Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của cao chiết nước từ hoa bụp giấm (hibiscus sabdariffal) và ứng dụng trong sản xuất sữa chua kefir

Nguyên nhân kháng thuốc là do người bệnh chưa sử dụng thuốc kháng sinh đúng cách, lạm dụng và sử dụng bừa bãi… Để góp phần giảm bớt hiện tượng kháng kháng sinh của siêu vi khuẩn kháng k

Lớp: 13DSH04

MSSV: 131100877

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đồ án nghiên cứu của riêng tôi được thực hiện trên cơ sở

lý thuyết, tiến hành nghiên cứu thực tiễn dưới sự hướng dẫn của ThS Phạm Minh Nhựt Các số liệu, kết quả nêu trong đồ án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan này

Tp.Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm…

Sinh viên

Phạm Thị Thảo Vi

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu Trường Đại học Công Nghệ Tp Hồ Chí Minh, quý thầy cô giảng dạy tại Khoa Công nghệ Sinh học - Thực phẩm - Môi trường cùng tất cả các thầy cô đã truyền dạy những kiến thức quý báu cho em trong suốt những năm học vừa qua

Qua đây em xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phạm Minh Nhựt, người đã định hướng nghiên cứu, quan tâm, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian làm khoá luận tốt nghiệp Bên cạnh đó em xin cảm ơn các thầy cô ở Phòng Thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học - Thực phẩm - Môi trường cùng các anh chị, bạn bè đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đề tài của mình

Cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn đến gia đình đã luôn bên cạnh, động viên con những lúc khó khăn, nản lòng trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu cũng như trong cuộc sống

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Sinh viên

Phạm Thị Thảo Vi

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4

1.1 Giới thiệu về bụt giấm 4

1.1.1 Tên gọi và phân loại 4

1.1.2 Phân loại thưc vật 4

1.1.3 Mô tả thực vật 4

1.1.4 Phân bố 5

1.1.5 Giá trị sử dụng của cây bụt giấm 5

1.1.6 Thành phần hóa học của bụt giấm 6

1.1.7 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 6

1.1.7.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 6

1.1.7.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 7

1.2 Tổng quan về cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất có nguồn gốc thực vật 9

1.2.1 Khái niệm về hoạt tính kháng khuẩn 9

1.2.2 Cơ chế kháng khuẩn 9

1.2.3 Một số hợp chất có khả năng kháng khuẩn từ thực vật 10

1.2.3.1 Hợp chất phenolic 11

1.2.3.2 Nhóm alkaloid 15

1.2.3.3 Nhóm terpenoid và tinh dầu 16

1.3 Tổng quan về sữa 17

1.3.1 Giới thiệu về sữa 17

1.3.2 Tính chất lý hóa của sữa 17

1.3.2.1 Sữa là hệ phân tán cao 18

1.3.2.2 Độ chua của sữa 18

1.3.2.3 Tính oxi hoá khử của sữa 18

1.3.2.4 Khối lượng riêng 18

1.3.2.5 Áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng 18

1.3.2.5 Tính kháng khuẩn 19

1.3.3 Thành phần hóa học của sữa 19

1.3.3.1 Đường lactose 20

1.3.3.2 Chất béo 21

1.3.3.3 Protein 22

1.3.3.4 Khoáng 23

1.3.3.5 Vitamin 23

1.3.3.6 Hormone 23

1.3.3.7 Các hợp chất khác 24

1.4 Kefir và quá trình lên men tạo sữa chua của hạt kefir 24

1.4.1 Khái niêm về sữa chua kefir 24

1.4.2 Nguồn gốc hạt kefir 25

1.4.3 Thành phần hạt giống Kefir 26

1.4.3.1 Vi sinh vật trong hạt Kefir 26

1.4.3.2 Chu kỳ phát triển của giống Kefir 27

1.4.3.3 Kefiran 30

1.4.3.4 Một số loài vi khuẩn lactic quan trọng 31

1.4.3.5 Dinh dưỡng và những lợi ích về sức khoẻ của Kefir 34

1.4.4 Cơ sở khoa học của quá trình lên men 35

1.4.4.1 Lên men lactic 35

1.4.4.2 Lên men ethanol 38

1.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình lên men 39

1.4.6 Quy trình sản xuất sữa chua bằng hạt Kefir 40

1.4.6.1 Sơ đồ sản xuất sữa chua bằng hạt Kefir 40

1.4.6.2 Thuyết minh quy trình sản xuất sữa chua bằng hạt Kefir 41

1.4.7 Phương pháp bảo quản và phục hồi hoạt động của hạt kefir 42

1.4.7.1 Phương pháp bảo quản hạt kefir 42

1.4.7.2 Phục hồi hoạt động của hạt kefir 43

CHƯƠNG II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45

2.1 Địa điểm và thời gian 45

2.1.1 Thời gian tiến hành thí nghiệm 45

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu 45

2.2 Vật liệu nghiên cứu 45

2.2.1 Nguồn mẫu 45

2.2.2 Môi trường 45

2.2.3 Vi sinh vật 45

2.2.4 Hóa chất 46

2.2.5 Dung môi 46

2.2.6 Thiết bị và dụng cụ 46

2.2.6.1 Dụng cụ 46

2.2.6.2 Thiết bị 47

2.3 Phương pháp nghiên cứu 48

2.3.1 Phương pháp thu và xử lý nguồn mẫu 48

2.3.2 Phương pháp tách chiết và thu nhận cao thực vật 48

2.3.2.1 Nguyên tắc 48

2.3.2.2 Cách tiến hành 48

2.3.3 Phương pháp cấy truyền vi sinh vật 49

2.3.3.1 Nguyên tắc 49

2.3.3.2 Cách tiến hành 49

2.3.4 Phương pháp bảo quản lạnh sâu 49

2.3.4.1 Nguyên tắc 49

2.3.4.2 Cách tiến hành 50

2.3.5 Phương pháp tăng sinh, xác định mật độ tế bào vi sinh vật chỉ thị 50

2.3.5.1 Nguyên tắc 50

2.3.5.2 Cách tiến hành 50

2.3.6 Phương pháp pha loãng mẫu 51

2.3.6.1 Nguyên tắc 51

2.3.6.2 Cách tiến hành 51

2.3.7 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn 51

2.3.7.1 Nguyên tắc 52

2.3.7.2 Cách tiến hành 52

2.3.8 Phương pháp xác định nồng độ ức chế tối thiểu MIC 53

2.3.8.1 Nguyên tắc 53

2.3.8.2 Cách tiến hành 53

2.3.9 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 54

2.3.9.1 Phương pháp phân tích 54

2.3.9.2 Xử lý số liệu 54

2.4 Bố trí thí nghiệm 54

2.4.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng tách chiết cao chiết hoa bụt giấmcủa nước.56 2.4.1.1 Bố trí thí nghiệm 56

2.4.1.2 Thuyết minh quy trình 58

2.4.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết nước bụt giấm trên các chủng vi khuẩn gây bệnh 59

2.4.2.1 Quy trình thí nghiệm 59

2.4.2.2 Thuyết minh quy trình 61

2.4.3 Thí nghiệm 3: Xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của cao chiết nước từ

hoa bụt giấm đối với các chủng vi khuẩn gây bệnh 62

2.4.3.1 Quy trình thí nghiệm 62

2.4.3.2 Thuyết minh quy trình 64

2.4.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên một số môi trường 64

2.4.4.1 Mục đích 64

2.4.4.2 Cách tiến hành 64

2.4.4.3 Chỉ tiêu theo dõi 65

2.4.5 Thí nghiệm 5 : Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ hạt kefir đến quá trình lên men 65 2.4.5.1 Mục đích 65

2.4.5.2 Cách tiến hành 65

2.4.5.3 Chỉ tiêu theo dõi 65

2.4.6 Thí nghiệm 6: Khảo sát hoạt lực của hạt kefir sau một khoảng thời gian bảo quản… 65

2.4.6.1 Mục đích 65

2.4.6.2 Cách tiến hành 65

2.4.6.3 Chỉ tiêu theo dõi 66

2.4.7 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hưởng của độ acid dừng đến thời gian lên men và chất lượng sản phẩm 66

2.4.7.1 Mục đích 66

2.4.7.2 Cách tiến hành 66

2.4.7.3 Chỉ tiêu theo dõi 67

2.4.8 Thí nghiệm 8: Khảo sát tỷ lệ phối chế siro thích hợp cho sản phẩm sau lên men… 67

2.4.8.1 Mục đích 67

2.4.8.2 Cách tiến hành 67

2.4.8.3 Chỉ tiêu theo dõi 68

2.4.9 Thí nghiệm 9: Khảo sát tỷ lệ cao chiết nước bổ sung vào sản phẩm 69

2.4.9.1 Mục đích 69

2.4.9.2 Cách tiến hành 69

2.4.9.3 Chỉ tiêu theo dõi 69

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 70

3.1 Kết quả đánh giá hàm lượng thu hồi cao chiết nước bụt giấm 70

3.2 Kết quả hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết nước bụt giấm trên các chủng vi khuẩn gây bệnh 70

3.3 Kết quả xác định nồng độ ức chế tối thiểu MIC của cao chiết nước từ hoa bụt giấm đối với các chủng vi khuẩn gây bệnh 73

3.4 Kết quả khảo sát khả năng nhân sinh khối của hạt kefir trên một số môi trường…… 76

3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ hạt kefir đến quá trình lên men……… 77

3.6 Kết quả khảo sát hoạt lực của hạt kefir sau một khoảng thời gian bảo quản…79 3.7 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của độ acid dừng đến thời gian lên lên men và chất lượng sản phẩm 81

3.8 Kết quả khảo sát tỷ lệ phối chế siro thích hợp cho sản phẩm sau lên men… 82

3.9 Kết quả khảo sát tỷ lệ cao chiết nước bụt giấm bổ sung vào sản phẩm thích hợp nhất…… 83

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86

4.1 Kết luận 86

4.2 Kiến nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

DNA: Deoxyribonucleic acid

MBC: Minimal Bactericidal Concentration: Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu MIC: Minimum Inhibition Concentration: Nồng độ ức chế tối thiểu RNA: Ribonucleic acid

TSA: Trypton Soya Agar

TSB: Trypton Soya Broth

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Những nhóm hợp chất tự nhiên có hoạt tính kháng khuẩn (theo Cowan,

1999)…… 10

Bảng 1.2 Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa 18

Bảng 1.3 Thành phần của một số loại sữa 19

Bảng 1.4 Các thành phần chính của một lít sữa 19

Bảng 1.5 Các vi sinh vật có trong hạt Kefir (Oberman H và cộng sự, 1998) 28

Bảng 1.6 Giá trị nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng của một số loài vi khuẩn lactic…… 33

Bảng 1.7 Biến đổi các thành phần từ sữa tạo thành Kefir 39

Bảng 3.1 Kết quả đường kính vòng ức chế (mm) của cao chiết nước bụt giấm trên 20 chủng vi khuẩn gây bệnh 71

Bảng 3.2 Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của cao chiết nước bụt giấm đối với 20 chủng vi khuẩn gây bệnh 73

Bảng 3.3: sinh khối (g) của hạt kefir trong các môi trường sau 24h và 48h lên men ở nhiệt độ phòng 76

Bảng 3.4 Độ chua (độ 0T) sản phẩm tạo thành lên men ở nhiệt độ phòng 77

Bảng 3.5: khảo sát hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dưới ảnh hưởng của các tỷ lệ chất bảo vệ ở -150C theo thời gian bảo quản 79

Bảng 3.6 Thời gian lên men để đạt độ acid yêu cầu 81

Bảng 3.7 Kết quả đánh giá cảm quan độ acid thích hợp dừng quá trình lên men 82

Bảng 3.8 kết quả đánh giá cảm quan tỷ lệ phối chế siro 82

Bảng 3.9 kết quả đánh giá cảm quan tỷ lệ phối chế cao chiết nước bụt giám 83

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Cây và đài hoa bụt giấm 5

Hình 1.2 Những vị trí của vi khuẩn bị tác động bởi các hợp chất thực vật (Burt, 2004)…… 9

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của phân tử quinone, anthraquinone và hypericin 12

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của catechine 13

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của coumarine 14

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của phân tử Solamargine 15

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của berberine 16

Hình 1.8 Sữa tươi 17

Hình 1.9 Sơ đồ tóm lược chuyển hóa các chất trong quá trình lên men sữa 37

Hình 1.10 Thành phần môi trường trước và sau khi lên men 39

Hình 1.11 Sơ đồ sản xuất sữa chua bằng hạt Kefir 41

Hình 1.12 Hạt kefir đươc bảo quản đông lạnh(-150C) 43

Hình 2.1 Mẫu atiso đỏ phơi khô đến khối lượng không đổi 48

Hình 2.2 Phương pháp pha loãng mẫu 51

Hình 2.3 Đường kính vùng ức chế vi khuẩn của cao nước và Ciprofloxacin 53

Hình 2.4 Quy trình nghiên cứu sản xuất sữa chua kefir bụt giấm 55

Hình 2.5 Quy trình tách chiết và thu hồi cao từ bụt giấm 57

Hình 2.6 Mẫu bụt giấm sau khi được phơi khô và xay nhỏ 58

Hình 2.7 Dich chiết mẫu sau 3 lần ngâm 59

Hình 2.8 Quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của cao chiết 60

Hình 2.9 Giếng thạch trước và sau khi bổ sung cao 61

Hình 2.10 Quy trình xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của cao chiết 63

Hình 3.1 Đồ thị thể hiện sinh khối (g) của hạt kefir trong các môi trường sau 24, 48h lên men ở nhiệt độ phòng 76

Hình 3.2 Đồ thị thể hiện độ 0T của sản phẩm lên men ở nhiệt độ phòng với 3 tỷ lệ cấy giống 5%, 7%, 9% 78 Hình 3.3 Đồ thị thể hiện hoạt lực lên men (0T) của hạt kefir dưới ảnh hưởng của các tỷ

lệ chất bảo vệ ở -150C theo thời gian bảo quản 80

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Kháng kháng sinh một hiểm họa đang đe dạo nghiêm trọng đến sức khỏe cộng đồng thế giới khiến các nhà khoa học đau đầu tìm hướng giải quyết Đây hiện tượng xảy ra khi mầm bệnh hay vi khuẩn không bị tiêu diệt bởi thuốc kháng sinh Chúng không những tồn tại mà còn sinh sản ra những thế hệ vi khuẩn mới, cũng có đặc tính kháng thuốc và hóa chất điều trị nhiễm trùng, gây hậu quả ngày càng nặng nề khiến bệnh lâu khỏi, nặng hơn, nguy cơ tử vong cao, chi phí điều trị cao, làm tăng gánh nặng lên mỗi cá nhân, gia đình và sự phát triển chung của xã hội Theo thống kê, hàng năm trên thế giới có 700.000 ca tử vong bởi vi khuẩn kháng thuốc Ngày 27/2/2017, tổ chức

Y tế Thế giới (WHO) đã công bố danh sách các mầm bệnh đề kháng kháng sinh cần ưu tiên để phát triển các kháng sinh mới, theo đó thì các chủng vi khuẩn kháng kháng sinh phổ biến nhất hiện nay là các chủng vi khuẩn gây bênh đường ruột và vi khuẩn gây

bệnh cơ hội trên da như Acinetobacter, Pseudomonas và nhiều chủng Enterobacteriaceae (bao gồm Klebsiella, E coli, Serratia và Proteus) Nguyên nhân

kháng thuốc là do người bệnh chưa sử dụng thuốc kháng sinh đúng cách, lạm dụng và

sử dụng bừa bãi… Để góp phần giảm bớt hiện tượng kháng kháng sinh của siêu vi khuẩn kháng kháng sinh hãy sử dụng thuốc kháng sinh một cách thông minh khi bị bệnh nhẹ thay vì sử dụng thuốc tây hãy sử dụng những loại thuốc kháng sinh tự nhiên như sữa chua, gừng, hành, nghệ, mật ong…

Sữa chua bắt nguồn từ Bulgari với tên gọi khác là yaourt một sản phẩm thu được khi lên men lactic từ sữa động vật, có nhiều ích lợi đối với sức khỏe con người Sữa chua có thể làm từ sữa tươi, sữa bột hoặc sữa đặc có pha đường, nhờ quá trình lên men lactic, đường chuyển hóa thành đường lactose dễ tiêu hóa và các chất thơm như axetoin, diaxetin Sữa chua trở thành món ăn dinh dưỡng do vậy ngày nay sữa chua là một trong những sản phẩm đang được ưa dùng và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người Ngoài việc cung cấp nguồn dinh dưỡng thiết yếu, thúc đẩy tiêu hóa, tăng

cường sức đề kháng của cơ thể nó còn được biết đến với tính chất kháng một số bệnh: ung thư, chống lão hoá và tăng cường tiêu hoá Khác với sữa chua thông thường, kefir

là sản phẩm vừa lên men lactic nhờ nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm, vừa lên men rượu nhờ nấm men Kefir có khả năng lên men rất mạnh và có thể lên men liên tục trong nhiều lần Ngoài ra, hạt kefir còn có khả năng lên men được nhiều loại nước trái cây và là một nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất acid lactic ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: thực phẩm, y học

Từ năm 1992, bụt giấm đã du nhập vào Việt Nam và được đỡ đầu bởi nhà khoa học Mai Thi Tấn Đài hoa bụt giấm là một loại dược liệu rất có lợi cho sức khỏe Tính theo hàm lượng chất khô đài hoa bụt giấm chứa khoảng 1,5% anthocyanin, axit hữu cơ khoảng 15 – 30%, các vitamin A, B1, B2, C, E, F và nhiều loại khoáng chất như sắt, đồng, canxi, magie, kẽm… Đài hoa bụt giấm chứa một loại chất chống oxy hóa rất hiếm là flavonoid lên tới 12%

Các sản phẩm sữa chua thông thường chỉ có khả năng ức chế một số chủng vi khuẩn và phổ ức chế hẹp do đó để khắc phục những hạn chế này luận văn sẽ nghiên cứu kết hợp sữa kefir và bụt giấm để tạo ra sản phẩm sữa chua kefir bụt giấm nhằm mục đích hỗ trợ kháng khuẩn, kéo dài thời gian bảo quản và làm đa dạng phong phú cho sản phẩm kefir đồng thời tạo ra một loại kháng sinh tự nhiên góp phần giảm thiểu tình trạng kháng kháng sinh hiện nay Với ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn nêu trên chúng tôi thực hiện đề tài

“Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của cao chiết nước từ hoa bụt giấm (Hibiscus sabdariffa L) và ứng dụng trong sản xuất sữa chua kefir” đề tài này được

thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh

2 Mục tiêu nghiên cứu

Tiến hành đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết nước từ hoa bụt giấm

và trên cơ sở đó thiết lập quy trình sản xuất sữa chua kefir bụt giấm

3 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết nước bụt giấm

- Nghiên cứu các thông số cho quá trình lên men tạo sản phẩm sữa chua kefir

- Nghiên cứu tạo sản phẩm sữa chua kefir bụt giấm

4 Phạm vi nghiên cứu

Mẫu hoa bụt giấm được tách chiết cao từ dung môi nước, khảo sát hoạt tính

kháng khuẩn trên các nhóm vi khuẩn: Escherichia Coli, Samonella spp., Vibrio spp., Shigella spp., Listeria spp., Pseudomonas spp., Enterococcus spp., Staphylococcus spp

Nghiên cứu khảo sát các thông số như môi trường kefir nhân sinh khối tốt nhất,

tỷ lệ hạt kefir cần dùng cho quá trình lên men, điều kiện bảo quản để kéo dài thời gian

sử dụng hạt kefir, độ acid dừng thích hợp kết thúc quá trình lên men, tỷ lệ phối chế siro, cao chiết bụt giấm để hoàn thiện quy trình sản xuất sữa chua kefir bụt giấm và tạo thành phẩm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1.1 Tên gọi và phân loại

Tên khoa học: Hibiscus Sabdariffa Linn

Tên tiếng anh: Roselle

Tên thường gọi: Atiso đỏ, bụp giấm, hoa vô thường, hoa lạc thần, mai côi gia, đay nhật, lạc tế quỳ

1.1.2 Phân loại thưc vật

Theo phân loại thực vật học, cây bụt giấm được sắp xếp theo trình tự

Giới (kingdom) : Thực vật (Plantae)

(Không được xếp hạng) : Cây hạt kín (Angiosperm)

(Không được xếp hạng) : Eudicots

(Không được xếp hạng) : Rosids

Bộ (order) : Malvales

Họ (family) : Bông (Malvaceae)

Chi (genus) : Dâm bụt (Hibiscus)

Loài (species) : Sabdariffa

Binomial name : Hibiscus sabdariffa

1.1.3 Mô tả thực vật

Bụt giấm có tuổi thọ khoảng một năm, cao từ 1,5 - 2m, thân màu lục hoặc đỏ tía, phân nhánh gần gốc, cành nhẵn hoặc hơi có lông Lá mọc so le, lá ở góc nguyên, lá phía trên chia 3 – 5 thùy chân vịt, mép có răng cưa Hoa đơn độc, mọc ở nách, gần như không có cuống, đường kính từ 8 – 10 cm Tràng hoa màu vàng hồng hay tía, có khi trắng Quả nang hình trứng, có lông thô mang đài màu đỏ sáng tồn tại bao quanh quả

Chu kì sinh trưởng và phát triển của cây bụt giấm từ 4 - 6 tháng Cây ưa sáng, chịu hạn, có thể trồng ở đất đồi xấu, khô cằn Bụt giấm được nhân giống từ hạt, hạt được gieo vào đầu mùa mưa và có thể thu hoặch sau 4- 6 tháng

1.1.5 Giá trị sử dụng của cây bụt giấm

Cây là một trong hơn 300 loài thuộc giống cây bông được biết đến trên thế giới Giống cây này có rất nhiều ứng dụng trong đời sống con người và xu hướng sử dụng hiện nay như:

- Trồng để làm cây hoa cảnh

- Che phủ đất, cây hoang dại có sức sống cao

- Sử dụng để làm thảo dược và thực phẩm chức năng

Cây bụt giấm có thể được coi là cây thực phẩm chức năng với nhiều hoạt chất sinh học, tính sinh dược học cao, nhiều axit hữu cơ, các kích thích tố thực vật, giàu vitamin Nó cung cấp các chất dinh dưỡng cơ bản cho cơ thể

- Chống lại chứng cao huyết áp

- Làm giảm cholesterol trong máu

- Thay đổi thành phần nước tiểu, góp phần ngăn ngừa và làm tăng sỏi thận

- Có tác dụng chống viêm, sưng

- Chống chứng co thắt gây nhồi máu cơ tim

- Sửa đổi những đột biến gen, ngăn ngừa ung thư

- Trích ly làm màu thực phẩm tự nhiên có tác dụng chống lão hóa bảo vệ tế bào cơ thể

- Tăng cường chức năng tiêu hóa

- Kháng nấm, kháng khuẩn

- Nâng đỡ chức năng gan, mật

- Hạn chế sự béo phì do tích tụ mỡ trong máu, bảo vệ thành mạch

Đông y cho rằng, cây bụt giấm có vị chua, tính mát, có tác dụng thanh mát giải khát, liễm phế, chi khái nên được sử dụng để điều trị các bệnh như sau:

- Chữa bệnh gan mật, cao huyết áp: lấy đài hoa bụt giấm 9 – 15 gam, sắc hoặc hãm nước uống

- Chữa cao huyết áp: dùng cao đài hoa bụt giấm trộn cùng hydroxyd nhôm làm viên hoàn tương đương khoảng 0,64 gam dược liệu Mỗi lần uống 3 – 5 viên, ngày uống 2 – 3 lần

- Hỗ trợ trị xơ cứng động mạch: dùng đài hoa 9 – 15 gam lấy nước uống hằng ngày thay nước trà

1.1.6 Thành phần hóa học của bụt giấm

Đài hoa bụt giấm là một loại dược liệu rất có lợi cho sức khỏe Tính theo hàm lượng chất khô đài hoa bụt giấm chứa khoảng 1,5% anthocyanin, axit hữu cơ khoảng

15 – 30%, các vitamin A, B1, B2, C, E, F và nhiều loại khoáng chất như sắt, đồng, canxi, magie, kẽm… Đài hoa bụp giấm chứa một loại chất chống oxy hóa rất hiếm là flavonoid lên tới 12%

1.1.7 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.1.7.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Năm 1993, sở khoa học công nghệ và môi trường tỉnh Hà Tây đã triển khai đề

tài “Chiết xuất chất màu tự nhiên từ đài hoa Hibiscus sabdariffa để dùng trong y học, thực phẩm và mỹ phẩm” và đề tài “Chiết xuất chất kháng sinh dược học trong Hibiscus sabdariffa để làm thuốc chữa bệnh” Sau một vài năm thực hiện, đề tài kết thúc nhưng

kết quả đạt được chưa đủ để đưa cây bụt giấm trồng ở những vùng đồi núi lên hạng vị trí quan trọng Một số nhà khoa học của trung tâm công nghệ thực vật – viện di truyền nông nghiệp của Khoa Sinh Học Trường Đại học Khoa học Tự nhiên cũng đã nghiên cứu và khẳng định được tác dụng dược học của cây bụt giấm

Năm 1998 – 1999, Trần Thúy, viện trưởng viện y học dân tộc cổ truyền đã nghiên cứu các chế phẩm từ bụt giấm để điều trị bệnh cho bệnh nhân Nhưng với điều kiện khó khăn và thiếu thốn việc tách chiết các hoạt chất trong bụt giấm để sử dụng trong công nghiệp sản xuất mỹ phẩm hoặc dược phẩm chưa thành công Một số nhà nghiên cứu đã tìm tòi một hướng đi khác, chế biến đài hoa bụt giấm thành những sản phẩm thực phẩm thông thường, dễ được người tiêu dùng chấp nhận

Năm 2003, Đỗ Thị Thu Thùy có báo cáo nghiên cứu “Chất màu đỏ anthocyanin trích từ đài hoa bụt giấm”

Năm 2012, Nguyễn Thị Huệ, Nguyễn Thị Kim Pha, Nguyễn Bình Kha, Trịnh Thanh Tâm, Khoa Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Lạc Hồng đã nghiên cứu

“Nghiên cứu sản xuất nước giải khát từ đài hoa bụt giấm”

1.1.7.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Năm 2002, Wong, P, YHM Salman và YB Cheman nghiên cứu về: Các đặc

điểm hóa lý của đài hoa bụt giấm, “Phsico-chemical charaeteristics of roselle (Hibiscus sabdariffa)”

Năm 2010, Ugwu Arinze ở Nigeria nghiên cứu về: thành phần hóa học và khoáng chất của dịch chiết từ đài hoa bụt giấm, “Chemical/Mineral composition of

water extracts of Hibiscus sabdariffa”

Năm 2010, Wahid A Luvonga, M.S Njoroge and P.W.Ngunjiri tại Kenya,

nghiên cứu đề tài “Chemical characterization of Hibiscus sabdariffa (Roselle) calyces

and evauation of its functional potential in the food industry” đã khảo sát và định lượng một số thành phần dinh dưỡng và khoáng chất của đài hoa bụt giấm Đồng thời đánh giá cảm quan về mùi cho thức uống bụt giấm trong công nghiệp

Năm 2011, Azza A Abou – Arab, Ferial M Abu – Salem and Esmat A Abou – Arab, với đề tài “Phsical – chemical properties of natural pigments (anthocanin)

extracted from Roselle calces (Hibiscus sabdariffa)” Đề tài đã khảo sát ảnh hưởng của

dung môi trích ly đến thành phần hóa học của dịch chiết bụt giấm

Kết quả nghiên cứu của Herear và công sự (Phtomedicine, 2004), cho thấy khi uống 10 gam đài hoa bụt giấm khô hãm với 519 ml nước nóng mỗi ngày trước bữa sáng liên tục 4 tuần, huyết áp tâm thu giảm 11%, huyết áp tâm trương giảm 12,5% tương đương với nhóm bệnh nhân đối chứng uống Captopril liều 50 mg/ngày

Kết quả nghiên cứu lâm sàng có đối chứng được thực hiện bởi nhóm Mckay và cộng sự (J Nutr.,2010) tiến hành trong sáu tuần, nhóm nghiên cứu mỗi ngày uống 240

ml trà bụt giấm, huyết áp tâm thu và tâm trương đều giảm (5,5% và 4%)

Kết quả nghiên cứu của nhóm Diane L Mckay (2008) kết luận “Sử dụng hàng ngày trà bụt giấm có thể giảm huyết áp ở người tăng huyết áp độ 1”

Bụt giấm có khả năng ức chế alpha-glucoside và alpha-amylase, hai enzyme liên quan mật thiết đến chuyển hóa nhóm bột đường (Cacbohydrat) của cơ thể, giúp hạ đường huyết (Ademiluyi, J Med Food, 2012) Trên mô hình tăng đường huyết bằng streptozotoin hoặc alloxan, uống 100 – 200 mg/kg/ngày, nồng độ glucose máu giảm 60 – 65% (Peng, J Agric Food Chem, 2011; Faromdam Clin Farmacol, 2007)

Bụt giấm giúp bảo vệ gan: dịch chiết nước và anthocyanin (200mg/kg) của đài hoa bụt giấm làm giảm men gan ALS, ATS trên bệnh nhân rối loạn chuyển hóa Dịch chiết ethanol cũng làm giảm đáng kể peoxid lipid trên mô hình hoại tử gan bằng cacbon tetrachloride (Dahiru và cộng sự, 2003)

1.2 Tổng quan về cơ chế kháng khuẩn của các hợp chất có nguồn gốc thực vật

1.2.1 Khái niệm về hoạt tính kháng khuẩn

Kháng khuẩn thực vật là tên gọi chung chỉ các hợp chất hữu cơ có trong thực vật, có tác dụng tiêu diệt hay kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật Các chất kháng khuẩn thường có tác dụng đặc hiệu lên các loài vi sinh vật khác nhau ở một nồng độ thường rất nhỏ (Silva và Fernandes, 2010)

1.2.2 Cơ chế kháng khuẩn

Cơ chế hoạt động khác nhau của các hợp chất kháng khuẩn có trong thực vật đã được nghiên cứu Chúng có thể ức chế các vi sinh vật, gây trở ngại cho một số quá trình trao đổi chất hoặc có thể điều chỉnh biểu hiện gen và con đường truyền tín hiệu (Etherton và ctv, 2002; Manson, 2003; Surh, 2003)

Không phải tất cả các cơ chế hoạt động đều làm việc trên các mục tiêu cụ thể, và một số vùng khác của tế bào có thể bị ảnh hưởng bởi các cơ chế khác (Hình1.2)

Hình 1.2 Những vị trí của vi khuẩn bị tác động bởi các hợp chất thực vật (Burt, 2004)

Cao chiết từ các loại thực vật có thể biểu hiện hoạt tính kháng lại các chủng vi khuẩn ở các mức độ khác nhau như sự can thiệp vào các lớp đôi phospholipid của màng tế bào gây hậu quả làm gia tăng độ thấm, tổn hại các thành phần tế bào, phá hủy các enzyme tham gia vào việc hình thành năng lượng tế bào, tổng hợp các thành phần cấu trúc và đồng thời phá hủy hoặc làm bất hoạt các vật liệu di truyền Nói chung, cơ chế tác động của hợp chất kháng khuẩn tự nhiên có liên quan đến sự rối loạn, phá vỡ màng tế bào chất, làm gián đoạn mất ổn định lực chuyển động của proton (PMF), dòng điện tử, sự vận chuyển tích cực, và đông tụ các thành phần của tế bào (Kotzekidou và ctv, 2008)

Quinone Hypericin Liên kết bám dính, tạo

phức hợp với thành tế bào, làm bất hoạt enzyme

Flavonoid Chrysin Liên kết bám dính Flavone - Tạo phức hợp với thành tế

bào Abyssinone Khử hoạt tính enzyme

Ức chế phiên mã ngược HIV

Tannin Ellagitannin Bám dính Protein

Bám dính Adhesin

Ức chếenzyme Phá vỡ màng sinh chất Tạo phức hợp với thành tế bào

Phá vỡ vách tế bào Tạo phức kim loại-ion Coumarin Warfarin Tương tác với DNA nhân

thực (hoạt tính kháng vius) Terpenoid

Tinh dầu

- Capsaicin Phá vỡ vách tế bào

Alkaloid - Berberine Xen vào thành tế bào hoặc

DNA Piperine

Lectin

Polypeptide

Mannose-specific Agglutinin

Khóa sự kết hợp của virus hoặc hấp phụ

Falxatin Hình thành cầu Disulfide Polyacetylen - 8s-heptadeca-

diene-4,6-diyne-1,8-diol

2(Z),9(Z)-?

1.2.3.1 Hợp chất phenolic

Nguyên nhân chính tạo ra độc tính của các hợp chất phenolic đối với vi sinh vật

là sự ức chế enzyme bởi các hợp chất oxy hóa, có thể thông qua phản ứng với nhóm sulfuhydryl hoặc thông qua sự tương tác không đặc hiệu của các chất này với protein

Người ta nhận thấy rằng anthraquinone được lấy từ một loài cây có nguồn gốc từ

Pakistan có khả năng kìm hãm vi khuẩn Bacillus anthracis, Corynebacterium pseudodiphthericum và Pseudomonas aeruginosa có khả năng diệt khuẩn đối với Pseudomonas pseudomalliae Hypericin, một anthraquinone cho thấy là có khả năng

chống bệnh trầm cảm và có hoạt tính kháng khuẩn tổng hợp (Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2010)

z

Quinone Anthraquinone Hypericin

Hình 1.3 Cấu trúc hóa học của phân tử quinone, anthraquinone và hypericin

b Flavonoid

Các hợp chất flavonoid tổng hợp bởi cây trồng để phản ứng lại sự nhiễm khuẩn

và có tác dụng kháng khuẩn đối với nhiều loài vi sinh vật Hoạt tính kháng khuẩn của flavonoid là do khả năng tạo phức với các protein tan ngoại bào, tạo phức với thành tế

bào vi khuẩn, và ức chế transpeptidase làm cho mucopeptide – yếu tố đảm bảo cho thành tế bào vi khuẩn vững chắc không tổng hợp được Các flavonoid càng ưa béo càng có khả năng phá vỡ màng tế bào vi sinh vật (Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2010)

c Catechin

Catechin là những hợp chất flavonoid được nghiên cứu rộng rãi do chúng có mặt

trong trà xanh ôlong Qua những nghiên cứu, người ta nhận thấy trà xanh có hoạt tính

kháng khuẩn đã ức chế Vibrio cholerae O1, Streptococcus mutans, Shigella spp., và các vi khuẩn, vi sinh vật khác Catechin vô hoạt độc tố gây bệnh tả của Vibrio, ức chế enzyme glucosyltransferase của vi khuẩn S mutans, cơ chế tác dụng cũng là do khả

năng tạo phức như được mô tả ở phần quinone Hoạt động nghiên cứu gần đây được tiến hành trên cơ thể chuột Khi chuột được cho ăn khẩu phần ăn có chứa 0,1%

catechine có nguồn gốc từ trà thì khe nứt do sâu răng của chuột do S.mutans gây ra

giảm 40% (Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2010)

Hình 1.4 Cấu trúc hóa học của catechine

Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy rằng các dẫn xuất của flavones có khả năng

ức chế virus (RSV) Người ta đã tìm ra hoạt tính và phương thức hoạt động của quercetin, naringin, hesperetin và catechin Trong khi naringin không ức chế virus type 1(HSV-1) gây bệnh mụn giộp, polyvirus type 1, virus type 3 gây bệnh khó thở ở trẻ hoặc RSV, thì ba flavanoid khác lại có tác dụng theo những phương thức khác nhau

Hesperetin làm giảm sự sao chép nội bào của các loài virus trên, catechin ức chế sự lây nhiễm nhưng không làm giảm sự sao chép nội bào của RSV và HSV-1, quercetin là chất có hiệu quả tốt trong việc giảm tính lây nhiễm các loại bệnh do vi sinh vật gây ra Người ta cho rằng sự khác nhau nhỏ về cấu tạo trong các hợp chất cũng ảnh hưởng rất quan trọng đến hoạt tính kháng khuẩn của chúng

Nhiều dẫn chất coumarine có tác dụng kháng khuẩn đặc biệt là chất novobiocine

là một chất kháng sinh có phổ kháng khuẩn rộng có trong nấm

Hình 1.5 Cấu trúc hóa học của coumarine

Stretptomyces niveus Nó cũng có hoạt tính chống lại virus Coumarin được biết

là có độc tính cao vì thế cần được xử lý rất cẩn thẩn bởi y tế cộng đồng Một vài coumarine khác cũng có hoạt tính chống lại vi sinh vật và có khả năng ức chế nấm

Candida albicans (Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2010)

e Tannin

Một trong những tính chất rất đặc trưng của tannin là tạo phức với các protein thông qua các liên kết không đặc hiệu như liên kết hydro và các liên kết cộng hóa trị

Khi liên kết với protein chúng có thể làm mất hoạt tính của các protein chức năng Các protein này có thể là enzyme, các protein vận chuyển hay thành tế bào polypeptide Scalbert xem xét lại các tính chất kháng khuẩn của tannin vào năm 1991 Ông đưa ra 33 nghiên cứu ghi nhận tính kháng khuẩn của tannin Theo các nghiên cứu này, tannin có thể ức chế sự phát triển của nấm sợi, nấm men và các vi khuẩn Tính kháng khuẩn của tannin được tăng cường bởi tia cực tím (UV) ở mức ánh sáng kích hoạt bước sóng khoảng 320 đến 400 nm Ngoài ra, có ít nhất hai nghiên cứu đã chỉ ra rằng tannin

có thể ức chế virus nhờ cơ chế đảo ngược quá trình phiên mã DNA của virus

1.2.3.2 Nhóm alkaloid

a Solamargine

Solamargine là một glycoalkaloid kháng khuẩn tốt nhất đối với 2 nhóm Giardia

và Entamoeba, chúng liên quan trực tiếp đến việc kháng khuẩn đối với các vi khuẩn

gây bệnh tiêu chảy Thường có trong các cây quả mọng họ cà (Solanum khasianum) và các alkaloid khác trong loài cây này có tác dụng chống lại sự lây nhiễm khi đã mắc phải HIV

Hình 1.6 Cấu trúc hóa học của phân tử Solamargine

b Berberine

Berberine là một đại diện quan trọng của alkaloid có trong các cây: hoàng đằng,

hoàng bá, hoàng liên… có tác dụng kháng khuẩn rộng đối với Shigella spp., Staphylococcus spp (tụ cầu khuẩn), Vibriospp., Streptococcus spp Những năm gần

đây, một số nghiên cứu mới nhất cho thấy berberine có tính kháng khuẩn với nhiều vi khuẩn Gram dương, Gram âm và các vi khuẩn acid Ngoài ra nó còn chống lại một số nấm men gây bệnh và một số động vật nguyên sinh

Berberine kháng khuẩn hiệu quả đối với các nhóm vi khuẩn gây bệnh sốt rét do berberine có khả năng gây đột biến RNA của vi khuẩn gây bệnh sốt rét, chính điều này

mà tác dụng kháng khuẩn của Berberine khá mạnh đối với loại vi khuẩn gây bệnh này

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của berberine

1.2.3.3 Nhóm terpenoid và tinh dầu

Terpenene và terpenoid có hoạt tính kháng khuẩn đối với nấm, vi khuẩn, virus và động vật nguyên sinh Năm 1977, có nghiên cứu cho rằng 60% các dẫn xuất của tinh dầu có khả năng ức chế nấm, trong khi khoảng 30% ức chế được vi khuẩn Đồng thời, các acid betulinic triterpenoid là một trong nhiều terpenoid có khả năng ức chế được HIV Cơ chế tác động của tecpen chưa được khẳng định rõ ràng, nhưng được suy đoán

là liên quan đến sự phá vỡ màng tế bào bởi các hợp chất lipophilic

Các nhà khoa học cũng đã tìm thấy các terpenoid hiện diện trong các loại tinh dầu

thực vật có ích trong việc kiểm soát Listeria monocytogene Theo Mendoza, việc tăng

nhóm ưa nước (hydrophilicity) của kaurene diterpenoids thì làm giảm mạnh tính kháng khuẩn của chúng Các nhà khoa học thực phẩm cũng đã tìm thấy các terpenoids hiện

diện trong các loại tinh dầu thực vật có ích trong việc kiểm soát Listeria monocytogenes Dầu hung quế, một thảo dược được thương mại hóa, được xác định là

hiệu quả kháng khuẩn tương đương với 125 ppm clo khử trùng trong lá rau diếp (Tôn

Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2010)

Cơ chế kháng khuẩn của lectin và polypeptide là do có sự hình thành của các ion trên màng vi sinh vật, hoặc do sự cạnh tranh và ức chế sự bám dính protein trên cơ quan thụ cảm vật chủ ở vi sinh vật Bên cạnh đó chúng còn phá vỡ màng tế bào, cản trở

sự trao đổi chất và ảnh hưởng tới các thành phần tế bào chất

Thionin là peptide thường được tìm thấy trong lúa mạch và lúa mì, bao gồm 47 amino acid Chúng có khả năng ức chế nấm men, vi khuẩn Gram âm và Gram dương Fabatin là một loại peptide có trong đậu fava, có cấu trúc liên quan tới γ-thionins

từ ngũ cốc và nó ức chế được E coli, P aeruginosa, và Enterococcus hirae nhưng lại không ức chế Candida hoặc Saccharomyces

1.3.1 Giới thiệu về sữa

Sữa là thức ăn tự nhiên có giá trị dinh dưỡng hoàn hảo Sữa chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cần thiết cho người như protein, lipit, các vitamin, các muối khoáng,

do đó nó cũng là môi trường dinh dưỡng rất tốt cho các loài vi sinh vật sinh trưởng và phát triển

Hình 1.8 Sữa tươi

1.3.2 Tính chất lý hóa của sữa

1.3.2.1 Sữa là hệ phân tán cao

Các thành phần của sữa tuy có tính chất khác nhau nhưng khi hòa vào môi trường nước được thể đồng nhất và phân tán cao Lactose và glucose tan trong nước ở dạng phân tử, còn muối của acid hữu cơ, vô cơ tồn tại ở dạng ion Protein dạng keo, chất béo sữa dạng hạt phân tán cao

1.3.2.2 Độ chua của sữa

Có nhiều đơn vị để biểu diễn độ chua của sữa như độ Soxhlet Henkel (0SH), độ Thorner (0T), độ Dornic (0D) Thông thường độ chua của chuẩn độ được định nghĩa là

số ml dung dịch NaOH 0.1N dùng để trung hòa acid của 100ml dịch sữa Sữa thường

có độ chua trung bình là 16÷180T (độ Thorner)

Bảng 1.2 Mối liên hệ giữa các đơn vị đo độ chua của sữa

(Lâm xuân Thanh, 2003)

1.3.2.3 Tính oxi hoá khử của sữa

Do trong sữa chứa nhiều chất có khả năng khử hay oxy hóa như: acid ascorbic, tocopherol, riboflavin, systin, men…làm cho sữa cũng có tính chất đó

1.3.2.4 Khối lượng riêng

Khối lượng riêng của sữa phụ thuộc hàm lượng chất béo cũng như các chất tan trong sữa Trung bình sữa có khối lượng riêng d = 1,027÷1,032, số liệu này thay đổi tùy giống, loài, thời kỳ cho sữa Khi pha thêm nước vào sữa sẽ làm thay đổi giá trị này

1.3.2.5 Áp suất thẩm thấu và nhiệt độ đóng băng

Áp suất thẩm thấu (Ptt) của sữa được tạo ra bởi những chất phân tán cao như đường lactose, muối Bình thường Ptt = 6 atm ở 00C Nhiệt độ đóng băng của sữa là

-0,550C Căn cứ vào nhiệt độ đóng băng có thể biết được sữa có bị pha thêm nước vào hay không

1.3.2.5 Tính kháng khuẩn

Sữa khi mới vắt xong, thường vi sinh vật không phát triển được mà có thể bị tiêu diệt vì trong sữa có chất kháng thể

1.3.3 Thành phần hóa học của sữa

Nguyên liệu sử dụng chính trong sản xuất Kefir là sữa, thành phần cơ bản trong sữa các loài động vật bao gồm nhóm chủ yếu như Bảng 1.3

Bảng 1.3 Thành phần của một số loại sữa

Loại sữa Protein

%

Casein

%

Whey protein

liên kết với protein <1g/l Chất béo

(25 – 45 g/l)

Ở dạng cầu béo: là những giọt chất béo có đường kính từ 1÷10µm, được bao bằng một màng lipoprotein, ở dạng nhũ tương Ở dạng các hợp chất hoà tan trong chất béo: các sắc tố (β caroten), sterol(cholesterol), các vitamin

Nitơ phi protein 0,3g: ure axit uric creatin

Cu, I…

9 0.87

Chất khô tổng

số (MST)

Sữa đã được làm bốc hơi nước 130 12.60

Các chất khác Các chất xúc tác sinh học: các vitamine (A, D, E,

K, B1, B2,PP, B6, B12,C…) và các enzyme Các khí hòa tan: CO2, O2, N2 chiếm 4-5% thể tích sữa

- Dạng β-lactose anhydrous C12H22O11 (phân tử β-lactose khan) Tỷ lệ hàm lượng giữa α-lactomonohydrate và β-lactose anhydrous trong sữa phụ thuộc vào giá trị pH và nhiệt độ của sữa

Khi hoà tan đường α-lactose monohydrat dạng tinh thể vào nước, góc quay cực của dung dịch sẽ là +89,400C

Nếu giữ dung dịch này ở nhiệt độ phòng, sau 24 giờ góc quay cực sẽ giảm xuống giá trị +550

Đó là do một số phân tử α-lactose monohydrat đã chuyển sang dạng β-lactose anhydrous Khi đó dung dịch sẽ tồn tại cân bằng:

L-α-lactose monohydrat ↔ L-β-lactose anhydrous Việc giảm giá trị góc quay cực của dung dịch α-lactose monohydrat sẽ diễn ra với tốc độ nhanh hơn nếu pH được kiềm hoá về giá trị 9,0 hoặc dung dịch được gia nhiệt ở 750C Lactose là đường khử, độ ngọt của lactose thấp hơn nhiều so với các disacharide và monosacharide thường gặp Nếu như độ ngọt của saccharose được đánh giá với chỉ số 100, của maltose là 32, glucose là 74 và fructose là 173 thì độ ngọt của lactose chỉ đạt 16 Lactose có thể bị thuỷ phân tạo ra 2 monosacharide là glucose và galactose bởi enzym β -galactoside (lactase)

Các đường đơn giản như glucose, fructose, saccharose, có nhiều trong thực vật (hoa, trái cây các loại) Tuy nhiên chỉ có sữa động vật là nguồn chứa lactose duy nhất trong tự nhiên

Ngoài lactose, trong sữa còn có glucose (hàm lượng trung bình 70mg/l), galactose (20mg/l) và các hợp chất glucid chứa Nitơ như N-acetyl glucosamine, N-acetyl galactosamine, acid N-acetyl neuraminic Tuy nhiên, hàm lượng của chúng rất thấp, chỉ ở dạng vết

1.3.3.2 Chất béo

Là thành phần quan trọng, về dinh dưỡng chất béo có độ sinh năng lượng cao, chứa các vitamin trong chất béo (A, D, E) Với sản phẩm sữa lên men, chất béo ảnh

hưởng tới mùi vị, trạng thái sản phẩm Có 98÷99% chất béo là triglyxerid, 1÷2% còn lại là các phospholipid, cholesterol, vitamin A, D, E, K

Trong sữa có 18 acid béo Mỗi glyxerol có thể kết hợp với 3 acid béo cùng loại hoặc khác loại nên số glyxeride khác nhau là vô cùng lớn Lớp váng sữa trên bề mặt có nhiều thể hình cầu kích thước khác nhau nổi tự do trong sữa, mỗi thể cầu được bao bọc bằng một màng mỏng Thể cầu mỡ này có màng bao từ protein và các phosphatide (rất bền) có tác dụng bảo vệ giữ cho chúng không bị phá hủy bởi các enzym trong sữa (đường kính cầu mỡ 0,1÷20µm (trung bình 3÷4 µm)), có 3000 đến 4000 triệu cầu mỡ/1ml sữa, là thành phần nhẹ nhất trong sữa (tỷ trọng 0,925g/cm3) và có xu hướng nổi lên bề mặt Phần còn lại ngoài các cầu mỡ là sữa gầy

Acid béo chiếm 98÷99% tổng chất béo, khác với mỡ động vật là chứa nhiều acid béo no khối lượng phân tử thấp

Casein-calci-phosphat Casein trung hoà về điện (kết tủa)

Casein-Calci-phosphat Paracasein + Ca 2+ (kết tủa)

Chymosin

Sữa đã tách casein biến thành dạng trong, nước còn lại chứa các protein hoà tan như α-lactose-globulin và globulin kháng thể được gọi là các protein nước sữa (whey)

Các chất chứa nitơ phi protein bao gồm các acid amin tự do, creatin, acid uric, polipeptit, ure… Trong tất cả hợp chất trên thì acid amin là có ý nghĩa hơn cả

Ngoài ra, sữa còn chứa các nguyên tố khác như Zn, Fe, I, Cu, Mo Chúng rất cần thiết cho quá trình dinh dưỡng của con người Một số nguyên tố độc hại như Pb, As… đôi khi cũng được tìm thấy ở dạng vết trong sữa bò

1.3.3.5 Vitamin

Vitamin sữa được chia làm hai nhóm: Vitamin hoà tan trong nước gồm B1, B2, B3, B5, B6, C…và vitamin hoà tan trong chất béo gồm A, D, E, K Nhìn chung hàm lượng vitamin nhóm B trong sữa bò thường ổn định do chúng được tổng hợp chủ yếu bởi vi khuẩn trong ngăn thứ nhất dạ dày của nhóm động vật nhai lại và không phụ thuộc vào điều kiện ngoại cảnh Tuy nhiên, hàm lượng vitamin tan trong chất béo bị ảnh hưởng sâu sắc bởi thành phần thức ăn và điều kiện thời tiết

1.3.3.6 Hormone

Hormone do các tuyến nội tiết tiết ra và giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của động vật Trong sữa bò ta có thể tìm thấy nhiều loại hormone, chúng được chia thành 3 nhóm là proteohormone, hormone peptide và hormone steonide, trong số đó prolactine được nghiên cứu nhiều hơn cả Hàm lượng trung bình prolactine trong sữa bò là 50µg/l, trong sữa non là 23mg/l Đa số bị mất hoạt tính khi thanh trùng

ở nhiệt độ thấp (60÷650C)

1.3.3.7 Các hợp chất khác

Trong sữa bò còn chứa các chất khí, chủ yếu là CO2, O2 và N2 Tổng hàm lượng chúng chiếm từ 5÷6% thể tích sữa Các chất khí trong sữa thường tồn tại ở 3 dạng: dạng hoà tan, dạng liên kết hoá học với các chất khác và dạng phân tán Khí ở dạng hoà tan hay phân tán thường gây ra một số khó khăn trong các quy trình chế biến sữa Do

đó sữa tươi thường được qua xử lý bài khí trước khi chế biến Thỉnh thoảng người ta còn phát hiện trong sữa có các hợp chất hoá học khác như:

- Chất kháng sinh: penicilline, chloramphenicol

- Chất tẩy rửa: nước Javel, kiềm

- Pesticide: heptachlore và các epoxyde, aldride duldrine, chlordane

- Kim loại nặng

- Nguyên tố phóng xạ, nitrat, độc tố vi sinh vật

Những hợp chất này gây độc cho người sử dụng Hàm lượng chúng trong sữa thường ở dạng vết và thường nhiễm vào sữa từ nguồn thức ăn, thiết bị, dụng cụ chứa và môi trường chuồng trại

1.4.1 Khái niêm về sữa chua kefir

Sữa chua kefir là sản phẩm lên men nhờ nấm kefir, đây là loại nấm vi khuẩn có thể làm biến đổi sữa nhờ một hệ vi sinh vật phức tạp gắn với nhau bởi chất polisacharide gồm nhiều loài vi khuẩn và nấm men chúng cùng phát triển cộng sinh trên môi trường sữa Khác với sữa chua thông thường sữa kefir vừa lên men lactic nhờ nhóm vi khuẩn lactic ưa ấm, vừa lên men rượu nhờ nấm men do đó sản phẩm kefir có

vị chua đặc trưng và thoảng nhẹ mùi nấm men Sản phẩm từ lâu đã được biết đến như một loại thuốc thiên nhiên với nhiều dược tính được minh chứng qua quá trình sử dụng

ở nhiều vùng trên thế giới, nó giúp tăng cường khả năng miễn dịch, giảm căng thẳng thần kinh, làm tan sạn mật, sạn thận, điều hoà huyết áp, làm ngưng sự tăng trưởng của

tế bào ung thư và những lợi ích sức khoẻ khác mà cho đến nay vẫn còn được xem là những điều bí mật

1.4.2 Nguồn gốc hạt kefir

Cách đây hàng nghìn năm, Kefir được biết đến như một thứ nấm dùng chữa bệnh, nó xuất xứ từ cách nuôi riêng của các tu sĩ Ấn Tạng Đây là loại nấm vi khuẩn có thể làm biến đổi sữa nhờ một hệ vi sinh vật phức tạp gồm nhiều loài vi khuẩn và nấm men được chứng minh là rất có lợi cho sức khoẻ Dân miền núi Caucasus thuộc nước

Xô Viết cũ - nguyên quán của Kefir - đã bào chế nó từ sữa của các sinh vật khác nhau

và Kefir được lên men tự nhiên trong những túi da thú, theo các bộ tộc người ở đây họ xem Kefir như là quà tặng của đấng Allah, như nguồn tài sản của gia đình và của bộ tộc, họ tiêu thụ Kefir từ thuở ấu thơ và cứ như vậy duy trì từ thế hệ này đến thế hệ khác Họ không hề biết đến bệnh ung thư, bệnh lao, bệnh dạ dày…và họ thọ đến trung bình là 110 tuổi Núi Caucasus là vùng duy nhất trên địa cầu mà người ta đạt sức khoẻ hoàn toàn ở lứa tuổi này Từ rất sớm các bác sĩ Nga đã rất tin tưởng rằng Kefir có lợi cho sức khoẻ và có khả năng chữa bệnh

Mãi đến những năm đầu của thế kỷ 20 hạt Kefir mới được sản xuất với số lượng nhỏ ở Moscow Nguyên liệu để sản xuất Kefir có thể là sữa dê, sữa cừu hay sữa bò Theo Oberman H và Libudiziz Z (1998) đầu tiên người ta lên men sữa thành Kefir trong các túi bằng da thú hoặc bồn bằng gỗ sồi Đến cuối thế kỉ 19, Kefir trở thành sản phẩm quen thuộc của dân các nước vùng đông âu (Nga, Ucraina, Balan, Czech, Hungari ) và các nước vùng Scandinavia Tuy nhiên để sản xuất sản phẩm Kefir cho mục đích thương mại mà vẫn giữ được chất lượng như sản phẩm truyền thống là một điều không dễ dàng vì theo truyền thống thì người ta không sử dụng những vật dụng bằng kim loại cho quá trình chế biến mà chỉ từ các dụng cụ bằng gỗ, đất sét hoặc da thú Đến 1950, một phương pháp sản xuất Kefir mới đã được công nhận về chất lượng

đó là phương pháp lên men có khuấy trộn

Hiện nay có hai loại Kefir, một loại có vị ngọt được lên men với nước trái cây

và đường, một loại được lên men từ sữa Hệ vi sinh vật sử dụng trong sản phẩm Kefir bao gồm vi khuẩn lactic và nấm men Chúng cùng phát triển cộng sinh trên môi trường sữa Do đó sản phẩm Kefir có vị chua đặc trưng và thoảng nhẹ mùi nấm men

Ở luận văn này sẽ nghiên cứu sự kết hợp giữa bụt giấm và sữa chua kefir, một loại sản phẩm khác với những loại sữa lên men truyền thống như yaourt với hương vị rất mới lạ, đặc trưng và có lợi cho sức khoẻ

Hình1.9 Hạt Kefir sau khi được vớt ra khỏi sữa

1.4.3 Thành phần hạt giống Kefir

1.4.3.1 Vi sinh vật trong hạt Kefir

Trong sản xuất Kefir, người ta sử dụng tổ hợp giống vi sinh vật dưới dạng hạt Kefir (Kefir Grains) Các hạt Kefir có màu từ trắng đến vàng nhạt, hình dạng không ổn định và thường kết thành chùm với nhau tạo dạng tương tự hoa Chou-fleur với đường kính trung bình 0,3÷2 cm Hạt Kefir là phức hệ vi sinh vật gắn với nhau bởi chất

polisacharide Giống này bao gồm vi khuẩn lactic (Lactobacilli, Lactococci, Leuconostoc ) và nấm men Đôi khi ta còn tìm thấy vi khuẩn A.aceti và A.racens cùng

với các vi sinh vật khác tổ chức thành khối cầu vi sinh vật Tuy vẫn chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn nhưng từ hàng nghìn năm qua sự tiêu thụ đã chứng minh được rằng

hệ vi sinh vật trong Kefir là không gây bệnh mà còn có khả năng ngăn chặn sự phát

triển của vi sinh vật gây bệnh như Salmonella hay Singella

Polisacharide chủ yếu là nước, vật chất hoà tan được biết là Kefiranofaciens và

L Kefir sản sinh ra polisacharide này Chúng là một phần của hạt, nếu không có sự hiện diện của chúng thì hạt Kefir không thể hình thành Ngoài tế bào vi sinh vật, hạt Kefir còn chứa protein (chiếm khoảng 30% tổng chất khô) và Carbohydrate (25÷50%) Như vậy từ một số thông tin đã đưa ra thành phần hợp thành của hạt giống Kefir là phức protein Polisacharide béo Thành phần hạt giống sấy khô đông lạnh với hàm ẩm 3,5% được tìm thấy bao gồm: béo 4,4%, tro 12,1%, Muco-polisacharide (Kefiran) 45,7%, protein tổng số 34,3% gồm có: protein không hoà tan 27%, protein hoà tan 1,6% và acid amin tự do là 5,6%

Nhóm vi khuẩn lactic lactobacilli chiếm khoảng 65-80% tổng số vi sinh vật

trong hạt Kefir Chúng gồm những loài ưa ẩm và ưa nhiệt thực hiện quá trình lên men

lactic theo cơ chế lên men đống hình lẫn dị hình Nhóm vi khuẩn lactic Lactococci chiếm 20% tổng số tế bào, Bacilli 69%, Streptococci 11-12%

Riêng nấm men chiếm 5÷10% tổng số vi sinh vật trong hạt gồm những loài lên men được lẫn không lên men được đường lactose Các loài nấm men lên men được đường lactose thường được tìm thấy tại các vị trí gần bề mặt hạt Kefir Ngược lại, các loài nấm men không lên men được đường lactose lại tìm thấy tại các vị trí sâu bên trong tâm hạt

1.4.3.2 Chu kỳ phát triển của giống Kefir

Kefir là những giống gốc tự nhiên, chúng được hình thành từ những màng bao bọc mỏng không theo một quy tắc nào cả bao gồm hỗn hợp protein, lipid, polisacharide Những màng bao bọc phát triển với hình dạng không nhất định, hình thành các thuỳ phức tạp và không đồng đều, các thuỳ này lại có xu hướng trở về nguyên bản tạo thành cấu trúc sinh học bao gồm nhiều thuỳ con bao quanh mình Với dấu hiệu phát triển đặc biệt như thế chúng hình thành những hạt con, mỗi tiểu thuỳ được kết nối với nhau ở phần giữa, xòe ra trong khi nó được gắn với các điểm trung tâm của hạt giống mẹ