IUH | Đề cương Khóa luận tốt nghiệp | Nghiên cứu quy trình sản xuất nghệ mật ong lên men PROBIOTIC

IUH | Đề cương Khóa luận tốt nghiệp | Nghiên cứu quy trình sản xuất nghệ mật ong lên men PROBIOTIC IUH | Đề cương Khóa luận tốt nghiệp | Nghiên cứu quy trình sản xuất nghệ mật ong lên men PROBIOTIC IUH | Đề cương Khóa luận tốt nghiệp | Nghiên cứu quy trình sản xuất nghệ mật ong lên men PROBIOTIC IUH | Đề cương Khóa luận tốt nghiệp | Nghiên cứu quy trình sản xuất nghệ mật ong lên men PROBIOTIC IUH | Đề cương Khóa luận tốt nghiệp | Nghiên cứu quy trình sản xuất nghệ mật ong lên men PROBIOTIC

1

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM

HỌ TÊN SINH VIÊN: Nguyễn Thị Thu Nguyệt-21003351

Cao Thị Mỹ Phụng-21006431 Trần Thị Quỳnh Trâm-21077651

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NGHỆ

MẬT ONG LÊN MEN PROBIOTIC

Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học

Mã chuyên ngành: 7430201

ĐỀ CƯƠNG KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2025

2

THÔNG TIN CHUNG

Họ và tên sinhviên : MSHV:

Lớp : Khóa:

Chuyên ngành : Mã chuyên ngành:

SĐT :

Email :

Tên đề tài :

Người hướng dẫn: ……….

SĐT :

Email :

Cơ quan công tác :

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20….…

Người hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên

(Ký và ghi rõ họ tên)

3

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghệ (Curcuma longa L.) từ lâu đã được xem là một trong những cây dược liệu quý của Việt Nam và nhiều nước châu Á Không chỉ là gia vị tạo màu và hương thơm đặc trưng, nghệ còn nổi bật nhờ thành phần hoạt chất curcumin (C₂₁H₂₀O₆) – một polyphenol màu vàng cam với nhiều tác dụng sinh học như kháng viêm, chống oxy hóa, bảo vệ tim mạch, hỗ trợ tiêu hóa, điều hòa kinh nguyệt, và tiềm năng chống ung thư

Tuy nhiên, curcumin có sinh khả dụng rất thấp khi dùng trực tiếp: khó tan trong nước, dễ bị chuyển hóa và đào thải nhanh, dẫn đến tỷ lệ hấp thu vào máu chỉ ở mức 1–2% Điều này hạn chế hiệu quả thực tế của nghệ dù có nhiều tiềm năng Các phương pháp tăng sinh khả dụng curcumin như phối hợp với piperine (từ tiêu đen), sử dụng dạng nano, hoặc áp dụng lên men sinh học đã được nghiên cứu Trong đó, lên men kết hợp bổ sung probiotic là một hướng hứa hẹn, vừa cải thiện hấp thu, vừa bổ sung lợi khuẩn tốt cho hệ tiêu hóa

Mật ong là môi trường tự nhiên giàu dinh dưỡng, giúp probiotic phát triển và duy trì hoạt tính Kết hợp nghệ – mật ong – probiotic không chỉ nâng cao giá trị sinh học của dược liệu mà còn tạo sản phẩm dễ sử dụng, hương vị dễ uống, đáp ứng nhu cầu thực phẩm chức năng tự nhiên, an toàn, tiện lợi

1.1 Tổng quan

1.1.1 Đặc điểm và thành phần hóa học của nghệ

Tên khoa học: Curcuma longa L

Họ: Zingiberaceae (Họ Gừng)

Nguồn gốc: Vùng nhiệt đới Nam Á; ở Việt Nam trồng nhiều tại Nghệ An, Thái Bình, Quảng Nam, Gia Lai

Thành phần hóa học chính:

Curcumin (C₂₁H₂₀O₆) – 3–5%: gồm curcumin, demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin

Tinh dầu – 2–7%: chứa turmerone, atlantone, zingiberene và các monoterpen Các chất khác: tinh bột (60–70%), protein (6–8%), chất xơ, vitamin (C, E, K), khoáng chất (K, Fe, Mn)

Công thức hóa học curcumin: C21H20O6

4

Tác dụng sinh học chính:

• Kháng viêm, giảm sưng đau (ức chế COX-2, TNF-α)

• Chống oxy hóa mạnh (trung hòa gốc tự do ROS)

• Điều hòa lipid máu, giảm LDL-C, tăng HDL-C

• Hỗ trợ gan, tăng tiết mật, cải thiện tiêu hóa

• Tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm, kháng virus

1.1.2 Quá trình lên men nghệ:

Lên men là quá trình vi sinh vật chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành sản phẩm mới như axit hữu cơ, rượu, khí, enzyme… giúp bảo quản và nâng cao giá trị dinh dưỡng

Các loại lên men áp dụng cho nghệ:

• Lên men lactic (Bacillus coagulans): Vi khuẩn lactic sinh bào tử có khả năng chịu được điều kiện khắc nghiệt của hệ tiêu hóa Trong quá trình lên men, Bacillus coagulans chuyển hóa đường thành axit lactic, đồng thời tiết enzyme (amylase, protease) giúp phân giải tinh bột và protein Nhờ đó làm tăng khả năng hòa tan và hấp thu curcumin, bổ sung lợi khuẩn đường ruột, cải thiện tiêu hóa và nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm

• Lên men rượu: Nấm men chuyển hóa đường thành ethanol và hợp chất thơm → giúp giải phóng hợp chất phenolic

• Lên men axetic: Vi khuẩn Acetobacter oxy hóa ethanol thành axit axetic (giấm nghệ) → tăng hương vị và bảo quản

Lợi ích khi lên men nghệ:

• Tăng khả năng hòa tan và hấp thu curcumin

• Sinh thêm hợp chất chống oxy hóa mới

• Cải thiện mùi vị (giảm đắng, giảm hăng)

• Kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm

1.1.3 Probiotic trong quá trình lên men:

• Bacillus coagulans: Vi khuẩn lactic sinh bào tử, có khả năng sống sót tốt trong điều kiện khắc nghiệt của đường tiêu hóa (axit dạ dày, muối mật) Chủng này giúp cân bằng hệ vi sinh đường ruột, hỗ trợ tiêu hóa chất xơ,

5

tăng cường miễn dịch và làm giảm triệu chứng rối loạn tiêu hóa Ngoài ra, nhờ khả năng sinh enzyme (amylase, protease), Bacillus coagulans còn góp phần cải thiện khả năng hấp thu dinh dưỡng và tăng tính ổn định của sản phẩm trong quá trình bảo quản

• Saccharomyces boulardii: Nấm men probiotic, hỗ trợ tiêu hóa, giảm tiêu chảy, tăng sức đề kháng

• Khi kết hợp đồng nuôi cấy (co-culture) với Saccharomyces boulardii trong môi trường giàu dinh dưỡng như mật ong và nghệ, hai chủng này có thể bổ trợ lẫn nhau: nấm men tạo môi trường thích hợp và cung cấp chất kích thích sinh trưởng, trong khi Bacillus coagulans gia tăng tính đa dạng hệ vi sinh

và ổn định chất lượng sản phẩm

1.2 Sự cần thiết của đề tài

✓ Khoa học: Curcumin trong củ nghệ có nhiều tác dụng sinh học quý như chống viêm, chống oxy hóa, bảo vệ gan và tim mạch, nhưng hạn chế lớn nhất là sinh khả dụng thấp Việc áp dụng lên men kết hợp probiotic là giải pháp khoa học khả thi, giúp chuyển hóa curcumin thành dạng dễ hấp thu hơn và tạo thêm hợp chất có lợi, đồng thời cung cấp lợi khuẩn tốt cho hệ tiêu hóa

✓ Về thực tiễn: Người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến thực phẩm chức năng tự nhiên vừa an toàn vừa hiệu quả Sản phẩm kết hợp nghệ – mật ong – probiotic đáp ứng nhu cầu này, mang lại sản phẩm dễ sử dụng, vị dễ uống,

có thể dùng hằng ngày để hỗ trợ sức khỏe

✓ Về kinh tế: Nguyên liệu nghệ và mật ong phổ biến, giá hợp lý, nguồn cung

ổn định ở Việt Nam Chế biến thành sản phẩm giá trị gia tăng giúp nâng cao thu nhập cho nông dân, mở ra cơ hội thương mại hóa và xuất khẩu sang các thị trường ưa chuộng sản phẩm lên men và probiotic

✓ Về xu hướng: Thị trường thực phẩm probiotic toàn cầu đang tăng trưởng mạnh Song song, xu hướng “tự nhiên – hữu cơ – lành mạnh” trở thành tiêu chí chính của người tiêu dùng Sản phẩm nghệ – mật ong – probiotic phù hợp hoàn toàn với xu hướng này, có tiềm năng phát triển dài hạn

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Trong nước:

Các công trình trong nước chủ yếu tập trung vào:

✓ Chiết tách curcumin tinh khiết để ứng dụng trong dược phẩm và mỹ phẩm

✓ Ứng dụng tinh bột nghệ trong chế biến thực phẩm như bánh, mì, hoặc nước giải khát bổ dưỡng

6

✓ Một số nghiên cứu bước đầu về lên men nguyên liệu thảo dược với vi sinh vật có lợi, nhưng chưa có nhiều công trình chuyên sâu về sự kết hợp đồng thời nghệ – mật ong – probiotic trong sản phẩm đồ uống

Trên thế giới:

Trên thế giới, nghệ đã được nghiên cứu rộng rãi cả về dược lý và ứng dụng trong thực phẩm:

• Curcumin được chứng minh có tác dụng kháng viêm, chống oxy hóa, phòng ngừa bệnh mạn tính

• Vấn đề sinh khả dụng thấp của curcumin đã được nhiều tác giả đề cập; một số giải pháp được thử nghiệm gồm nano-curcumin, đồng vận với piperine, và lên men vi sinh

• Lên men nghệ với Lactobacillus plantarum cho thấy hiệu quả trong việc tăng độ hòa tan curcumin và cải thiện mùi vị

• Saccharomyces boulardii và Bacillus coagulans được ứng dụng rộng rãi trong sản phẩm probiotic, có khả năng hỗ trợ sức khỏe đường ruột và tăng cường miễn dịch

• Mật ong vừa có tác dụng kháng khuẩn tự nhiên, vừa cung cấp nguồn dinh dưỡng cho probiotic, do đó được xem là nguyên liệu tiềm năng trong công thức synbiotic

=> Việc kết hợp ba yếu tố nghệ – mật ong – probiotic trong một sản phẩm lên men vừa giải quyết được hạn chế của curcumin, vừa tận dụng xu hướng tiêu dùng thực phẩm chức năng tự nhiên Đây là khoảng trống nghiên cứu rõ rệt mà

đề tài này hướng đến khai thác, đặc biệt trong điều kiện nguyên liệu phong phú của Việt Nam

2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Mục tiêu nghiên cứu

• Tăng sinh khả dụng curcumin: Ứng dụng quá trình lên men để chuyển hóa, giải phóng curcumin ở dạng dễ hấp thu hơn, đồng thời bảo vệ curcumin khỏi oxy hóa

• Bổ sung probiotic: Đưa các chủng vi sinh vật có lợi (Bacillus coagulans, Saccharomyces boulardii) vào sản phẩm, đảm bảo mật độ sống ≥10⁶– 10⁸ CFU/mL, góp phần hỗ trợ hệ tiêu hóa và tăng giá trị chức năng

• Tạo sản phẩm có hương vị dễ uống: Kết hợp vị ngọt dịu của mật ong, vị chua nhẹ do quá trình lên men, cùng mùi thơm tự nhiên của nghệ

7

• Phát triển sản phẩm có ý nghĩa thực tiễn: Tận dụng nguyên liệu tự nhiên sẵn có, quy trình đơn giản – chi phí thấp, tạo ra một loại đồ uống chức năng giàu giá trị sinh học, tiềm năng thương mại và hỗ trợ sức khỏe cộng đồng

2.2 Nội dung nghiên cứu

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Địa điểm và thời gian

Địa điểm: phòng T3.8

Thời gian:

Điều kiện môi trường: nhiệt độ phòng 25–30°C, độ ẩm 65–75%

2.3.2 Vật liệu và thiết bị dụng cụ

Nguyên liệu

Tinh bột nghệ

(food-grade)

Chứa curcumin 8g/350ml,

10g/350ml, 12g/350ml

Nền dinh dưỡng chính

8

Nước uống đóng

chai

Đun sôi, làm nguội,

vô trùng

350ml Hòa tan tinh

bột Bacillus coagulans Probiotic sinh bào

tử, 35–50 °C, pH 5.5–6.5

10^7 CFU/mL khi cấy

Chủng vi khuẩn chính

Saccharomyces

boulardii

Nấm men probiotic, 30–37 °C, chịu acid

10^7 CFU/mL khi cấy

Chủng nấm men chính Mật ong nguyên

chất

Từ hoa rừng 2%, 5%, 10% Cải thiện vị,

chống oxy hóa

Erythritol/Stevia Đường polyol, 0

calo

Điều chỉnh

vị ngọt Citric acid 10% Food-grade 0.5 mL/L mỗi lần Giảm pH NaHCO₃ 5% Food-grade 0.5 mL/L mỗi lần Tăng pH NaCl 0.9% Dung dịch đẳng

trương

Rửa pellet vi sinh Ổn định tế

bào

Môi trường & Thiết bị dụng cụ

Môi

trường/Dụng cụ

MRS broth/agar Thành phần điển hình (g/L):

• Peptone: 10.0

• Thịt bò (beef extract): 8.0

• Nước thịt (yeast extract): 4.0

• Glucose: 20.0

• Tween 80: 1.0

• Ammonium citrate: 2.0

• Sodium acetate: 5.0

• Magnesium sulfate (MgSO₄·7H₂O): 0.2

• Manganese sulfate (MnSO₄·H₂O): 0.05

• Dipotassium phosphate (K₂HPO₄): 2.0

• Agar (chỉ cho môi trường đặc): 15.0

Nuôi & đếm B coagulans

YPD broth/agar Thành phần điển hình (g/L):

• Yeast extract: 10.0

Nuôi & đếm S boulardii

9

• Peptone: 20.0

• Glucose (dextrose): 20.0

• Agar (chỉ khi cần môi trường đặc): 15.0

Autoclave 121 °C, 15 min Tiệt trùng dụng cụ

& nước

nghệ

Máy ly tâm 4000–10000 rpm Rửa & tách tế bào

trường

2.3.3 Quy trình kỹ thuật

Bước 1 Chuẩn bị inoculum

MRS broth + B

coagulans

Bình 250 mL, tủ

ấm 37 °C

Nuôi 24 h Sinh khối vi

khuẩn YPD broth + S

boulardii

Bình 250 mL, tủ

ấm 30–35 °C

Nuôi 24 h Sinh khối nấm

men NaCl 0.9% Ống ly tâm, máy

ly tâm

Rửa pellet 2 lần,

4000 rpm

Loại bỏ môi trường nuôi PBS pH 7.2 Ống ly tâm Hòa pellet,

OD600=0.6–0.8

Đạt 10^8–10^9 CFU/mL

Ghi chú: Dịch inoculum nên dùng trong vòng 12 giờ, bảo quản tạm ở 4 °C; nếu

OD thấp thì kéo dài thêm thời gian nuôi

Bước 2 Chuẩn bị huyền phù tinh bột nghệ

8, 10, 12 g

tinh bột nghệ

Cốc thủy tinh, khuấy

từ

Hòa trong 350ml nước uống vô trùng, lọc bằng rây

Nền giàu curcumin

5 mL mẫu thử Ống ly tâm,

HPLC

Ly tâm 10,000 rpm, chiết methanol, đo HPLC

Định lượng curcumin ban đầu

10

Ghi chú: Có thể ly tâm sơ bộ 5000 rpm để làm trong dịch nền; bước này giúp giảm cặn gây lắng khi lên men

Bước 3 Tiệt trùng & làm nguội

Huyền phù tinh

bột nghệ

Water bath

95 °C

Đun 95 °C × 10 min, nguội 40 °C

Diệt tạp, giữ curcumin Ghi chú: Không autoclave 121 °C vì curcumin sẽ phân hủy mạnh; 95 °C là mức vừa đủ diệt tạp nhưng giữ curcumin

Bước 4 Điều chỉnh pH nền

Citric acid 10% /

NaHCO₃ 5%

Máy đo

pH

Thêm từng 0.5 mL/L, khuấy, đo lại

Đạt pH 5.5– 6.0

Ghi chú: Chỉ dùng acid/bazo thực phẩm (food-grade) để đảm bảo an toàn cho sản phẩm uống liền

Bước 5 Cấy & Ủ

Inoculum 2

chủng

Bình 350 mL, đậy lỏng

Cấy đạt 10^7 CFU/mL mỗi loài, ủ 35–37 °C

Lên men bán hiếu khí Ghi chú: Đậy nắp lỏng giúp tránh yếm khí tuyệt đối, đồng thời ngăn bụi và vi sinh ngoại lai xâm nhập

Bước 6 Theo dõi lên men

0 h Lấy 5 mL CFU, pH, HPLC curcumin

24 h Lấy 5 mL CFU, pH, curcumin, cảm quan

36 h Lấy 5 mL CFU, pH, curcumin, cảm quan

48 h Lấy 5 mL CFU, pH, curcumin, cảm quan

Ghi chú: CFU thường đạt đỉnh ở 36 h

Bước 7 Bổ sung mật ong

Mật ong 2%, 5%,

10%

Bình/chai Thêm sau lên men,

khuấy đều

Tăng ngọt, giảm chua

Ghi chú: Không nên thêm mật ong từ đầu vì có thể ức chế sự phát triển của probiotic

Bước 8 Theo dõi sau bổ sung mật ong

11

0 h (ngay sau bổ

sung mật ong)

Lấy 5 mL CFU, pH, HPLC

curcumin 24h Lấy 5 mL CFU, pH, curcumin,

cảm quan 48h Lấy 5 mL CFU, pH, curcumin,

cảm quan 72h Lấy 5 mL CFU, pH, curcumin,

cảm quan Ghi chú: Đánh giá kiểm tra chọn tối ưu để thử nghiệm lại

Sản phẩm đạt

• CFU probiotic: ≥10^7 CFU/mL cho B coagulans và S boulardii

• pH: 5.5–6.0

• Curcumin còn lại: ≥80% so với T0 (HPLC)

• Vị & cảm quan: dễ uống, không quá chua, có thể thêm đường ăn kiêng nếu cần

• An toàn: không có vi sinh vật gây hại

• Ổn định: bảo quản 4°C, CFU, pH, curcumin và cảm quan ổn định

Bước 9 Điều chỉnh vị ngọt (nếu cần)

Erythritol /

Stevia

Bình thủy tinh

Thêm sau mật ong, trước đóng gói

Ổn định vị ngọt

Ghi chú: Erythritol cho vị ngọt mát, stevia ngọt đậm hơn; liều lượng cần chuẩn hoá thông qua đánh giá cảm quan

Bước 10 Đóng gói & Bảo quản

Nguyên

liệu

Thành

phẩm

Chai PET/thủy tinh

Làm lạnh <10 °C, chiết chai, bảo quản 4 °C

Ổn định 4 tuần Ghi chú: Curcumin dễ bị oxy hóa và phân hủy bởi ánh sáng, nên chai cần tối màu hoặc bảo quản lạnh trong bao bì chống sáng

Phân tích hàm lượng curcumin (HPLC)

Nguyên liệu /

Mẫu / Hóa

chất

Dụng cụ / Thiết bị

Thao tác

(step-by-step)

Mục tiêu / Ghi chú

12

Mẫu: Tinh bột

nghệ

hoặc dịch lên

men (lấy 5

mL)

Cân phân tích, ống ly tâm 15 mL, micropipet

- Nếu là bột: cân 1

g bột → cho vào cốc

- Nếu là dịch lên men: lấy 5 mLdịch (ghi rõ lô)

Chuẩn lượng mẫu cơ bản; khối lượng/ thể tích chính xác giúp quy đổi kết quả (mg

curcumin/g bột hoặc mg/L dịch)

Dung môi

chiết:Ethanol

HPLC-grade

(≥95%)

Bình định mức 25 mL, pipet

Thêm 20mL ethanol vào ống/cốc chứa mẫu; nếu mẫu

là dịch lên men, thêm 15–20 mL ethanol để phá protein/pha phân tách

Ethanol hòa tan curcuminoids; dùng HPLC-grade để tránh nhiễu

Siêu âm bath Siêu âm 30 phút ở

nhiệt độ phòng (~25

°C) để tăng hiệu suất chiết

Giúp hòa tan hoàn toàn curcumin Nếu cần, đảo nhẹ sau 15 min

Máy ly tâm Ly tâm 10 000 rpm

× 10 phút để tách cặn

Loại bỏ bã/ hạt rắn, bảo

vệ cột HPLC

Bộ lọc syringe 0.45

µm

Lọc dịch nổi qua màng 0.45 µm vào

lọ đựng sạch

Loại hạt rắn còn lại; bảo đảm không tắc cột

Micropipet, bình định mức 10 mL

Hút 1 mL dịch lọc

→ pha loãng lên 10

mL bằng ethanol → đánh dấu là mẫu phân tích (S)

Pha loãng cố định (10×) để nồng độ vào vùng đo của HPLC; ghi

rõ hệ số pha loãng (DF

= 10)

Chuẩn

curcumin

Cân chuẩn, bình định mức, pipet

Pha lượng chuẩn để

có dung dịch gốc

1000 mg/L (ví dụ cân 10.000 mg chuẩn vào 10.00 mL

→ tùy khối lượng chuẩn) Từ dung dịch gốc pha loãng chuẩn thành dải 10,

20, 30, 40 mg/L(hoặc mở rộng theo dải cần)

Xây đường chuẩn tuyến tính; chuẩn phải chuẩn

bị bằng HPLC-grade solvent Ghi thời gian chuẩn và hạn sử dụng dung dịch chuẩn