probiotic dạng vi nang
Hiệu quả điều trị của chế phẩm probiotic thường phụ thuộc vào lượng vi sinh vật sống có trong chế phẩm. Liên đoàn Sữa quốc tế (IDF) đã đề nghị cần tối thiểu 107 tế bào vi sinh vật sống vào thời điểm tiêu thụ mỗi gam sản phẩm [28] [34]. Vì vậy, chỉ tiêu vi sinh vật dự kiến của nguyên liệu probiotic ngay sau đông khô là khoảng 1010 cfu/g. Để đảm bảo yêu cầu trên, ta tiến hành tạo chế phẩm đông khô dạng vi nang với lượng sinh khối đầu vào khác nhau và lựa chọn lượng sinh khối phù hợp để tạo nguyên liệu.
Khảo sát ảnh hưởng của lượng sinh khối đến chất lượng của nguyên liệu sau đông khô và lựa chọn lượng sinh khối phù hợp để tiến hành tạo nguyên liệu.
Tiến hành:
Chuẩn bị các mẫu, tạo nguyên liệu dạng hạt vi nang với thành phần gồm sinh khối của các thể tích dịch lên men khác nhau và 100ml hỗn dịch alginat 2% phối hợp tinh bột 10% như sau (phương pháp nêu trong mục 2.3.3).
Mẫu 1: Sinh khối của 100ml dịch lên men. Mẫu 2: Sinh khối của 200ml dịch lên men.
Tiến hành đông khô các mẫu trên (phương pháp nêu trong mục 2.3.4). Kết thúc quá trình, lấy hết mẫu ra khỏi đĩa, tiến hành xác định số lượng vi sinh vật sống sót trong các mẫu trên bằng phương pháp pha loãng liên tục (phương pháp nêu trong mục 2.3.6). Tiến hành làm 3 lần, lấy kết quả trung bình.
Kết quả: Kết quả các mẫu được thể hiện trong bảng 3.4.
Bảng 3.4: Số lượng vi khuẩn sống sót và hàm ẩm của các mẫu sau đông khô
Thời điểm Tiêu chí đánh giá Mẫu 1 Mẫu 2
Trước ĐK
Khối lượng sinh khối (g) 1,58 3,28 Tổng khối lượng hạt (g) 77,28 79,26 Lượng VSV trong 1g hạt (cfu/g) 6,83×109 1,36×1010
Sau ĐK
Lượng VSV trong 1g hạt (cfu/g) 6,42×109 1,43×1010
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn số lượng vi khuẩn sống sót của các mẫu sau đông khô
Nhận xét:
Từ kết quả trên cho thấy, khi ta thay đổi lượng sinh khối, giá trị hàm ẩm của các mẫu thay đổi không đáng kể. Hàm ẩm của các mẫu vi nang phối hợp 10% tinh bột đều tương đối thấp, khoảng 1,95 – 2,06% (dưới 5%). Hàm ẩm của mẫu phụ thuộc vào quá trình đông khô và lượng tá dược độn rắn thêm vào chứ không phụ thuộc vào lượng sinh khối đầu vào.
Khi ta tăng gấp đôi thể tích dịch nuôi cấy (từ 100ml lên 200ml), khối lượng sinh khối thu được cũng tăng (từ 1,58 lên 3,28g). Lượng vi sinh vật được vi gói trong 1g hạt trước đông khô tăng (từ 6,83×109 lên 1,36×1010 cfu/g), sau đông khô tăng (từ 6,42×109 lên 1,43×1010 cfu/g). Từ kết quả trên cho thấy, khi ta tăng thể tích dịch nuôi cấy nghĩa là tăng số lượng vi sinh vật đầu vào để tạo nguyên liệu dạng vi nang. Kết quả là số lượng tế bào được vi gói tăng lên trong cùng điều kiện thực nghiệm, do đó hiệu quả vi gói cao hơn. Kết quả này phù hợp với những nghiên cứu của Lê Thị Thu Hiền (2012) [13]. Khi tăng thể tích dịch nuôi cấy lên 200ml, thì khối lượng sinh khối ban đầu là 3,28g, lượng vi sinh vật trong 1g hạt sau đông khô là 1,43×1010 cfu/g đạt yêu cầu của nguyên liệu probiotic đề ra, hàm ẩm của hạt là
0 2 4 6 8 10 12 14 100ml 200ml S ố l ư ợ n g V S V ( .1 0 9 cfu /g ) Thể tích dịch lên men (ml)
Trước đông khô
1,95% (dưới 5%). Vì vậy, ta tiến hành vi nang hóa tạo nguyên liệu đông khô với thể tích dịch nuôi cấy ban đầu là 200ml bằng phương pháp như đã nêu trên.
Kết quả trên có thể giải thích như sau: Acid alginic có cấu trúc là một heteropolyme saccharid mạch thẳng, cấu tạo từ hai gốc uronic là acid α-L-guluronic và acid β-D-mannuronic nối với nhau bằng liên kết 1-4-glucosid. Tuy nhiên, chúng không liên kết một cách ngẫu nhiên mà tạo thành 3 loại block: block homopolymeguluronic gồm các gốc acid guluronic nối tiếp nhau tạo thành đoạn mạch GGGG có dạng gấp nếp, block homopolymemannuronic gồm các gốc acid mannuronic nối tiếp nhau tạo thành đoạn mạch MMMM có dạng dải hẹp và block liên hợp MGMG. Khi có mặt ion Ca2+ ở nồng độ thích hợp thì sự tạo gel xảy ra. Các phân tử alginat sắp xếp song song nhau, đoạn mạch GGGG gấp nếp như vỉ trứng, khoảng không gian các vỉ xếp lên nhau như chỗ đặt quả trứng. Các ion khớp vào các khoảng trống này liên kết với các nhóm carboxyl và các nguyên tử oxy ở mỗi đoạn song song hình thành khoang rỗng có cấu tạo không gian ba chiều [42]. Trong cùng điều kiện thể tích cũng như nồng độ alginat và Ca2+, số lượng hạt vi nang tạo thành cũng như khoang trống trong mỗi hạt là tương đương nhau. Khi ta tăng số lượng vi sinh vật đầu vào, chúng bị giam giữ hết trong các khoang rỗng nên lượng tế bào được vi gói cũng tăng, hiệu quả vi gói tăng. Tuy nhiên, khi lượng tế bào đã đủ lớn để lấp đầy tất cả các khoang thì dù có tăng thêm lượng vi sinh vật đầu vào, hiệu quả vi gói cũng không tiếp tục tăng lên được nữa. Lúc này, nếu muốn tăng hiệu quả vi gói cần thay đổi một số yếu tố như nồng độ alginat, nồng độ Ca2+…
Mục tiêu của nghiên cứu này là lựa chọn lượng sinh khối thích hợp để tạo nguyên liệu sau đông khô chứa khoảng 1010 cfu/g, vì vậy ta lựa chọn thể tích dịch lên men đầu vào là 200ml để tiết kiệm sinh khối.