Nghiên cứu vai trò của alginat trong quá trình tạo nguyên liệu probiotics chứa lactobacillus acidophilus

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NINH THỊ KIM THU NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA ALGINAT TRONG QUÁ TRÌNH TẠO NGUYÊN LIỆU PROBIOTICS CHỨA Lactobacillus acidophilus LUẬN VĂN THẠC SỸ DƯỢC HỌC HÀ NỘI 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NINH THỊ KIM THU NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA ALGINAT TRONG QUÁ TRÌNH TẠO NGUYÊN LIỆU PROBIOTICS CHỨA Lactobacillus acidophilus CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ DƯỢC PHẨM VÀ BÀO CHẾ MÃ SỐ 60720402 Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Đàm Thanh Xuân 2. ThS. Nguyễn Thị Trinh Lan HÀ NỘI 2013 MỤC LỤC DANH MỤC Trang ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Chương 1: TỔNG QUAN 2 1.1. Đại cương về probiotics 2 1.1.1. Khái niệm 2 1.1.2. Các vi sinh vật được sử dụng trong chế phẩm probiotics 2 1.1.3. Cơ chế tác dụng 4 1.1.3.1. Cơ chế tác dụng 5 1.1.3.2. Ứng dụng của probiotics 5 1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng probiotics trên thế giới và Việt Nam 5 1.2.1. Tình hình nghiên cứu sản xuất và sử dụng các chế phẩm probiotics trên thế giới 7 1.2.2. Tình hình nghiên cứu sản xuất và sử dụng các chế phẩm probiotics ở Việt Nam 7 1.3. Lactobacillus acidophilus 10 1.3.1. Đặc điểm hình thái, sinh lý 10 1.3.2. Khả năng chuyển hóa carbohydrat 11 1.3.3. Các dạng chế phẩm probiotics chứa L. acidophilus 11 1.4. Alginat 12 1.4.1. Tính chất 12 1.4.2. Ứng dụng 13 1.4.3. Một số nghiên cứu sử dụng alginate trong bào chế probiotics 13 1.5. Phương pháp đông khô 15 1.5.1. Ưu nhược điểm của phương pháp đông khô 16 1.5.2. Ứng dụng 16 1.5.3. Các tá dược bảo vệ thường dùng trong đông khô vi sinh vật 16 1.6. Nang cứng 19 1.6.1. Đặc điểm dạng thuốc nang cứng 19 1.6.2. Đánh giá chất lượng nang cứng 20 Chương 2. NGUYÊN LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1. Nguyên vật liệu và thiết bị 21 2.1.1. Nguyên vật liệu sử dụng 21 2.1.2. Môi trường sử dụng trong nghiên cứu 22 2.1.3. Các dung dịch và hỗn dịch sử dụng trong nghiên cứu 22 2.1.4. Thiết bị 22 2.2. Phương pháp nghiên cứu 23 2.2.1. Phương pháp nhân giống 23 2.2.2. Phương pháp nuôi cấy thu sinh khối 23 2.2.3. Phương pháp đông khô 24 2.2.4. Phương pháp tiệt khuẩn Tyndall 25 2.2.5. Phương pháp tạo thuốc bột chứa L. acidophilus 25 2.2.6. Phương pháp tạo nang cứng chứa L. acidophilus 25 2.2.7. Phương pháp xác định hàm ẩm 25 2.2.8. Phương pháp xác định số lượng VSV theo nguyên tắc pha loãng liên tục 26 2.2.9. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của alginate đến khả năng sống 27 sót của Lactobacillus acidophilus trong quá trình đóng thuốc bột 2.2.10. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của alginate đến khả năng sống sót của Lactobacillus acidophilus trong quá trình đóng thuốc nang cứng 28 Chương 3. THỰC NGHIỆM, KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 30 3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của alginate đến khả năng sống sót của vi khuẩn Lactobacillus acidophilus trong quá trình đông khô 30 3.1.1. Đánh giá thể chất của các nguyên liệu chứa Lactobacillus acidophilus tạo thành sau khi đông khô 30 3.1.2. Đánh giá độ ẩm và tốc độ hút ẩm của các mẫu đông khô vi sinh vật với tá dược bảo vệ là sữa gầy và alginate 33 3.1.3. Khảo sát số lượng vi khuẩn Lactobacillus acidophilus sống sót sau đông khô 36 3.1.4. So sánh khả năng sống sót của vi sinh vật trong nguyên liệu đông khô có và không có kết hợp alginate và sữa gầy 39 3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của alginate đến khả năng sống sót của vi khuẩn Lactobacillus acidophilus trong quá trình đóng thuốc bột và đóng nang cứng 42 3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của alginate đến khả năng sống sót của vi khuẩn L. acidophilus trong quá trình đóng thuốc bột 43 3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của alginate đến khả năng sống sót của vi khuẩn L. acidophilus trong quá trình tạo nang cứng 45 Chương 4: BÀN LUẬN 48 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 55 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT B. subtilis : Bacillus subtilis Cfu (Colony- Forming Units) : Số đơn vị khuẩn lạc FAO (Food and Agriculture Organization) : Tổ chức nông lương thế giới Glass : một trạng thái nhiệt động quá bão hòa không bền với độ nhớt cao HDL (High density lipoprotein) : Lipoprotein tỉ trọng cao HDSK : Hỗn dịch sinh khối IDF (Internation Dairy Federation) : Liên đoàn bơ sữa thế giới Kl/kl : Khối lượng/khối lượng Kl/tt : Khối lượng/thể tích L. acidophilus : Lactobacillus acidophilus LAB (Lactic acid bacteria) : Nhóm vi khuẩn lactic LDL (Low density lipoprotein) : Lipoprotein tỉ trọng thấp MRS (de Man, Rogosa, Sharpe) : Môi trường nuôi cấy vi khuẩn MT : Môi trường PPI (Proton Pump Inhibitor) : Ức chế bơm proton S. boulardii : Saccharomyces boulardii Tt/kl : Thể tích/khối lượng VSV : Vi sinh vật WHO (World Health Organization) : Tổ chức Y tế thế giới DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Các thế hệ bào chế của chế phẩm chứa probiotics 7 Bảng 1.2 Một số chế phẩm probiotics trên thị trường Việt Nam 9 Bảng 1.3 Cơ chế bảo vệ của tá dược trong quá trình đông khô 17 Bảng 2.1 Các hóa chất dùng trong nghiên cứu 21 Bảng 2.2 Các thiết bị dùng trong nghiên cứu 22 Bảng 3.1 Thể chất của các mẫu đông khô L. acidophilus với các tá dược bảo vệ tại thời điểm ngay sau khi đông khô 31 Bảng 3.2 Biến thiên hàm ẩm (%) của một số mẫu đông khô L. acidophilus với tá dược bảo vệ khác nhau theo thời gian 34 Bảng 3.3 Số lượng vi khuẩn sống sót trong 4 mẫu sau đông khô 37 Bảng 3.4 Tỷ lệ VSV sống sót sau đông khô so với mẫu ban đầu 37 Bảng 3.5 Hàm ẩm của các mẫu đông khô với tá dược bảo vệ là hỗn hợp sữa gầy với alginate ở các nồng độ 40 Bảng 3.6 Số lượng vi sinh vật sống sót tính trên 1g bột sau đông khô trong các mẫu đông khô sử dụng kết hợp alginate và sữa gầy. 41 Bảng 3.7 Số lượng vi sinh vật sống sót tính trên 1g bột đông khô 44 Bảng 3.8 Số lượng vi sinh vật sống sót trong 1 viên nang trong môi trường acid HCl pH 1,2 với tốc độ khuấy 50 v/phút 45 Bảng 3.9 Tỷ lệ vi sinh vật sống sót của mẫu alginate so với mẫu tinh bột trong môi trường pH 1,2 46 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ STT Tên bảng Trang Hình 1.1 Hình ảnh L. acidophilus trên kính hiển vi điện tử. 11 Hình 1.2 Công thức cấu tạo của acid α- L- guluronic và acid β- D- mannuronic 12 Hình 3.1 Hình ảnh mẫu đông khô với nước cất. 32 Hình 3.2 Đồ thị biểu thị hàm ẩm trung bình của các mẫu ngay sau đông khô và trong thời gian bảo quản. 34 Hình 3.3 Hình ảnh mẫu đông khô với alginate ngay sau khi tháo khỏi máy và sau 3 phút để ngoài môi trường. 35 Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn số lượng vi khuẩn L. acidophilus sống sót trong các mẫu sau đông khô 38 Hình 3.5 Hàm ẩm của các mẫu đông khô với tá dược bảo vệ là hỗn hợp sữa gầy với alginate ở các nồng độ 40 Hình 3.6 Số lượng vi sinh vật sống sót tính trên 1g bột sau đông khô trong các mẫu đông khô sử dụng kết hợp alginate và sữa gầy. 42 Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện số lượng vi sinh vật sống sót sau khi thử trong môi trường acid HCl pH 1,2 44 Hình 3.8 Số lượng vi sinh vật sống sót trong 1 viên nang trong môi trường acid HCl pH 1,2 với tốc độ khuấy 50 v/phút 46 LỜI CẢM ƠN  xinTS. Đàm Thanh Xuân và ThS. Nguyễn Thị Trinh Lan,   Ds. Lê Ngọc Khánh cùng  Công Nghiệp Dược  .      p và hoàn thành        30  viên Kim Thu 1 T V Probiotics thuộc nhóm các vi sinh vật sống không thể thiếu đối với sức khỏe con người. Những vi sinh vật này đưa vào cơ thể khi còn sống với một lượng đầy đủ sẽ có lợi cho sức khỏe của vật chủ. Chúng thường được bổ sung kèm với chế độ ăn hoặc qua các chế phẩm chứa probiotics. Vi sinh vật hay được sử dụng nhất trong các chế phẩm probiotics là nhóm vi sinh vật sinh acid lactic, mà trong đó điển hình là Lactobacillus acidophilus. Tuy nhiên, probiotics kém ổn định do bất lợi của điều kiện bảo quản cũng như hàng rào sinh học của vật chủ. Do vậy, các nghiên cứu trong nước cũng như trên thế giới hiện nay đều được thực hiện với mục tiêu giúp ổn định vi sinh vật. Trong đó, alginat là tá dược được nghiên cứu nhiều nhất trên thế giới. Nhưng trong nước các nghiên cứu về tá dược này còn rất hạn chế. Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi thực hiện đề tài:     a alginat       Lactobacillus acidophilus. Với các mục tiêu: alginat . alginat      [...]... Một số nghiên cứu khác lại cho thấy việc tạo nang cứng với các muối alginate của các kim loại hóa trị một (muối natri alginate hoặc kali alginate) cũng cho tác dụng bảo vệ vi sinh vật Randolph Stanley Porubcan nghiên cứu tạo nang cứng probiotics chứa natri alginate với hàm lượng biến thiên từ 10% đến 99% Kết quả của nghiên cứu cho thấy tỷ lệ phối hợp tối ưu này là 20 ÷ 14 60% Cũng theo nghiên cứu của. .. nguyên liệu đem đông khô nhằm: bảo vệ tế bào trong quá trình đông khô và đảm bảo sức chịu đựng của vi sinh vật trong quá trình làm khô [32] Một trong những phương pháp được sử dụng để gia tăng sự sống sót của vi sinh vật trong quá trình này là bổ sung vào nguyên liệu đông khô các tác nhân bảo vệ Các tác nhân này nhằm bảo vệ tế bào vi sinh vật trong quá trình đông khô Các tá dược chia thành các nhóm... hiện nghiên cứu năm 2010 về đánh giá khả năng bảo vệ L acidophilus trong chế phẩm probiotics bằng phương pháp tạo vi nang với alginate Với nguyên liệu ban đầu chứa khoảng 109 cfu/g, mẫu không được bảo vệ đều có số lượng sống sót sau 1h, 2h trong điều kiện pH 1 giảm xuống còn khoảng 105 ÷106 cfu/g (giảm khoảng 1000 lần), còn với phương pháp tạo vi nang thì sau 1h trong pH 1 số lượng Lactobacillus acidophilus. .. còn gọi là “skim milk” là các sản phẩm sữa mà trong thành phần có chứa không quá 0,5 % chất béo (trong khi sữa nguyên chất chứa hàm lượng chất béo khoảng 3,5%, sữa tách bơ-butter milk chứa khoảng 1% chất béo) Sữa gầy có trong các chế phẩm đông khô probiotic vì nó có tác dụng bảo vệ tốt probiotic trong quá trình đông khô Theo nhiều tổng kết nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước từ trước tới nay thì sữa... xung quanh và bên trong tế bào tạo ra một môi trường đủ nhớt bên trong và ngoài tế bào giúp ngăn cản sự biến đổi của tế bào ở mức thấp nhất [17] Theo một nghiên cứu khác thì protein trong sữa gầy có thể tạo thành lớp áo bảo vệ trên thành tế bào, đồng thời sữa gầy còn cung cấp những chất đệm tan trong nước (muối phosphat, muối citrat) giúp ổn định pH trong quá trình đông khô [32] Nguyên liệu đông khô với... khô cũng được sử dụng như một phương pháp bảo quản trong ngành công nghiệp thực phẩm để bảo quản 1 số sản phẩm khác 1.5.3 C ợ ệ ờ ù ậ Quá trình đông khô vi sinh vật tuy có nhiều ưu điểm nhưng nó cũng là 1 trong những nguyên nhân làm giảm số lượng vi sinh vật sống sót trong quá trình tạo nguyên liệu và chế phẩm probiotics Đặc biệt giai đoạn tiền đông là nguyên nhân gây lên áp lực cho thành tế bào vi khuẩn... thương Một nghiên cứu khác lại cho rằng sự thay 16 đổi hình thái tự nhiên của lipid màng và sự thay đổi cấu trúc của các protein nhạy cảm là nguyên nhân chính gây ra sự suy giảm số lượng tế bào trong quá trình đông khô [29] Một số tài liệu lại cho rằng chính việc hình thành tinh thế đá nội phân tử có thể là nguyên nhân gây phá vỡ màng tế bào Các tá dược bảo vệ được thêm vào trong thành phần nguyên liệu đem... đang được nghiên cứu ứng dụng để tạo vi nang chứa vi sinh vật để tăng khả năng sống của chúng trong các điều kiện bất lợi [21], [31], [41] Trong ngành y tế, loại vải sợi sản xuất từ natri và calci alginate được sử dụng để băng vết thương, cầm máu và làm vết thương mau lành hơn Ngoài ra, do tính trương nở trong nước và khả năng bám dính của dạng gel trong 13 nước, natri alginate được sử dụng trong một... Sản sinh ra các chất ức chế: Một số probiotics sản sinh ra các kháng sinh như bacteriocins giúp ngăn ngừa và tiêu diệt mầm bệnh Trong quá trình lên men đường, các thành phần khác nhau của probiotics sản sinh ra acid lactic giúp làm giảm pH của ruột và ngăn cản sự phát triển của các vi khuẩn không cần thiết Một số sản phẩm sinh ra trong quá trình trao đổi chất, quá trình lên men chuyển hóa carbohydrat... quần thể và đặc điểm sinh học của hệ vi sinh vật đường ruột ở động vật dưới tác động của probiotics Tuy nhiên, cho đến nay những nhân tố nào góp phần tạo nên một hệ vi sinh vật cân bằng hoặc làm rối loạn sự cân bằng của hệ vi sinh vật đường ruột cũng chưa được hiểu biết đầy đủ Đã có rất nhiều nghiên cứu về vai trò của probiotics đối với đời sống động vật như tác động của probiotics đối với hệ thống miễn . VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NINH THỊ KIM THU NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA ALGINAT TRONG QUÁ TRÌNH TẠO NGUYÊN LIỆU PROBIOTICS CHỨA Lactobacillus acidophilus. VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC DƯỢC HÀ NỘI NINH THỊ KIM THU NGHIÊN CỨU VAI TRÒ CỦA ALGINAT TRONG QUÁ TRÌNH TẠO NGUYÊN LIỆU PROBIOTICS CHỨA Lactobacillus acidophilus. Nghiên cứu ảnh hưởng của alginate đến khả năng sống sót của vi khuẩn L. acidophilus trong quá trình đóng thuốc bột 43 3.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của alginate đến khả năng sống sót của vi