Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn probiotic trong quá trình sản xuất nước cà rốt

2.4.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm probiotic ở Việt Nam 27 PHẦN THỨ BA: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 3.2.1 Chuẩn hóa một số thông số kỹ thuật trong quy trình chế biến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học 1:

Người hướng dẫn khoa học 2:

TS Nguyễn Thị Thanh Thủy

TS Hoàng Thị Lệ Hằng

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và chưa hề ñược sử dụng

Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn này ñã ñược ghi rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2012

Học viên

Nguyễn Thị Hạnh

LỜI CẢM ƠN

ðể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự cố gắng của bản thân,

tôi còn nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ quý báu từ các cá nhân và tập thể Tôi xin chân thành cảm ơn cô giáo, TS Nguyễn Thị Thanh Thủy và TS Hoàng Thị Lệ Hằng ñã tận tình dìu dắt, chỉ bảo cho tôi về phương pháp khoa học, ñồng thời tạo mọi ñiều kiện tốt nhất ñể tôi thực hiện ñề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin cảm ơn sự nhiệt tình giúp ñỡ của các anh chị em ñồng nghiệp trong Bộ môn Bảo quản chế biến - Viện nghiên cứu rau quả và các cán bộ nghiên cứu thuộc Phòng lên men - Viện công nghệ sinh học ñã dành cho tôi trong quá trình thực hiện ñề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến gia ñình, người thân và bạn bè ñã luôn ñộng viên, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn!

Hà Nội, ngày 28 tháng 5 năm 2012

Học viên

Nguyễn Thị Hạnh

2.1.4 Kết quả ñạt ñược từ những nghiên cứu trước ñây về sản phẩm nước cà

rốt và những ñiểm cần chuẩn hóa ñể phù hợp với quy trình sản xuất

2.4.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm probiotic ở Việt Nam 27

PHẦN THỨ BA: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.2.1 Chuẩn hóa một số thông số kỹ thuật trong quy trình chế biến nước

3.2.2 Lựa chọn chủng vi khuẩn probiotic thắch nghi trên môi trường

3.2.3 Xác ựịnh số lượng vi khuẩn probiotic bổ sung vào nước cà rốt

3.2.4 Xác ựịnh tỷ lệ tiếp giống phù hợp cho quá trình lên men trong quy

3.2.6 đánh giá chất lượng của 02 sản phẩm: nước cà rốt probiotic không

lên men và nước cà rốt probiotic lên men đưa ra quy trình hoàn

4.1.2 Chuẩn hóa tỷ lệ phối chế hàm lượng ñường và axít hữu cơ 46

4.1.3 Nghiên cứu xác ñịnh chế ñộ thanh trùng cho nước cà rốt trước khi

bổ sung vi khuẩn probiotic ñể ñảm bảo chất lượng nước cà rốt

4.4 Xác ñịnh tỷ lệ tiếp giống phù hợp cho quá trình lên men và xác

ñịnh ñộng thái của quá trình lên men trong quy trình sản xuất nước

lên men và nước cà rốt probiotic lên men ðưa ra quy trình hoàn

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

FAO Tổ chức lương thực thế giới HSTH Hiệu suất thu hồi

S.lg vk Số lượng vi khuẩn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSS Chất khô hòa tan tổng số

WHO Tổ chức y tế thế giới

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Ảnh hưởng của chế ñộ xử lý nhiệt ñến hiệu suất thu hồi và

Bảng 4.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối chế hàm lượng chất khô hòa tan và

axít hữu cơ tới chất lượng cảm quan của nước cà rốt 46

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của công thức thanh trùng ñến chất lượng cảm

Bảng 4.4 Ảnh hưởng của công thức thanh trùng ñến một số chỉ tiêu vi

sinh vật và chất lượng cảm quan của nước cà rốt sau thời gian

Bảng 4.5 Sự biến ñổi các chỉ tiêu vi sinh vật của nước cà rốt thanh

trùng theo công thức CT26 trong 2 tháng bảo quản ở 4 - 60C 50

Bảng 4.6 Sự biến ñổi chất lượng cảm quan của nước cà rốt thanh trùng

theo công thức CT26 trong 2 tháng bảo quản ở 4 - 60C 50

Bảng 4.7 Xác ñịnh lượng vi khuẩn probiotic của các chủng khác nhau

sống trong nước cà rốt theo thời gian bảo quản ở 4 - 60C 51

Bảng 4.8 Sự biến ñổi thành phần hóa học của nước cà rốt trong thời gian

bảo quản ở 4 - 60C khi bổ sung các chủng probiotic khác nhau 53

Bảng 4.9 Sự biến ñổi chất lượng cảm quan của nước cà rốt trong thời gian

bảo quản ở 4 - 60C khi bổ sung các chủng probiotic khác nhau 54

Bảng 4.10 Xác ñịnh lượng vi khuẩn L acidophilus sống trong nước cà

rốt khi bổ sung với lượng ban ñầu khác nhau 56

Bảng 4.11 Sự biến ñổi thành phần hóa học và chất lượng cảm quan của

nước cà rốt khi bổ sung L acidophilus với số lượng ban ñầu khác nhau trong thời gian bảo quản ở 4 - 60C 57

Bảng 4.12 Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống vi khuẩn L acidophilus ñến

ñộng thái của quá trình lên men nước cà rốt 59

Bảng 4.13 Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống vi khuẩn L acidophilus ñến

chất lượng cảm quan của nước cà rốt trong quá trình lên men 61

Bảng 4.14 Sự biến ñổi số lượng vi khuẩn L acidophilus và một số chỉ tiêu hóa

học của nước cà rốt lên men trong thời gian bảo quản ở 4 - 60C 62

Bảng 4.15 Sự biến ñổi chất lượng cảm quan của nước cà rốt probiotic lên

men trong thời gian bảo quản ở 4 - 60C 64

Bảng 4.16 Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô hòa tan ban ñầu ñến chất

Bảng 4.17 Kết quả xác ñịnh các chỉ tiêu vi sinh vật trong sản phẩm nước cà

rốt probiotic không lên men và nước cà rốt probiotic lên men 66

DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Quy trình chế biến nước cà rốt probiotic không lên men và

Hình 4.3 Quy trình hoàn thiện chế biến nước cà rốt probiotic không

lên men và nước cà rốt lên men probiotic 69

PHẦN THỨ NHẤT: MỞ ðẦU

1.1 ðặt vấn ñề

Những thập kỷ gần ñây, khi ñời sống xã hội ngày càng ñược nâng cao thì mối quan hệ giữa các loại thực phẩm và sức khỏe của người tiêu dùng càng ñược quan tâm sâu sắc Việc phát triển các loại thực phẩm vừa giúp nâng cao sức khỏe con người, vừa có tính tiện dụng ñang là một trong những ưu tiên nghiên cứu của ngành công nghiệp thực phẩm các nước Xu hướng này ñã và ñang kích cầu tiêu thụ các loại thực phẩm giàu các thành phần chức năng như prebiotic, probiotic, vitamin, khoáng chất, các loại dầu cá và các sterol thực vật Việc sử dụng các vi khuẩn probiotic trong chế biến thực phẩm nhằm mục ñích cải thiện sức khỏe người tiêu dùng ñã ñược thực hiện trong khoảng 20 năm

qua (Krasaekoopt et al., 2007) Probiotic ñược ñịnh nghĩa là những vi khuẩn có

lợi sống trong ñường tiêu hóa Chúng ñược mệnh danh là “vi khuẩn tốt bụng” vì chúng giúp cơ thể chống lại một số vi khuẩn có hại, nấm và siêu vi Theo tổ chức Y tế Thế giới, thực phẩm probiotic ñược ñịnh nghĩa là các sản phẩm thực phẩm có chứa vi sinh vật sống với lượng tế bào ñủ ñảm bảo mang lại lợi ích cho

sức khỏe (FAO/WHO, 2001) Thực phẩm probiotic có thể ñem lại nhiều lợi ích bao gồm sự phòng chống và chữa các bệnh ñường ruột, kiểm soát mức cholesterol trong huyết thanh, tăng cường hệ thống miễn dịch, cải thiện khả năng hấp thụ ñường lactose và phòng chống hoạt ñộng của các hidrocacbon gây

ung thư (Mc Naught et MacFie, 2001) Hiện nay, thực phẩm probiotic sản xuất

theo quy mô công nghiệp chủ yếu là các sản phẩm từ sữa như sữa chua, sữa chua uống Tuy nhiên, việc không dung nạp lactose và sự có mặt của cholesterol trong sữa là hai yếu tố hạn chế mức tiêu thụ của người tiêu dùng ñối với các sản phẩm này

Nước quả là một trong những sản phẩm ñồ uống ñang ngày càng trở nên phổ biến và ñược sử dụng hàng ngày ở nhiều nước, thay thế dần các loại nước uống có

ga và các loại nước uống pha chế khác Nước quả không chỉ hấp dẫn người tiêu dùng bởi hương vị, màu sắc mà còn cung cấp nhiều vitamin, muối khoáng và các

vi chất dinh dưỡng cần thiết cho sức khỏe Gần ñây, nước quả ñược nghiên cứu

cho thấy là môi trường thích hợp cho sự phát triển của vi khuẩn probiotic (Mattila

et al., 2002) Một số sản phẩm nước quả probiotic cũng ñã ñược người tiêu dùng

ñón nhận (Krasaekoopt et Kitsawad, 2010) Nước quả probiotic có thể ñược sản

xuất theo hai dạng: nước quả tươi probiotic không lên men và nước quả probiotic lên men Nước quả probiotic không lên men có thể giữ ñược hương vị tự nhiên của nguyên liệu, nhưng lượng vi khuẩn bổ sung vào nước quả sẽ phải ñủ lớn ñể

có ý nghĩa cải thiện sức khỏe khi sử dụng, do trong quá trình sản xuất không có sự tăng sinh khối tự nhiên Ngược lại, trong sản xuất nước quả probiotic lên men xảy

ra quá trình lên men lactic của vi khuẩn probiotic, làm tăng sinh khối của vi khuẩn

và sinh ra các axít hữu cơ tự nhiên, tạo ra hương vị mới cho sản phẩm Tuy nhiên, việc kiểm soát nhiệt ñộ thích hợp cho quá trình lên men và tránh sự lên men tự nhiên của các tạp nấm, tạp khuẩn là yêu cầu khắt khe

Với khí hậu nhiệt ñới, thời tiết nóng, dân số lại ñông (hơn 80 triệu người) nên nhu cầu về nước giải khát ở nước ta là khá lớn Hơn nữa, do là nước nhiệt ñới gió mùa nên Việt Nam có nguồn rau quả rất phong phú Trong số ñó, cà rốt

là loại quả giàu dinh dưỡng và tương ñối rẻ Nước cà rốt chứa hàm lượng lớn β-carotene, vitamin nhóm B, kali, canxi, coban và những khoáng chất bổ dưỡng khác Các thành phần dinh dưỡng này làm tăng cảm giác ăn uống và

tăng khả năng chống lây nhiễm vi khuẩn (Nguyễn Thiện Luân et al., 1999) Vì

vậy việc chế biến nước cà rốt nhằm tăng giá trị thương phẩm của loại nguyên liệu này là thực sự cần thiết

Xuất pháp từ những lý do trên, chúng tôi tiến hành thực hiện ñề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn probiotic trong quá trình sản xuất nước

cà rốt”

đối với sản phẩm nước cà rốt probiotic không lên men

- Xác ựịnh ựược số lượng vi khuẩn probiotic phù hợp ựể bổ sung vào nước cà rốt

đối với sản phẩm nước cà rốt lên men probiotic

- Xác ựịnh ựược tỷ lệ tiếp giống phù hợp và ựộng thái của quá trình lên men;

- Xác ựịnh ựược hàm lượng ựường bổ sung vào nước cà rốt trước khi lên men

- đánh giá ựược chất lượng của 02 sản phẩm: nước cà rốt probiotic không lên men và nước cà rốt probiotic lên men đưa ra quy trình hoàn thiện chế biến 02 sản phẩm này

PHẦN THỨ HAI: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về cà rốt

2.1.1 Nguồn gốc, phân bố và phân loại

2.1.1.1 Nguồn gốc, phân bố

Cà rốt có tên khoa học là Daucus carota subsp sativus, là loại cây rau ăn

củ sống 1 hay 2 năm, họ hoa tán Umbelliferae Cà rốt có nguồn gốc từ vùng núi Himalaya thuộc Afghanistan sau ựó ựược ựưa ựến các nước lân cận như Iran, Ấn

ựộ, Nga, Pakistan, các nước thuộc địa Trung Hải và Tây Âu Người Châu Âu ựã bắt ựầu trồng cà rốt từ cuối thế kỷ XIII Ngày nay cà rốt ựã ựược gieo trồng rộng rãi ở khắp các nước trên thế giới

Ở Việt Nam, Cà rốt chủ yếu ựược trồng vào vụ ựông ở các tỉnh miền Bắc như: Hưng Yên, Bắc Ninh, Hà Nội, Hải DươngẦ Vụ chắnh gieo vào tháng 9-10

và thu hoạch vào các tháng 12-1 Cũng có thể gieo trồng cà rốt từ tháng 7-8 và thu hoạch muộn nhất vào tháng 4-5 năm sau Ở miền Nam cà rốt chủ yếu ựược trồng ở đà Lạt Hiện nay cà rốt có ựược mở rộng trồng thêm tại một số vùng cao phắa bắc, Miền Trung (Huế, Quảng Ngãi, thành phố đà NẵngẦ)

2.5.1.2 Phân loại

Ngày nay cà rốt rất ựa dạng về chủng loại, song người ta có thể phân chia thành hai loại chắnh là cà rốt miền đông và cà rốt miền Tây Cà rốt miền đông (hay cà rốt châu Á) thường có màu tắa và màu vàng, là những loại cà rốt ựã ựược tìm thấy ở Afgahnistan, Nga, Iran và Ấn độ, ựến nay vẫn ựược trồng ở châu Á, tuy nhiên hiện nay chúng ựang ựược thay thế bằng cà rốt màu cam (một loại cà rốt miền Tây)

Cà rốt miền Tây (hay cà rốt caroten) gồm những loại củ màu cam, màu

ựỏ, màu trắng Loại cà rốt này phổ biến hơn rất nhiều và ựược chia làm ba nhóm chắnh theo ựộ dài của củ: Loại củ ngắn, loại củ trung bình, loại củ dài

2.1.2 Thành phần hóa học và công dụng của cà rốt

Thành phần hoá học, giá trị dinh dưỡng của cà rốt phụ thuộc rất nhiều vào ñiều kiện ñất ñai, khí hậu, kỹ thuật gieo trồng và giống Cùng một giống cà rốt nhưng trồng ở miền Nam hàm lượng ñường saccarose cao hơn so với trồng ở vùng lạnh hoặc miền Bắc

Theo nghiên cứu của tổ chức Tổ chức lương thực thế giới (FAO), cà rốt là loại củ có giá trị năng lượng tương ñối cao (38 kcal /100 củ tươi ăn ñược) và có hàm lượng β-caroten cao nhất trong các loại rau Trong 100 gram cà rốt tươi có chứa 88,5 gram nước, 1,5 gram protein, 8 gram gluxit, 1,2 gram chất xơ, 43 mg canxi, 39 mg phospho, 0,8 mg sắt, 5,04 mg β-caroten và các vitamin nhóm B

cần thiết cho cơ thể (FAO, 1990)

Với nhiều thành phần hóa học quan trọng, cà rốt có những công dụng riêng so với nhiều loại rau củ khác

- Trong thực phẩm, cà rốt là một trong những thực phẩm ñược ưa chuộng trên thế giới: Ở Châu Âu cà rốt là loại rau ăn củ phổ biến và ñược biết ñến từ rất sớm Những ñầu bếp người ðức và người Pháp ở cuối thế kỷ thứ XVI và thế kỷ XVII ñược coi là những thiên thần của những món ăn cà rốt Họ ñã ñể lại cho hậu thế vô số công thức chế biến các sản phẩm có nguồn gốc từ cà rốt Từ ñó cho ñến nay cây cà rốt ñược trồng phổ biến ở hầu hết các nước Châu Âu và là loại thực phẩm ñược người dân hết sức ưa chuộng

- Trong y học, cà rốt ñược coi là một nguyên liệu có chứa nhiều thành phần bổ dưỡng Theo giáo sư Ohsawa, củ cà rốt là một loại sâm bình dân có tác dụng chống những bệnh do thiếu vitamin A, làm êm thần kinh, tráng dương, lợi

tiểu, trị ho khản tiếng, trị bệnh hoại huyết và bần huyết, rối loạn tiêu hóa (Tạ

Duy Chân, 1998) Theo lương y Lê Trần ðức trong cuốn “Trồng, hái và dùng

cây thuốc” củ cà rốt vị cay, tính hơi ấm, vào tỳ vị và ñại tràng có tác dụng hạ khí

bổ trung, yên ngũ tạng, tăng tiêu hoá, làm khoan khoái trong bụng Cà rốt có tác dụng làm tăng thể lực cho những bệnh nhân bị hôn mê, hồi phục sức khoẻ sau

ốm và còn là loại thuốc bổ ựặc trị bệnh thiếu máu, có thể giúp làm tăng lượng bạch cầu có trong máu cả về số lượng và chất lượng Sách ỘNhật dụng bản thảoỢ xem cà rốt là thứ thuốc "có thể chữa chứng quáng gà, suy dinh dưỡng, trẻ em còi xương, không muốn ăn, khô tròng mắt" (http://www.dinhduong.com.vn)

- Cây cà rốt ngoài việc là một thực phẩm quý còn ựược sử dụng trong chăn nuôi Lá cà rốt dùng làm thức ăn cho gia súc không những cung cấp cho chúng một nguồn dinh dưỡng cao mà còn ựáp ứng nhu cầu về thức ăn xanh trong mùa ựông, là mùa khan hiếm thức ăn nhất trong năm

2.1.3 Tình hình sản xuất cà rốt trên thế giới và ở Việt Nam

Trên thế giới, cà rốt là loại rau có sản lượng ựứng thứ hai sau khoai tây Hiện nay, cà rốt ựược trồng ở khắp nơi trên thế giới với diện tắch và sản lượng ngày càng tăng, nhưng tập trung chủ yếu ở Châu Âu, Trung Quốc, Nga, Mỹ, Ấn

độ, trong ựó Trung Quốc là nước có sản lượng cao nhất Năm 2008, diện tắch trồng cà rốt ở Trung Quốc là khoảng 502,3 nghìn ha, cho sản lượng ựạt 9,29

triệu tấn (FAOSTAT Database, 2008)

Ở Việt Nam, chưa có số liệu thống kê nào về diện tắch và sản lượng cà rốt, nhưng cà rốt ựược trồng rộng rãi khắp cả nước Tuy nhiên vùng trọng ựiểm vẫn là một số ựịa phương ở miền Bắc như Văn đức - Hà Nội, Văn Giang - Hưng Yên, Cẩm Giàng - Hải Dương, Nam Sách - Hải Dương, Lương Tài - Bắc Ninh, Yên Phong - Bắc Ninh, đà Lạt, Lâm đồng Hiện nay, diện tắch trồng cà rốt ngày càng ựược mở rộng, việc phát triển cây cà rốt ựem lại hiệu quả kinh tế cao và hứa hẹn nhiều triển vọng đơn cử như ở xã đức Chắnh - Cẩm Giàng - Hải Dương, trước kia, diện tắch trồng cây cà rốt chỉ khoảng 50 - 60 ha, nhưng ựến năm 2009 ựã tăng gấp 6 lần, lên hơn 355 ha Mỗi ha trồng cây cà rốt cho sản lượng hơn 42 tấn với giá trị ựạt gần 150 triệu ựồng/ha, cao gấp 7 lần so với trồng lúa (http://www.haiduong.gov.vn) Một số ựịa phương tuy mới ựưa cây cà rốt vào trồng nhưng ựã nhận thấy rõ hiệu quả của nó Trong thời gian tới, diện tắch cũng như sản lượng cà rốt chắc chắn sẽ tăng lên rất nhiều

2.1.4 Kết quả ñạt ñược từ những nghiên cứu trước ñây về sản phẩm nước cà rốt và những ñiểm cần chuẩn hóa ñể phù hợp với quy trình sản xuất nước cà rốt probiotic

Tác giả Hoàng Thị Lệ Hằng và cộng sự (2006) ñã nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ sản xuất nước cà rốt trong ñiều kiện Việt Nam Theo ñó, các tác giả ñã nghiên cứu xác ñịnh ñược chế ñộ xử lý nhiệt cho cà rốt nguyên liệu bằng phương pháp hấp ở 950C trong thời gian 12 phút Kết quả cho thấy hàm lượng các chất dinh dưỡng trong cà rốt không bị biến ñổi ñáng kể so với nguyên liệu Các tác giả cũng xác ñịnh ñược tỷ lệ phối chế axít hữu cơ 0,11% và hàm lượng chất khô hòa tan 90Bx cho nước cà rốt có vị chua ngọt hài hòa; chế

ñộ ñồng hóa nước cà rốt là áp suất 250 atm Hơn nữa, các tác giả ñã nghiên cứu xác ñịnh ñược nhiệt ñộ và thời gian thanh trùng cho nước cà rốt sau khi rót chai, ghép nắp là ở 950C trong thời gian 12 phút ñể ñảm bảo chất lượng cảm quan, giá trị dinh dưỡng và thời gian bảo quản sản phẩm Nước cà rốt ñược chế biến theo quy trình như sau:

gia nhiệt rót chai ghép nắp thanh trùng

Một số thông số kỹ thuật trong quy trình chế biến nước cà rốt trên ñây cần ñược chuẩn hóa ñể phù hợp với nước cà rốt probiotic bao gồm:

- Chế ñộ xử lý nhiệt: Nước cà rốt sản xuất theo quy trình như trên sử dụng phương pháp hấp ñể xử lý nguyên liệu Tuy nhiên, phương pháp này không phù hợp trong ñiều kiện trang thiết bị chế biến thực phẩm tại các nhà máy hiện nay

Vì vậy, trong ñề tài này chúng tôi nghiên cứu chế ñộ xử lý nhiệt cho nguyên liệu bằng phương pháp chần ñể tăng hiệu suất thu hồi dịch quả và cải thiện màu sắc cho nước cà rốt

- Tỷ lệ phối chế ñường và axít: Do nước cà rốt probiotic có bổ sung vi

khuẩn probiotic sống nên những vi khuẩn này sẽ sử dụng cơ chất trong nước cà

rốt ñể cung cấp cho quá trình trao ñổi chất, tạo ra axít hữu cơ và các sản phẩm phụ khác Ngay cả trong ñiều kiện bảo quản ở nhiệt ñộ thấp, quá trình trao ñổi chất của vi khuẩn probiotic vẫn diễn ra với cường ñộ nhẹ Khi ñó, hàm lượng ñường và axít hữu cơ trong nước cà rốt probiotic sẽ bị thay ñổi Vì lý do này, chúng tôi tiến hành chuẩn hóa tỷ lệ phối chế ñường và axít cho nước cà rốt ñể phù hợp với quy trình chế biến nước cà rốt probiotic

- Nhiệt ñộ và thời gian thanh trùng: Do nước cà rốt probiotic phải ñảm bảo các ñiều kiện thích hợp ñể vi khuẩn probiotic sống ñược trong ñó, nên quá trình thanh trùng phải ñược thực hiện trước khi bổ sung vi khuẩn probiotic vào nước cà rốt (tức là trước khi rót chai) Như vậy, chế ñộ thanh trùng nước cà rốt sau khi rót chai trong quy trình trên ñây sẽ không phù hợp Trong ñề tài này, chúng tôi nghiên cứu xác ñịnh chế ñộ thanh trùng nước cà rốt trước khi bổ sung

vi khuẩn probiotic, nhằm ñảm bảo chất lượng vi sinh của sản phẩm và ñảm bảo ñiều kiện sống của vi khuẩn probiotic

2.2 Khái niệm về vi khuẩn probiotic

2.2.1 Khái niệm probiotic

Thuật ngữ “probiotic” bắt nguồn từ ngôn ngữ Hy lạp là “pro bios” với ý nghĩa “cho sự sống”, trái nghĩa với “antibiotics” có nghĩa là chống lại sự sống Lịch sử của probiotic bắt ñầu từ khi con người sử dụng thực phẩm lên men - một

dạng thực phẩm nổi tiếng ở Hy Lạp và Roma (Gismondo, et al., 1999) Năm

1908, nhà nghiên cứu người Nga Ellie Metchnikoff, người ñã giành giải thưởng nobel, lần ñầu tiên ñã chỉ ra ảnh hưởng có lợi của một số vi khuẩn ñối với sức khỏe con người Metchnikoff ñã ñưa ra giả thuyết rằng người Bungari là những người có sức khỏe tốt và tuổi thọ cao do thường xuyên sử dụng các sản phẩm

sữa lên men có chứa các vi khuẩn hình que (Lactobacillus spp.) Các vi khuẩn

này ảnh hưởng ñến hệ vi khuẩn ñường ruột theo hướng có lợi và làm giảm hoạt

tính của các vi khuẩn gây ñộc (Metchnikoff, 1907)) Cùng thời gian ñó, Henry

Tissier - bác sĩ nhi khoa người Pháp ñã quan sát thấy rằng trong phân của những trẻ mắc bệnh tiêu chảy có một lượng nhỏ những vi khuẩn có ñặc tính lạ, quan sát

hình thái học thấy tế bào có hình chữ Y Ngược lại, những vi khuẩn này ñược

phát hiện thấy rất nhiều ở những trẻ khỏe mạnh (Tissier, 1906) Ông cho rằng

những vi khuẩn này có thể cung cấp cho người bệnh tiêu chảy ñể giúp cho việc khôi phục hệ vi khuẩn ñường ruột có lợi

Những tác phẩm của Mechnikoff và Tissier là những gợi ý khoa học ñầu tiên về vi khuẩn probiotic Tuy vậy, thuật ngữ “probiotic” không ñược ñưa ra cho tới tận năm 1965 khi Lilly và Stillwell dùng ñể miêu tả các chất ñược sinh ra bởi vi sinh vật mà có thể kích thích sự sinh trưởng của các vi sinh vật khác Sau

ñó, thuật ngữ “probiotic” ñược sử dụng với nhiều nghĩa khác nhau theo cơ chế

và sự ảnh hưởng ñối với sức khỏe Nghĩa của “probiotic” ñược cải thiện gần nhất so với nghĩa mà chúng ta sử dụng nó ngày nay ñược ñưa ra bởi Parker vào năm 1974 Parker ñã ñịnh nghĩa “probiotic” là các chất và các vi sinh vật góp phần vào cân bằng hệ vi khuẩn ñường ruột Năm 1989, ñịnh nghĩa “probiotic” ñược sử dụng ngày nay ñược ñưa ra bởi Fuller Theo ñó, probiotic là lượng thức

ăn bổ sung chứa vi khuẩn sống, ảnh hưởng có lợi ñến cơ thể vật chủ thông qua việc cải thiện cân bằng hệ vi khuẩn ñường ruột Sau ñó, ñịnh nghĩa này ñược mở rộng bởi Havenaar và Huis in’t Veld vào năm 1992 khi cho rằng probiotic bao gồm các vi sinh vật sống ñơn lẻ hoặc hỗn hợp mà khi ñưa vào cơ thể người hoặc ñộng vật có thể ảnh hưởng có lợi ñến cơ thể vật chủ thông qua việc cải thiện ñặc

tính của hệ vi khuẩn ñường ruột (Hatice, 2007)

Trong những năm gần ñây, nhiều nhà khoa học ñã nghiên cứu về vi khuẩn probiotic và ñưa ra nhiều ñịnh nghĩa:

1 “Các vi sinh vật sống mà khi ñược sử dụng với số lượng thích hợp có thể

mang lại lợi ích cho sức khỏe của cơ thể vật chủ” (Guarner et Shaafasma,

1998)

2 “Một chế ñộ ăn uống bổ sung vi khuẩn ở liều lượng có thể mang lại lợi ích ñối với hoạt ñộng sinh lý của cơ thể chủ thông qua việc ñiều chỉnh hệ miễn dịch của niêm mạc và của cơ thể nói chung, cũng như cải thiện cân

bằng hệ vi khuẩn và dinh dưỡng trong hệ thống ruột” (Naidu et al., 1999)

3 ỘThành phần thức ăn có chứa các vi khuẩn sống có lợi cho sức khỏeỢ (Salminen et al., 1999)

4 ỘSản phẩm có chứa các vi sinh vật sống xác ựịnh ở một số lượng ựủ ựể

làm biến ựổi hệ vi khuẩn tại một cơ quan bên trong cơ thể vật chủ, vì thế

ựem lại hiệu quả có lợi cho sức khỏe của cơ thể chủỢ (Schrezenmeir et de

Vrese, 2001)

Như vậy, ựịnh nghĩa về vi khuẩn probiotic ựã ựược thay ựổi qua rất nhiều công trình nghiên cứu Gần ựây, các nghiên cứu tập trung chủ yếu vào lợi ắch ựối với sức khỏe của probiotic, cũng như về bảo ựảm sự sống sót của các vi khuẩn này khi ở trong vùng dạ dày-ruột và các loại thực phẩm ựể vận chuyển chúng vào trong cơ thể con người

2.2.2 Vai trò, tác dụng của vi khuẩn probiotic ựối với sức khỏe con người

đã có nhiều bằng chứng ở mức ựộ khác nhau chứng minh cho hiệu quả của vi khuẩn probiotic ựối với sức khỏe con người Các bằng chứng thể hiện

hiệu quả của probiotic là kết quả từ những nghiên cứu in vitro trên ựộng vật

hoặc cơ thể người

2.2.2.1 Tác dụng của vi khuẩn probiotic trong các rối loạn ựường tiêu hóa

Ớ Phòng chống bệnh tiêu chảy gây ra bởi các vi khuẩn và virus gây bệnh

Dịch tiêu chảy là vấn ựề sức khỏe lớn trên thế giới, là nguyên nhân gây ra hàng triệu ca tử vong mỗi năm Phần lớn số ca tử vong xảy ra với trẻ em ở các nước ựang phát triển, nhưng người ta ước tắnh có tới trên 30% tổng số dân ngay

cả ở các nước phát triển bị ảnh hưởng bởi bệnh tiêu chảy lây qua thực phẩm Vi khuẩn probiotic có thể giúp giảm bớt những vấn ựề này

Bằng chứng rõ nhất thể hiện hiệu quả có lợi của các chủng vi khuẩn

probiotic ựã ựược xác ựịnh khi Lactobacillus rhamnosus GG và Bifidobacterium

lactis BB-12 ựược sử dụng ựể phòng và ựiều trị bệnh tiêu chảy cấp chủ yếu gây

ra bởi virus rota ở trẻ em (FAO/WHO, 2001)

Ngoài việc lây nhiễm do virus rota, nhiều loài vi khuẩn cũng gây tử vong

và các bệnh nguy hiểm ở người Kết quả thử nghiệm in vitro cho thấy các chủng

probiotic hiện nay có thể ức chế sự sinh trưởng và bám dính của các vi khuẩn gây bệnh ñường ruột, và những nghiên cứu trên ñộng vật ñã chỉ ra hiệu quả

chống lại mầm bệnh Salmonella của vi khuẩn probiotic (FAO/WHO, 2001)

Một vấn ñề lớn liên quan ñến ñiều trị kháng sinh là sự xuất hiện tiêu chảy,

thường gây ra bởi Clostridium difficile Vi sinh vật này vốn phổ biến trong một hệ

thống ruột khỏe mạnh, khi ñiều trị kháng sinh, hệ vi khuẩn ñường ruột có lợi bị

phá vỡ, dẫn ñến sự gia tăng bất thường về số lượng Clostridium difficile và gây ra

các triệu chứng liên quan ñến việc sản sinh ñộc tố Ở những bệnh nhân như vậy, việc sử dụng vi khuẩn ngoại sinh (chính là vi khuẩn probiotic) là cần thiết ñể khôi phục lại hệ vi khuẩn ñường ruột tương xứng với hệ vi khuẩn bình thường trước khi ñiều trị kháng sinh Một số nghiên cứu mở ñã thực sự chỉ ra rằng việc sử dụng phương pháp này có thể giảm bớt các dấu hiệu và triệu chứng của nhiễm khuẩn

C Difficile (Gorbach et al., 1987; Biller et al., 1995) ðối với kháng sinh liên

quan ñến tiêu chảy, vi khuẩn probiotic ñã chứng tỏ tính hữu ích như là một chế ñộ phòng bệnh, và nó cũng có thể ñược sử dụng ñể giảm các dấu hiệu và triệu chứng

khi thuốc kháng sinh ñã gây ra bệnh tiêu chảy (Arvola et al., 1999)

• Giảm lây nhiễm Helicobacter pylori và các biến chứng

Một phát hiện mới khi ứng dụng vi khuẩn probiotic là hoạt ñộng kháng

Helicobacter pylori, một vi khuẩn gram dương gây ra các bệnh viêm dạ dày

nhóm B, bệnh loét ñường tiêu hóa và ung thư dạ dày Các kết quả thử nghiệm in

vitro và trên ñộng vật chỉ ra rằng vi khuẩn sinh axít lactic có thể ức chế sự sinh

trưởng của vi khuẩn gây bệnh (Aiba et al., 1998; Coconnier et al., 1998) Các

kết quả thử nghiệm trên người còn hạn chế, nhưng ñã có một số bằng chứng về

hiệu quả của L johnsonii La1 Việc sử dụng vi khuẩn probiotic kết hợp ñiều trị

bằng thuốc kháng sinh còn giúp giảm các tác dụng phụ của thuốc và giảm nguy

cơ tái nhiễm (Michetti et al., 1999)

• Giảm triệu chứng trong các bệnh viêm nhiễm và hội chứng ruột

Các bệnh viêm ruột cũng như hội chứng ruột kích thích có thể bị gây ra hoặc trầm trọng thêm do sự thay ñổi hệ vi khuẩn ñường ruột bao gồm cả nhiễm

trùng (Shanahan, 2000) Sử dụng vi khuẩn probiotic ñường uống có khả năng ổn

ñịnh hàng rào miễn dịch ở niêm mạc ruột thông qua việc giảm sự sinh ra các cytokin thời kỳ tiền viêm cục bộ Có 15 nghiên cứu ñã báo cáo về việc sử dụng probiotic trong bệnh viêm ñường ruột - bốn báo cáo về viêm loét ñại tràng, sáu báo cáo về bệnh Crohn (là một bệnh viêm gây loét ñường tiêu hóa) và năm báo

cáo về pouchitis (biến chứng do viêm loét ñại tràng) (Harish et Varghese, 2006)

Hội chứng ruột kích thích ñược ñịnh nghĩa theo tiêu chuẩn của Rome II là một hội chứng kéo dài hơn 3 tháng và có thể xuất hiện chứng táo bón hoặc tiêu chảy kết hợp với ñau bụng (ở Việt Nam bệnh này vẫn thường ñược gọi là bệnh viêm ñại tràng mãn tính) Một vài thử nghiệm có ñối chứng của việc sử dụng probiotic trong hội chứng ruột ñã ñược công bố và ñã chỉ ra khả năng giảm triệu chứng nhất ñịnh khi sử dụng vi khuẩn probiotic, trong ñó lợi ích lâm sàng ñối với các bệnh nhân có triệu chứng tiêu chảy chiếm ưu thế

• Tăng sự dung nạp ñường lactose

Sự không dung nạp thực phẩm có chứa lactose (chủ yếu là các sản phẩm

từ sữa) là hiện tượng rối loạn tiêu hóa phổ biến nhất Hiện tượng này xuất hiện khoảng 20% ở người châu Âu, 50 - 85% ở người Á Phi và 15% - 100% ở người

châu Á tùy theo khu vực Probiotic ñã ñược nghiên cứu cho thấy có thể cải thiện

khả năng tiêu hóa lactose thông qua việc làm giảm các triệu chứng không dung

nạp Trong suốt quá trình lên men, hầu hết các vi khuẩn không gây bệnh bao gồm cả một số chủng thuộc giống Lactobacillus (như Lactobacillus bulgaricus)

và Streptococcus thermophilus sản sinh ra lactase là enzyme thủy phân ñường

lactose thành glucose và galactose Chính hoạt ñộng của enzyme lactase trong

hệ thống ruột sẽ giúp cải thiện khả năng tiêu hóa và làm giảm sự không dung

nạp lactose (Harish et Varghese, 2006)

2.2.2.2 Tác dụng của vi khuẩn probiotic trong phòng chống ung thư

Có một vài bằng chứng ban ñầu cho thấy vi khuẩn probiotic có thể ngăn ngừa hoặc làm chậm sự tấn công của một vài bệnh ung thư nhất ñịnh ðiều này xuất phát từ lý thuyết rằng một số vi khuẩn ñường ruột có thể sinh ra chất gây ung thư như Nitrosamines Việc sử dụng lactobacilli và bifidobacteria về mặt lý thuyết có thể làm thay ñổi hệ vi khuẩn dẫn ñến giảm nồng ñộ các chất gây ung

thư (Hosada et al., 1996) Hơn nữa, một vài bằng chứng cho thấy ung thư tái

phát tại các vị trí khác, chẳng hạn như bàng quang có thể ñược giảm bằng cách

ñưa vào ruột những vi khuẩn probiotic bao gồm cả L casei Shirota (Aso et al.,

1995) Nghiên cứu in vitro ñối với L rhamnosus GG và bifidobacteria, và

nghiên cứu in vivo sử dụng chủng L rhamnosus GG và LC-705 cũng như

Propionibacterium sp cho thấy có thể làm giảm sự có mặt của aflatoxin gây ung

thư trong mạch máu hoặc dạ dày (El-Nezami et al., 2000) Tuy nhiên, vẫn còn

quá sớm ñể ñưa ra kết luận lâm sàng cuối cùng về hiệu quả của probiotic trong phòng chống ung thư

2.2.2.3 Tác dụng của vi khuẩn probiotic trong tăng cường hệ miễn dịch

Hệ miễn dịch tự nhiên và hệ miễn dịch thích nghi là hai bộ phận quan trọng ñối với phản ứng miễn dịch Bạch huyết cầu, bạch cầu trung tính và các

tế bào bạch huyết là những thành phần ñại diện cho hệ thống miễn dịch tự nhiên, ñóng vai trò hàng ñầu trong việc chống lại các vi sinh vật, có khả năng nhận dạng và tiêu diệt vi trùng Tuy nhiên, có rất nhiều tác nhân mà hệ thống này không có khả năng nhận biết Hệ thống miễn dịch thích nghi cung cấp thêm các phương tiện bổ sung cho việc chống lại nhiễm khuẩn, khi ñó các tế bào của hệ thống miễn dịch tự nhiên hoạt ñộng ở giai ñoạn khởi ñầu và sau ñó ñiều khiển phản ứng của miễn dịch thích nghi Các nghiên cứu trên chuột cho

thấy tiêm L casei Shirota vào tĩnh mạch, màng bụng hoặc bên trong màng phổi

có thể làm tăng hoạt ñộng của các tế bào bạch huyết, ñiều này góp phần cho thấy các chủng probiotic có thể tăng cường các phản ứng miễn dịch tự nhiên

(FAO/WHO, 2001)

Một loạt các nghiên cứu ñã ñược thực hiện trên in vitro và ñộng vật ñã chỉ

rõ rằng các chủng probiotic có thể làm thay ñổi các thông số miễn dịch (Gill et

al., 2000) Mối tương quan giữa những phát hiện này với các sự kiện diễn ra

trong cơ thể con người còn chưa rõ ràng, nhưng những bằng chứng vẫn ngày càng khẳng ñịnh tác dụng này là có xảy ra Một loạt các thử nghiệm lâm sàng ñã

chứng minh rằng chế ñộ ăn uống có sử dụng B lactis HN019 và L rhamnosus

HN001 dẫn ñến tăng cường các thông số miễn dịch ở người cao tuổi

(Arunachalam et al., 2000; Sheih et al., 2001)

2.2.2.4 Những tác dụng khác của vi khuẩn probiotic

Các tình trạng sức khỏe khác có thể ñược cải thiện khi sử dụng vi khuẩn probiotic bao gồm bệnh cao huyết áp, bệnh liên quan ñến giảm cân, giảm tái phát của ung thư bàng quang, viêm ñại tràng co thắt và tổn thương gan do bia rượu Nhiều lĩnh vực khác cũng ñang nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm probiotic và lợi ích tiềm năng của nhóm vi khuẩn này vẫn ñang tiếp tục ñược khám phá

Vai trò, tác dụng của vi khuẩn probiotic ñối với sức khỏe con người ñã ñược nhiều bằng chứng khoa học làm sáng tỏ Vậy các chủng vi khuẩn nào ñược gọi tên “probiotic” ñể thực hiện vai trò ñó và cơ chế nào giải thích hoạt ñộng tích cực của chúng?

2.3 Các chủng vi khuẩn probiotic

2.3.1 Tiêu chuẩn các chủng vi khuẩn probiotic

ðể phát huy ñược những lợi ích khi sử dụng vi khuẩn probiotic, một chủng probiotic tiềm năng cần phải có một số ñặc tính cần thiết Các tiêu chuẩn lựa chọn ñược liệt kê ở bảng 2.1 Tuy nhiên, một chủng probiotic tiềm năng

không nhất thiết phải ñáp ứng tất cả các tiêu chuẩn lựa chọn này (Quwehand et

at., 1999)

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn lựa chọn vi khuẩn probiotic

Chịu ñược axít và dịch mật Quan trọng khi sử dụng ñường uống ñể có thể

ñi ñến hệ thống ruột, bám dính và trao ñổi chất Bám chặt vào bề mặt niêm

mạc ruột

Quan trọng ñể cải thiện hệ thống miễn dịch, cạnh tranh với tác nhân gây bệnh, duy trì hoạt ñộng trao ñổi chất, ngăn chặn tác nhân gây bệnh bám dính và phát triển

An toàn ñối với thực phẩm

và thuốc

Việc xác ñịnh ñặc tính của chủng phải chính xác Không gây ra sự suy thoái của niêm mạc ruột

Các hiệu quả lâm sàng ñược

xác ñịnh và tài liệu hóa

Liều lượng hiệu quả tối thiểu ñã ñược biết ñến ñối với mỗi chủng cụ thể và trong các sản phẩm khác nhau Giả dược ñối chứng, thử nghiệm cặp ñôi hoặc ngẫu nhiên phải ñược thực hiện

Tính năng công nghệ tốt Các vi sinh vật hữu hiệu yêu cầu phải sống

ñược trong sản phẩm, kháng thể thực khuẩn, tính ổn ñịnh cao, chống oxy hóa, không có tác ñộng tiêu cực ñến hương vị của sản phẩm

(Nguồn: Quwehand et al., 1999)

Các tiêu chuẩn lựa chọn trên ñây ñưa ra ñặc tính của vi khuẩn probiotic theo

ba khía cạnh cơ bản gồm khía cạnh an toàn, khía cạnh chức năng và khía cạnh công nghệ Một vài tiêu chuẩn lựa chọn quan trọng ñược thảo luận dưới ñây:

2.3.1.1 Khả năng chịu axít và dịch mật

Các vi khuẩn được sử dụng như probiotic thường được bổ sung vào thực phẩm và đưa vào hệ thống ruột qua đường miệng Trong các sản phẩm thực phẩm này, vi khuẩn probiotic phải chịu được các enzyme lysozyme ở trong khoang miệng Sau đĩ cùng với thực phẩm, các vi khuẩn được đưa vào dạ dày rồi đến ruột non là nơi cĩ chứa dịch mật Ở giai đoạn này, các chủng vi khuẩn phải cĩ khả năng chịu được các hoạt động tiêu hĩa Thời gian diễn ra quá trình tiêu hĩa ở dạ dày là khoảng 3 giờ Các chủng vi khuẩn cần phải chịu được điều

kiện mơi trường ở dạ dày (pH vào khoảng 1,5 - 3) và dịch mật ở ruột non (Chou

et Weimer, 1999; Çakır, 2003 )

ðể thể hiện đặc tính probiotic, các chủng vi khuẩn cần phải được đưa đến

hệ thống ruột già và duy trì ở đĩ Bởi vậy, tiêu chí đầu tiên để lựa chọn các chủng vi khuẩn probiotic là cĩ khả năng chịu axít và dịch mật Dịch mật do gan tiết ra nhưng được dự trữ ở túi mật và được đổ vào tá tràng khi ăn Thành phần của dịch mật gồm chủ yếu là muối mật, ngồi ra cịn cĩ bilirubin, lecitin, cholesterol, Trong ruột già, axít này phải chịu một số biến đổi hĩa học do hoạt

động của vi khuẩn (Dunne et al 1999; Çakır, 2003)

Lactobacillus acidophilus là chủng probiotic được sử dụng nhiều nhất

trong các sản phẩm sữa hoặc thuốc Chou và Weimer (1999) đã thử phân lập

các biến thể của L acidophilus cĩ khả năng chịu được axít và dịch mật Các

chủng probiotic được thu nhận từ tập đồn giống của Mỹ được phân lập từ các nguồn khác nhau Một vài trong số những chủng này được cho biết cĩ thể chịu được axít ở pH 3.5 trong 90 phút ở 37oC Các chủng này cũng cĩ khả

năng sinh trưởng ở mơi trường cĩ pH 3,5 cĩ chứa 0,2% muối mật (Chou et

Weimer, 1999)

Một nghiên cứu về đặc tính probiotic của 47 chủng được lựa chọn của

giống Lactobacillus spp đã xác định được khả năng chịu pH 2,5 và 0,3% dịch

mật Kết quả cho thấy cĩ 16 chủng thể hiện khả năng chịu được mơi trường

muối mật Từ kết quả nghiên cứu vitro, 5 chủng vi khuẩn bao gồm L.rhamnosus

19070-2, L.reuteri DSM 12246, L.rhammnosus LGG, L.delbrueckii subsp.lactis CHCC2329 và L casei subsp alactus CHCC3137 ñược lựa chọn cho các nghiên cứu vivo (Jacobsen et al., 1999)

ðể lựa chọn ñược vi khuẩn ñường ruột chịu ñược axít và dịch mật, các mẫu phân người ñã ñược sàng lọc, các chủng phân lập ñược từ những mẫu này ñã ñược nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển ở môi trường có pH 4,5; 7 và hàm lượng muối mật 0,006 - 0,15%, khả năng sống ở môi trường có pH 2,0; 3,0;

7 và hàm lượng muối mật 0,05 - 1% Kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ sống của các chủng vi khuẩn ñường ruột phân lập ñược là như nhau ở môi trường có 0,5 -

1% muối mật trong 12 h tiếp xúc Hai chủng Bifidobacterium ñược lựa chọn là

HJ 30 và SI 31 có tỷ lệ sống cao nhất (Chung et al., 1999)

Trong một nghiên cứu khác, 29 chủng Lactobacillus có nguồn gốc từ sữa

ñã ñược phân tích in vitro về ñặc tính probiotic ðộ bền axít và muối mật của vi khuẩn ñược thử nghiệm ở pH 1- 3 và 0,3% muối mật Tất cả các chủng thử nghiệm ñều chịu ñược pH 3 trong 3h, nhưng hầu hết chúng ñều mất sức sống ở

pH 1 trong vòng 1h Các chủng vi khuẩn này cũng ñều thể hiện khả năng chịu

muối mật ở nồng ñộ 0,3% trong 4h Từ kết quả kiểm tra in vivo, các chủng phù hợp nhất ñã ñược lựa chọn bao gồm L.casei Shirota ACA-DC 6002,

L.plantarum ACA-DC 146, L.paracasei subsp Tolerans ACA-DC 4037 (Maragkoudakis, et al 2005) Một nghiên cứu nữa cũng ñược thực hiện ñối với

3 chủng Lactobacillus ñược phân lập từ sữa người về ñặc tính probiotic Theo

ñó, Lactobacillus gasseri và Lactobacillus fermentum ñược xác ñịnh có khả

năng sống trong môi trường pH thấp cũng như môi trường dịch giả dạ dày và

mang ñầy ñủ ñặc tính của vi khuẩn probiotic (Martín et al., 2004 )

2.2.1.2 Hoạt tính kháng khuẩn

Hoạt tính kháng khuẩn là một trong những tiêu chuẩn lựa chọn quan trọng ñối với vi khuẩn probiotic Hoạt tính kháng khuẩn nhằm chống lại những vi

khuẩn ñường ruột không mong muốn và những mầm bệnh (Klaenhammer et

Kullen, 1999) Hiệu quả kháng khuẩn của các vi khuẩn sinh axít lactic ñược hình

thành do việc tạo ra một số chất như axít hữu cơ (lactic, acetic, propionic), carbon dioxide, hydrogen peroxide, diacetyl, các chất kháng khuẩn có khối lượng phân tử nhỏ và các bacteriocins Một số nghiên cứu gần ñây chỉ ra rằng các chủng vi khuẩn khác nhau sinh ra các hợp chất kháng khuẩn khác nhau

Lactobacillus reuterii, là một vi khuẩn ñường ruột phổ biến ở người và ñộng vật,

tạo ra một hợp chất kháng khuẩn có khối lượng phân tử nhỏ là reuterin; trong

khi ñó, Lactococcus lactis lại sản sinh ra bacteriocin nhóm I và nisin A;

Enterococcus feacalis DS16 sinh ra bacteriocin cytolysin nhóm I; Lactobacillus plantarum sinh ra bacteriocin plantaricin S nhóm II; Lactobacillus acidophilus

sinh ra bacteriocin acidophilucin A nhóm III Việc sinh ra các bacteriocin khác nhau phụ thuộc vào chủng vi khuẩn, thành phần và pH môi trường, nhiệt ñộ và

thời gian nuôi cấy Nisin ñược sản sinh ra bởi L lactis subsp Lactis là một bacteriocin nổi tiếng và ñược cho phép sử dụng trong thực phẩm (Quwehand et

UCC118 có khả năng ức chế khả năng sinh trưởng trên in vitro của một số vi

khuẩn gram dương và một số vi khuẩn gram âm như L fermentum KLD, B

longum, B bifidum, Bacillus subtilus, B cereus, B.thuringiensis, E faecalis, E faecium, tuy nhiên nó không có hiệu quả chống lại một số chủng thuộc giống Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Streptococcus (Dunne et al., 1999) 2.2.1.3 Khía cạnh an toàn của vi khuẩn probiotic

Hiện nay, các bằng chứng khoa học cho thấy các chủng vi khuẩn probiotic ñược thương mại hóa ñều an toàn ñể ñưa vào ứng dụng Tính an toàn của các chế phẩm probiotic ñược ñánh giá dựa trên các ñặc ñiểm kiểu hình và kiểu gen

và các thống kê về các loại vi sinh vật ñược sử dụng Khía cạnh an toàn của vi khuẩn probiotic bao gồm các yêu cầu sau ñây:

- Các chủng ñược sử dụng ñưa vào cơ thể người phải có nguồn gốc từ người

- Các chủng phải ñược phân lập từ hệ thống ruột của người khỏe mạnh

- ðảm bảo không chứa mầm bệnh

- Không có tiền sử về mối quan hệ với một số loại bệnh truyền nhiễm hoặc rối loạn hệ thống tiêu hóa

- Không tạo liên kết với muối mật

- Không mang các gen chống lại thuốc kháng sinh (Çakır, 2003)

2.2.2 Cơ chế hoạt ñộng của vi khuẩn probiotic

Vi khuẩn probiotic có nhiều ảnh hưởng khác nhau ñến cơ thể vật chủ nhưng cơ chế hoạt ñộng của các vi khuẩn probiotic vẫn chưa ñược giải thích ñầy

ñủ Tuy nhiên, một số cơ chế hoạt ñộng của vi khuẩn probiotic ñã ñược tìm hiểu

bao gồm (Ng et al., 2009):

• Hoạt tính kháng khuẩn

- Giảm pH hệ thống ruột

- Sinh ra các peptide kháng khuẩn

- Ức chế sự xâm nhiễm của vi khuẩn

- Khóa các vị trí gắn kết của vi khuẩn gây bệnh với tế bào biểu mô

• Tăng cường chức năng bảo vệ

- Tăng cường việc sản sinh các dịch nhầy

- Tăng cường tính toàn vẹn của hệ thống bảo vệ

• ðiều chỉnh hệ miễn dịch

- Hiệu quả với các tế bào biểu mô

- Hiệu quả ñối với bạch cầu ñơn nhân và các ñại bạch cầu

- Hiệu quả ñối với các tế bào bạch huyết

Một số nghiên cứu khác cho rằng cơ chế hoạt ñộng của probiotic là do ức chế quá trình sản sinh ñộc tố hoặc làm giảm tính ñộc hại của các yếu tố gây ñộc

(Fooks et al., 1999)

2.2.3 Một số vi khuẩn probiotic

Hiện nay, các chủng vi khuẩn ñược sử dụng với vai trò là probiotic chủ

yếu thuộc Lactobacillus và Bifidobacterum, ngoài ra Enterococcus và

Streptococus cũng ñược sử dụng nhưng ít hơn Những vi khuẩn này thường cư

trú trong hệ thống ruột của người và ñộng vật

2.2.3.1 Lactobacillus

• Lactobacillus acidophilus

L acidophilus là những vi khuẩn Gram dương, hình que hoặc hình cầu, có

thể tạo thành chuỗi, không sinh bào tử, sinh ra axít lactic như là sản phẩm chính hoặc duy nhất của quá trình lên men, lên men ñược cellobiose, galactose, lactose, maltose và sucrose Sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở nhiệt ñộ 370C và

pH 6.0 L acidophilus có thể phát triển trong môi trường có hoặc không có oxy,

ñề kháng với ít nhất 3 kháng sinh, có thể chịu ñược ampicillin (32µg/ml),

streptomycin (32 µg/ml) hơn 10 giờ (Nguyễn Vũ Tường Vy và cộng sự, 2007)

L acidophilus là chủng ñược biết ñến nhiều nhất trong số vi khuẩn Lactobacillus, ñược tìm thấy trong hệ thống ruột, trong miệng và âm ñạo của

người và ñộng vật L acidophilus ñược gọi với cái tên “vi khuẩn thân thiện”, ñóng vai trò chức năng quan trọng trong cơ thể Các nghiên cứu ñã chỉ ra rằng L

acidophilus có khả năng ức chế sự sinh trưởng của nấm candida albicans

thường gây ra các bệnh nấm miệng, thực quản hoặc âm ñạo L acidophilus sản

sinh ra các chất kháng khuẩn như Lactacin và Acidocin, ngăn cản sự xâm nhập

và ức chế sự tăng sinh của các vi khuẩn gây bệnh, giúp cho cơ thể ñề kháng với

nhiễm khuẩn ñường ruột L acidophilus tổng hợp enzyme lactase xúc tác cho

phản ứng chuyển hóa ñường lactose thành ñường ñơn, giúp cải thiện tình trạng

không dung nạp lactose ở phần ñông dân số thế giới (Ahmed et al., 2010)

L acidophilus ñược ứng dụng rất nhiều trong sản xuất các sản phẩm sữa

lên men Quen thuộc nhất với người Mỹ là sản phẩm sữa và sữa chua

acidophilus Ngoài ra, L acidophilus còn ñược bổ sung vào các sản phẩm bơ

sữa, sữa chua uống, các sản phẩm thực phẩm từ ñậu nành và rau quả

• Lactobacillus casei

Lactobacillus casei là một trong nhiều chủng vi khuẩn thuộc giống Lactobacillus L casei là vi khuẩn Gram dương, hình que, không sinh bào tử,

không có khả năng di ñộng, hô hấp kị khí tùy ý Cũng như những vi khuẩn sinh

axít lactic khác, L casei có khả năng chịu axít, lên men tạo ra axít lactic là sản phẩm chính của quá trình trao ñổi chất Trong số các vi khuẩn Lactobacillus, L

casei thuộc nhóm vi khuẩn lên men dị hình tùy ý, sinh axít lactic từ ñường

hexose theo con ñường Embden-Meyerhof và từ ñường pentose qua con ñường

phosphogluconate (Axelsson, 1998) L casei bắt ñầu sinh trưởng ñược ở nhiệt

ñộ 150C nhưng không quá 450C và ñòi hỏi các yếu tố sinh trưởng như riboflavin,

axít folic, calcium pantothenate và niacin (Kandler et Weiss, 1986)

L casei là chủng vi khuẩn có khả năng thích nghi cao, có thể ñược phân

lập từ các sản phẩm sữa tươi hoặc sữa lên men, các sản phẩm thực vật tươi hoặc

lên men, có khả năng sinh sản trong ruột người và ruột ñộng vật (Kandler et

Weiss, 1986) Trong công nghiệp, L casei ñược sử dụng làm giống khởi ñộng

trong quá trình lên men sữa, làm giống ñặc biệt ñể giúp tăng hương trong sản

xuất phomai (Fonden et al., 2000; Fox et al., 1998)

• Lactobacillus fermentum

L fermentum là những vi khuẩn Gram dương, thuộc giống Lactobacillus

Tế bào có hình que, ngắn hoặc thon dài nhưng thường ở dạng hình que ngắn, tồn tại thành cặp hoặc chuỗi, không sinh bào tử Nhiệt ñộ tối ưu ñể sinh trưởng từ 41

- 420C và không sinh trưởng ñược trong ñiều kiện dưới 150C Vi khuẩn này lên men lactic dị hình, sử dụng ñường glucose tạo thành axít lactic, axít acetic, ethanol và carbon dioxide, ảnh hưởng ñến sự hình thành hương vị của sản phẩm

lên men (Lê Thị Lan Chi, 2010; Chen Gong, 2011 )

• Lactobacillus plantarum: Là trực khuẩn hình que, tồn tại ñơn lẻ, thành

từng cặp hoặc chuỗi, thường không di ñộng, không sinh bào tử, hô hấp kỵ khí tùy tiện, Gram dương Nhiệt ñộ thích hợp ñể sinh trưởng phát triển là 30 - 350C

và nhiệt ñộ tối ưu là 300C, tuy nhiên chúng có thể tồn tại ở 150C Lactobacillus

plantarum là vi khuẩn lên men axít lactic ñồng hình, lên men ñường thành axít

lactic, hoạt ñộng mạnh nhất ở giai ñoạn ñầu sinh axít, khởi ñộng quá trình lên men lactic và ñóng vai trò chủ ñạo trong sản xuất rau quả muối chua Tính chất

ñặc trưng của Lactobacillus plantarum là khả năng dị hóa arginine và sinh ra

nitric oxide Việc sinh ra NO giúp ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh như

Candida abicans, E.coli, Shigella, Helicobacter pylory, các amip và kí sinh

trùng (Chen, 2011)

• Lactobacillus bulgaricus: Là vi khuẩn Gram dương, hình que, không có

khả năng di ñộng và không sinh bào tử ðây là những vi khuẩn ưa axít, ñòi hỏi

môi trường có pH thấp ñể sinh trưởng tối ưu (pH từ 5,4 - 4,6) L bulgaricus

ñược sử dụng phổ biến làm giống khởi ñộng trong sản xuất sữa chua Trong quá

trình lên men sữa, L bulgaricus sinh ra acetaldehyde, là một trong những thành

phần sinh hương chủ yếu trong sữa chua Một vài chủng vi khuẩn này có khả

năng sinh bacteriocins là kháng sinh tiêu diệt các vi khuẩn không mong muốn

2.2.3.2 Bifidobacterium

Bifidobacterium là những vi khuẩn Gram dương, tế bào có hình que có

phân nhánh, hô hấp kị khí Vi khuẩn Bifidobacterium ñược cho là có khả năng

cạnh tranh với các vi khuẩn ñường ruột khác và chiếm một tỷ lệ lớn trong hệ vi

khuẩn ñường ruột Bifidobacterium chỉ chuyển hóa duy nhất ñường hexose qua

con ñường phosphoketolase

Bifidobacterium ñược xem là nhóm probiotic quan trọng Các vi khuẩn

này có thể ñóng vai trò như hàng rào ức chế sự phát triển của những vi khuẩn gây bệnh, cạnh tranh về vị trí, thức ăn với các tác nhân gây tiêu chảy như

Rotavirus Bifidobacterium làm giảm nhiễm trùng ñường tiêu hoá, giảm

cholesterol, tăng cường sức ñề kháng chống lại nhiễm trùng, tăng hấp thu và tiêu hóa các chất ñạm, tổng hợp sinh tố nhóm B, K…Một số chủng thường sử dụng

bao gồm Bifidobacterium breve, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium

longum (Bancher I et al., 2005)

2.2.3.3 Streptococcus

Streptococcus là những vi khuẩn Gram dương, không sinh bào tử, không

di ñộng, sống thành từng cặp hoặc chuỗi dài, tế bào có hình tròn hoặc hình

trứng Hầu hết các vi khuẩn Streptococcus ñều hô hấp kị khí tùy tiện, một số hô hấp kị khí bắt buộc Streptococcus là một bộ phận của hệ vi khuẩn ñường ruột

Một số chủng thuộc giống này ñược sử dụng như vi khuẩn probiotic quan trọng

• Streptococcus faecalis

ðây là những vi khuẩn có khả năng phát triển trong môi trường có chứa

6,5% NaCl, pH 9,6 và trong sữa chứa 0,1% xanh methylen Streptococcus

faecalis có khả năng khử cacboxyl tyrozin, không dị hóa gelatin, sản xuất chủ

yếu axít lactic Tốc ñộ sinh trưởng của vi khuẩn này rất nhanh, áp ñảo nhanh vi khuẩn gây tiêu chảy và gây bệnh

• Streptococcus thermophilus

Streptococcus thermophilus ñược tìm thấy trong sữa và các sản phẩm từ

sữa Nó là một probiotic dùng trong sản xuất sữa chua, có khả năng sinh ra

enzyme lactase giúp tiêu hóa các lactose trong sữa Streptococcus

thermophilus có hoạt tính oxy mạnh, bảo vệ cơ thể thoát khỏi các gốc tự do

nguy hiểm S thermophilus còn có thể hoạt ñộng như một số chất chống ung

thư, ñặc biệt chống lại các tế bào gây ung thư ñường ruột, ñiều trị tiêu chảy, cũng như sự viêm nhiễm ñường ruột hay viêm nhiễm âm ñạo

2.2.3.4 Pediococcus acidilactici

Pediococcus acidilactici là probiotic liên quan ñến quá trình làm giảm

oxy và quá trình ức chế chuyển hóa ở thực vật Các dòng Pediococcus ñược tìm

thấy trong thực phẩm, thực vật Chúng sản xuất axít lactic và ñược dùng chủ yếu

trong sản xuất dưa cải lên men, sản xuất bia, rượu P acidilactici là một dòng

ñặc biệt của vi khuẩn lactic giúp cân bằng hệ vi khuẩn ñường ruột

2.2.3.5 Enterococcus faecium

Enterococcus faecium là một trong số vi khuẩn lactic ñược dùng nhiều

trong thực phẩm chức năng cho người, các sản phẩm phô-mai và chế phẩm cho

ñộng vật Những tác ñộng có lợi của chúng bao gồm kích thích phản ứng miễn

dịch, kích thích sản xuất kháng thể IgA Enterococcus faecium probiotic làm ổn

ñịnh hệ vi sinh vật ñường ruột

Như vậy, vi khuẩn probiotic là một nhóm vi khuẩn gồm nhiều chủng, giống khác nhau, ñáp ứng những tiêu chuẩn chung ñể ñảm bảo mang lại lợi ích cho sức khỏe con người và ñộng vật Việc nghiên cứu ñưa vi khuẩn probiotic

vào thực phẩm ñể cung cấp một cách tự nhiên cho cơ thể là hết sức có ý nghĩa

2.4 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm probiotic

Từ các quan sát sớm của Eli Metchnikoff và các nhà nghiên cứu khác, lịch sử của probiotic với các sản phẩm sữa lên men ñã và ñang tiếp tục phát triển mạnh mẽ ðiều này hiển nhiên ñược thấy rõ qua thực tế ngày hôm nay của thị

trường thực phẩm probiotic khổng lồ ñang tồn tại

2.4.1 Khái niệm về thực phẩm probiotic

Thực phẩm probiotic ñược ñịnh nghĩa là các sản phẩm thực phẩm có chứa

vi sinh vật sống với lượng tế bào ñủ ñảm bảo mang lại lợi ích cho sức khỏe ðiều này có nghĩa thực phẩm probiotic phải ñảm bảo mức ñộ sống và hoạt lực trao ñổi chất của vi khuẩn probiotic ñể tiến hành thủy phân trong hệ tiêu hóa Do

ñó, lượng vi sinh vật sống phải ñảm bảo ở tất cả các giai ñoạn trong quá trình chế biến thực phẩm, cũng như phải ñảm bảo mức ñộ sống sót của vi khuẩn trong ñường tiêu hóa

Nồng ñộ vi sinh vật probiotic cần ñể mang lại tác ñộng về sinh học phụ thuộc vào chủng vi khuẩn và tác ñộng sức khỏe mong muốn Tuy nhiên nồng ñộ

106- 107 CFU/g ở thành phẩm ñược thiết lập như là ngưỡng có khả năng chữa

bệnh ñối với các sản phẩm thực phẩm chế biến (Harisk et Varghese, 2006)

Do phần lớn các chế phẩm probiotic ñược ñưa vào cơ thể qua con ñường

ăn uống, nên phải ñảm bảo các ñặc tính bám dính và mức ñộ sống sót khi ñi qua

dạ dày có ñộ chua và mặn cao Theo nghiên cứu của một số tác giả trong nước, chủng vi khuẩn probiotic ñược lựa chọn cần phải ñảm bảo mức ñộ sống cần thiết khi ñi qua dạ dày có môi trường pH từ 1- 4 và muối nồng ñộ từ 1- 2% trong thời

gian 1- 2 giờ (Nguyễn Vũ Tường Vy và cộng sự., 2007)

2.4.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm probiotic trên thế giới

Trong số các sản phẩm thực phẩm có lợi cho sức khỏe ñược quảng cáo rộng rãi trên các phương tiện thông tin ñại chúng trong những năm qua, thực phẩm có bổ sung vi khuẩn probiotic là nổi bật hơn cả

Thị trường toàn cầu về các sản phẩm thực phẩm probiotic hoặc các sản phẩm khác bổ sung probiotic ñạt giá trị 14,9 tỷ USD năm 2007 và ñạt tới 16 tỷ USD năm 2008 Ước tính doanh thu bán lẻ ñạt khoảng 19,6 tỷ USD năm 2013 với tốc ñộ tăng trưởng hàng năm ñạt 4,3% Việc tiêu thụ chế phẩm probiotic của

giống Lactobacillus chiếm tỷ trọng lớn nhất, chiếm 61,9% tổng doanh số năm

2007 Việc ñưa vi khuẩn probiotic vào thực phẩm ñược thấy chủ yếu ở các sản phẩm sữa như sữa chua uống, kefir và các ñồ uống lên men Các sản phẩm sữa chua có tỷ trọng doanh số bán hàng lớn nhất, chiếm 36,6%; Các nghiên cứu khoa học cho thấy các sản phẩm này ñạt chất lượng cảm quan cao Thực phẩm

bổ sung vi khuẩn probiotic ñang nổi lên hiện nay bao gồm phomai probiotic, kem probiotic, ngũ cốc ñiểm tâm probiotic, sữa công thức probiotic cho trẻ em

và nhiều sản phẩm khác (Daniel et al., 2010)

Thực phẩm probiotic ngoài các sản phẩm sữa ñang ngày càng thể hiện vai trò quan trọng do xu hướng ăn chay và tỷ lệ cao dân số không dung nạp ñược lactose, trong ñó, nước quả và các sản phẩm ngũ cốc ñược cho là môi trường phù hợp ñể bổ sung các chế phẩm probiotic ðặc biệt, nước quả ñược ñánh giá là môi trường lý tưởng của vi khuẩn probiotic do bản thân sẵn có các thành phần dinh dưỡng cần thiết, các khoáng chất, vitamin, các chất xơ dễ tiêu hóa và các hợp chất chống oxy hóa, ñồng thời không chứa bất kỳ chất gây dị ứng nào Các tiến bộ công nghệ có thể làm thay ñổi một cách có kiếm soát các ñặc tính của nước quả (như thay ñổi pH) ñể phù hợp hơn cho vi khuẩn probiotic hoạt ñộng

(Mattila et al., 2002; Daniel et al., 2010)

Các vi khuẩn thuộc giống Bifidobacterium và các vi khuẩn sinh axít lactic, ñặc biệt là các chủng Lactobacillus ñang ñược nghiên cứu sử dụng rộng rãi

trong sản xuất thực phẩm, không chỉ trong các sản phẩm lên men từ rau củ hay

sữa mà còn trong cả các sản phẩm khác có thành phần chính từ rau, quả như cà rốt, củ cải ñường, cần tây, tỏi, ô-liu, dưa chuột … và các loại ngũ cốc

Yoon et al., (2004) trên cơ sở nghiên cứu quy trình sản xuất nước cà chua probiotic ñã cho thấy nước cà chua lên men có thể xem như một loại ñồ uống probiotic dành cho người ăn chay, hoặc người tiêu dùng bị dị ứng với các sản

phẩm sữa Lên men nước cà chua bằng vi khuẩn L acidophilus LA 39 ở 300C trong 72 giờ tạo ra sản phẩm chứa hơn 106 cfu/ml sau khi bảo quản ở 40C trong

4 tuần (Yoon et al., 2004)

Suomalainen et al., (2006) qua các nghiên cứu cho thấy rằng, khi bổ sung

whey vào nước cam ép có thể cải thiện khả năng sống của Lactobacillus

rhamnosus E800 và Lc 705 trong hệ thống tiêu hóa mà không gây ảnh hưởng

xấu ñến hệ thống ruột hoặc các thông số miễn dịch trong quá trình tiêu hóa

(Suomalaimen et al., 2006)

Năm 2007, Gonzalez et al., ñã nghiên cứu chế biến nước uống probiotic từ

cây lô hội Nghiên cứu ñã sử dụng 2 chủng vi khuẩn lactic Lactobacillus

plantarum (NCIMB 11718), Lactobacillus casei (NRRL-1445) ñể bổ sung vào

quá trình chế biến Hai chủng vi khuẩn này ñã sử dụng ñường từ lá cây lô hội ñể lên men tạo sinh khối, tạo ra sản phẩm có hương vị dễ chịu và có lợi cho sức

khỏe người tiêu dùng (Gonzalez et al., 2007)

Krasaekoopt et al., (2007) ñã nghiên cứu khả năng sống của vi khuẩn

Lactobacillus cacei 01 và Lactobacillus acidophilus TISTR 450 trong một số

loại nước quả ñược bảo quản ở nhiệt ñộ thấp Hai chủng vi khuẩn probiotic ñược ñưa vào 5 loại nước quả bao gồm nước nho, dứa, táo, quýt và cam với tỷ lệ 10% thể tích ở hai hình thức: bổ sung các tế bào probiotic ở dạng tự do và ở dạng ñược vi gói trong các hạt alginate phủ chitosan Các sản phẩm ñược lưu trữ ở

40C trong 4 tuần Kết quả cho thấy các tế bào vi khuẩn probiotic ñược vi gói trong các hạt alginate phủ chitosan có tỷ lệ sống cao hơn khoảng 4 lần so với các

tế bào tự do và số lượng vi khuẩn probiotic ñạt trên mức yêu cầu tối thiểu (107CFU/ml) Sự có mặt của vi khuẩn probiotic ñược cho biết không làm ảnh hưởng

ñến thành phần của nước quả (Krasaekoopt et al., 2007)

Bên cạnh các loại quả, các loại rau cũng ñã ñược nghiên cứu ñể sản xuất ñồ uống probiotic Năm 2004, Yoon và cộng sự ñã nghiên cứu xác ñịnh khả năng

sử dụng bắp cải làm nguyên liệu ñể sản xuất nước bắp cải probiotic Tác giả sử

dụng 3 chủng vi khuẩn sinh axít lactic bao gồm Lactobacillus plantarum C3,

Lactobacillus casei A4, và Lactobacillus delbrueckii D7 ñể lên men nước bắp

cải ở 240C Kết quả nghiên cứu cho thấy cả ba chủng vi khuẩn này ñều phát triển tốt trong nước bắp cải, số lượng vi khuẩn ñạt khoảng 108 CFU/ml sau 48h lên men ở 300C L plantarum và L delbrueckii ñều có khả năng sống trong nước

bắp cải lên men có pH thấp và hàm lượng axít cao trong suốt thời gian bảo quản lạnh ở 40C Ngược lại, L casei không sống ñược trong nước bắp cải lên men có

pH thấp và hàm lượng axít cao, số lượng vi khuẩn mất ñi hoàn toàn sau hai tuần bảo quản ở ñiều kiện 40C (Yoon et al., 2005)

Năm 2007, Moraru và cộng sự ñã sử dụng củ cải ñường và rau cần tây làm nguyên liệu chế biến nước uống probiotic khi lên men với vi khuẩn

Bifidobacterium BB12 Kết quả nghiên cứu cho thấy số lượng vi khuẩn trong

nước củ cải ñường và rau cần tây nhanh chóng ñạt 108CFU/ml chỉ sau 36h lên men ở 370C ðộng thái của quá trình lên men tỏ ra mạnh hơn ở nước rau cần tây, tạo ra hàm lượng axít lactic cao hơn và một vị chua rõ rệt Trong khi ñó, nước củ cải ñường lên men với chủng vi khuẩn này cho chất lượng cảm quan rất tốt

(Moraru et al., 2007)

Các nghiên cứu trên ñã và ñang thúc ñẩy mạnh mẽ sự phát triển của ngành sản xuất ñồ uống trên thế giới, tạo ra sản phẩm mới kết hợp những giá trị tuyệt vời nhất của rau quả và vi khuẩn probiotic ñể mang lại lợi ích mới cho sức khỏe con người

2.4.3 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thực phẩm probiotic tại Việt Nam

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và ứng dụng chế phẩm probiotic vào các sản phẩm thực phẩm ñã ñược quan tâm từ lâu Hiện nay, trên thị trường, các sản phẩm probiotic ñược sản xuất trong nước cũng ñã ñược người tiêu dùng biết ñến

ở một số dạng như: dạng chế phẩm sinh học probiotic dạng bột gói (thuộc loại dược phẩm), sản phẩm sữa chua, phomát lên men Sản phẩm ñược lưu thông rộng rãi trên thị trường hiện nay là sữa chua uống Yakult của công ty Yakult

Việt Nam, sữa chua Vinamilk probi, ñược sản xuất từ sữa bột gầy lên men bằng

chủng vi khuẩn probiotic Lactobacillus casei Shirota Ngoài ra, chế phẩm

probiotic còn ñược sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thức ăn chăn nuôi, nhiều chủng vi khuẩn ñã ñược bổ sung vào thức ăn chăn nuôi giúp cân bằng và phát triển hệ sinh vật theo hướng có lợi trong ñường tiêu hóa, giúp tăng khả năng hấp thụ thức ăn, tăng sức ñề kháng, ñồng thời hạn chế sự phát triển của các loài vi khuẩn có hại nhờ tạo ra axít hữu cơ

Tuy nhiên, ở nước ta hiện nay chưa có nghiên cứu về sản phẩm dạng nước quả probiotic có tính thuận lợi cho người sử dụng hàng ngày Trong khi ñó, loại hình nước quả tươi là sản phẩm ñang ñược người tiêu dùng rất quan tâm do loại sản phẩm này ñược chế biến từ nguồn nguyên liệu tự nhiên, chứa nhiều thành phần dinh dưỡng như ñường ñơn, các vitamin, khoáng chất và ñặc biệt là ở một

số rau quả còn chứa một số hợp chất flavonoid có hoạt tính sinh học quý giá có lợi cho sức khỏe Bởi vậy, nghiên cứu ứng dụng vi khuẩn probiotic trong chế biến nước uống rau quả nhằm tạo ra sản phẩm mới mang lại lợi ích cho sức khỏe người tiêu dùng là một việc làm hết sức có ý nghĩa

2.5 Giới thiệu tiêu chuẩn vi sinh và tiêu chuẩn cảm quan của nước quả có thịt quả và nước quả lên men

Sản phẩm mục tiêu của ñề tài là nước cà rốt probiotic tươi không lên men

và nước cà rốt probiotic lên men Hai sản phẩm này ñều thuộc nhóm nước quả

có thịt quả ñược bổ sung vi khuẩn probiotic Tuy nhiên, sản phẩm nước cà rốt probiotic lên men có ñặc ñiểm giống như sữa chua uống và cơ chất sử dụng cho quá trình lên men là nước quả thay vì sữa Cả hai dạng sản phẩm này ñều chưa

có trên thị trường Việt Nam và chưa có tiêu chuẩn nào quy ñịnh Bởi vậy, ñể ñánh giá chất lượng của hai sản phẩm này, chúng tôi giới thiệu các tiêu chuẩn chất lượng vi sinh và chất lượng cảm quan như sau:

Về tiêu chuẩn vi sinh: Sử dụng kết hợp 02 tiêu chuẩn vi sinh: TCVN

7030:2002 dùng cho xác ñịnh chỉ tiêu vi sinh vật của sữa chua và TC BYT dùng cho xác ñịnh chỉ tiêu vi sinh vật của ñồ uống không cồn

46/2007-Như vậy, tiêu chuẩn vi sinh sử dụng cho 02 sản phẩm mục tiêu của ñề tài như sau:

- Tổng số vi khuẩn hiếu khí khác vi khuẩn probiotic nghiên cứu (CFU/ml

- Salmonella (Số vi khuẩn trong 25 gram sản phẩm) không xuất hiện

Về tiêu chuẩn cảm quan:

• ðối với nước cà rốt probiotic không lên men: Tiêu chuẩn cảm quan sẽ ñược áp dụng chủ yếu theo TCVN 3216-94 cho sản phẩm nước quả có thịt quả, thể hiện như sau:

- Màu sắc: Màu sắc tự nhiên, rất ñặc trưng cho nguyên liệu tươi

- Hương thơm: ðặc trưng cho nguyên liệu tươi

- Vị: Vị chua ngọt hài hòa

- Trạng thái: Có lẫn thịt quả, khi quấy nhẹ phân tán ñều

• ðối với nước cà rốt probiotic lên men: Tiêu chuẩn cảm quan sẽ ñược ñánh giá kết hợp TCVN 3216-94 cho sản phẩm nước quả có thịt quả và TCVN 7030:2002 cho sản phẩm sữa chua, thể hiện như sau:

- Màu sắc: Màu sắc tự nhiên ñặc trưng cho nguyên liệu sử dụng

- Hương thơm: ðặc trưng cho sản phẩm lên men và mùi hương tự nhiên của nguyên liệu

- Vị: Vị chua nhẹ dễ chịu

- Trạng thái: Có lẫn thịt quả, khi quấy nhẹ phân tán ñều, mịn, lỏng

PHẦN THỨ BA: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu, thời gian và địa điểm nghiên cứu

3.1.1 Vật liệu nghiên cứu

- Thu nhận được từ tập đồn giống của Viện cơng nghệ sinh học - Viện

khoa học và cơng nghệ Việt Nam

- Thuộc giống Lactobacillus, họ Lactobacillaceae

- ðặc điểm: Lên men đồng hình, sinh ra axít lactic như là sản phẩm chính

hoặc duy nhất của quá trình lên men ðiều kiện tối ưu để sinh trưởng và phát triển là nhiệt độ khoảng 370C, pH 6,0, cĩ thể sinh trưởng ở pH thấp dưới 5,0 Chịu được pH 3,5 trong 90 phút ở 370C, chịu được mơi trường cĩ 0,2% muối mật Cĩ thể phát triển trong mơi trường kỵ khí hoặc hiếu khí

• Lactobacillus fermentum HA6

- Thu nhận từ Bộ mơn Cơng nghệ lên men, Viện Cơng nghệ Sinh học -

Cơng nghệ Thực phẩm, Trường ðại học Bách khoa Hà Nội

- Thuộc giống Lactobacillus, họ Lactobacillaceae

- ðặc điểm: Lên men dị hình, sử dụng đường glucose tạo thành axít lactic,

axít acetic, ethanol và carbon dioxide Nhiệt độ và pH tối ưu cho sự sinh trưởng

và phát triển là khoảng 400C, pH 5,5 Cĩ thể sinh trưởng ở pH 3,0 Chịu được dịch giả dạ dày trong 3 giờ Chịu được mơi trường cĩ hàm lượng muối mật từ 0,3 - 1,8%

• Bacillus clausi

- Chủng thương mại, được thu nhận từ Cơng ty Sanofi - synthelabo, Ltd -

Pháp, được nuơi cấy tăng thu sinh khối tại Viện cơng nghệ sinh học - Viện khoa