Lactobacillus acidophilus khi tạo các dạng nguyên liệu khác nhau
Để tạo nguyên liệu đông khô, không chỉ cần lựa chọn các loại tá dược cho thể chất của nguyên liệu ổn định mà còn cần có khả năng bảo vệ tốt vi sinh vật trong quá trình đông khô. Một tá dược bảo vệ trong đông khô phải có khả năng cải thiện tỉ lệ vi sinh vật sống sót trong quá trình đông khô ít nhất là so với các mẫu đông khô không sử dụng tá dược bảo vệ. Thí nghiệm tiếp theo nhằm đánh giá tính khả thi khi sử dụng alginat làm tá dược bảo vệ và xác định tác dụng bảo vệ của alginat khi tạo các dạng nguyên liệu khác nhau.
Mục tiêu
Đánh giá tác dụng bảo vệ L. acidophilus trong quá trình đông khô của alginat 2% khi tạo nguyên liệu dạng bột và dạng hạt. So sánh tác dụng bảo vệ của nguyên liệu dạng hạt khi sử dụng tá dược bảo vệ là alginat 2% và alginat 2% phối hợp với sữa gầy 10%.
Tiến hành
Lên men Lactobacillus acidophilus trong các bình lên men chứa 100ml môi trường MRS (theo phương pháp nêu ở mục 2.1.2). Sau 24h, đồng nhất dịch nuôi cấy, lấy 1ml dịch đem pha loãng, cấy trải trên thạch MRS xác định số lượng VSV có trong 1ml dịch nuôi cấy (theo phương pháp đã ghi trong mục 2.3.5).
Chia dịch lên men vào các ống li tâm, mỗi ống chứa 10ml dịch lên men, li tâm thu sinh khối.
Từ sinh khối thu được tạo các mẫu đông khô với các tá dược như sau:
Bảng 3.3. Các mẫu nguyên liệu khảo sát số lƣợng vi sinh vật
STT Tá dƣợc Thể tích Dạng nguyên liệu
1 Nước cất 10ml Bột
2 Sữa gầy 10% 10ml Bột
3 Alginat 2% 10ml Bột
4 Alginat 2% 10ml Hạt
5 Alginat 2% + sữa gầy 10% 10ml Hạt
Tiến hành đông khô các mẫu trên (theo phương pháp đã ghi trong mục 2.3.3). Sau đông khô lấy các mẫu ra khỏi thiết bị, nhanh chóng lấy hết phần sản phẩm có trong các đĩa đựng mẫu đông khô, tiến hành xác định số lượng vi sinh vật sống sót trong các mẫu trên bằng phương pháp pha loãng liên tục (theo phương pháp đã ghi trong mục 2.3.5).
Ủ trong tủ ấm CO2 trong 48h. Xác định số lượng khuẩn lạc trên các đĩa thạch. Tính số lượng vi sinh vật còn sống sót trong nguyên liệu (theo công thức nêu ở mục 2.3.5). Tiến hành làm 3 lần, lấy kết quả trung bình.
Kết quả và nhận xét
Kết quả xác định số lượng vi sinh vật trong 1ml dịch nuôi cấy của bình lên men 100ml theo phương pháp pha loãng liên tục cho thấy số lượng vi sinh vật
Lactobacillus acidophilus có trong 1ml dịch nuôi cấy trước đông khô đạt giá trị 1,33.109cfu/ml.
Số lượng vi sinh vật trong các mẫu nguyên liệu sau đông khô được thể hiện trong bảng 3.4:
Bảng 3.4. Số lƣợng vi sinh vật sống sót của các mẫu nguyên liệu sau đông khô
(Tính theo khối lượng tương đương với 1ml dịch nuôi cấy ban đầu)
Tá dƣợc
bảo vệ Nƣớc cất Sữa gầy
10% Alginat 2% Alginat 2% Alginat 2% + Sữa gầy 10% Dạng NL Bột Bột Bột Hạt Hạt Số lượng VSV sau ĐK (cfu/ml) 1,13.10 6 6,82.108 2,70.107 6,63.107 2,38.108 Tỉ lệ VSV sống sót so với trước ĐK (%) 0,08 51,25 2,03 4,98 17,90 Tỉ lệ sống sót so với mẫu ĐK với nước cất
1,00 603,54 23,89 58,67 210,63
Kết quả thu được ở bảng 3.4 cho thấy mẫu đông khô khi sử dụng tá dược bảo vệ là sữa gầy có số lượng vi sinh vật là lớn nhất (6,82.108
cfu/ml). Đông khô với tá dược bảo vệ là alginat 2% cho số lượng vi sinh vật trong mẫu nguyên liệu thấp hơn nhiều so với sử dụng tá dược bảo vệ là sữa gầy nhưng vẫn cao hơn nhiều lần so với khi chỉ đông khô sinh khối với nước cất. Mẫu nguyên liệu dạng bột sử dụng tá dược bảo vệ là alginat 2% có số lượng vi sinh vật là 2,70.107 cfu/ml - cao gấp 23,89 lần so với mẫu đông khô với nước cất. Tỉ lệ sống sót của các mẫu đông khô với nước cất (0,08%), sữa gầy 10% (51,25%) và alginat 2% (2,03%) tương đương với kết quả thu được từ nghiên cứu của tác giả Nguyễn Thị Hoa năm 2013 (Các mẫu đông khô chủng L. acidophilus với nước cất, sữa gầy 10%, alginat 2% cho tỉ lệ sống sót của vi sinh vật tương ứng là 0,08%; 51,38% và 1,9%) [5].
Mẫu nguyên liệu dạng hạt từ alginat 2% có số lượng vi sinh vật là 6,63.107cfu/ml - cao gấp 58,67 lần so với mẫu nguyên liệu đông khô với nước cất. Điều này chứng tỏ alginat có tác dụng bảo vệ vi sinh vật trong quá trình đông khô cả khi tạo nguyên liệu dạng bột và dạng hạt. Đồng thời, alginat khi tạo nguyên liệu dạng hạt có khả năng bảo vệ L. acidophilus tốt hơn so với khi sử dụng dạng dung dịch. Kết quả này có thể do cơ chế bảo vệ của alginat khi tạo hạt và khi ở dạng dung dịch là khác nhau.
Tác dụng bảo vệ vi sinh vật của dung dịch alginat trong quá trình đông khô có thể được giải thích như sau: Dung dịch natri alginat trong nước có cấu trúc một polyme nên tạo ra được xung quanh và bên trong tế bào một môi trường có độ nhớt tương tự giúp giảm thiểu biến đổi cấu trúc phân tử ở mức thấp nhất [33].
Tác dụng bảo vệ vi sinh vật của hạt Ca-alginat trong quá trình đông khô là do tính chất vật lý của các hạt. Các hạt Ca-alginat tạo ra một lớp màng bảo vệ xung quanh các tế bào vi sinh vật, ngăn cản sự tiếp xúc trực tiếp của tế bào với quá trình đông khô. Chính sự tiếp xúc này làm giảm số lượng tế bào vi sinh vật sống sót sau đông khô do mức độ tổn thương màng tế bào và xác suất tế bào bị chết trong quá trình đông khô tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt tiếp xúc [20].
Khi phối hợp alginat 2% với sữa gầy 10% để tạo hạt vẫn có tác dụng bảo vệ vi sinh vật trong quá trình đông khô. Mẫu nguyên liệu đông khô từ alginat 2% và sữa gầy 10% có số lượng vi sinh vật là 2,38.108cfu/ml - cao gấp 210,63 lần so với mẫu đông khô với nước cất và cao hơn so với khi chỉ sử dụng alginat 2% để tạo hạt. Việc bổ sung sữa gầy không chỉ làm giảm quá trình co rút hình dạng hạt mà còn cung cấp một hàng rào vật lí tốt hơn cho tế bào để chống lại các tác dụng bất lợi của quá trình đông khô bằng cách tạo ra mật độ dày đặc các mắt xích trong mạng lưới gel. Như vậy, khi phối hợp alginat 2% với sữa gầy 10% để tạo hạt đã làm tăng tác dụng bảo vệ của alginat.
Từ các kết quả thu được, sử dụng nguyên liệu đông khô dạng hạt từ alginat 2% và sữa gầy 10% để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo.