- Lên men và thu hồi nisin: Sử dụng hệ thống bình lên men 5, 10 l, 100 l và các thiết bị
Thời gian (ngày)
trường MRS bán lỏng chứa 0,5 % vi sinh vật kiểm định L. plantarum JCM1149, tiếp tục giữ ở 4 oC trong 4 giờ, sau đó chuyển sang ni 37 oC trong 24 giờ, quan sát vùng ức chế. Kết quả được trình bày trong hình 3.4.
Thời gian (ngày) (ngày) Hoạt tính (D-d) mm 1 6 5 2
43
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
1 18,5 2 12 3 11,5 4 11 5 9 6 8 7 (màng) 12,5
Hình 3.4. Khả năng ức chế L. plantarum của màng PLA – nisin từ ngày 1 – ngày 7
Chú thích: - D: đường kính vịng hoạt tính - d: đường kính miếng màng
Từ kết quả hình 3.4 và bảng 3.9 cho thấy lượng nisin giải phóng ra khỏi màng trong tồn bộ thời gian thí nghiệm là 7 ngày. Ngày đầu một lượng lớn nisin được giải phóng ra (vịng ức chế 18,5 mm) và giảm dần theo thời gian và vẫn ức chế được vi khuẩn cụ thể ngày thứ 2 vòng ức chế đạt 12 mm, ngày thứ 3 vòng ức chế là 11,5 mm, ngày thứ 4 vòng ức chế là 11 mm, ngày thứ 5: 9 mm, ngày thứ 6: 8 mm, ngày thứ 7 vòng ức chế đạt 12,5 mm. Như vậy nisin đã khuếch tán ra môi trường từ từ theo thời gian, điều này rất quan trọng bởi nếu nisin khuếch tán hết ngay vào mơi trường nó chỉ tiêu diệt được những vi khuẩn có mặt lúc đó, cịn nếu những vi khuẩn có bào tử hoặc thời gian sinh trưởng lâu hơn sẽ không bị tiêu diệt và những vi khuẩn bên ngồi cũng có thể xâm nhập do nồng độ chất kháng khuẩn đã không đủ để ức chế. Điều này chứng tỏ rằng lượng nisin bổ sung vào trong màng cũng như lượng nisin giải phóng ra khỏi màng phù hợp với hệ thống đóng gói kháng khuẩn và khá lý tưởng.
3.5. HOẠT TÍNH KHÁNG KHUẨN CỦA MÀNG PLA – NISIN SAU THỜI GIAN VÀ ĐIỀU KIỆN BẢO QUẢN GIAN VÀ ĐIỀU KIỆN BẢO QUẢN
3.5.1. Ảnh hƣởng của điều kiện, thời gian bảo quản màng PLA - nisin đến hoạt tính kháng khuẩn. tính kháng khuẩn.
Hoạt tính kháng khuẩn của màng PLA - nisin ổn định nhất ở pH 2 † 3, nisin ổn định hoạt tính trong vịng 2 tháng, đến 3 tháng hoạt tính kháng khuẩn của nisin có giảm nhưng sự giảm này không đáng kể (dao động trong khoảng 1 † 2 %) và sau 4
tháng hoạt tính kháng khuẩn của nisin đã có sự giảm rõ rệt: ở trong điều kiện bảo quản ở 4 °C, hoạt tính kháng khuẩn của nisin duy trì xấp xỉ 90 %; ở nhiệt độ phịng và chân khơng tương ứng là 80 và 72 % so với ban đầu. Đồng thời kết quả theo dõi ảnh hưởng của điều kiện bảo quản lên nồng độ tồn dư hoạt tính kháng khuẩn của nisin ở trong màng khơng có sự khác biệt nhiều khi thí nghiệm được theo dõi trong vịng 15 ngày. Để có thể ứng dụng nisin vào trong thực tế, sự thay đổi hoạt tính kháng khuẩn của màng cần phải được nghiên cứu trong khoảng thời gian bảo quản dài hơn. Chính vì vậy, trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian bảo quản và điều kiện bảo quản lên nồng độ tồn dư hoạt tính kháng khuẩn của nisin ở sản phẩm màng PLA. Kết quả nghiên cứu được trình bày trong bảng 3.10. Từ kết quả này cho thấy: điều kiện và thời gian bảo quản có ảnh hưởng đến hoạt tính kháng khuẩn của màng. Bảo quản màng PLA – nisin ở 4 † 10 C cho hoạt tính kháng khuẩn ổn định hơn bảo quản nisin ở 32 C. Trong điều kiện bảo quản màng ở 4 † 10 C, nisin ổn định hoạt tính trong vịng 3 tháng (1415 IU/cm2); từ 4 tháng trở ra, hoạt tính kháng khuẩn của nisin bắt đầu giảm và sau 6 tháng hoạt tính nisin giảm 8,5 % so với lúc ban đầu. Còn bảo quản màng ở 32 C, nisin ổn định hoạt tính trong vòng 2 tháng (1414 IU/cm2); sang tháng thứ 3 nisin bắt đầu giảm hoạt tính, tuy nhiên sự giảm này không đáng kể (khoảng 2 %) và sau 4 tháng, hoạt tính nisin đã có sự giảm rõ rệt, kết quả sau 6 tháng hoạt tính nisin giảm 40 % so với lúc ban đầu. Vì vậy, nếu muốn đưa màng PLA - nisin vào bảo quản một sản phẩm nào đó ở nhiệt độ cao thì cần phải bổ sung lượng nisin vào nhiều hơn so với khi bảo quản ở nhiệt độ thấp.
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của điều kiện, thời gian bảo quản màng PLA - nisin đến hoạt
tính kháng khuẩn của nó Bảo
quản (oC)
Nồng độ tồn dư nisin ở màng PLA - nisin (IU/cm2) theo thời gian bảo quản (tháng)
0 0.5 1 2 3 4 5 6
32 14141,5 14141,7 14141,5 14142,4 13862,1 11311,2 968±1,3 825±2,1 4-10 14151 14151 14151,7 14152,3 14021,6 13501,5 1317±1 1294±1 4-10 14151 14151 14151,7 14152,3 14021,6 13501,5 1317±1 1294±1
45
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
Trong quá trình bảo quản thực phẩm, hoạt tính kháng khuẩn của nisin phụ thuộc vào ba yếu tố: nhiệt độ bảo quản, thời gian bảo quản và độ pH bảo quản. Nisin ổn định hoạt tính nhất khi được bảo quản ở nhiệt độ thấp.
3.5.2. Khả năng ức chế các vi sinh vật gây bệnh của màng PLA - nisin ở các điều kiện và thời gian bảo quản khác nhau. kiện và thời gian bảo quản khác nhau.
Hệ vi sinh vật trong thực phẩm khá đa dạng về chủng loại, trong đó có những lồi gây bệnh nguy hiểm tới sức khỏe con người. Các loại màng nilon bọc thực phẩm thơng thường chỉ có tác dụng ngăn tiếp xúc của thực phẩm với môi trường nhưng lại khơng có khả năng tiêu diệt được các vi sinh vật tồn tại trong thực phẩm. Do đó, thực phẩm nhanh bị thối hỏng gây ảnh hưởng tới sức khỏe người tiêu dùng. Màng phân hủy sinh học PLA - nisin có khả năng khắc phục được một số nhược điểm trên, có hoạt tính sinh học tiêu diệt vi khuẩn Gram (+), quan trọng hơn nữa là nó rất dễ bị phân hủy khi chơn lấp chúng ngồi mơi trường, nó khơng gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người cũng như không gây ô nhiễm môi trường. Trong kết quả nghiên cứu trên, màng PLA - nisin bảo quản ở điều kiện 4 † 10 C tốt hơn bảo quản ở 32 C. Tuy nhiên ở các điều kiện bảo quản trên, màng vẫn duy trì hoạt tính trong vịng 2 † 3 tháng, sau 4 tháng hoạt tính kháng khuẩn trong màng mới bị giảm. Để có thể biết được sự giảm hoạt tính của màng này ảnh hưởng như thế nào đến khả năng ức chế một số loại vi sinh vật gây bệnh trong thực phẩm tiến hành nghiên cứu khả năng ức chế các vi sinh vật gây bệnh của màng PLA - nisin ở các điều kiện và thời gian bảo quản khác nhau. Kết quả trình bày ở bảng 3.11 và hình 3.5.
Bảng 3.11. Khả năng kháng khuẩn của màng PLA – nisin ở các điều kiện và thời
gian bảo quản khác nhau
STT Màng PLA - nisin Vòng kháng khuẩn (mm)
B. cereus S. aureus L. monocytogenes
1 Sau 1 ngày, 4 oC 26 17 15
2 Sau 1 ngày, 32 oC 26 16,5 15
4 Sau 15 ngày, 32 oC 3 10 9
Hình 3.5. Khả năng ức chế các chủng vi sinh vật gây bệnh của màng PLA – nisin
a/ B. cereus; b/ S. aureus; c/ L. Monocytogenes
1/ màng sau 1 ngày, 4 oC; 2/ màng sau 1 ngày, 32 oC; 3/ Màng sau 15 ngày, 4 oC; 4/ màng sau 15 ngày, 32 oC
Kết quả bảng 3.11 cho thấy khả năng kháng khuẩn của màng PLA – nisin tốt nhất khi mới tạo ra, dù bảo quản ở hai nhiệt độ khác nhau nhưng chưa có ảnh hưởng rõ rệt, màng PLA – nisin kháng lại vi khuẩn B. cereus tốt nhất, vịng vơ khuẩn đạt 26 mm, với S. aureus vịng vơ khuẩn là 17 mm, L. Monocytogenes vịng vơ khuẩn là 15
2 1 3 4 2 1 3 4 4 3 2 1 a c b
47
Số hóa bởi trung tâm Học liệu– ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn
mm. Màng sau 15 ngày đã thấy được sự khác biệt rõ ràng giữa 2 điều kiện nhiệt độ bảo quản, ở 4 oC hoạt tính kháng khuẩn của màng bị giảm ít hơn so với 32 oC. Ở 4 oC, mẫu màng sau 15 ngày bảo quản ức chế vi khuẩn B. cereus với vịng vơ khuẩn là 13
mm, S. aureus là 11 mm, L. Monocytogenes là 12,5 mm. Ở 32 oC và mẫu màng sau 15 ngày bảo quản: B. cereus: 3 mm, S. aureus: 10 mm, L. Monocytogenes: 9 mm.
3.6. ĐÁNH GİA KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SİNH HỌC CỦA MÀNG
Màng được chôn lấp một cách tự nhiên trong đất vườn, trong thời gian 6 tháng. Mẫu lấy hàng tháng, được cân trọng lượng và quan sát dưới kính hiển vi điện tử quét. Kết quả cho thấy rằng, ban đầu bề mặt màng phẳng đều, sau 1 tháng xuất hiện bề mặt lỗ chỗ, đặc biệt 3 tháng ta thấy có sự khác nhau rõ ràng, các liên kết bắt đầu bị phá vỡ, màng ròn dễ gãy, đến 3 tháng hầu như vỡ vụn. Kết quả bề mặt màng ở các giai đoạn được trình bày ở bảng 3.12 và chụp ảnh kính hiển vi điện tử quét (x 2.000) được trình bày ở hình 3.6.
Từ kết quả ở bảng 3.12 và hình 3.6 cho thấy sau 1 tháng màng bị phân hủy 14,4 %, sau 2 tháng phân hủy đạt 36,35 % và sau 3 tháng phân hủy đạt trên 50 %. Sau 6 tháng hầu như vỡ vụn hết.