L ỜI MỞ ĐẦU
1.3.2 Phương pháp thu chế phẩm probiotic
Các canh trường vi khuẩn probiotic sau khi lên men thu sinh khối cần
được tách nước, phối trộn (nếu có) và sấy để thu chế phẩm probiotic. Tuy nhiên, khác với các nguyên liệu khác, quá trình sấy thu chế phẩm vi sinh vật cần đảm yêu cầu tiên quyết là các tác nhân sấy không tiêu diệt hoàn toàn sự sống của các chủng vi sinh vật. Hầu hết các chủng vi sinh vật ở dạng tếbào sinh dưỡng không có khả năng sống sót dưới tác động của nhiệt độ sấy ≥ 80oC, vì vậy các phương
pháp sấy được sử dụng trong quá trình thu chế phẩm sinh học thường có nhiệt độ
sấy thấp hoặc phải bổ sung các chất mang để bảo vệ vi khuẩn sống sót trước tác
động của nhiệt. Riêng các chế phẩm vi sinh vật ở dạng bào tử có khảnăng chịu nhiệt tốt có thể áp dụng các phương pháp sấy sử dụng tác nhân nhiệt cao. Một số phương phápđược sử dụng để thu chế phẩm probiotic:
- Phương pháp sấy đông khô (sấy thăng hoa):
Đông khôlà quá trình tách nước ra khỏi tế bào vi sinh ở trạng thái lạnh sâu. Đầu tiên, sinh khối tế bào được đóng băng ở nhiệt độ lạnh, nhiệt độ đóng băng có thể lên đến -50oC, nhiệt độ dàn ngưng đạt -80oC. Sau đó, áp suất trong buồng sấy được giảm xuống đạt áp suất chân không lên đến 0.01mbar. Sự giảm áp suất này cho phép nước thăng hoa: Sự biến đổi trực tiếp của một chất từ thể
rắn sang pha khí mà không cần nhiệt độcao do đó không làm ảnh hưởng đến các protein, DNA và màng tế bào của vi khuẩn. Kết thúc quá trình đông khô hàm lượng nước còn lại cuối cùng trong sản phẩm là khoảng 1% đến 4% giúp kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm…Phương pháp này không sử dụng tác nhân nhiệt độ cao vì vậy phù hợp với các vi khuẩn probiotic chiu nhiệt kém như các
chủng lợi khuẩn Lactobacillus [28], tuy nhiên phương pháp có nhược điểm là đòi
hỏi trang thiết bị kỹ thuật cũng như chi phí cao. - Phương pháp sấy chân không:
Sấy chân không là phương pháp sấy trong môi trường gần như chân
17 Chế phẩm được đưa vào buồng kín, sau đó sử dụng máy bơm chân không để tạo môi trường chân không. Môi trường có áp suất rất thấp, khoảng 50mmHg ( áp suất khí quyển là 760mmHg). Ởmôi trường áp suất thấp nước sẽ sôi ở nhiệt
độ rất thấp khoảng 30-40 độ C. Khi nước sôi đồng nghĩa với sự bốc hơi nước diễn ra rất nhanh làm cho vật sấy khô nhanh hơn với sấy nhiệt thông thường.
Sấy chân không có ưu điểm là thời gian sấy nhanh, nhiệt độ sấy thấp giúp mật độ sinh khối vi sinh vật sống sót trong chế phẩm cao nhưng cũng giống như
sấy đông khô, phương pháp này cũng đòi hỏi chi phí cao, khi ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi làm giá thành của chế phẩm tăng
cao.
- Phương pháp sấy phun:
Sấy phun là phương pháp sấy nhanh ở nhiệt độ cao, thời gian tiếp xúc tác nhân nhiệt của vật liệu sấy rất ngắn. Chế phẩm được chuẩn bị ở dạng dịch lỏng huyền phù sẽđược hệ thống bơm đưa vào bồn đặt trên đỉnh tháp sấy, sau đó dung
dịch được đưa vào tháp sấy và bị tán thành các giọt lỏng nhỏ li ti nhờ bộ tán
sương, kim phun. Dòng tác nhân nóng sẽ phân tán chùm tia phun đều khắp thể
tích tháp, từ đó chuyển động hết xuống đáy tháp, và sản phẩm khô sẽ được thu gom tại đáy cyclon . Một phần bụi mịn theo không khí qua cyclon, sau đó qua bộ
lọc vải nhằm thu hồi lại các hạt bụi mịn còn sót lại và thải ra ngoài. Không khí nhờ quạt hút qua bộ trao đổi nhiệt caloriphe và nâng lên nhiệt độ cần thiết theo yêu cầu của chếđộ sấy.
Để bảo vệ tế bào vi khuẩn khỏi sự phá hủy của nhiệt độ sấy cao, dịch huyền phù vi khuẩn probiotic sẽđược bổ sung các chất tan có khảnăng bao bọc tế bào được gọi là chất mang. Các chất mang được sử dụng chủ yếu gồm ba nhóm: các polysaccharide (fructooligosaccharide (FOS), galactooligosaccharide (GOS), maltodextrin,...) các loại đường (glucose, lactose,…) và sữa gầy [29]. Các chất mang trên được bổ sung ngoài việc bảo vệ tế bào vi khuẩn còn được
xem như các prebiotic, cung cấp dinh dưỡng ban đầu cho chế phẩm sau khi được hoạt hóa lại. Với probiotic ở dạng bào tử, việc lựa chọn chất mang trở lên dễ dàng hơn do chúng có khảnăng chịu nhiệt tương đối tốt.
Sấy phun được ứng dụng trong công nghệ sản xuất probiotic từ lâu, tuy nhiên với chế phẩm vi sinh vật dạng tếbào sinh dưỡng thì hiệu suất sấy còn thấp
18 do một lượng khá lớn sinh khối không có khả năng sống sót dưới tác động của tác nhân nhiệt. Nhưng với chế phẩm ở dạng bào tử probiotics (chịu nhiệt tốt) thì phương pháp này được xem là rất phù hợp do chi phí không cao, chế phẩm thu
được có độ ẩm thấp bảo quản tốt tại điều kiện thường và có khả năng ứng dụng trong công nghiệp tốt do năng suất sấy cao.
Chính vì vật nghiên cứu này đã lựa chọn phương pháp sấy phun có sử
dụng chất mang là maltodextrin – một cacbohydrat chi phí thấp và có nguồn cung cấp phong phú tại Việt Nam để thu chế phẩm probiotic dạng bào tử ứng dụng trong chăn nuôi.