Tim Hiểu Quy Trinh Sản Xuất Một Số Chế Phẩm Probiotic Va Prebiotic

Chế-Phẩm-Probiotic

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN DINH DƯỠNG HỌC

ĐỀ TÀI SỐ 32: TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT MỘT SỐ CHẾ PHẨM

PROBIOTIC VÀ PREBIOTIC

TP HCM, tháng 03 năm 2014

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

NỘI DUNG

1 CHẾ PHẨM PROBIOTIC 1

1.1 Tổng quan 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Các thế hệ probiotic 1

1.1.3 Lợi ích của probiotic 1

1.1.4 Hoạt động của vi sinh vật probiotic 1

1.1.5 Ứng dụng của chế phẩm probiotic 2

1.1.6 Các dạng chế phẩm probiotic 2

1.2 Sản xuất chế phẩm probiotic 2

1.2.1 Chọn lựa vi sinh vật probiotic 2

1.2.2 Quy trình sản xuất tổng quát 3

1.2.3 Thuyết minh quy trình sản xuất 3

1.2.4 Một số chế phẩm probiotic 4

2 CHẾ PHẨM PREBIOTIC 6

2.1 Tổng quan 6

2.1.1 Khái niệm 6

2.1.2 Lợi ích và tác hại của prebiotic đối với sức khỏe 6

2.2 Sản xuất chế phẩm Prebiotic 6

2.2.1 Sản xuất FOS 7

2.2.2 Sản xuất GOS 10

3 SỰ KHÁC NHAU GIỮA PROBIOTIC VÀ PREBIOTIC 12

KẾT LUẬN

PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội, khoa học công nghệ thì cụm từ “chế phẩm sinh học”

không còn quá xa lạ với mọi người Nhắc tới chế phẩm sinh học probiotic, prebiotic ta thấy ngay

được những lợi ích mà chúng mang lại cho sức khỏe con người cũng như lợi ích trong chăn nuôi, trồng trọt Chế phẩm sinh học ngày nay đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống như y tế, làm đẹp, sản xuất thực phẩm, sử dụng trong nông nghiệp Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa biết và hiểu rõ được về nguồn gốc, quy trình sản xuất của những chế phẩm đó Vấn đề này

sẽ được trình bày trong đề tài Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic Trong phạm vi môn Dinh dưỡng học, em chỉ tìm hiểu đề tài này trên đối tượng người

và được trình bày trong phần Nội dung bên dưới

1

NỘI DUNG

1.1 Tổng quan

1.1.1 Khái niệm

Probiotic là vi sinh vật sống trong đó khi được quản lý phù hợp về mật độ đem lại lợi ích cho sức khỏe trên vật chủ (FAO 2001) Cụ thể hơn, probiotic là các vi khuẩn sống có lợi đường

ruột, khi bổ sung vào cơ thể đem lại các lợi ích sức khoẻ cho con người nhờ cải thiện hệ vi sinh đường ruột và chức năng của ruột

1.1.2 Các thế hệ probiotic

Sản phẩm lên men tự nhiên: sữa chua, dưa chua, phô mai, kim chi,…được dùng có lợi về mặt dinh dưỡng, nhưng chưa có tính hỗ trợ trị liệu một cách rõ ràng

Thế hệ thứ 1, probiotic không bao (non-coated): có các sản phẩm như: Antibio, Abio Gran,

Biolac, Bio - Acimin, Bio - Baby,…; vi khuẩn được phân lập và tăng số lượng để sử dụng, nhưng vẫn là vi khuẩn không bao Nhược điểm: dễ bị hao hụt khi bảo quản và sử dụng

Thế hệ thứ 2, dạng bao tan trong ruột (enteric- coated): vi khuẩn chứa trong nang có lớp

bảo vệ chỉ tan trong ruột

Thế hệ thứ 3, dạng bao vi nang (micro-encapsulated): như Lactomin, giúp vi khuẩn qua dạ

dày tốt hơn Nhược điểm: tan chậm trong ruột

Thế hệ thứ 4, bao kép (DuolacTM): như Kidlac, Lacclean Gold, Chewable 7.1, Yamyam,

probiotic được bao 2 lớp, hiệu quả cao nhờ khả năng sống cao đến ruột và đồng thời đã khắc phục nhược điểm phóng thích chậm ở ruột như cách bao các thế hệ cũ, nhờ lớp bao thứ 2 (lớp bao peptide) có tính thúc đẩy phóng thích tại đích

1.1.3 Lợi ích của probiotic

Probiotic có những lợi ích như sau: tăng cường khả năng tiêu hóa lactose và hoạt động của

các enzyme khác; trị tiêu chảy do kháng sinh; trị viêm đường tiêu hóa; ức chế và tiêu diệt vi khuẩn có hại; giảm nguy cơ ung thư ruột kết; điều hòa miễn dịch, giảm phản ứng miễn dịch gây viêm; tăng cường sức khỏe sinh sản của phụ nữ

1.1.4 Hoạt động của vi sinh vật probiotic

Cạnh tranh vị trí dính bám và nguồn dinh dưỡng với vi sinh vật gây bệnh

Sản sinh các chất kháng khuẩn

Sản sinh các enzyme tiêu hóa

Kích thích hệ miễn dịch vật chủ

Cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột

Ức chế cơ chế kiểm soát mật độ tới hạn của hệ vi sinh vật

2

Chuyển hóa các chất ô nhiễm môi trường RNA, protein

Tăng kháng thể

Sản xuất các sản phẩm thứ cấp

Sản xuất chất kháng khuẩn, enzyme tiêu hóa…

1.1.5 Ứng dụng của chế phẩm probiotic

1.1.5.1 Trong y học và thực phẩm

Sử dụng vi khuẩn để muối chua rau quả, ủ chua thức ăn gia súc (làm chín sinh học các loại quả): Tạo được sinh khối vi khuẩn có ích, át cả sinh vật gây thối Gây chua, tạo hương vị thơm ngon cho sản phẩm Chuyển rau quả về dạng “chín sinh học” do đó mà hiệu suất tiêu hóa tăng Một số chủng dùng để sản xuất sữa chua đặc: Lactobacillus bulgaricus, Strepticoccus faecalist… Một số chủng được thêm vào sữa bột: Lactobacillus, Bifidobacterium… Tại những nước phát triển, các nhà sản xuất, chế biến đã ứng dụng bổ sung Probiotics vào nhiều loại thực phẩm như sữa chua ăn, phomát, kem

Chữa bệnh đường ruột: Pháp đã sản xuất và đưa ra thị trường từ hàng chục năm nay một sản phẩm mang tên Biolactyl chuyên trị tiêu chảy bằng nhiều khuẩn Lactic Vật liệu sinh học

1.1.5.2 Trong nông nghiệp

Probiotic có ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp: súc sản, thủy sản, tròng trọt… Probiotic giúp cải thiện sức khỏe của động vật, giúp tăng trọng, giảm tỉ lệ chết non và ngăn chặn tác nhân gây bệnh Sự lạm dụng kháng sinh trong ngành chăn nuôi và khả năng đề kháng kháng sinh đã làm tăng mối quan tâm đến probiotics

1.1.6 Các dạng chế phẩm probiotic

Probiotic cô lạnh (yophilisé): khi hạ nhiệt độ xuống thật thấp vi khuẩn sẽ trở nên khô như bột nhưng không bị tiêu diệt Chúng sẽ sống trở lại khi được đưa vào cơ thể

Viên nang (capsule): thường có hai hoặc bốn loại phối hợp với nhau như L.casei, L.acidophilus, L.bulgaricus, L.rhamnosus, Streptococcus thermophi- lus, B.lactis, B longum Bột (poudre): dạng bột pha trong nước Nhờ lưu lại bao tử trong thời gian ngắn nên khi đến ruột, một số lượng lớn vi khuẩn vẫn còn sống

Sữa chua trị liệu: Nên uống trước bữa ăn, có thể chứa một tỉ lệ probiotic rất cao (50 tỉ CFU/ liều)

1.2 Sản xuất chế phẩm probiotic

1.2.1 Chọn lựa vi sinh vật probiotic

Hiện nay, các chế phẩm probiotic đang được sản xuất nhiều đều chủ yếu cung cấp cho động vật nuôi, gia súc, gia cầm… riêng đối với người thì đang rất hạn chế Vì những chế phẩm

sử dụng cho người ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, việc sản xuất các chế phẩm này

3

cần phải luôn cẩn thận và chú ý từng giai đoạn Vì vậy khi sản xuất trước hết cần chọn đúng loại

vi sinh vật, sau đó cần kiểm soát chặt chẽ các yếu tố có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Khi chọn lựa vi sinh vật probiotic cần quan tâm đến các yếu tố sau: khả năng bám dính lên thành ruột; không sinh độc tố, không gây hại vật chủ; tạo sản phẩm vật chủ sử dụng được; có khả năng sinh trưởng sinh sản tốt; dễ nuôi cấy, số lượng tế bào quần thể lớn; chịu được pH thấp; sống sót được khi bao gói (bào tử); nhiệt độ

1.2.2 Quy trình sản xuất tổng quát

Dưới đây là quy trình sản xuất tổng quát chế phẩm probiotic dạng khô và dạng lỏng

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất chế phẩm probiotic

Đối với các chế phẩm probiotic, không có một quy trình cụ thể sản xuất một loại chế phẩm

cụ thể được công bố Vì vậy em xin trình bày quy trình tổng quát sản xuất chế phẩm probiotic và tìm hiểu về một số chế phẩm cụ thể là Viabiovit và Kidlac

1.2.3 Thuyết minh quy trình sản xuất

Nhân giống

Lên men

Dịch men

Chuyển hóa

Ổn định

Cố định vi sinh vật

Sản phẩm dạng lỏng

Giống

Sản phẩm dạng khô

4

Chuẩn bị giống

Chủng vi sinh vật sau khi được tuyển chọn, thuần hóa giúp vi sinh vật tăng khả năng thích nghi với điều kiện thực tế và lĩnh vực phục vụ Tiếp theo, chủng vi sinh vật được đem đi nhân giống đê tạo thành giống sử dụng cho sản xuất Hệ thống lưu giữ giống vi sinh thuần chủng phải được bảo quản theo tiêu chuẩn kỹ thuật đặc biệt Cần kiểm tra mật độ và trạng thái hoạt động của

vi sinh vật Các thông số phải được ghi nhận và báo cáo hàng giờ

Nhân giống

Môi trường dịch thể chuẩn bị cho quá trình nhân giống đảm bảo đầy đủ các chất dinh dưỡng, các nguyên tố đa lượng và vi lượng Trong môi trường này, vi sinh vật sinh trưởng, phát triển nhanh chóng và dần ổn định thích nghi trước khi được đưa vào quy trình lên men Nhân giống cần đảm bảo tạo ra và duy trì nguồn giống thuần chủng mang đầy đủ các ưu thế của giống gốc

Lên men

Tùy vào mục đích sản xuất và chủng vi sinh vật sử dụng để chuẩn bị các thông số nhử nhiệt độ, pH, môi trường lên men phù hợp

Xử lý ổn định hoạt tính men và cố định vi sinh vật

Vi sinh vật sẽ được đưa vào môi trường đặc biệt Môi trường này được bổ sung và thay đổi các tố chất và điều kiện cần thiết cho quá trình hình thành bào tử Giai đoạn này sẽ hình thành nên bào tử, tế bao tiềm sinh

Sản xuất men khô

Dịch men đã chuẩn bị được đem đi đông khô tạo khối vi sinh vật Khối vi sinh vật này được nghiền thành dạng bột, có nồng độ vi khuẩn cao Sau đó bột được trộn, nén Cuối cùng men

vi sinh được đóng gói trong nito, nhằm mục đích bảo quản, ta được thành phẩm

1.2.4 Một số chế phẩm probiotic

1.2.4.1 Chế phẩm Viabiovit

Viabiovit có thành phần là các vi khuẩn lành tính họ Lactobacillus (Lactobacillus sprorogenes, Lactobacillus kefir, Lactobacillus acidophilus) là thành phần chính vô cùng quan trọng và không thể thiếu trong các chế phẩm men vi sinh kết hợp với các vitamin nhóm B và vitamin PP có tác dụng tăng cường khả năng tiêu hoá và hấp thu tốt các chất bổ dưỡng cho trẻ Sản phẩm được phối hợp 3 chủng vi khuẩn trong họ Lactobacillus rất có lợi cho đường ruột Với hàm lượng vi khuẩn lớn và dạng đông khô nên khả năng sống bảo tồn lâu khi được bảo quản ở nhiệt độ thường Các chủng vi sinh vật này sẽ giúp cân bằng hệ thống vi khuẩn có ích trong đường ruột, giúp thúc đẩy quá trình tiêu hoá và hấp thu dinh dưỡng

Cơ chế tác dụng của Viabiovit: làm tăng cường hấp thu thức ăn nhờ các hoạt tính của 3 chủng vi khuẩn có ích

5

- Tạo môi trường axit nhờ tiết ra axit lactic, đây là môi trường trường thuận lợi cho hệ vi sinh lên men đường ruột phát triển và ngược lại, ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh dạng Gram(-)

- Tiết ra các chất diệt khuẩn như: acid acetic, acid benzoic…

- Thúc đẩy quá trình tổng hợp vitamin và một số acid amin cần thiết cho cơ thể, do đó rất

có lợi cho quá trình tiêu hoá và hấp thu

- Tác dụng của một số vitamin nhóm B và PP: nâng cao sức đề kháng của cơ thể, đặc biệt giúp tăng cường khả năng tiêu hoá và hấp thu tốt các chất bổ dưỡng cho trẻ sơ sinh

- Cân bằng rối loạn hệ vi khuẩn đường ruột do dùng kháng sinh Giúp tạo cảm giác ngon miệng và tăng cường tiêu hoá, dùng tốt cho những người rối loạn tiêu hoá (tiêu chảy, táo bón, đại tràng mãn tính, đầy hơi) không chỉ với trẻ em mà còn có tác dụng tốt với những người có nguy cơ bệnh tim mạch và chống lão hoá tuổi già

1.2.4.2 Chế phẩm Kidlac

Chế phẩm Kidlac là chế phẩm vi sinh dành cho trẻ em Là sự kết hợp synbiotic giữa 4 chủng probiotic với prebiotic sử dụng công nghệ probiotic bao kép Sản phẩm thuộc thế hệ probiotic thứ 4 Probiotic được bao 2 lớp, hiệu quả cao nhờ khả năng sống cao đến ruột, có tính thúc đẩy phóng thích tại đích nhờ lớp bao thứ 2 Probiotic nhờ lớp bao polysaccharid giúp bảo đảm sống tốt trong quá trình sản xuất và bảo quản, lớp bao protein có đặc tính đông vón trong môi trường acid giúp chống được tác động khi qua dịch dạ dày và muối mật để đến ruột Tại ruột, nhờ lớp protein có phân tán tốt trong pH trung tính hoặc hơi kiềm ở ruột, probiotic sẽ phóng thích tốt nhờ đó sản sinh nhanh chóng để phát huy tối đa tác dụng

Kidlac được phối hợp nhiều chủng, có tác dụng tốt hơn dùng riêng lẻ Kidlac là sự kết hợp của bốn chủng vi khuẩn: Lactobacillus acidophilus (100 billion cfu/g), Bifidobacterium longum (50 billion cfu/g), Bifidobacterium breve (50 billion cfu/g), Enterococcus faecium (100 billion cfu/g)

Hiệu quả khi sử dụng Kidlac:

- Giảm nhanh chóng các rối loạn đường ruột do bệnh lý và/hoặc dùng kháng sinh kéo dài hoặc nhiễm những loại khuẩn gây hại, thuốc hóa trị liệu,… gây nên các triệu chứng như tiêu chảy, viêm ruột, chướng bụng, đầy bụng, đi phân sống, rối loạn tiêu hóa, tăng sự thối rữa trong ruột

- Cải thiện các tình trạng mãn tính do rối loạn đường ruột thường xuyên và lâu dài như: táo bón, viêm đại tràng, thường xuyên bị trục trặc tiêu hóa và tiêu chảy, bị tiêu chảy khi uống sữa do không dung nạp lactose…

- Tái lập cân bằng tự nhiên trong hệ tiêu hóa, kích thích sự phát triển của các vi khuẩn có lợi cho sức khỏe, giúp đường ruột khỏe mạnh

- Giúp giảm nhiễm khuẩn và dị ứng đối với các kháng nguyên có trong thực phẩm

- Tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng, cung cấp các vitamin cho cơ thể nhằm nâng cao sức khỏe, tăng sức đề kháng của cơ thể

6

- Giúp tăng cường khả năng miễn dịch, phòng ngừa và kháng nhiều bệnh khác nhau

- Cung cấp các vitamin cho cơ thể nhằm nâng cao sức khỏe, colostrum giúp tăng khả năng miễn dịch và DHA giúp phát triển trí não

2 CHẾ PHẨM PREBIOTIC

2.1 Tổng quan

2.1.1 Khái niệm

Prebiotic được định nghĩa như là một thành phần thực phẩm không tiêu hóa được tác động

có ích đến vật chủ bằng cách kích thích có chọn lọc sự phát triển hoặc hoạt động của một hay một số lượng giới hạn các loại vi khuẩn trong ruột kết và do đó giúp cải thiện sức khỏe của vật chủ (Gibson và Roberfroid, 1995) Prebiotic chỉ các loại chất xơ hòa tan có mạch ngắn, chủ yếu

là các hợp chất oligosaccharide

2.1.2 Lợi ích và tác hại của prebiotic đối với sức khỏe

Prebiotic là nguồn thức ăn cho probiotic, tạo điều kiện cho lợi khuẩn phát triển mạnh mẽ

và cải thiện hệ tiêu hóa của cơ thể Prebiotic không bị tiêu hóa ở dạ dày, ruột non nên nó còn nguyên khi xuống ruột già, prebiotics nuôi dưỡng vi khuẩn ở ruột già và làm tăng hoạt động của chúng ở đây

Prebiotic tăng cường hấp thu canxi, magie và các chất khoáng khác; nâng cao và tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể; giảm nguy cơ ung thư trực tràng và ngăn ngừa ung thư ruột kết ở giai đoạn đầu; duy trì mức đường huyết, hỗ trợ người bệnh tiểu đường, giảm cholesterol xấu, hỗ trợ ổn định huyết áp, duy trì thoải mái cho đường ruột, ngăn chặn sự xâm nhiễm của một số vi khuẩn gây bệnh, chống sâu răng, giảm nguy cơ dị ứng ở trẻ em, hỗ trợ tiêu hóa dễ dàng hơn và hạn chế các trường hợp khó tiêu do đầy hơi, táo bón

Tuy nhiên, prebiotic chỉ có tác động tích cực tới cơ thể đã có sẵn các vi sinh vật hữu ích, bản thân prebiotics không sinh ra các vi sinh vật này Sử dụng nhiều prebiotics gây tình trạng đầy hơi, đi tiêu nhiều hơn 2 lần/ngày Các loại đường có nguồn gốc từ FOS có thể kích thích sự tăng trưởng của vi khuẩn Klebsiella là một vi khuẩn gây bệnh ở đường ruột Tiêu thụ prebiotic làm tăng vi khuẩn tạo khí gas trong hệ tiêu hóa, do đó các sản phẩm mới phát triển gần đây thường hướng tới việc đẩy mạnh sự phát triển của vi khuẩn không tạo khí Prebiotic có tác dụng khác nhau lên các đối tượng khác nhau Ví dụ FOS không ảnh hưởng đến sự hấp thu canxi ở thanh niên nhưng lại kích thích sự hấp thu này ở thiếu niên Vì vậy cần chú ý khi sử dụng prebiotics

2.2 Sản xuất chế phẩm Prebiotic

Prebiotic được sản xuất chủ yếu bằng bốn cách:

- Chiết tách trực tiếp từ nguyên liệu thô thực vật như: inulin từ rau diếp xoăn, oligosaccharide soybean từ đậu tương…

- Thủy phân có kiểm soát: thủy phân có kiểm soát polysaccharide bằng enzyme, có thể sử dụng phương pháp sắc ký để tinh sạch prebiotic như fructooligosaccharide từ inulin