Đánh giá tác dụng kháng khuẩn của màng axit polylactic nisin và khả năng ứng dụng trong bảo quản thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT PHẠM THỊ THU PHƢƠNG ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN CỦA MÀNG AXIT POLYLACTIC – NISIN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Hà Nội – 2014 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT PHẠM THỊ THU PHƢƠNG ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG KHÁNG KHUẨN CỦA MÀNG AXIT POLYLACTIC – NISIN VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM Chuyên ngành : Vi Sinh Vật Học Mã số : 60 42 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ THANH BÌNH Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Hà Nội – 2014 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Những vấn đề nan giải thực phẩm phải đối mặt với thực trạng an toàn vệ sinh nghiêm trọng mà phải đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày cao đảm bảo chất lượng, tươi, ngon cung cấp toàn cầu Trước thực trạng đó, nghiên cứu nhằm tạo loại bao bì có khả kháng khuẩn ưu tiên xu hướng “đóng gói tích cực, active packaging” Đóng gói tích cực giải pháp có tương tác vật liệu bao gói, thực phẩm môi trường để gia tăng thời gian bảo quản, độ an toàn, bảo đảm chất lượng, tính chất cảm quan, độ tươi ngon thực phẩm Trong thập kỷ vừa qua, có nhiều cơng trình nghiên cứu, tìm kiếm, loại chất bảo quản có nguồn gốc sinh học vật liệu thay polymer dầu mỏ, giảm thiểu ô nhiễm môi trường Sử dụng chất kháng khuẩn có nguồn gốc sinh học bacteriocin, đó, đặc biệt nisin bảo quản, chế biến thực phẩm quan tâm nhiều Nisin có khả kìm hãm sinh trưởng số nhóm vi sinh vật gây bệnh, gây hỏng thối hỏng thực phẩm xem an toàn (GRAS) Hiện nay, nisin nằm danh mục chất phụ gia an tồn có ký hiệu quốc tế E234, dùng để bảo quản thực phẩm 50 quốc gia Sử dụng nisin để bảo quản thực phẩm khắc phục nhược điểm phương pháp bảo quản hoá chất, chất kháng sinh, chiếu xạ Ngồi ra, nisin có nhiều tính chất ưu việt có chất protein, khơng độc, hoạt tính cao, phổ kháng khuẩn tương đối rộng, khả chịu nhiệt độ chịu áp suất cao Vì vậy, nisin ứng cử viên hàng đầu cho hướng nghiên cứu Trong số polymer phân hủy sinh học, axit polylactic (PLA) tổng hợp từ axit L-lactic, loại axit sản xuất từ trình lên men vi sinh vật Vì thế, PLA xem lựa chọn hàng đầu số polymer sinh học có khả thay polymer từ dầu mỏ Hiện nay, số loại sản phẩm nhựa sinh học PLA đời BiotaTM-Chai đựng nước nhựa PLA, NobleTM- Bình đựng nước hoa nhựa PLA, DannonTM-hộp đựng sữa chua nhựa PLA Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Hướng nghiên cứu tạo vật liệu từ polymer sinh học chất kháng khuẩn nguồn sinh học, để tạo sản phẩm bao bì thực phẩm có khả kháng khuẩn phân hủy sinh học- rõ ràng giải pháp “thân thiện môi trường” lựa chọn cho phát triển bền vững Xuất phát từ thực tiễn tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Đánh giá tác dụng kháng khuẩn màng axit polylactic – nisin khả ứng dụng bảo quản thực phẩm” với mục tiêu : - Đánh giá khả kháng khuẩn màng axit polylactic – nisin - Đánh giá khả phân hủy sinh học màng axit polylactic – nisin - Nghiên cứu điều kiện, thời gian bảo quản màng axit polylactic – nisin - Ứng dụng màng axit polylactic – nisin để bảo quản thực phẩm lên men (nem chua) bánh cốm Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn PHẦN I TỔNG QUAN 1.1 HIỆN TRẠNG VÀ XU HƢỚNG NGHIÊN CỨU BAO BÌ THỰC PHẨM KHÁNG KHUẨN VÀ PHÂN HỦY SINH HỌC Tình trạng thực phẩm đứng trước nguy an toàn vệ sinh cao lại phải đáp ứng nhu cầu tiêu dùng loại thực phẩm đảm bảo chất lượng, tươi, ngon cung cấp tồn cầu Xu hướng dẫn tới thay đổi mạnh mẽ ngành cơng nghiệp bao bì đóng gói thực phẩm [18; 71] Các loại bao bì an tồn thân thiện môi trường phát triển Các loại chất bảo quản có nguồn gốc sinh học dần thay chất bảo quản hóa học chất kháng sinh Hướng nghiên cứu tạo loại bao bì có khả kháng khuẩn, có khả ức chế, tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, gây ngộ độc thực phẩm, bảo đảm chất lương, độ tươi ngon thực phẩm, an tồn cho người sử dụng thân thiện với mơi trường thu hút nhiều nghiên cứu [12; 46; 47; 48; 51; 56; 58; 82] Trong thập kỷ vừa qua, có nhiều cơng trình nghiên cứu, tìm kiếm, sử dụng vật liệu có nguồn gốc sinh học để dần thay polyme dầu mỏ giảm thiểu ô nhiễm môi trường Hiện nay, loại vật liệu phân hủy sinh học axit polylactic (PLA), polyhydroxybutyrate (PHB) xem ứng cử viên cho hướng phát triển Bởi vì, PLA, PHB có khả phân hủy tự nhiên, không gây ô nhiễm môi trường, khơng phụ thuộc vào tăng giá q trình khan dầu mỏ Trong số polymer phân hủy sinh học, PLA loại tổng hợp từ axit L-lactic, loại axit sản xuất từ trình lên men vi sinh vật từ nguồn nguyên liệu rẻ, có sẵn ngơ, khoai, sắn từ sinh khối thực vật Vì thế, PLA xem lựa chọn hàng đầu số polyme sinh học có khả thay polyme từ dầu mỏ Sử dụng chất kháng khuẩn có nguồn gốc sinh học bacterocin, đó, đặc biệt nisin trình bảo quản, chế biến thực phẩm quan tâm nhiều Nisin có khả kìm hãm sinh trưởng số nhóm vi sinh vật gây bệnh, gây thối hỏng thực phẩm xem an toàn (GRAS) Nisin bacteriocin, cấu tạo gồm 34 axit amin, có khối lượng phân tử 3,5 kDa, tổng hợp số chủng thuộc loài Lactococcus lactis Nisin Tổ chức Nông Lương Y tế giới (FAO/WHO), quan quản lý thuốc thực phẩm (FDA) Mỹ cho phép Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn sử dụng bảo quản làm phụ gia thực phẩm Hiện nay, nisin nằm danh mục chất phụ gia có ký hiệu quốc tế E234, dùng để bảo quản thực phẩm 50 quốc gia Phạm vi ứng dụng nisin rộng, từ sản phẩm tươi sống đến loại thực phẩm lên men, đóng hộp, dạng rắn dạng nước Sử dụng nisin không làm thay đổi cảm quan, không làm biến đổi chất lượng, không để lại dư lượng thực phẩm Sử dụng nisin để bảo quản thực phẩm đóng hộp, làm giảm nhiệt độ thời gian trùng Nisin trở thành chất chuyên biệt dùng để bảo quản thực phẩm, chất bảo quản nguồn gốc sinh học có giá trị, khắc phục nhược điểm phương pháp sử dụng hoá chất, chất kháng sinh, chiếu xạ Nisin có nhiều tính chất ưu việt có chất protein, khơng độc, hoạt tính cao, phổ kháng khuẩn tương đối rộng, khả chịu nhiệt độ chịu áp suất cao [18] Hướng nghiên cứu tạo vật liệu từ polyme sinh học chất kháng khuẩn, để tạo sản phẩm bao bì bảo quản thực phẩm có khả kháng khuẩn phân hủy sinh học mục tiêu nhiều nhóm nghiên cứu Trong cơng trình Kritos cộng [51], sử dụng màng natri – casein kết hợp với nisin để tạo màng kháng khuẩn Trong đó, Xu cộng [81] lại tạo màng từ glucomana – gellan - nisin, Millette cộng [58] tạo màng kháng khuẩn sinh học chất alginate - nisin Gần đây, công bố Liu cộng [56], tác giả sử dụng 80 % PLA, 20 % pectin kết hợp với 200 IU nisin/g để tạo loại polyme sinh học có tính kháng khuẩn An tồn vệ sinh thực phẩm Việt nam vấn đề vô cấp bách, gây nhiều xúc, vấn nạn cho xã hội Các loại thực phẩm chế biến, bảo quản vận chuyển hầu hết điều kiện không an toàn Thực phẩm chủ yếu đựng bao gói bao giấy màng polyme có nguồn gốc dầu mỏ Những loại màng tạo từ loại polyme polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinylclorua (PVC) Nhược điểm loại màng bao giấy là, việc gây tổn thất chất dinh dưỡng q trình bảo quản, lại khơng có tác dụng vi sinh vật gây bệnh thực phẩm nội hay xâm nhập từ bên Mặt khác, màng khơng có khả tự phân hủy, nên lại ngun nhân gây nhiễm mơi trường Ngồi ra, việc bảo quản thực phẩm thường lạm dụng mức chất hóa học đặc biệt việc sử dụng chất kháng sinh y học vào bảo quản, chế biến thực Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn phẩm, nguyên nhân dẫn đến tình trạng phát tán nhanh tính kháng thuốc, nguy lớn sức khỏe người Việt Nam chưa có nghiên cứu bao bì có tính kháng khuẩn tự phân huỷ Tuy có số nghiên cứu polyme sinh học chitosan, tinh bột biến tính số polymer tách từ tự nhiên nghiên cứu chất kháng khuẩn có nguồn gốc sinh học phải kể đến nhóm nghiên cứu Lê Thanh Bình cộng [3; 9] Tuy nhiên, hầu hết cơng trình chủ yếu tập trung vào vấn đề tạo chủng giống, suất, công nghệ sản xuất, sản phẩm, hướng nghiên cứu tạo vật liệu bao bì thực phẩm chưa đề cập 1.2 NISIN 1.2.1 Lịch sử nghiên cứu nisin Năm 1877, Pasteur Joubert lần ghi nhận tượng ức chế lẫn chủng Bacillus anthracis, loại vi khuẩn thường tìm thấy có mặt nước tiểu [73] Những nghiên cứu Florey cộng khám phá bệnh than (anthrax) bệnh bạch hầu (diphtheria) vi sinh vật không gây bệnh, có tính đối kháng Năm 1925, Gratia phát ảnh hưởng lẫn hai chủng E coli Đến năm 1928, Roges người phát nisin, polypeptide chủng Lactococcus tổng hợp có khả ức chế chủng L lactis Năm 1946, Gratia Frederic phân lập thành công chất sinh từ chủng E coli V có khả ức chế E coi gọi tên “colicine” Vào năm 1953, Jacob cộng sử dụng “bacteriocin” làm thuật ngữ chung cho chất kháng khuẩn có chất protein sinh từ vi sinh vật Năm 1982 theo Konisky thuật ngữ colicine ngày dùng để bacteriocin sản xuất số chủng thuộc lồi E coli có quan hệ gần họ với họ Enterobacteriaceae Chính mà ý nghĩa ban đầu thuật ngữ bacteriocin có đặc trưng phổ biến colicine như: có phổ kháng khuẩn hẹp có khả bám lên thụ thể bề mặt tế bào [18] Sau đó, phát bổ sung mối liên quan tổng hợp bacteriocin plasmid Tại cho thấy có khác colicine bacteriocin sinh chủng vi khuẩn Gram dương [18; 73] Bateriocin tổng hợp từ vi khuẩn Gram dương khơng có thụ thể đặc biệt để bám bề mặt tế bào, thường có khối lượng thấp Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn colicine, có chế tiêu diệt khác so với colicine, có phổ tác dụng rộng khác cách vận chuyển giải phóng tế bào có trình tự đầu phân chia giai đoạn thành thục [18; 45] Trong suốt thập kỷ gần đây, bacteriocin – sản phẩm vi sinh vật sinh có khả giết ức chế phát triển vi sinh vật khác nghiên cứu nhiều đặc tính sinh hóa đặc điểm di truyền cấp độ phân tử vai trị vấn đề bảo quản Bacteriocin có đặc tính giống kháng sinh có khả kháng khuẩn bacteriocin kháng sinh Bacteriocin khác với kháng sinh trình tổng hợp, chế tác dụng, phổ tác dụng, tính miễn dịch chủng sản, đích cơng… [19] Bacteriocin có chất protein, tổng hợp ribosome có phổ kháng khuẩn hẹp, có khả ức chế vi khuẩn có quan hệ họ hàng với [21; 25; 73] Theo Joger cộng năm 2000, bacteriocin polypeptide tổng hợp ribosome bị phân hủy nhanh enzym phân hủy protein hệ tiêu hóa người Vì vậy, để nghiên cứu chất protein bacteriocin người ta thường thử khả nhạy cảm chúng với enzym phân hủy protein 1.2.2 Cấu trúc nisin Nisin có cơng thức C143H230N42O37S7, bacteriocin thuộc nhóm I- cịn gọi nhóm lantibiotic hệ thống phân loại nhóm Nisin cấu tạo gồm 34 axit amin, có khối lượng phân tử 3,5 kDa, tổng hợp số chủng thuộc loài L lactis subsp lactis, thường viết L lactis [18; 44; 77] Nisin phát từ năm 1928 Tuy nhiên, phải tới năm 1957 xuất nisin phân xưởng sản xuất mát quy mô nông trại, để bảo quản sản phẩm làm Cũng năm này, hãng Aplin Barrett đưa chế phẩm nisin thương mại sử dụng thực phẩm Mặc dù vậy, giá trị nisin bảo quản thực phẩm xác lập khoảng ba thập kỷ lại Trong nghiên cứu công nghệ ngày quan tâm nhiều [18; 67; 77; 85] Dạng chế phẩm nisin sẵn có thị trường Nisaplin, với thành phần 2,5 % nisin Cấu trúc nisin Gross Morell làm sáng tỏ năm 1971 Nisin chuỗi polypeptide gồm 34 axit amin tạo thành vòng cấu trúc A, B, C, D, E, nối Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn với cầu nối disulfide (hình 1.1) Có dạng nisin phát hiện, ký hiệu từ A đến E Z Đến nay, loại nisin nghiên cứu đặc tính nisin A, Z, Q nisin U Trừ trường hợp nisin U tổng hợp lồi Streptococcus uberis, tất nisin cịn lại loài L lactis sinh Phân tử nisin không chứa axit amin thơm, nên không hấp thụ bước sóng 280 nm Các axit amin dị thường đóng vai trị nhóm nhân (nucleophile), xác định thông qua khả phản ứng với mercaptan Có thể nhóm quan trọng để đảm bảo nisin có khả xâm nhập vào màng tế bào đích Cấu trúc gồm vịng nisin giúp cho có độ vững chắc, đồng thời góp phần đề kháng lại tác dụng enzym proteinase biến tính nhiệt Phân tử nisin tồn dạng monome với khối lượng phân tử 3500 Dal Tuy nhiên, phân tử nisin tương tác, liên kết với thơng qua nhóm axit dehydroamin nhóm amin Vì vậy, nisin tồn dạng dime hay tetrame, với khối lượng phân tử tương ứng 7000 Dal 14000 Dal Hình 1.1 Cấu trúc phân tử nisin Những thành tựu nghiên cứu sinh học phân tử gần đây, chứng minh nisin bao gồm số peptide có tính kháng khuẩn, sản phẩm dị gen, bao gồm 11 gen sau: Nis A, Nis B, Nis T, Nis C, Nis I, Nis P, Nis R, Nis K, Nis F, Nis E Nis Z Trong tự nhiên, tồn chủ yếu dạng nisin A Z, chúng bền vững Cấu tạo nisin A Z khác axit amin vị trí thứ 27, histidine cấu trúc nisin A, axit aspartic nisin Z Do có chất protein, nên hầu hết đặc điểm hóa lý nisin phụ thuộc nhiều vào pH mơi trường xung quanh Mức độ hồ tan nisin phụ thuộc 10 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Mùi chua, khẳm, màu nhạt → không ăn Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp 10 Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp 11 Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp 12 Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp 13 Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp 14 Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp 15 Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp 16 Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp 17 Thơm ngon, màu hồng nhạt, đẹp Chua hơn, màu đẹp, khô 18 ban đầu, Mùi chua ngắt, màu khơng hồng, góc ngồi thành nem bị vụn Hỏng 19 a Vụn, nhớt b 50 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Hình 3.7 Bảo quản nem chua a/ nem chua có bọc màng; b/ nem chua không bọc màng Từ kết bảng 3.13 cho thấy mẫu đối chứng không sử dụng màng PLA nisin thời gian tính từ lúc nem chín đến nem hỏng khoảng ngày, mẫu thí nghiệm kéo dài 18 ngày Nem chua sản phẩm trình lên men lactic hoạt động vi khuẩn lactic tạo môi trường axit, điều kiện pH này, hoạt tính nisin lại tăng cường, gia tăng, nisin hoạt động tốt điều kiện pH axit Vì vậy, nem chua khơng giữ đặc tính mà kéo dài thời gian bảo quản rõ ràng Đây kết có ý nghĩa, lần chứng tỏ tác dụng nisin phát huy, tăng cường mạnh điều kiện pH axit, giúp cho sảm phẩm nem chua trạng thái ổn định, đặc biệt hệ vi khuẩn lactic, làm cho nem chua không bảo quản lâu dài mà chất lượng đảm bảo 3.7.2 Ứng dụng màng PLA - nisin để bảo quản sản phẩm từ tinh bột (bánh cốm) 3.7.2.1 Thành phần số lƣợng vi sinh vật có mẫu bánh cốm Để việc sử dụng màng PLA - nisin có hiệu bánh cốm, thông tin dù mức sơ diện vi sinh vật sản phẩm hữu ích Các mẫu bánh cốm từ hiệu bánh tiếng (bánh Cốm - phố Hàng Than thuộc Hà Nội) thu thập xác định số lượng VSV có loại bánh thời điểm ngày sau bánh sản xuất sau bánh bị hỏng Kết thể bảng 3.14 Từ kết bảng 3.14 cho thấy, ngày sau bánh cốm sản xuất ra, VK có tất loại bánh, nấm men nấm mốc xuất Bánh cốm Yên Ninh bị nhiễm VK (8.101 CFU/g), lại có nấm mốc nấm men với số lượng nhỏ Trong thí nghiệm chọn loại bánh Nguyên Ninh, loại nhiễm vi khuẩn mà đích cơng nisin Quá trình bảo quản tiến hành sau: Mẫu thí nghiệm sử dụng màng PLA - nisin để bọc bánh cốm, mẫu đối chứng bọc màng nilon khơng có chất kháng khuẩn Nhiệt độ bảo quản thực nhiệt độ phòng Tiến hành theo dõi, quan sát biến đổi màu sắc, cảm quan bánh theo thời gian Từ 51 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn đánh giá, so sánh khả bảo quản bánh cốm màng PLA - nisin so với việc bảo quản màng nilon thông thường Bảng 3.14 Thành phần, số lượng vi sinh vật (sơ bộ) có mẫu bánh cốm ngày sau bánh sản xuất Thương hiệu bánh Số lượng vi sinh vật (CFU/g) Vi khuẩn Nấm men Nấm mốc Yên Ninh 8.101 4.101 2.102 Nguyên Hinh 8.103 2.102 An Ninh 2,4.104 7.103 Bảo Minh 3.104 0 Anh Ninh 2.103 4,2.103 Nguyên Linh 4.103 0 An Ninh 2,4.103 0 Nguyên Sinh 1,8.103 6.101 Nguyên Hảo 2.104 2.102 Nguyên Ninh 1,6.102 0 3.7.2.2 Đánh giá chất lƣợng cảm quan vi sinh vật bánh cốm trình bảo quản Để đánh giá khả bảo quản bánh cốm màng PLA - nisin tiêu chí cần phải đánh giá đánh giá chất lượng cảm quan bánh cốm trình bảo quản Kết nghiên cứu trình bày bảng 3.15 hình 3.8 Bảng 3.15 Kết đánh giá chất lượng cảm quan bánh cốm trình bảo quản Thời gian bảo quản Đánh giá chất lượng cảm quan bánh cốm trình bảo quản (ngày) Đối chứng Thí nghiệm Bánh có màu xanh ngọc, dẻo, thơm Bánh có màu xanh ngọc, dẻo, thơm Bánh có màu xanh ngọc, dẻo, thơm Bánh có màu xanh ngọc, dẻo, thơm Bánh có màu xanh ngọc, khơ, thơm Bánh có màu xanh ngọc, dẻo, thơm 52 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Bánh có màu xanh ngọc, khơ, cứng, có đốm trắng Bánh có màu xanh ngọc, dẻo, thơm mốc Bánh có màu xanh ngọc, dính, cứng, lấm đốm trắng, xanh, Bánh có màu xanh ngọc, dẻo, vàng nấm mốc Bánh có mùi ngái thơm ngái mốc Bánh có màu xanh ngọc, dính, cứng, nấm mốc trắng tạo thành đám Bánh có màu xanh ngọc, dính, bề mặt bánh, xen kẽ lấm cứng, có đốm trắng, xanh, vàng nấm mốc đốm trắng mốc Bánh khơng có chỗ nhớt Bánh có mùi ngái ngái cịn thơm trước mốc a b Mốc, nhớt d c Hình 3.8 Bảo quản bánh cốm a/ Không bọc màng ban đầu; b/ bọc màng ban đầu; c/ không bọc màng sau ngày; d/ bọc màng sau ngày 53 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Kết nghiên cứu đánh giá cảm quan cho thấy, sử dụng màng PLA - nisin kéo dài thời gian bảo quản bánh cốm thêm ngày, bánh thơm, màu xanh ngọc đặc trưng, dẻo Những kết thử nghiệm màng PLA - nisin để bảo quản nem chua, bánh cốm cho thấy có khác Điều hồn tồn giải thích Bởi lẽ, tác dụng màng PLA – nisin phòng trừ loại vi khuẩn Gram (+), dó có vi khuẩn gây bệnh thực phẩm B cereus, S aureus, L monocytogenes Nem chua phân tích trên: có hệ vi sinh vật xác định chủ yếu vi khuẩn lactic (Gram (+)) cịn bánh cốm khơng xác định hệ vi sinh vật xác, ngẫu nhiên mẻ bánh hay nơi sản xuất kết bảo quản chưa thật xác Như vậy, tác dụng bảo quản màng PLA - nisin hướng tới vi khuẩn Gram (+) nói trên, khơng có tác dụng thực phẩm bị nhiễm loại vi khuẩn Gram (-) , nấm mốc, nấm men Những kết thử nghiệm bảo quản nói trên, khơng gợi ý việc sử dụng màng PLA - nisin cho loại thực phẩm nào, mà sở để tạo loại bao bì cho loại thực phẩm khác nhau, quan trọng tạo loại bao bì có tác dụng tổng hợp IV KẾT LUẬN Màng axit polylactic – nisin tạo với công thức: 25 ml methylene chloride, 0,25 g nisin, 0,75 g PLA Sản phẩm màng tạo thể rõ ràng hoạt tính kháng khuẩn vi khuẩn Gram (+) gây bệnh thực phẩm B cereus, L monocytogenes, S aureus bị phân hủy hoàn toàn sau tháng điều kiện chôn lấp tự nhiên Sử dụng màng PLA - nisin thử nghiệm để bảo quản nem chua, bánh cốm Kết với nem chua kéo dài thời gian bảo quản thêm 10 - 15 ngày, nem chua có mùi vị thơm ngon đặc trưng, màu hồng nhạt thịt đẹp mắt Với bánh cốm kéo dài thêm ngày (bánh hiệu Nguyên Ninh), bánh cốm có màu xanh ngọc đẹp mắt, mùi thơm đặc trưng 54 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn V KIẾN NGHỊ Màng PLA - nisin sản phẩm mới, sản xuất theo công nghệ phối trộn sở sử dụng chất kết dính methylene chloride với thao tác công cụ thủ công Mặc dù vậy, sản phẩm màng PLA - nisin tạo có đặc tính cần thiết khả kháng khuẩn phân hủy sinh học, đáp ứng tiêu chí để bảo quản thực phẩm bảo vệ mơi trường, có tác dụng kéo dài thời gian bảo quản rõ ràng với nem chua Tuy nhiên, để có tính toán phạm vi sản xuất, giá thành vật liệu nisin, PLA, lựa chọn công nghệ phù hợp, đánh giá triển vọng sản xuất ứng dụng Hướng nghiên cứu cần đầu tư thêm thời gian 55 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Nguyễn La Anh cộng (2010) Nghiên cứu công nghệ sản xuất chất bảo quản sinh học bacterocin phương pháp vi sinh có ứng dụng cơng nghiệp thực phẩm Báo cáo Đề tài nghị định thư Việt Nam-Nhật Bản Lý Kim Bảng, Lê Thanh Bình, Tạ Kim Chỉnh (1988), „Ứng dụng vi khuẩn lactic việc bảo quản thức ăn xanh cho trâu bị‟, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Nơng nghiệp, 10: 455-457 Lê Thanh Bình, Phạm ThịNgọc Lan, Trần ThịThuý, Phan Khánh Hoa (2000) Sự đa dạng vi khuẩn lactic có khả sinh tổng hợp bacteriocin Hội nghị Sinh học quốc gia, Nhà xuất Đại học quốc gia, năm 2000, Hà nội, 56 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đăng Đức, Đặng Hồng Miên, Nguyễn Vĩnh Phước, Nguyễn Đình Quyến, Nguyễn Phùng Tiến, Phạm Văn Ty (1976), Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật, tập 2, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thị Đà, Hoa Thị Minh Tú, Lê Thanh Bình 2009 Nâng cao hoạt tính sinh tổng hợp bacteriocin số chủng Lactococcus cách chọn tế bào kháng nisin Báo cáo khoa học hội nghị Cơng nghệ sinh học tồn quốc 2009 Thái ngun 26-27, 2009, trang: 532-537 Phạm Thanh Hà, Trần Đình Mấn, Yutaka Tokiwa (2008) Đột biến nâng cao hoạt tính sinh tổng hợp Polyhydroxyburate vi khuẩn Alcaligenes Latus VN1 Tạp chí cơng nghệ sinh học 6(4): 489-496 Phan Thị Khánh Hoa, Nguyễn Việt Cường, Phạm Thị Ngọc Lan Lê Thanh Bình 2002 Tối ưu hố sinh tổng hợp nisin Lactococcus lactis subsp lactis Tạp chí Khoa học Công nghệ, tập 40, số 6: 24-31 Đỗ Thị Huyền (2009) Nghiên cứu công nghệ sản xuất sử dụng chất diệt khuẩn sinh học (Nisin Enterocin) dùng bảo quản nông sản thực phẩm Báo cáo tổng hợp, Hà Nội, 299 Phạm Thị Ngọc Lan, Trần Thị Thuý Lê Thanh Bình 1999 Đặc tính hố chủng vi khuẩn lactic tổng hợp bacteriocin có phổ tác dụng rộng Báo cáo Hội nghị Cơng nghệ sinh học tồn quốc 2009, Hà nội 9-10/12, trang: 314-318 Tài liệu nƣớc 10 Anders S and Mikael S (2002) Properties of lactic acid based polymers and their correlation with composition Progress in Polymer Science, 27: 1123-1163 11 Appendini P, Hotchkiss JH 2002 Review of antimicrobial food packaging Innovative Food Sci and Emerging technology 3: 113-126 12 Ariyapitipun T, Mustapha A, Clarke AD (1999) Microbial shelf life determination of vacuum-packaged fresh beef treated with polylactic acid, lactic acid, and nisin solutions J Food Prot 62(8): 913-20 13 Benninga H (1990) A History of Lactic Acid Making, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands: 1–61 57 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 14 Bruno M.E.C., Monteville T.J (1993), “Common mechanistic action of bacteriocin from lactic acid bacteria”, Appl.Environ.Microbiol, 59: 3003-3010 15 Blackburn P., Polak, J., Guisik S., Rubino S D (1989) Nisin composition for use as enhenced, broad range Bacterioxin,International patent application number PCT/US89/02625: International publication number W89/12399 Appl Microbiol, New York 16 Cargill Dow LLC, www.natureworkspla.com 17 Chang D.E., Jung H.C., Rhee J.S., Pan J.G (1999) Homofermentative production of D-or L-lactate in metabolically engineered Escherichia coli RR1, Appl Environ Microbiol 65: 1384–1389 18 Chinachoti N (1997) Studies on the efficient production of nisin Z by Lactococcus lactis IO-1 (JCM 7638) Ph D Thesis, The faculty of Agricultrure Kyushu University 19 Cleveland J., Montville T.M., Nes I.F and Chikindas M.L (2001), “Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation”, Int J.Food Microbiol, 71: 1-20 20 Cooksey K 2005, Effectiveness of antimicrobial food packaging materials Food addit Contam 22: 980-987 21 Cotter P.D., Hill C and Ross P (2005), “Bacteriocins: developing innate immunity for food”, Nat Rev.Microbiol, 3: 777-788 22 Datta R, Tsai S.P., Bonsignore P., Moon S.H., Frank J.R (1995) Technological and economic potential of poly(lactic acid) and lactic acid derivatives, FEMS Microbiol 16: 221–231 23 Davidson P.M., Sofos J.N., Branen A.L (2005), Antimicrobials in food, Third Edition, CRC Press Taylor & Francis Group 24 Davit K Platt (2006) Biodegradable polymers market report Smithers Rapra Limited UK 25 De Vuyst L., Leroy F (2007), “Bacteriocin from lactic acid bacteria: Production, purification and food applications”, J.Mol.Microbial.Biotechnol, 13: 194-199 26 Desmazeaud M (1996) Growth inhibitors of lactic acid bacteria in Dairy starter cultures, eds TM Cogan and J.P.Accolas, 131-155 58 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 27 Dien B.S., Nichols N.N., Bothast R.J (2001) Recombinant Escherichia coli engineered for production of L-lactic acid from hexose and pentose sugars, Microbiol Biotechnol 27: 259–264 28 Dien B.S., Nichols N.N., Bothast R.J (2002) Fermentation of sugar mixtures using Escherichia coli catabolite repression mutants engineered for production of L-lactic acid, J Ind Microbiol Biotechnol 29: 221–227 29 Doan Thi Lam Nguyen, K Van Hoorde, M Cnockaert, E.D Brandt, M Aerts, K De Bruyene, Binh Thanh Le and P Vandamme 2013 A culture-dependent and -independent approach for identification of lactic acid bacteria associated with the production of nem chua, a Vietnamese fermented meat product Food Research International, 50: 232-240 30 Dodd H.M., Horn N., Gasson M.J (1994) “Bacteriocins of Lactic acid bacteria”, in Genetics and biotechnology of lactic acid bacteria, Blankie Academic and Professiona, 211-251 31 Flieger M., Kantorova M., Prella A., Rezanka T., Vontruba J (2003) Biodegradable Plastics from Renewable Sources Folia Microbiol, 48 (1): 27– 44 32 Food standars Australia New Zealand Initial assessment report application A565 Nisin-extension of use as food addtivie August 2006 33 Fowler G.G., Javis B and Tramer J 1975 The assay of nisin in foods Society of Applied Bacteriology Technology Ser 8: 91-105 34 Garriga M., Hugas M., Aymerich T and Monfort J.M (1993), “Bacteriocinogenic activity of lactobacilli from fermentated sausages”, J.of App.Bacteriol, 75: 142-148 35 Geis A., Singh J and Teuber M (1983) Potential of Lactic Streptococci to Produce Bacteriocin Applied and Environmental Microbiology 45(1): 205-211 36 Gruber, P.R., Hall, E.S., Kolstad, J.J., Iwen, M.L., Benson, R.D., and Borchordt, R.L (1993) Continuous process for manufacture of a purified lactide US Patent 5,274,073 59 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 37 Gujarathi, Swapnali S., Bankar, Sandip B., Ananthanarayan and Laxmi A (2008) Fermentative Production, Purification and Characterization of Nisin," International Journal of Food Engineering 4(5): 136-142 38 Hábová R., Melzoch K, Rychtera M., Sekavová B (2004) Electrodialysis as a useful technique for lactic acid separation from a model solution and a fermentation broth Desalination162: 361-372 39 Hanusova K., J Dobias and K Klaudisova.( 2009) Effect of packaging films releasing antimicrobial agents on stability of food products Czech J food Sci Vol 27 (Special Issue): 347-349 40 Harris L.J., Fleming H.P and Klaenhammer T.R (1992), “Characterization of wo nisin-producing Lactococcus lactis subsp lactis strains isolated from a Commercial Sauerkraut fermentation”, Appl.and Environ.Mrobiol, 58 (5): 1477-1483 41 Hiltunen K and Seppa J.V (1998) The use of different diols in the synthesis of low-molecular weight lactic-acid-based telechelic prepolymers J Appl Polym Sci., 67: 1017–1023 42 Hofvendahl K., Hägerdal B H (2000) Factors affecting the fermentative lactic acid production from renewable resources, Enzym Microb Technol 26: 87–107 43 Hsust, Breukinke, Tischenko E.Lutters, MA, de Kruijj B, Kaptein R Bonvin A M, vanNuland NA.(2004) The nisin-lipid II complex reveals a pyrophosphate cage that provides a blueprint for novel antibiotics Nat Struct Mol Biol 11(10): 963-967 44 Hurst, A 1981 Nisin Adv Appl Microbiol 27: 85-123 45 Jack R.W., Tagg J.R and Ray B (1995), “Bacteriocins of Gram positive bacteria” Microbiol.Rev, 59 (2): 171-200 46 Jin T., Zhang H (2008) Biodegradable polylactic acid polymer with nisin for use in antimicrobial - food packaging Journal of Food Science 73(3): 127-134 47 Jin, Z.T., Liu, L.S., Zhang, H.Q., Hicks, K.B (2009) Antimicrobial activity of nisin incorporated in pectin and polylactic acid composite films against Listeria 60 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn monocytogenes International Journal of Food Science and Technology 44: 322329 48 Joerger, R D (2007) Antimictobial polylactic coasted paper for food applications: an analysis of quantitative results Packaging Science and Technology: 774-779 49 Jozala A.F., Cholewa O., Moraes D., Penna T.C.V (2005) Increase of nisin production by Lactococcus lactis in different media African Journal of Biotechnology (3): 262-265 50 Kosakai Y., Park Y.S., Okabe M., (1999) Enhancement of L(+)-lactic acid production using mycelial flocs of Rhizopus oryzae, Biotechnol Bioeng 55: 461–470 51 Kristo E, Koutsoumanis KP, Biliaderis CG (2008) Thermal, mechanical and water vapor barrier properties of sodium caseinate films containing antimicrobials and their inhibitory action on Listeria monocytogenes Food Hydrocolloids 22: 373– 86 52 Kunioka M., Ninomiya F., Funabashi M and Yagi H (2009) Anaerobic Biodegradation Tests of Poly(lactic acid) under Mesophilic and Thermophilic Conditions Using a New Evaluation System for Methane Fermentation in Anaerobic Sludge Int J Mol Sci 10: 3824-3835 53 Kunioka, M.; Ninomiya, F.; Funabashi M (2006) Biodegradation of poly(lactic acid) powder proposed as the reference test materials for the international standard of biodegradation evaluation methods Polym Degrad Stab 91: 1919-1928 54 Kylä-Nikkilä K.,Hujanen M., Leisola M., Palva A (2000) Metabolic engineering of Lactobacillus helveticus CNRZ32 for production of pure L(+)-lactic acid, Appl Environ Microbiol: 3835–3841 55 Le Thanh Binh, Pham Thi Ngoc Lan (1997), “Lactic acid bacteria fermentation of by-products of fishing and fisheries processing for the source of animal feed”, Processing of NCST of Vietnam, 9: 101-108 56 Liu L S., Finkenstadt V L., Liu C.-K., Jin T., Fishman M L and Hicks K B (2007) Preparation of poly(lactic acid) and pectin composite films intended for applications in antimicrobial packaging Journal of Applied Polymer Science, 106:801–810 61 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 57 Mehta R., Kumar v., Bhunia H., Upadhyay S.N (2005) Synthesis of Poly(Lactic Acid): A Review Polymer Reviews, 45:325–349 58 Millette M, Le Tien C, Smoragiewicz W, Lacroix M (2007) Inhibition of Staphylococcus aureus on beef by nisin-containingmodified alginate films and beads Food Control 18: 878–84 59 Najjar MB., Kashtanov D and Chikindas ML (2007) ε-Poly-L-lysine and nisin A act synergistically against Gram-positive food-borne pathogens Bacillus cereus and Listeria monocytogenes Letters in Applied Microbiology 45: 13–18 60 Narayanan, N and Roychoudhury, P and Srivastava, A (2004) L (+) lactic acid fermentation and its product polymerization”, Microbial Biotechnology 7(2): 2629 61 Oda Y., Saito K., Yamauchi H., Mori M (2002) Lactic acid fermentation of potato pulp by the fungus Rhizopus oryzae, Curr Microbiol 45: 1–4 62 Ohshima K (2003) Biodegradable Plastics Society, Industrial Biodegradable Plastics as Bio-based Materials in Japan, International Conference on Biobased Polymer at RIKEN, Tokyo, Japan 63 Perez-perez C, Regalaro-Gonzalez C, Rodriguez- Rodrigue C A, BarbosaRodriguez J.R and Villasenor-Ortega F 2006 Incorporation of antimicrobial agents in food packaging film and coating Advances in Argicutural and Food Biotechnology, 193-216, ISBN 81-7736-269-0, Ed By Ramon Gerardo Guevara-Gonzalez and Irineo Torres-Pacheco 64 Rongguang Yang, Monty C Johnson, and Bibek Ray, 1992 Novel method to extraction large amounts of bacteriocins from lactic acid bacteria Appl and Environ Microbiol 58: 3355-3359 65 Sawada K, Urakawa H and Ueda M (2007) Modification of Polylactic Acid Fiber with Enzymatic Treatment Textile Research Journal 77 (11): 901-905 66 Schagger H, von Jagow G 1987 Tricine -sodium dodesulphate polyacrylamide gel electrophoresis for the separation of proteins in range from to 100 kDa Analytical Biochmistry 166: 368-379 62 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn 67 Sen AK, Narbad A, Horn N, Dodd HM, Parr AJ, Colquhoun I, Gasson MJ (1999) Post translation modification of nisin the involvement of nisin B in the dehydration process, Eur J Biochem., 5(62): 524-532 68 Severina E., Severin A and Tomasz A (1998) Antibacterial efficacy of nisin against multidrug-resistant Grampositive pathogens Journal of Antimicrobial Chemotherapy 41: 341–347 69 Shimizu H., Mizuguchi T, Tanaka E., and Shioya S (1999) Nisin Production by a Mixed Culture System Consisting of Lactococcus lactis and Kluyveromyces marxianus Applied and Environmental Microbiology 65(7): 3134-314 70 Sunil Manglassary 2012, Antimicrobial Food Packaging to enhance food safety: Current Development and Future Challenges Food Processing and Technology, Vol 3, Issue 5100e103 71 Suppkakul P, J Miltz, K Sonneveld and S.W Bigger, 2003 Ative Packaging Technologies with an Amphasis on Antimicrobial Packaging and its application J Food Science, Vol 68 (2): 408-420 72 Suwanmanee1 U, Leejarkpai T., Rudeekit Y., Thumrongrut M (2010) Life Cycle Energy Consumption and Greenhouse Gas Emissions of Polylactic acid (PLA) and Polystyrene (PS) Trays Kasetsart J Nat Sci 44 : 703 – 71 73 Tagg J.R., Dajani A.S., Wannamarker L.W (1976), “Bacteriocin of Gram positive bacteria”, Bacteriol.Rev, 40: 722-756 74 Taniguchi M, Hoshino K., Urasaki K and Fujii M (1994) Continuous production of an antibiotic polypeptide (nisin) by Lactococcus lactis using a bioreactor coupled to a microfiltration module Journal of Fermentation and Bioengineering 77(6): 704708 75 Tay A., Yang S.T (2002) Production of L(+)-lactic acid from glucose and starch by immobilized cells of Rhizopus oryzae ina rotating fibrous bed bioreactor, Biotechnol Bioeng.80:1–12 76 Tran Dinh Man and Nguyen The Trang (2008) Using Lactic Acid Bacteria isolated in Vietnam for aquatic products waste treatment and Lactic Acid 63 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn Production for Polylactic synthesis Processing Environmental Science & Technology for the earth, Osaka, Japan: 278-285 77 Twomey, D., R P Ross, M Ryan, B Meaney, and C Hill (2002),"Lantibiotics produced by lactic acid bacteria: structure, function and applications", Antonie Van Leeuwenhoek, 82, 165-85 78 VickRoy T.B (1985) Lactic Acid In: Comprehensive Biotechnology, Pergamon Press, New York: 761–776 79 Wei-Liang Guo, Yi-bo Zhang, Jia-hui Lu, Li-yan Jiang and Yan-chun Liang 2010 Optimazation of fermentation medium for nisin production from L lactis subsp lactis using respond surface methodology (RSM) combined with artificial neural network-genetic algorithm(NN-GA) 80 www.nanoecoproduct.com/ 81 Xu X, Li B, Kennedy JF, Xie BJ, Huang M (2007) Characterization of konjac glucomannan–gellan gum blend films and their suitability for release of nisin incorporated therein Carbohydr Polym70:192–7 82 Yin P., Nishiya N., Kosakai Y., Yahira K., Park Y.S., Okabe M (1997) Enhanced production of L(+)-lactic acid from corn starch in a culture of Rhizopus oryzae using an air-lift bioreactor, J Ferment Bioeng 84: 249–253 83 Young J.W., Jin N.K., Hwa W R (2006) Biotechnological Production of Lactic Acid, Food Technol Biotechnol 44 (2): 163–172 84 Zang YC, Yam KL, Chikindas ML 2004 Effective control of Listeria monocytogenes by combination of nisin formulated and slowly released into a broth system Int J Food Microbiology 90: 15-22) 85 Zhou X.X., Pan YJ., Wang YB and Li WF (2008) Optimization of Medium Composition for Nisin Fermentation with Response Surface Methodology Journal of Food Science, 73: 245–249 64 Số hóa trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ... đề tài: “ Đánh giá tác dụng kháng khuẩn màng axit polylactic – nisin khả ứng dụng bảo quản thực phẩm? ?? với mục tiêu : - Đánh giá khả kháng khuẩn màng axit polylactic – nisin - Đánh giá khả phân... phân hủy sinh học màng axit polylactic – nisin - Nghiên cứu điều kiện, thời gian bảo quản màng axit polylactic – nisin - Ứng dụng màng axit polylactic – nisin để bảo quản thực phẩm lên men (nem... (sản phẩm phòng CNVLSH sản xuất) Do khả kháng khuẩn màng PLA - nisin cần phải xác định, từ góp phần định hướng ứng dụng màng vào bảo quản thực phẩm cách hiệu Màng PLA - nisin kiểm tra khả kháng khuẩn