slide báo cáo Công nghệ sản xuất Bacteriocin và ứng dụng của Bacteriocin trong công nghệ thực phẩm

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TP.HCMKHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Môn Học:Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghê thực phẩm Công nghệ sản xuất Bacteriocin và ứng dụng

To our Presentation

GROUP 19

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Môn Học:Ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghê thực phẩm

Công nghệ sản xuất Bacteriocin và ứng dụng của

Bacteriocin trong công nghệ thực phẩm

THÀNH VIÊN NHÓM 19

Lê Thị Ngọc Huỳnh Thị Quỳnh Nga

Lê Ngọc Yến Nhi Nguyễn Mẫn Linh

Quy trình sản xuất

N I ỘI DUNG

 Bacteriocin là chất kháng khuẩn có bản chất

là các peptide được tổng hợp ở riboxom cả vi khuẩn Gram âm và vi khuẩn Gram dương để

ức chế các vi khuẩn cạnh tranh khác.

 Bacteriocin có hoạt tính kháng các vi sinh vật

cạnh tranh trong cùng ổ sinh thái và thường kháng cùng loài (phổ hẹp) hoặc qua chi (phổ rộng).

Khái niệm

Đặc điểm

• Bacteriocin thuộc nhóm các sản phẩm trao đổi chất bậc 2

• Hoạt tính hoạt động tốt ở pH acid hoặc trung tính, mất hoạt tính ở pH >8

• Bacteriocin có khả năng gắn đặc hiệu với cơ quan thụ cảm trên

Phân loại

• Bacteriocin được phân loại với nhiều tiêu chí khác nhau như: họ

vi khuẩn sản xuất, trọng lượng phân tử của chúng và trình tự chuỗi amino acide Bacteriocin được chia làm ba lớp.

Lantibiotics là những peptide nhỏ có trọng lượng phân tử (< 5kDa) ổn định nhiệt hoạt động theo những cấu trúc màng tế bào.

Lớp I

Non-Lantibiotics là những peptide có trọng lượng phân tử biến thiên, nhưng thông thường nhỏ (< 10 kDa), ổn định nhiệt, chứa những aminoaxít thông thường.

Lớp II

Lớp này bao gồm các peptide lớn có trọng lượng phân tử lớn >

30 kDa, không tan, không bền nhiệt Nhóm này bao gồm các enzyme ngoại bào kháng lại các vi khuẩn có thể bắt chước các hoạt động sinh lí của bacteriocin.

Lớp III

Bacteriocin lớp I (a):Nisin; (b): Mersacidin

Lớp II.a Leucocin A

Lớp II.b Plantaricin

Bản chất hóa học

protein

• Tất cả các bacteriocin đều có chứa protein hoặc các peptid trong phân tử Protein hoặc peptid đóng vai trò quan trọng trong chức năng diệt khuẩn của bacteriocin.

Các thành phần khác

• Lipid, glucid, phospholipid

QUY TRÌNH SẢN XUẤT

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

BACTERIOCIN

• Những năm gần đây, mối quan tâm về tính an toàn và chất lượng của thực phẩm đã thôi thúc các nhà khoa học khám phá và phát triển

phương pháp mới trong bảo quản thực phẩm, đặc biệt là các

bacteriocin Tuy nhiên đến nay, tác dụng của các bacteriocin trong

thực phẩm chủ yếu là trên thí nghiệm

• Hiện nay, chỉ có hai bacteriocin được thương mại là nisin từ

Lactococcus lactis và pediocin PA-1/AcH từ Pediococcus acidilactici, chúng đều được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm Nisin và

pediocin PA-1/AcH có tên thương mại tương ứng là Nisaplin, ALTA

• Nisin (C143H230N42O37S7) là một bacterioxin, cấu tạo gồm 34 axit amin,

có khối lượng phân tử 3.5 kDa, được tổng hợp bởi một số chủng

thuộc loài Lactococcus lactis

• Nisin là đại diện điển hình lớp Ia của các bacteriocin, là một peptide

có khả năng kiềm hãm nhiều loại vi khuẩn Gram dương, được cấu tạo

từ 34 gốc axit amin, chúng dễ bị phân hủy bởi các enzyme đường tiêu hóa và không độc với người

• Trong thành phần của nisin có chứa các axit amin như: Leucin, Valin, Alanin, Methionin, Glycin, Prolin, Histidin, Lyzin, acid Glutamic, acid Aspartic, Serin, Lanthionine (Lan), Methyllanthionin (MeLan),

Didehydrolanine (DHA) và acid didehydroaminobutyric (Dhb)

Tính kháng khuẩn và cơ chế hoạt động

Nisin hoạt động hiệu quả với vi khuẩn Gram (+) nhưng không hiệu quả với Gram (-), có hiệu quả với Gram (-) khi kết hợp với tác nhân gây mất ổn định màng tế bào

Nisin có thể bám dính lên thành tế bào vi khuẩn mà không cần các thụ thể (khả năng bám dính phụ thuộc vào

pH môi trường) , nisin tại các lỗ tạm thời làm mất áp suất thẩm thấu, các ion di chuyển qua màng tế bào một cách tự

do dẫn đến sự rối loạn trong việc vận chuyển các chất dinh dưỡng qua màng tế bào, ảnh hưởng đến sự tổng hợp ATP Ngoài ra, nisin còn ức chế quá trình tổng hợp peptidoglycan nên chỉ có tác động lên vi khuẩn Gram dương

Môi trường

lên men

Giống

vi sinh vật Lên men

Thu hồi Nisin

Nisin

QUY TRÌNH SẢN XUẤT NISIN

Môi trường lên men: Môi trường CM

Thành phần môi trường CM (g/l):

Sacaroza 40g/l, cao nấm men 10 g/l, pepton (soy) 10g/l, K2HPO4 10g/l, NaCl 2g/l, MgSO4.7H2O 0.2 g/l, pH 6.5-6.8.

Môi trường lên men

Giống

vi sinh vật Lên men

Thu hồi Nisin

Môi trường

lên men

Giống

vi sinh vật Lên men

Thu hồi Nisin

Nisin

QUY TRÌNH SẢN XUẤT NISIN

Lên men: Mô hình lên men cố định pH và bổ sung nguồn cacbon

pH được điều khiển cố định tại 6.5 và nguồn cacbon sacaroza

được cung cấp liên tục đạt nồng độ 40g/l trong suốt quá trình đã cải thiện đáng kể hoạt tính tổng hợp nisin của chúng Trong mô

hình lên men điều khiển này năng suất đã tăng lên 179% và thời gian đạt năng suất cực đại cũng kéo dài hơn so với mô hình

thường.

Mục đích: Khai thác, vì quá trình lên men nhằm thu nhận sản phẩm Nisin.

Thiết bị lên men theo mẻ

Môi trường

lên men

Giống

vi sinh vật Lên men

Thu hồi Nisin

Nisin

QUY TRÌNH SẢN XUẤT NISIN

Thu hồi Nisin: 2 phương pháp

Kết tủa bằng Sunfat amon

Hấp phụ

•Phương pháp kết tủa bằng sunphat amon là một phương pháp thông thường sử dụng để thu hồi các sản phẩm protein Kết quả nghiên cứu cho thấy nồng độ sunphat amon 45%,

pH=4.5, nhiệt độ sấy 600C là các giá trị có ảnh hưởng tốt nhất tới hiệu suất thu hồi nisin.

Thu hồi Nisin: Kết tủa bằng

Sunfat amon

Thu hồi Nisin: Phương pháp hấp phụ

• Phương pháp hấp phụ bằng sinh khối L.lactis là một phát

hiện mới trong thời gian gần đây.

• Tại pH=6.0, quá trình hấp phụ nisin của sinh khối tế bào L.lactis đạt cao nhất

• Tế bào L.lactis ở giai đoạn sinh trưởng mạnh có khả năng hấp phụ

nisin tốt hơn, nhưng khi bị xử lý nhiệt lại giảm

• Nhiệt độ từ 4-300C và thời gian từ 1-5h không có sự khác biệt đáng kể

• Sự khuấy, trộn làm gia tăng sự hấp phụ nisin

Yêu cầu sản phẩm

• Về tiêu chuẩn an toàn: Chủng sản xuất phải có dạng GRAS

(Generally regarded as safe - được đánh giá là những vi sinh vật an toàn), phải được thử nghiệm tính độc, không có rủi ro

về sức khỏe qua quá trình xác định các mặt như ảnh hưởng tích lũy, điều phối và tiềm tàng

• Tính hiệu quả: Bacteriocin phải ức chế sự sinh trưởng lên

phổ rộng các mầm bệnh và vi khuẩn gây kháng như

L.monocytogenes và C botulinum có hoạt tính chống lại một mầm bệnh đặc hiệu Bacteriocin phải bền nhiệt và có hoạt

tính cao khi kết hợp trong thực phẩm Tất nhiên, bacteriocin cũng không được ức chế sinh trưởng của các giống khởi

động khác

Ứng dụng của bacteriocin trong CNTP

Một trong những sản phẩm của bacteriocin là nisin.

 Đã được FAO, WHO, FDA công nhận là một phụ gia

thực phẩm an toàn.

 Khả năng kháng khuẩn tốt không làm làm ảnh hưởng

đến các chất dinh dưỡng cũng như màu, mùi vị, hay trạng thái của thực phẩm.

Nisin trong chế biến và bảo quản thực phẩm

Nisin được phân hủy trong quá trình tiêu hóa trong

ruột và không gây ra ảnh hưởng cho sức khỏe Tấn

công hại khuẩn nhưng không ảnh hưởng đến lợi

• Với các sản phẩm đồ hộp, nisin được dùng để

giảm khả năng bền nhiệt của vi khuẩn và ngăn

chặn quá trình thối rửa của sản phẩm.

Các sản phẩm làm từ phô mai: 12 mg/kg.

Các sản phẩm chăm sóc sức khỏe

Sản phẩm chăm sóc sức khỏe răng miệng, da

Trong lĩnh vực y tế

Các bacteriocin thương mại