xin gởi đến những người kể trên lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất! ii TÓM TẮT Sản phẩm thức uống chức năng từ đậu nành và gạo lức được chế biến bởi hai giống vi khuẩn Bacillus subtilis và Lactobacillus sp. tỷ lệ 2% mỗi giống với thành phần dinh dưỡng có nguồn gốc thực vật, độ chua nhẹ, mùi nồng, độ nhớt cao và cung cấp một lượng vi khuẩn sống 10 7 -10 8 CFU/ml. Khảo sát ảnh hưởng của Lactobacillus sp. đối với Bacillus subtilis cho thấy lượng acid lactic sinh ra làm giảm đáng kể lượng sinh khối Bacillus subtilis, bacteriocin của giống Lactobacillus sp. sinh ra ít và ảnh hưởng không đáng kể đến Bacillus subtilis, dịch nuôi cấy Bacillus subtilis không ảnh hưởng đến sinh khối Lactobacillus sp. Đây là một sản phẩm có thể tự tạo ở quy mô gia đình và giữ được tình trạng tốt trong 2 tuần nếu bảo quản ở nhiệt độ 10-20 o C. ABSTRACT The functional beverage product from soybean and brown rice contain Bacillus subtilis and Lactobacillus sp. at the rate of 2% with a rich nutrition vegetative origin, low acidity, concentrated flavor, high viscosity and provide alive bacteria of 10 7 -10 8 CFU/ml of every culture. The investigation on the effect of Lactobacillus sp. and Bacillus subtilis had shown that the lactic acid significantly reduced the biomass of Bacillus subtilis. Lactobacillus sp. has a small amount of bacteriocin and negligibly influences on Bacillus subtilis. The cultivated broth of Bacillus subtilis did not affect on the biomass of Lactobacillus sp. This product can be made at home and well remained in 2 weeks at the temperature of 10-20 o C. iii iv MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH ix CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1U 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3 Nội dung nghiên cứu 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3U 2.1 Thực phẩm chức năng 3 2.1.1 Khái niệm thực phẩm chức năng 3 2.1.2 Phân loại thực phẩm chức năng 4 2.2 Nguyên liệu đậu nành 7 2.2.1 Cây đậu nành 7 2.2.2 Hạt đậu nành 8 2.2.3 Thành phần hóa học 9 2.2.4 Giá trị y học của đậu nành 12 2.3 Nguyên liệu gạo lức 14 2.3.1 Giới thiệu 14 2.3.2 Thành phần hóa học 14 2.3.3 Giá trị dinh dưỡng và y học của gạo lức 17 2.4 Vi khuẩn lactic 18 2.4.1 Tổng quan về vi khuẩn lactic 18 2.4.2 Giống Lactobacillus 20 2.4.3 Vai trò probiotic của Lactobacillus 21 2.4.4 Ứng dụng của vi khuẩn lactic 23 2.5 Vi khuẩn Bacillus subtilis 25 2.5.1 Đặc điểm chung 25 v 2.5.2 Sự hình thành bào tử 27 2.5.3 Hệ enzyme amylase và protease của Bacillus subtilis 28 2.5.4 Ứng dụng của vi khuẩn Bacillus subtilis 29 CHƯƠNG 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31U 3.1 Nguyên vật liệu 31 3.1.1 Các chủng giống vi sinh vật 31 3.1.2 Nguồn nguyên liệu 31 3.2 Tiến trình thí nghiệm 32 3.2.1 Sơ đồ nội dung thí nghiệm 32 3.2.2 Nội dung bố trí thí nghiệm 32 3.3 Phương pháp khảo sát vi khuẩn Lactobacillus sp. 33 3.3.1 Phương pháp nhuộm Gram 33 3.3.2 Phương pháp định tính acid lactic 34 3.3.3 Phương pháp định lượng acid lactic 35 3.3.4 Xác định khả năng kháng Bacillus subtilis của dịch bacteriocin 35 3.4 Phương pháp khảo sát vi khuẩn Bacillus subtilis 36 3.4.1 Phương pháp dựng đường cong sinh trưởng 36 3.4.2 Phương pháp định tính và xác định hoạt tính enzyme amylase 37 3.4.3 Phương pháp định tính và xác định hoạt tính enzyme protease 38 3.5 Quy trình chế biến thức uống chức năng 40 3.5.1 Sơ đồ quy trình chế biến thức uống chức năng 40 3.5.2 Giải thích quy trình 40 3.6 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu dinh dưỡng của sản phẩm 42 3.6.1 Phương pháp xác định độ ẩm 42 3.6.2 Phương pháp xác định đạm tổng số theo Kjeldahl 43 3.6.3 Phương pháp xác định đạm formol 45 3.6.4 Phương pháp xác định đạm amoniac 46 3.6.5 Phương pháp xác định đường tổng 47 3.6.6 Phương pháp xác định đường khử 48 3.6.7 Phương pháp xác định hàm lượng lipid thô 49 3.6.8 Phương pháp xác định chỉ số peroxyde 49 3.7 Phương pháp đánh giá cảm quan 50 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 52 4.1 Một số đặc tính của giống Lactobacillus sp. 52 4.1.1 Đặc điểm hình thái 52 4.1.2 Khả năng làm đông tụ sữa 52 4.1.3 Khả năng sinh acid lactic 53 4.2 Một số đặc tính của giống Bacillus subtilis 54 4.2.1 Đặc điểm hình thái 54 4.2.2 Đường cong sinh trưởng của Bacillus subtilis 55 4.2.3 Hoạt tính enzyme amylase 56 4.2.4 Hoạt tính enzyme protease 57 4.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ giống Bacillus subtilis bổ sung vào sản phẩm 58 4.4 Kết quả khảo sát tỷ lệ giống Lactobacillus sp. bổ sung vào sản phẩm 59 4.5 Kết quả định lượng acid lactic trong sản phẩm 59 4.6 Ảnh hưởng của Lactobacillus sp. đối với Bacillus subtilis 60 4.6.1 Ảnh hưởng đơn lẻ của acid lactic đối với Bacillus subtilis 60 4.6.2 Ảnh hưởng đơn lẻ của dịch bacteriocin thô đối với Bacillus subtilis 61 4.7 Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Bacillus subtilis đối với Lactobacillus sp. 62 4.8 Kết quả phân tích các chỉ tiêu dinh dưỡng của sản phẩm 64 4.8.1 Độ ẩm 64 4.8.2 Đạm tổng 64 4.8.3 Đạm formol 65 4.8.4 Đạm amoniac 66 vi 4.8.5 Đường tổng 66 4.8.6 Đường khử 67 4.8.7 Hàm lượng lipid 67 4.8.8 Chỉ số peroxyde 68 4.9 Kết quả phân tích vi sinh vật 68 4.9.1 Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật 68 4.9.2 Kết quả định lượng tế bào sinh dưỡng, bào tử Bacillus subtilis, tế bào Lactobacillus sp. 69  4.10 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm 70 4.10.1 Đặc điểm cảm quan sản phẩm 70 4.10.2 Kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm 70 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 5.1 Kết luận 72 5.2 Kiến nghị 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC 78 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Hệ thống phân loại FOSHU 6 Bảng 2.2 Thành phần các chất trong hạt đậu nành 9 Bảng 2.3 Thành phần acid amine trong protein đậu nành 10 Bảng 2.4 Thành phần khoáng trong protein đậu nành 10 Bảng 2.5 Thành phần vitamine trong protein đậu nành 10 Bảng 2.6 Thành phần carbohydrate trong đậu nành (so với khối lượng chất khô trong đậu nành) 11  Bảng 2.7 Thành phần các acid béo trong dầu đậu nành 11 Bảng 2.8 Thành phần hóa học của gạo lức 14 Bảng 2.9 Thành phần và cân bằng năng lượng của ngũ cốc (Juliano, 1985) 15 Bảng 2.10 So sánh hàm lượng protein hòa tan giữa gạo thường và gạo lức 15 Bảng 2.11 Hàm lượng acid amine, vitamine khoáng chất của gạo lức 16 Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm định lượng enzyme amylase 38 Bảng 4.1 Đặc điểm hình thái vi khuẩn Lactobacillus sp. 52 Bảng 4.2 Đặc điểm hình thái vi khuẩn Bacillus subtilis 55 Bảng 4.3 Khảo sát tỷ lệ Bacillus subtilis sử dụng 58 Bảng 4.4 Khảo sát tỷ lệ Lactobacillus sp. sử dụng 59 Bảng 4.5 Kết quả ảnh hưởng của acid lactic đối với Bacillus subtilis 60 Bảng 4.6 Kết quả ảnh hưởng của dịch bacteriocin thô đối với Bac. subtilis 62 Bảng 4.7 Kết quả định lượng ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Bacillus subtilis đối với Lactobacillus sp. 63  Bảng 4.8 Kết quả định lượng đường tổng theo thời gian 66 Bảng 4.9 Kết quả định lượng đường khử theo thời gian 67 Bảng 4.10 Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh vật 68 Bảng 4.11 Kết quả định lượng tế bào theo thời gian 69 Bảng 5.1 Các chỉ tiêu dinh dưỡng của sản phẩm 73 viii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cây đậu nành 8  Hình 2.2 Quả và hạt đậu nành 8 Hình 2.3 Gạo lức 14 Hình 2.4 Vi khuẩn Lactobacillus 21 Hình 2.5 Các lợi ích về dinh dưỡng và liệu pháp chữa bệnh của Lactobacillus 21 Hình 2.6 Cấu trúc của phân tử Nisin 24 Hình 2.7 Tế bào vi khuẩn Bacillus subtilis 26 Hình 2.8 Bề mặt vi khuẩn Bacillus (C=Capsule, S=S-layer, P=Peptidoglycan) 27 Hình 2.9 Tiên mao của A: B. subtilis, B: P. polymyxa, C: B. laterosporus, D: P. alvei. 27  Hình 3.1 Đậu nành và gạo lức sử dụng làm thức uống chức năng 31 Hình 3.2 Sơ đồ nội dung thí nghiệm 32 Hình 3.3 Sơ đồ quy trình chế biến thức uống chức năng 40 Hình 4.1 Khuẩn lạc Lactobacillus sp. trên môi trường cà chua có bổ sung CaCO 3 52 Hình 4.2 Tế bào vi khuẩn Lactobacillus sp. 52 Hình 4.3 Khả năng làm đông tụ sữa đậu nành của Lactobacillus sp. 53 Hình 4.4 Kết quả định tính acid lactic 53 Hình 4.5 Đồ thị hàm lượng acid lactic sinh ra theo thời gian 54 Hình 4.6 Khuẩn lạc Bacillus subtilis trên môi trường CP 54 Hình 4.7 Tế bào vi khuẩn Bacillus subtilis 54 Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn sinh khối Bacillus subtilis theo thời gian 55 Hình 4.9 Khả năng phân giải tinh bột của Bacillus subtilis 56 Hình 4.10 Đồ thị hoạt tính enzyme amylase của Bacillus subtilis 56 Hình 4.11 Khả năng phân giải casein của Bacillus subtilis 57 ix [...]... thức uống chức n ng từ đậu n nh và gạo lức 1.2 Mục tiêu nghi n cứu Công trình n y được thực hi n với mục đích c n đạt là tạo ra s n phẩm thức uống phong phú, giàu thành ph n dinh dưỡng và các giá trị chức n ng từ nguy n liệu đậu n nh và gạo lức nhờ tác dụng sinh học của Bacillus subtilis và Lactobacillus sp Qua đó hiểu được một số hoạt động sinh học cơ b n giữa hai chủng Lactobacillus sp và Bacillus subtilis. .. sinh acid lactic và bacteriocin có tác dụng bảo qu n rất tốt, khi chúng được bổ sung vào s n phẩm sẽ làm tăng giá trị của s n phẩm cả về mặt dinh dưỡng l n chức n ng Vì vậy, để sử dụng hữu hiệu h n ngu n nguy n liệu truy n thống và nhằm đa dạng hóa các s n phẩm dinh dưỡng chức n ng, tôi đã thực hi n đề tài Nghi n cứu một số hoạt động sinh học của Lactobacillus sp và Bacillus subtilis để chế bi n thức. .. sung vào s n phẩm 1.3 N i dung nghi n cứu Bao gồm các n i dung chính sau: - Nghi n cứu một số hoạt động sinh học như sinh tổng hợp acid lactic và bacteriocin của vi khu n lactic, các enzyme amylase và protease của Bacillus subtilis - Nghi n cứu ảnh hưởng của acid lactic và bacteriocin do Lactobacillus sp sinh ra đối với Bacillus subtilis - Nghi n cứu ảnh hưởng của dịch nuôi cấy Bacillus subtilis đ n. .. hàng sang trọng B n cạnh những thức uống đ n gi n như n ớc gạo lức rang, trà gạo lức, c n có nhiều loại rượu được n u từ gạo lức mà gây dựng n n “thương hiệu” n i tiếng như rượu n p Gò Đen – đặc s n của người d n làng nghề n u rượu truy n thống khu vực thị xã B n Lức, huy n Long An [7] Mặt khác, tr n thị trường cũng xuất hi n nhiều s n phẩm làm từ gạo lức như s n phẩm bột gạo lức, thứ bột dinh dưỡng... ung thư, bệnh loãng xương và những biểu hi n của hội chứng ti n m n kinh M n n cổ đi n và n i tiếng nhất trong phương pháp chữa bệnh bằng thực phẩm là “cơm gạo lức muối mè” Vật liệu cũng như cách n u n ớng đã có từ ng n xưa ở n ớc ta n i riêng và Á Đông n i chung Theo Ohsawa, nhà dưỡng sinh người Nhật nh n định đó là “phương pháp n uống theo dịch lý Âm Dương” có s n trong n n 6 Chương 2: Tổng quan... th n và tiểu đường Tuy nhi n cho đ n nay đậu n nh v n nằm trong nhóm các nguy n liệu, s n phẩm và dịch vụ có sức cạnh tranh kém trong n n kinh tế quốc d n Một trong những lý do chính là ít s n phẩm mới từ đậu n nh có giá trị công nghiệp, các s n phẩm truy n thống từ đậu n nh thường m n, không n được một lượng l n mỗi khẩu ph n, các phụ phế phẩm (xơ) chưa được t n dụng đúng mức,… [6] Gạo lức có thành... được chế bi n từ gạo lức Đó là các m n n bình d n như cháo gạo lức n với cá bống kho rim từ quang gánh của Mệ Thức (B n Ngự - Huế), m n Mì Quảng làm từ gạo lức n u đỏ ở Quảng Nam, đ n m n Bánh đúc của vùng Đại Lộc B được cư d n cúng tế trong lễ Hội Bà sông Thu B n hàng n m ở huy n Duy Xuy n (Quảng Nam) hay m n lẩu Ngũ Hành độc đáo dùng với cơm gạo lức n u vừa n thay cho b n, mi n xuất hi n trong nhà... đ n Lactobacillus sp - Tạo s n phẩm thức uống chức n ng từ nguy n liệu đậu n nh và gạo lức nhờ tác dụng sinh học của Bacillus subtilis và Lactobacillus sp Qua đó, xác định tỷ lệ giống Bacillus subtilis sử dụng và thời điểm, tỷ lệ bổ sung Lactobacillus sp., đồng thời khảo sát một số bi n đổi của các chỉ tiêu dinh dưỡng di n ra trong quá trình bảo qu n s n phẩm 2 Chương 2: Tổng quan tài liệu CHƯƠNG 2:... dinh dưỡng và bệnh tim mạch ở Mỹ và Nhật B n cho thấy có sự khác biệt trong tỷ lệ người bệnh và số người tử vong Số người tử vong vì bệnh n y ở Nhật thấp h n ở Mỹ tới 6 l n Người Nhật sống ở Hawaii bị nhồi máu cơ tim cao h n người Nhật sống ở Mỹ và thấp h n người Nhật sống tr n đất Phù Tang, điều đó chứng tỏ ngoài nguy n nh n di truy n, bệnh tim c n chịu ảnh hưởng của môi trường với chế độ n uống và. .. n nh: chiếm 96% chất béo trong hạt đậu n nh, có màu vàng nhạt Tr n 80% acid béo trong dầu đậu n nh là acid béo không no, trong đó oleic và linoleic chiếm lượng nhiều nhất Dầu đậu n nh được tiêu hóa dễ dàng với thành ph n các acid béo không no và không có cholesterol, có vai trò sinh học cao đối với con người [30, 31, 34, 38] 2.2.4 Giá trị y học của đậu n nh 2.1.4.1 Đậu n nh và bệnh tim mạch Đậu n nh . ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG SINH HỌC CỦA LACTOBACILLUS. năm 2011 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG SINH HỌC CỦA LACTOBACILLUS. dung nghiên cứu Bao gồm các nội dung chính sau: - Nghiên cứu một số hoạt động sinh học như sinh tổng hợp acid lactic và bacteriocin của vi khuẩn lactic, các enzyme amylase và protease của Bacillus