Tạo vi nang đa nhân chứa Saccharomyces boulardii- 123docz.net

tách pha đông tụ

Alginat là nguyên liệu phổ biến được sử dụng để bao gói vi sinh vật. Tuy nhiên nếu sử dụng đơn độc alginat có nhược điểm là cấu trúc xốp, khả năng bao gói không cao [24]. Vì thế rất nhiều nghiên cứu tiến hành kết hợp alginat với các vật liệu bao gói khác như tinh bột, chitosan nhằm hiệu quả bao gói và giải phóng hoạt chất.

Theo nhiều nghiên cứu trước đây khi phối hợp alginat, tinh bột, chitosan cho kết quả: nồng độ alginat 3%, tinh bột 10% và Chitosan 3% tạo vi nang 1 giai đoạn cho khả năng bao gói VSV tốt, khả năng bảo vệ và giải phóng VSV ổn định trong đường tiêu hóa [7]. Vì thế lựa chọn công thức này cho vi nang nhân. Nghiên cứu này tiến hành khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến công thức tạo vi nang đa nhân: ảnh hưởng của nồng độ alginat và tỷ lệ giữa vi nang nhân với chất mang bên ngoài.

3.1.1. Khảo sát nồng độ alginat của thành phần dịch bao ngoài ảnh hưởng đến quá trình tạo vi nang đa nhân

Nhằm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ alginat đến khả năng bao gói các vi nang nhân trong quá trình nhỏ giọt và đông khô, tiến hành tạo vi nang đa nhân với dịch bao gói ngoài chứa alginat với nồng độ lần lượt là 0.5%; 1%; 2%; 3% và tinh bột 10% nhỏ giọt vào dung dịch CaCl2 2%. Vi nang nhân sẽ được tạo với nồng độ cố định của 3 thành phần alginat 3%, tinh bột 10% nhỏ giọt vào CaCl2 2%/ chitosan 3%.

 Tiến hành

Tạo vi nang nhân không chứa VSV theo quy trình nêu ở mục 2.3.3.

Bao gói vi nang nhân: Vi nang nhân tạo thành được rửa với nước cất rồi chuyển vào hỗn dịch bao gói theo tỷ lệ 1:5 khuấy từ trong vòng 10 phút cho phân tán đều vi nang nhân trong hỗn dịch bao. Hỗn dịch bao gói chứa tinh bột 10% và

alginat với các nồng độ 0.5%; 1%; 2%; 3% ký hiệu lần lượt là A-0.5; A-1; A-2; A-3. Pha dung dịch CaCl2 2% làm dung dịch gel hóa vi nang (cách pha nêu ở mục 2.1.6). Tiến hành tạo vi nang đa nhân bằng xylanh 50 ml (kích thước đầu nhỏ giọt khoảng 4 mm). Vi nang đa nhân tạo thành được đông khô theo quy trình và các thông số đã nêu ở mục 2.3.4. Kết thúc quá trình đông khô tiến hành đánh giá về hình thái và khả năng bao gói vi nang nhân.

 Kết quả:

Kết quả được trình bày trong bảng 3.1.

Bảng 3.1: Kết quả quá trình tạo vi nang đa nhân và đánh giá khả năng bao gói của các mẫu vi nang A-0.5; A-1; A-2 và A-3

Mẫu Đặc điểm

A-0.5 A-1 A-2 A-3

Khả năng hình thành giọt ở đầu xylanh

Vi nang nhân dễ bị lắng xuống khi nhỏ giọt. Khó hình thành giọt.

Vi nang nhân bị sa lắng ít.

Vi nang nhân ít bị lắng đọng ở đầu xylanh. Quá trình tạo giọt thuận lợi. Quá trình

tiếp xúc với dung dịch gel hóa

Không tạo thành màng bao bảo vệ. Không hình thành được vi nang.

Hình thành lớp màng mỏng bao xung quanh vi nang nhân. Hình thành hạt vi nang cầu tròn hơn. Vi nang ban đầu nổi trên bề mặt gel rồi chìm dần.

Hình thành vi nang cầu tròn đều chìm ngay khi tiếp xúc với dung dịch gel hóa.

Hình dạng vi nang tươi

Vi nang tươi không có hình dạng cầu. Lớp

Vi nang hơi cầu, không đều. Vi nang

Vi nang cầu đều, hạt ít bị kéo đuôi. Độ

26 màng co thể tích theo hình dạng của vi nang nhân bên trong. Kích thước to nhỏ không đều.

bị kéo đuôi, lộ vi nang nhân ra bề mặt. che phủ vi nang tốt. Hình dạng vi nang sau đông khô Vi nang co lại theo hình dạng của vi nang

nhân bên

trong.

Vi nang co kích thước, hạt không có hình dạng cầu đều.

Vi nang co kích thước, cứng, vẫn giữ được hình dạng cầu đều. Khả năng

bao gói vi nang

Không có khả năng bao gói.

Khả năng bao phủ không cao, chỉ hình thành lớp màng mỏng bao bọc vi nang nhân.

Vi nang nhân bị lộ hạt nhiều.

Vi nang nhân được bao phủ tốt. Ít bị lộ hạt ra bề mặt.

Hình 3.1: Hình ảnh vi nang tươi a) Mẫu A-0.5; b) Mẫu A-1; Mẫu A-2; d) Mẫu A-3

Hình 3.2: Hình ảnh vi nang sau đông khô a) Mẫu A-0.5; b) Mẫu A-1; c) Mẫu A-2: d) Mẫu A-3

c d

a b

28  Nhận xét

Khi nồng độ alginat loãng (0.5% và 1%) vi nang nhân có hiện tượng sa lắng nhiều trong quá trình nhỏ giọt. Điều này dẫn tới khó hình thành giọt đùn qua xylanh. Việc tăng nồng độ alginat lên 2% và 3% giúp vi nang nhân ít bị sa lắng hơn trong hỗn dịch bao gói. Vì thế, chất mang bên ngoài với nồng độ alginat 3% ổn định tốt hơn và quá trình nhỏ giọt diễn ra dễ dàng hơn.

Hỗn dịch bao gói ngoài với nồng độ alginat 0.5% không thể tạo được màng bao bảo vệ khi giọt đùn tiếp xúc với dung dịch gel hóa. Tăng nồng độ alginat lên 3% tạo ra màng bao chắc chắn, vi nang cầu đều và ổn định cấu trúc hơn khi đông khô.

Qua khảo sát nồng độ alginat 1%, 2% và 3% có khả năng tạo được vi nang đa nhân. Tuy nhiên, mật độ vi nang nhân trong mỗi vi nang tạo thành không đồng đều và phụ thuộc vào nồng độ alginat của dịch bao gói ngoài. Có thể thấy, việc tăng nồng độ alginat lên 3% giúp cho sự phân tán vi nang nhân trong hỗn dịch bao gói đồng nhất hơn (Hình 3.1.d – nồng độ alginat 3%). Vì thế sẽ giúp tăng hiệu quả bao gói và phân phối VSV trong vi nang đa nhân.

 Bàn luận

Từ kết quả thí nghiệm có thể thấy nồng độ alginat rõ ràng có ảnh hưởng đến quá trình nhỏ giọt tạo vi nang đa nhân cũng như khả năng tạo ra các vi nang đồng nhất.

Việc tăng nồng độ alginat lên 3% cũng giúp vi nang đạt được sự đồng đều về mật độ nhân trong mỗi vi nang đa nhân. Do khi tăng nồng độ alginat dẫn tới tăng độ nhớt của hỗn dịch bao gói ngoài [15]. Điều này giúp cho vi nang nhân ít bị sa lắng hơn trong quá trình bao gói và tạo ra các vi nang đồng đều về số lượng vi nang nhân.

Tăng nồng độ alginat giúp tăng khả năng bao gói vi nang nhân nhờ hình thành màng bao chắc chắn. Điều này có thể được giải thích khi nồng độ alginat càng thấp thì mật độ tập trung alginat trong mỗi giọt được đùn ra khỏi xylanh thấp. Do đó khả năng liên kết chéo với ion Ca2+ để hình thành hạt giảm. Khi nồng độ alginat thấp, liên kết lỏng lẻo hình thành giữa alginat và ion Ca2+ không đủ để

bao phủ được vi nang nhân bên trong dẫn tới việc giọt chứa vi nang nhân bị phân tán trở lại khi tiếp xúc với dung dịch gel hóa hoặc chỉ hình thành màng mỏng không đồng nhất (Hình 3.1.a – Alginat 0.5%). Ở nồng độ alginat 2% và 3% có mật độ alginat cao hơn vì thế khi tiếp xúc với dung dịch gel hóa, giọt sẽ xảy ra ngay quá trình gel hóa bên ngoài để ổn định cấu trúc hạt. Sau đó Ca2+ sẽ tiếp tục thâm nhập vào bên trong và hình thành vi nang có cấu trúc chắc chắn [13]. Ngoài ra, việc tăng nồng độ alginat giúp vi nang nhân ít bị sa lắng cũng ảnh hưởng tới khả năng bao gói vi nang. Khi sử dụng alginat nồng độ 0.5% hay 1% thì hỗn dịch bao gói có độ nhớt thấp [15], vi nang nhân bị lắng đọng tại đầu xylanh dẫn tới việc mỗi giọt được đùn ra sẽ chứa từ 4 – 7 vi nang nhân, chiếm thể tích xấp xỉ kích thước đầu xylanh. Do đó không còn nhiều khoảng trống cho hỗn dịch bao gói để hình thành màng bao chắc chắn, dẫn tới khả năng bao phủ vi nang nhân giảm.

Như vậy với kỳ vọng tạo được vi nang đa nhân với khả năng bao gói vi nang nhân tốt thì công thức vi nang nhân alginat 3% - tinh bột 10% với dung dịch gel hóa CaCl2 2%/Chitosan 3% và hỗn dịch bao gói vi nang nhân được lựa chọn là: alginat 3% - tinh bột 10% nhỏ vào dung dịch gel hóa CaCl2 2%.

3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giữa vi nang nhân và hỗn dịch bao gói tới quá trình tạo vi nang đa nhân

 Tiến hành:

Tạo vi nang nhân theo phương pháp nêu ở mục 2.3.3.

Bao gói vi nang nhân: Vi nang nhân tạo thành được rửa với nước cất rồi chuyển vào hỗn dịch bao gói chứa alginat 3% và tinh bột 10% theo tỷ lệ giữa nhân và hỗn dịch bao gói là 1: 2.5 ; 1: 5 ; 1: 10, khuấy từ trong vòng 10 phút cho phân tán đều vi nang nhân trong hỗn dịch bao. Pha dung dịch CaCl2 2% làm dung dịch gel hóa vi nang (cách pha nêu ở mục 2.1.6). Tiến hành tạo vi nang đa nhân bằng xylanh 50ml (kích thước đầu nhỏ giọt khoảng 4 mm). Các vi nang sau khi tạo thành được đông khô với các thông số đã được nêu trong mục 2.3.4 thu được các mẫu vi nang lần lượt là AT – 2.5; AT – 5; AT – 10. Vi nang sau khi tạo thành được đánh giá về mặt hình thái và mật độ vi nang nhân.

Bảng 3.2: Tỷ lệ vi nang nhân : hỗn dịch bao gói cần khảo sát

Các mẫu vi nang AT – 2.5 AT – 5 AT – 10

Tỷ lệ vi nang nhân

/hỗn dịch bao gói 1 : 2.5 1:5 1:10

 Kết quả

Kết quả của thí nghiệm được trình bày trong bảng 3.3

Bảng 3.3: Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ phối hợp vi nang nhân và dịch bao ngoài tới quá trình tạo vi nang đa nhân

Mẫu

Đặc điểm AT – 2.5 AT – 5 AT – 10

Độ phân tán nhân trong hỗn dịch bao

Vi nang nhân phân tán đều trong hỗn dịch bao, không bị sa lắng. Mật độ nhân dày.

Vi nang nhân phân tán đều trong hỗn dịch bao. Mật độ nhân vừa phải.

Vi nang nhân bị lắng xuống đầu xylanh khi nhỏ giọt, không phân tán đồng đều. Khả năng hình

thành giọt

Khó hình thành giọt, dễ thành chuỗi.

Dễ hình thành giọt.

Khó hình thành giọt.

Hỗn dịch bao gói còn dư gần 10% sau khi đùn hết vi nang nhân.

Số lượng nhân trong vi nang đa nhân tạo thành

Phân bố không đồng đều trong vi nang đa nhân.

Phân bố nhân trong mỗi vi nang tương đối đồng đều.

Phân bố nhân không đồng đều.

31 Hình dạng vi nang

tươi

Vi nang tươi kích thước không đồng đều, không cầu đều, xuất hiện nhiều vi nang hình chuỗi dài.

Vi nang cầu, đều. Vi nang có kích thước không đồng đều.

Vi nang không đạt hình dạng cầu. Hình dạng vi nang

sau đông khô

Vi nang co theo hình dạng vi nang nhân sau đông khô. Vi nang nhân bị bộc lộ ra ngoài nhiều.

Vi nang co thể tích, cứng và cầu đều. Khả năng bao phủ tốt.

Vi nang co thể tích, kích thước không đồng đều.

Hình 3.3: Hình ảnh vi nang AT – 2.5 a) Trước đông khô; b) Sau đông khô

Hình 3.4: Hình ảnh vi nang AT – 5 a) Trước đông khô; b) Sau đông khô

Hình 3.5: Hình ảnh vi nang AT – 10 a) Trước đông khô; b) Sau đông khô

 Bàn luận

Qua thí nghiệm trên có thể thấy tỷ lệ nhân trong hỗn dịch bao gói có ảnh hưởng đến mật độ vi nang nhân, quá trình đùn tạo vi nang đa nhân, hình thái của vi nang đa nhân tạo thành trước và sau đông khô.

Việc tăng tỷ lệ nhân trong hỗn dịch bao gói làm tăng mật độ nhân giúp vi nang nhân phân tán đồng đều hơn trong hỗn dịch bao. Khi mật độ nhân quá nhỏ độ nhớt của hỗn dịch không đủ để duy trì tính ổn định của hỗn dịch chứa nhân, dẫn tới hiện tượng sa lắng vi nang nhân ở tỷ lệ phối hợp nhân và dịch bao là 1/10.

Khi tăng mật độ nhân trong hỗn dịch bao gói lên tỷ lệ 1/2.5 việc tạo vi nang trở nên khó khăn hơn. Cần một lực đùn mạnh hơn để đẩy một lượng vi nang nhân dày đặc ra khỏi đầu xylanh. Kích thước của vi nang cũng lớn hơn và không đồng

a b

đều so với các tỷ lệ khác do chứa số lượng lớn hơn vi nang nhân. Đồng thời, mật độ vi nang nhân lớn cũng xảy ra hiện tượng hình thành chuỗi dài do vi nang nhân quá dày đặc không thể cắt giọt.

Tuy nhiên việc giảm tỷ lệ vi nang nhân trong hỗn dịch bao gói xuống tỷ lệ 1/10 không giúp quá trình đùn diễn ra dễ dàng hay vi nang có kích thước cầu và đều hơn. Nguyên nhân là do khi giảm mật độ vi nang nhân thì dẫn tới hiện tượng sa lắng khiến quá trình nhỏ giọt khó khăn hơn khi vi nang nhân tập trung ở đầu xylanh.

Qua thí nghiệm khảo sát cho thấy tỷ lệ vi nang nhân trong hỗn dịch bao gói là 1/5 cho kết quả vi nang nhân có hình cầu đều và bao phủ tốt nhất. Đồng thời quá trình đùn dễ dàng và thuận lợi hơn.

Như vậy để tạo được vi nang đa nhân có khả năng bảo vệ tốt VSV được bẫy trong nhân với kỳ vọng đưa VSV giải phóng tại đoạn xa của ruột non, công thức vi nang nhân được lựa chọn để tiếp tục đánh giá khả năng bảo vệ và giải phóng VSV là:

 Vi nang nhân: Hỗn dịch bao alginat 3% - tinh bột 10%, dung dịch gel hóa CaCl2 2%/Chitosan 3%

 Hỗn dịch bao gói ngoài: Alginat 3% - tinh bột 10%, dung dịch gel hóa CaCl2 2% hoặc CaCl2 2%/ Chitosan 3%.

 Tỷ lệ vi nang nhân/ hỗn dịch bao gói: 1/5.

3.1.3. Tạo vi nang đa nhân chứa Saccharomyces boulardii

a. Tiến hành

Hoạt hóa giống Saccharomyces boulardii trong môi trường nhân giống nấm men rồi sau đó nhân giống vào 200 ml MT1, tiến hành ly tâm thu sinh khối (phương pháp nêu ở mục 2.3.2).

Chuẩn bị 50 ml hỗn dịch tạo vi nang nhân gồm: 50 ml natri alginat 3% tiệt khuẩn theo phương pháp nêu ở mục 2.3.1; 5,00 g tinh bột đã tiệt khuẩn và sinh khối VSV sau khi ly tâm (thu được bằng máy lắc Vortex). Khuấy từ trong vòng 20 phút để đồng nhất hỗn dịch.

2 cốc có mỏ 100 ml đều đã được tiệt khuẩn theo phương pháp đã nêu trong mục 2.3.1.

Dùng xylanh 10 ml hút chính xác 10 ml hỗn dịch tạo vi nang nhân đùn vào mỗi cốc. Ngâm vi nang nhân trong 20 phút cho gel hóa hoàn toàn. Vi nang nhân sau gel hóa được rửa sạch với dung dịch NaCl 0.9% 3 lần. Thu được 2 mẫu vi nang nhân.

 Bao vi nang nhân

Hỗn dịch bao vi nang nhân: Hai mẫu vi nang nhân được cho vào các cốc có mỏ có sẵn 50 ml alginat 3% và 5,00 g tinh bột đã được tiệt khuẩn và phân tán đều. Dùng máy khuấy từ đến khi đồng nhất nhân trong hỗn dịch bao. Tạo 2 mẫu vi nang đa nhân theo quy trình sau:

 Hỗn dịch bao chứa vi nang nhân được nhỏ vào dung dịch gel hóa vi nang Calci clorid 2%/Chitosan 3% đã tiệt khuẩn thu được vi nang ATC – ATC

 Hỗn dịch bao chứa vi nang nhân được nhỏ vào dung dịch gel hóa vi nang Calci clorid 2% đã tiệt khuẩn thu được vi nang ATC – AT

Ngâm vi nang trong 30 phút để gel hóa hoàn toàn. Vi nang tươi được rửa với dung dịch NaCl 0,9% 3 lần. Mẫu vi nang được đem đi đông khô theo các bước đã nêu ở mục 2.3.4. Tất cả thao tác tạo vi nang đều được tiến hành trong tủ cấy vô trùng.

Hình 3.6: Sơ đồ các bước tạo vi nang đa nhân chứa Saccharomyces boulardii

Vi nang sau đông khô được đánh giá một số đặc tính về cảm quan và tính hiệu suất tạo vi nang.

b. Hình thái vi nang

 Kết quả, nhận xét

Hình 3.7: Hình ảnh vi nang ATC – AT a) Trước đông khô b) Sau đông khô

Tạo vi nang đa nhân chứa Saccharomyces boulardii theo phương

Phương pháp đông khô