CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng sống sót của T.
3.1.3 Ảnh hưởng của chất mang
3.1.3.1. Trong quá trình sấy
Hình 3.5. Khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 khi sử dụng các chất mang khác nhau trong q trình sấy, thí nghiệm 1 (sử dụng tỉ lệ sinh khối chất mang 1/20). Các chữ cái a, b, c trên từng cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu chế phẩm.
Các chất mang khác nhau dẫn đến khả năng sống sót trong q trình sấy phun của T. halophilus CH6-2 khác nhau. Khi sử dụng tỉ lệ sinh khối/chất mang thấp (1/20), khả năng sống sót của hệ chất mang chứa SM thường cao hơn (KNSS đạt từ 0.077% tới 0.182%) so với hệ chất mang không chứa SM (KNSS chỉ đạt từ 0.003 tới 0.02%). Trong hình 3.3, khả năng sống sót đạt giá trị cao nhất (0.182%) đối với mẫu sử dụng chất mang SM+MSG (10+10), trong khi đó, khả năng sống sót đạt thấp nhất đối với mẫu sử dụng chất mang MD, thấp hơn 0.01% (tương ứng với mức giảm số tế bào sống sót LogCFU/g là 4.48).
Soukoulis (2013) cũng có kết quả tương tự, khi hệ thống các chất mang có chứa MD đều cho khả năng sống sót thấp hơn chất mang chứa SM đối với chủng
L. acidophilus NCIMB 701748 sau quá trình sấy phun (khả năng sống sót của
31 năng bảo vệ T. halophilus CH6-2 trong quá trình sấy, cũng như sử dụng MD làm chất mang không đảm bảo được mật độ vi sinh vật đáp ứng với nhu cầu sử dụng chế phẩm. Trong khi đó, MSG dường như có hiệu quả đối với chủng khi hỗn hợp chất mang chứa MSG đều đạt giá trị cao. Glutamate cũng đã được chứng minh là tiền chất của proline – một chất được cho là tăng cường khả năng chống chịu của tế bào, từ đó có thể tăng cường khả năng sống sót của vi sinh vật [65].
Bảng 3.2. Hiệu suất thu hồi sử dụng tỉ lệ SM và MSG khác nhau
Chất mang Nồng độ (% w/v) Hiệu suất thu hồi (%) Toutlet
SM+MSG 19+1 50.67 84 ± 3℃ 15+5 47.62 10+10 49.05 5+15 35.14 1+19 31.14
Hình 3.6. Khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 khi sử dụng các tỉ lệ SM/MSG khác nhau trong q trình sấy thí nghiệm 2 (sử dụng tỉ lệ sinh khối chất mang 1/20). Các chữ cái a, b, c trên từng cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu chế
32 Sự bổ sung MSG kết hợp với hợp chất carbohydrate làm tăng đáng kể khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 ngay sau sấy (hình 3.5) do vậy trong thí
nghiệm này SM và MSG được phối trộn với các tỉ lệ khác nhau. Khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 thể hiện ở hình 3.4 cho thấy khi sử dụng hệ chất
mang SM+MSG tỉ lệ 15+5 và tỉ lệ 19+1 (p<0.05), khả năng sống sót cao rõ rệt, nồng độ MSG càng cao thì khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 càng
giảm. Tỉ lệ SM/MSG 5+15 và 1+19 đạt khả năng sống sót thấp nhất (p<0.05). Có thể thấy khả năng bảo vệ của MSG đạt hiệu quả nhất khi tỉ lệ nồng độ MSG thấp hơn 25% (so với tổng nồng độ chất mang). Hàm lượng MSG trong hỗn hợp càng tăng, khả năng sống sót sau q trình sấy phun càng giảm. Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của Golowczyc (2011) trên chủng Lactobacillus kefir
CIDCA 8321 và L. kefir CIDCA 8348 [70].
Một yếu tố khác có ảnh hưởng tới hiệu quả sản xuất chế phẩm đó là hiệu suất thu hồi sau quá trình sấy. Khối lượng thu hồi sau sấy được tổng hợp tại bảng 3.1. Mẫu SM+MSG 19+1 có hiệu suất thu hồi lớn nhất, đạt 50.67%. Tỉ lệ MSG càng cao thì hiệu suất thu hồi càng giảm. Có thể giải thích hiệu suất thu hồi của chế phẩm phụ thuộc phần lớn vào thành phần chất mang. Theo tổng kết của Huang, thông thường các chất mang là vật liệu vơ định hình, có nghĩa là chúng sẽ biến đổi giữa các trạng thái khác nhau, thông số quyết định trạng thái của chúng được gọi là nhiệt độ chuyển tiếp tinh thể [19]. Trong quá trình sấy phun, nhiệt độ sấy tăng dần, nếu nhiệt độ của hạt lớn hơn nhiệt độ chuyển tiếp tiếp tinh thể, các hạt chất mang sẽ chuyển hoá từ dạng tinh thể thành dạng vơ định hình. Trong trạng thái vơ định hình, các hạt này dính với nhau, tạo thành các hạt có kích thước lớn, dẫn đến khả năng bay hơi nước của chúng kém [49], đây cũng có thể là lý do lý giải thích cho khả năng sống sót của chủng kém hơn. Hơn nữa, các hạt này bám dính trên thành thiết bị, và dính các hạt khác trong q trình phun, từ đó giảm hiệu suất thu hồi của chế phẩm [19, 71].
33
Hình 3.7. Khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 khi sử dụng các chất mang khác nhau trong quá trình sấy (sử dụng tỉ lệ sinh khối/chất mang 1/3). Sử dụng chất mang SM+MSG, SM+S, Tre+MSG (A); sử dụng chất mang SM+Tre, SM+Tre+MSG (B) Các
chữ cái a, b, c trên từng cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu chế phẩm.
Khi sử dụng tỉ lệ sinh khối/chất mang 1/3, yếu tố chất mang có ảnh hưởng tương tự khi sử dụng tỉ lệ sinh khối/chất mang 1/20. Hình 3.7A biểu diễn ảnh hưởng tích cực của MSG khi có mặt trong hệ chất mang khi khả năng sống sót của mẫu SM+MSG và Tre+MSG lần lượt là 6.9% và 4.5%, trong khi SM+S chỉ đạt 0.64%. Sử dụng hệ chất mang chứa SM và 1 loại đường (carbohydrate như maltodextrin trong hình 3.5), khả năng sống sót của chế phẩm giảm mạnh trong quá trình sấy. Điều này cũng được thể hiện khi tăng hàm lượng carbohydrate sử dụng trong hệ 3 chất mang SM+Tre+MSG (tỉ lệ 4+15+1, hình 3.5B), khả năng sống sót giảm cịn 1.818%. Có thể thấy, nồng độ của nhóm chất carbohydrate làm giảm khả năng sống sót của chủng trong q trình sấy. Trong nghiên cứu của Robert, MSG trong hệ Tre + MSG làm tăng khả năng sống sót của chủng
Lactobacillus rhamnosus GG [58]. Robert đề cập đến vai trò của MSG như 1
chất chống oxy hố, giúp tế bào sống sót tốt hơn trong q trình sấy phun [58]. Tựu chung lại, khả năng sống sót sau q trình sấy khi sử dụng tỉ lệ sinh khối chất mang 1/3 tăng lên rõ rệt. Đồng thời ảnh hưởng của chất mang trong các thí nghiệm sử dụng tỉ lệ sinh khối chất mang 1/3 có xu hướng tương tự như khi ở tỉ lệ 1/20. Nghiên cứu của Palmfeldt cũng cho kết quả tương tự khi tăng tỉ lệ sinh khối chất mang (mật độ vi sinh vật ban đầu), khả năng sống sót cũng tăng, [66].
34
3.1.3.2. Trong quá trình bảo quản
Hình 3.8. Khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 khi sử dụng các chất mang khác nhau trong quá trình bảo quản sau 1 tháng (sử dụng tỉ lệ sinh khối chất mang 1/20).
Các chữ cái a, b, c trên từng cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu chế phẩm.
Ảnh hưởng của chất mang tới khả năng sống sót của chế phẩm khi sử dụng tỉ lệ chất mang 1/20 được thể hiện tại hình 3.8. Trái ngược với quá trình sấy, sự có mặt của các hợp chất carbohydrate trong hệ chất mang SM có ảnh hưởng tích cực tới khả năng sống sót của tế bào T. halophilus CH6-2 trong quá
trình bảo quản, thể hiện ở mẫu SM+S và SM+MD cho khả năng sống sót cao lần lượt là 40% và 50% (hình 3.9). Đối với những mẫu có bổ sung MSG, khả năng sống sót đều thấp nhỏ hơn 10%. Như vậy MSG mặc dù có tác dụng bảo vệ tế bào trong q trình sấy nhưng lại khơng có tác dụng bảo vệ tế bào trong quá trình bảo quản. Điều này cũng đã được Carvalho chứng minh rằng sự có mặt của gốc amino cùng carboxyl có thể gây ra phản ứng không mong muốn (phản ứng Maillard) dẫn đến giảm khả năng sống sót trong q trình bảo quản [26].
35
Hình 3.9. Khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 trong q trình bảo quản khi sử dụng các tỉ lệ SM/MSG khác nhau (sử dụng tỉ lệ sinh khối/chất mang 1/20). Các chữ cái
a, b trên từng cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu chế phẩm.
Dựa trên kết quả ảnh hưởng của chất mang SM+MSG, thí nghiệm thay đổi tỉ lệ của SM và MSG nhằm mục đích đánh giá rõ hơn ảnh hưởng chính của MSG trong q trình bảo quản. Khi sử dụng hệ chất mang SM+MSG (19+1), khả năng sống sót sau tháng đầu tiên đạt giá trị cao, khác biệt so với các mẫu trong thí nghiệm (p<0.05). Càng tăng hàm lượng MSG trong hệ chất mang, khả năng sống sót càng giảm. Các mẫu SM+MSG với tỉ lệ 15+5, 10+10, 5+15 và 1+19 đều thấp và không có sự khác biệt rõ rệt. Carvalho cũng đã quan sát được khả năng sống sót khi bảo quản chủng sấy phun với hệ chất mang MSG giảm mạnh trong thời gian dài [26].
36
Hình 3.10. Khả năng sống sót của T. halophilus CH6-2 khi sử dụng các chất mang khác nhau (sử dụng tỉ lệ sinh khối/chất mang 1/3) trong quá trình bảo quản. Các chữ cái a,
b, c trên từng cột thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa giữa các mẫu chế phẩm.
Ảnh hưởng của chất mang tới khả năng sống sót của chế phẩm khi sử dụng tỉ lệ chất mang 1/3 được thể hiện tại hình 3.10. Mặc dù hệ chất mang SM+S cho khả năng sống sót cao, tương tự trong thí nghiệm trước sau 1 tháng (hình 3.8), tuy nhiên, tới tháng 2 tháng mật độ tế bào sống sót đã giảm mạnh trong khi khả năng sống sót của chế phẩm sử dụng chất mang Tre+MSG ổn định và giảm chậm hơn (hình 3.10A). Khi so sánh khả năng sống sót giữa 2 hệ chất mang
SM+MSG và SM+S đối với chủng Lactobacillus kefir CIDCA8321, Golowczyc
cũng nhận thấy mật độ vi sinh vật của mẫu SM+S giảm hơn 1.5 lần so với mẫu SM+MSG, tương tự đối với trong nghiên cứu [70].
Khi so sánh khả năng sống sót của chủng đối với hệ chất mang SM+MSG và Tre+MSG, có thể thấy việc bổ sung trehalose trong hệ chất mang khiến khả năng sống sót trong q trình bảo quản được nâng cao rõ rệt so với SM+MSG (p<0.05). Có thể nói, sự có mặt của trehalose làm tăng nhiệt độ chuyển tiếp tinh thể (Tg), từ đó làm chế phẩm dễ dàng sấy hơn, giảm được hoạt độ nước, tăng khả năng sống sót của chủng [53, 58]. Khả năng bảo vệ của nhóm carbohydrate, cụ thể hơn là nhóm các loại đường có nhiệt độ chuyển tiếp tinh thể cao đã được lựa chọn trong nhiều nghiên cứu như của Strasser, Zhang, Leslie... trên các chủng vi khuẩn lactic nói chung, cụ thể là Lactobacillus salivarius NRRL B-30514 (khi bổ sung trehalose, ∆ LogCFU/g cải thiện từ 2.00 lên đến 0.56 logCFU/g),
Lactobacillus plantarum (khả năng sống sót tăng từ 16.3 lên tới 40.1%)... [41, 53,
37 Mặt khác tại tháng thứ 5 (hình 3.11B), mật độ vi sinh vật trong mẫu sử dụng MSG giảm mạnh (p<0.05), thí nghiệm này thể hiện ảnh hưởng tiêu cực của MSG trong quá trình bảo quản lâu dài.
Khi sử dụng chất mang SM+Tre (10+10), khả năng sống sót sau bảo quản tốt nhất cho đến 5 tháng sau bảo quản, mật độ vi sinh vật sau bảo quản đạt 7.81 LogCFU/g với ∆ LogCFU/g sau quá trình bảo quản đạt 0.98. Khi tăng tỉ lệ sinh khối chất mang lên 1/3, các ảnh hưởng của chất mang tới khả năng sống sót khơng thay đổi so với tỷ lệ 1/20.