nồng độ alginat
Mục tiêu:
Khảo sát thể chất của các dạng vi nang tạo thành sau đông khô với các nồng độ alginat khác nhau và lựa chọn nồng độ alginat thích hợp nhất.
Tiến hành:
Nuôi cấy VSV trong bình nón (phương pháp nêu trong mục 2.3.2). Thu sinh khối của 20ml dịch lên men.
Chuẩn bị các mẫu, tạo nguyên liệu dạng hạt vi nang với thành phần gồm sinh khối phối hợp với 20ml dung dịch alginat ở các nồng độ khác nhau có hoặc không thêm tinh bột (phương pháp nêu trong mục 2.3.3).
Mẫu 1: Dung dịch alginat 1%. Mẫu 4: Dung dịch alginat 1% + tinh bột 10%. Mẫu 2: Dung dịch alginat 2%. Mẫu 5: Dung dịch alginat 2% + tinh bột 10%. Mẫu 3: Dung dịch alginat 3%. Mẫu 6: Dung dịch alginat 3% + tinh bột 10%. Chuẩn bị các mẫu, tạo nguyên liệu dạng bột với thành phần gồm sinh khối phối hợp với 20ml dung dịch alginat 2% có hoặc không thêm tinh bột (phương pháp nêu trong mục 2.3.4).
Mẫu 7: Không thêm tinh bột. Mẫu 8: Thêm tinh bột 10% (kl/tt). Các dung dịch và tá dược thêm vào đều được tiệt khuẩn bằng phương pháp nhiệt ẩm ở 115 ºC trong 20 phút.
Kết quả: Thể chất của các mẫu sau đông khô được thể hiện trong bảng 3.1.
Bảng 3.1: Thể chất của các mẫu nguyên liệu chứa Lactobacillus acidophilus ngay sau đông khô khi thay đổi nồng độ alginat
Tá dược Dạng NL Thể chất sau đông khô
Alginat 2% Bột
Thể chất đồng nhất, màu vàng nhạt, nhẹ, xốp, kết thành mảng, rất khó làm nhỏ. Để ngoài môi trường 30 phút, mẫu hút ẩm, rất khó lấy ra khỏi đĩa.
Alginat 2%
+TB 10% Bột
Thể chất đồng nhất, màu trắng, nhẹ, xốp, kết thành mảng, rất khó làm nhỏ. Để ngoài môi trường 30 phút, mẫu vẫn giữ nguyên thể chất, dễ lấy ra khỏi đĩa. Alginat 1% Alginat 2% Alginat 3% Hạt Thể chất đồng nhất, màu vàng nhạt, nhẹ, xốp, dễ lấy ra khỏi đĩa, dễ làm nhỏ. Để ngoài môi trường 30 phút, mẫu hút ẩm, nhưng vẫn dễ lấy khỏi đĩa hơn dạng bột. Hạt nhỏ, nhăn nhúm, không cầu, không đều. Nồng độ alginat càng thấp hạt càng nhỏ, nhăn và kém cầu hơn. Alginat 1%+TB 10% Alginat 2%+TB 10% Alginat 3%+TB 10% Hạt
Thể chất đồng nhất, màu trắng, dễ lấy ra khỏi đĩa, rất dễ làm nhỏ. Để ngoài môi trường 30 phút, mẫu vẫn giữ nguyên thể chất, dễ lấy khỏi đĩa. Hạt cứng, giảm xốp, đồng đều, kích thước lớn hơn, giữ được dạng cầu và giảm nhăn nhúm hơn so với không thêm TB. Nồng độ alginat càng thấp hạt càng nhỏ và nhăn nhúm hơn.
Hình 3.1: Vi nang Ca-alginat (2%) sau đông khô
Hình 3.2: Vi nang
Ca-alginat (2%)-TB (10%) sau đông khô
Nhận xét:
Các mẫu đông khô Lactobacillus acidophilus tạo nguyên liệu dạng bột, các mẫu tạo thành đều có hạn chế là thể chất xốp, kết thành mảng, rất khó làm nhỏ thành dạng bột mịn. Mẫu đông khô với tá dược là dung dịch alginat 2%, nguyên liệu tạo thành lớp mỏng, bám dính vào đĩa petri. Sau 30 phút, mẫu hút ẩm rất khó lấy ra khỏi đĩa gây thất thoát nguyên liệu. Kết quả này phù hợp với những nghiên cứu của Nguyễn Thị Hoa (2013) [3]. Khi thêm tinh bột, nguyên liệu ít hút ẩm, không dính đĩa, dễ lấy ra hơn.
Mẫu đông khô với nguyên liệu dạng hạt vi nang đã cải thiện hơn về thể chất so với dạng bột. Nói chung dạng hạt ít hút ẩm nên tương đối dễ lấy khỏi đĩa hơn. Nguyên nhân có thể do dạng vi nang tạo thành lớp màng bao làm giảm diện tích tiếp xúc của mẫu với môi trường hơn ở dạng bột, ngoài ra lớp màng này cũng góp phần ngăn ẩm từ môi trường khuếch tán vào mẫu. Các mẫu dạng hạt dễ làm nhỏ hơn vì không có cấu tạo dạng mảng. Các hạt vi nang sử dụng alginat không thêm tinh bột, hạt tạo thành màu vàng nhạt, nhẹ, có thể chất xốp. Nhìn chung, các hạt nhỏ, nhăn nhúm, không cầu, không đều. Khi thêm tinh bột, thể chất hạt được cải thiện rõ ràng. Hạt cứng hơn, giảm xốp, rất dễ làm nhỏ, hạt ít hút ẩm nên dễ lấy ra
khỏi đĩa. Hạt có kích thước lớn hơn, đồng đều, bề mặt hạt giảm nhăn nhúm và giữ được độ cầu tốt hơn, màu sắc trắng đẹp.
Tiến hành tạo hạt bằng kim tiêm, kích thước đầu kim (đường kính trong 900µm, đường kính ngoài 1400µm), với các nồng độ alginat khác nhau có hoặc không thêm tinh bột. Với nồng độ alginat 1% hoặc 2% (có hoặc không thêm tinh bột), hỗn dịch có độ nhớt vừa phải, khả năng nhỏ giọt tương đối dễ dàng. Tuy nhiên, hạt tạo thành sau đông khô ở nồng độ 1% thể chất kém hơn. Khi không thêm tinh bột, hạt nhỏ, nhăn nhúm, kém cầu và kém đều hơn so với ở nồng độ 2%. Khi phối hợp tinh bột, hạt ở nồng độ 1% vẫn nhăn nhúm và kém đều hơn nồng độ 2%. Với nồng độ alginat 3% không phối hợp tinh bột, khả năng nhỏ giọt rất khó do hỗn dịch có độ nhớt cao. Khi thêm tinh bột, hầu như không thể nhỏ được và hạt tạo thành có kích thước rất lớn. Do đó, ta lựa chọn nồng độ alginat 2% phối hợp với tinh bột để tiến hành tạo hạt cho thể chất tốt nhất.
Mẫu đông khô sử dụng alginat để tạo nguyên liệu dạng bột có thể chất xốp, khó làm nhỏ có thể giải thích: Alginat thực chất là một heteropolyme saccharid mạch thẳng cấu tạo từ hai gốc uronic là acid α-L-guluronic (G) và acid β-D- mannuronic (M) [42]. Trong quá trình hấp tiệt khuẩn, do tác động của nhiệt độ cao (>70ºC) nên các chuỗi polyme này một phần bị đề polyme hóa, làm giảm độ nhớt của dung dịch polyme trước khi kết hợp với sinh khối. Vì vậy, nguyên liệu sau đông khô sử dụng alginat không có cấu trúc mảng dài mà chỉ có cấu trúc dạng mảng xốp, ngắn. Cấu trúc dạng chuỗi polyme làm nguyên liệu khó làm nhỏ thành dạng bột mịn.
Khi phối hợp tinh bột như một tá dược độn rắn, thể chất của nguyên liệu dạng hạt được cải thiện là do: các hạt vi nang Ca-alginat có cấu trúc bên trong dạng đường viền trong đó các mạng lưới hydrogel tạo thành các lớp đồng tâm dày đặc tại bề mặt với khoảng trống ở giữa các mạng lưới (Rastello De Boisseson và cộng sự, 2004; Nussinovitch và Zvitov-Marabi, 2008) [43] [48]. Khi xảy ra quá trình gel hóa, cấu trúc đường viền kết hợp với liên kết ngang có hướng tỏa tròn từ bề mặt về lõi bên trong hạt tạo thành các hạt vi nang có dạng hình cầu. Sự thăng hoa của nước ở