Những thách thức công nghệ đối với các loại thực phẩm probiotics trong tương lai

Các yêu cầu về công nghệ đối với các chủng probiotic là rất cao và các quy trình sản xuất và công thức chế biến mới thường có thể được yêu cầu đối với vi khuẩn chủ yếu được lựa chọn thôn

Tóm tắt

Người tiêu dùng hiện đại đang ngày càng quan tâm đến sức khoẻ cá nhân của họ, và mong muốn thức ăn mà họ ăn thật sự tốt hoặc thậm chí có khả năng ngăn ngừa bệnh tật Ngành thực phẩm ở châu Âu luôn chú trọng vào sức khỏe của con người là chính Thị trường sữa chua probiotic đã được thiết lập tốt nhưng ngành tăng trưởng quan trọng gần đây là thức uống probiotic Sự phổ biến của các hệ thống phân phối liều lượng cho thức uống có chứa probiotic cũng đã dẫn đến những nghiên cứu nhằm mục tiêu phát triển các loại thực phẩm probiotic ngoài ngành sữa Các loại sản phẩm mới, và do đó có nhiều mới lạ và nhiều khó khăn của nguyên liệu thô về công nghệ probiotic, chắc chắn sẽ là lĩnh vực nghiên cứu và phát triển quan trọng cho thị trường thực phẩm chức năng trong tương lai

Khả năng tồn tại và ổn định của probiotic đã là một thách thức về tiếp thị và công nghệ đối với các nhà sản xuất công nghiệp Các loại thực phẩm probiotic nên chứa các chủng probiotic cụ thể và duy trì mức độ phù hợp của các tế bào sống trong suốt thời hạn sử dụng của sản phẩm Nếu không các yêu cầu nghiêm ngặt được đặt ra trên định nghĩa sản phẩm probiotic và ghi nhãn các quy định của họ sẽ không rõ ràng Các yêu cầu về công nghệ đối với các chủng probiotic là rất cao và các quy trình sản xuất và công thức chế biến mới thường có thể được yêu cầu đối với vi khuẩn chủ yếu được lựa chọn thông qua đặc tính sức khoẻ, chức năng của chúng Trước khi các chủng probiotic có thể được phân phối cho người tiêu dùng, chúng phải được sản xuất trong điều kiện công nghiệp, và sau đó tồn tại và giữ được chức năng của chúng trong quá trình lưu giữ như

là các loại cấy đông lạnh hoặc đông khô và trong các sản phẩm thực phẩm mà chúng được hình thành hoàn toàn Các chủng probiotic nên tồn tại các yếu tố quan trọng trong đường tiêu hóa và duy trì chức năng của chúng trong môi trường chứa nó Các vật liệu đóng gói được sử dụng và các điều kiện theo đó các sản phẩm được lưu trữ cũng quan trọng đối với chất lượng sản phẩm

Triển vọng công nghệ trong tương lai tồn tại trong các giải pháp tìm kiếm sáng tạo cho sự ổn định và các vấn đề tồn tại của probiotic trong môi trường thực phẩm mới Nghiên cứu hiện tại về các công thức probiotic mới và công nghệ đóng gói vi chất khai thác các vật liệu và hệ thống rào cản sinh học cho hệ thống ruột sinh học cung cấp những kết quả đầy hứa hẹn Duy trì chi phí sản xuất thấp sẽ vẫn

là thách thức đối với các công nghệ chế biến và công thức chế phẩm

probiotic trong tương lai Khai thác các loại nguyên liệu có nguồn gốc thực phẩm như tinh bột nguyên chất hoặc enzyme hoá, là một ví

dụ về công nghệ trong tương lai có khả năng đáp ứng được thách thức mở rộng phạm vi của các loại thực phẩm thành những thành phần probiotic có thể kết hợp thành công Phát triển mới cho hệ thống phát hành kiểm soát trong thực phẩm và dược phẩm cũng sẽ cung cấp những khả năng mới R 2002 Elsevier Science Ltd Mọi quyền được bảo lưu

1 Giới thiệu

Probiotics là thực phẩm bổ sung vi khuẩn sống, mang lại sức khỏe của người tiêu dùng bằng cách duy trì, hoặc cải thiện sự cân bằng vi khuẩn đường ruột của chúng ta (Fuller,1989) Do nhận thức về sức khoẻ của chúng ta, nên vi khuẩn có lợi cho probiotic ngày càng nhiều trong sữa chua và sữa lên men trong suốt hai thập kỷ qua Thông thường họ đã được các lactobacilli như Lactobacillus acidophilus, và bifido bacteria (Daly & Davis, 1998) Một sự phát triển chủ yếu trong thực phẩm chức năng liên quan đến thực phẩm

có chứa probiotic và prebiotic, làm tăng sức khỏe thúc đẩy vi khuẩn flora trong ruột Các bằng chứng khoa học ngày càng gia tăng để hỗ trợ khái niệm rằng việc duy trì đường ruột khỏe mạnh Microflora có thể cung cấp sự bảo vệ chống lại rối loạn dạ dày ruột bao gồm nhiễm trùng đường tiêu hóa và các bệnh lý ruột loét (Haenel & Bendig, 1975; Mitsuoka, 1982, Salminen, Ouwehand, & Isolauri, 1998) Việc sử dụng các vi khuẩn sinh dưỡng probiotic kích thích sự phát triển của các vi sinh vật ưa thích, loại bỏ các vi khuẩn có khả năng gây hại và củng cố các cơ chế bảo vệ tự nhiên của cơ thể (Salminen và cộng sự, 1998) Ngày nay, có rất nhiều bằng chứng về những tác động tích cực của probiotic đối với sức khoẻ con người Tuy nhiên, điều này thường chỉ được chứng minh ở các quần thể bệnh của con người (Salminen và cộng sự, 1998) Vì vậy, cần phải có bằng chứng về các lợi ích sức khoẻ sinh học probiotic ở các quần thể bình thường (khỏe mạnh)

Trước khi probiotic có thể mang lại sức khoẻ cho con người, nó phải đạt được một số tiêu chuẩn Nó phải có các đặc tính công nghệ tốt

để nó có thể được sản xuất và kết hợp vào các sản phẩm thực phẩm

mà không mất khả năng sinh tồn và chức năng hoặc tạo ra không khí khó chịu hoặc kết cấu Nó phải tồn tại trong đường tiêu hóa (GI)

và sẽ đến nơi hoạt động, và nó phải có khả năng hoạt động trong môi trường đường ruột Để nghiên cứu chủng probiotic trong đường tiêu hoá, các kỹ thuật phân tử phải được thiết lập để phân biệt chủng probiotic nhập vào từ hàng ngàn chủng vi khuẩn khác có thể

tạo nên hệ sinh thái GI Ngoài ra, cần có các kỹ thuật để xác định của dòng probiotic đối với các chủng khác của vi khuẩn đường ruột

và quan trọng hơn đối với vật chủ Điều này bao gồm không chỉ các lợi ích sức khoẻ tích cực, mà còn chứng minh rằng các dòng probiotic không có bất kỳ các vấn đề có hại nào Khi có kiến thức này, các probiotic có thể tham gia vào các nghiên cứu thí điểm của con người nhằm đánh giá lợi ích sức khoẻ của họ với người tiêu dùng (Mattila-Sandholm & Salminen, 1998; Mattila-Sandholm, M an att

O, & Saarela, 1999)

Một vài khía cạnh, bao gồm tính an toàn, đặc điểm chức năng và công nghệ, phải được xem xét trong quá trình lựa chọn các vi sinh vật probiotic Các khía cạnh an toàn bao gồm các đặc điểm như nguồn gốc (đường tiêu hóa lành mạnh của con người), không gây bệnh và đặc tính kháng kháng sinh Các khía cạnh chức năng bao gồm khả năng tồn tại và bền bỉ đối với tính chất tiêu hoá, chống miễn dịch, đối kháng và kháng khuẩn (Mattila-Sandholm và cộng sự,

1999, Saarela, Mogensen, Fond! E en, M att att o, & MattilaSandholm, 2000) Kiểm tra cẩn thận các chủng probiotic vì tính phù hợp về công nghệ của chúng cũng có thể cho phép lựa chọn các chủng có đặc điểm công nghệ sản xuất và sản xuất tốt nhất Tuy nhiên, ngay cả những vi khuẩn probiotic mạnh mẽ nhất vẫn còn hạn chế trong phạm vi của các ứng dụng thực phẩm mà chúng có thể được áp dụng Ngoài ra, vi khuẩn có đặc tính sức khoẻ đặc biệt vượt trội thường bị loại trừ do những hạn chế về công nghệ Các công nghệ quy trình và công thức mới sẽ cho phép mở rộng phạm vi của các sản phẩm có thể sử dụng probiotic và sử dụng các dòng vi khuẩn hiện nay không thể bằng các sản phẩm hoặc các công nghệ hiện có Khả năng tồn tại của probiotic là mối quan tâm tiếp thị và công nghệ đối với nhiều nhà sản xuất công nghiệp Định nghĩa của vi khuẩn sinh sôi có thể và sẽ không rõ ràng trừ khi các yêu cầu nghiêm ngặt được đặt trên các định nghĩa sản phẩm Các loại thực phẩm probiotic cần bao gồm các chủng probiotic cụ thể ở mức thích hợp trong suốt thời hạn sử dụng Các yếu tố liên quan đến khía cạnh công nghệ và cảm quan của sản xuất thực phẩm probiotic

là điều quan trọng nhất vì chỉ khi đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng, ngành công nghiệp thực phẩm có thể thành công trong việc thúc đẩy tiêu thụ các sản phẩm probiotic chức năng trong tương lai Các vật liệu đóng gói được sử dụng và các điều kiện theo đó các sản phẩm được lưu giữ, rất quan trọng đối với chất lượng sản phẩm

có chứa vi khuẩn probiotic

2 Lựa chọn và sản xuất probiotic

Khả năng tồn tại và hoạt động tốt của probiotic được coi là điều kiện tiên quyết cho chức năng tối ưu Tuy nhiên, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các probiotic không có khả năng sống có thể có những lợi ích như miễn dịch với sự biến đổi và sự dính kết của các chất gây ung thư trong vật chủ (Ouwehand & Salminen, 1998; Salminen, Ouwehand, Benno, & Lee, 1999) Do đó, đối với một số chủng probiotic, nó có thể có đủ phát triển tốt trong các bước sản xuất ban đầu (để có được số lượng tế bào đủ cao trong sản phẩm) nhưng họ không nhất thiết cần phải giữ lại khả năng tồn tại tốt trong quá trình

lưu trữ Các yếu tố trong chức năng probiotic được mô tả trong hình

1 Các lợi ích lâm sàng của probiotic được liệt kê trong Bảng 1

Hình 1 Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến chức năng của probiotic

Các yêu cầu chức năng của probiotic cần được thiết lập bằng cách

sử dụng các phương pháp in vitro và kết quả của các nghiên cứu này nên được phản ánh trong các nghiên cứu có sự kiểm soát ở người Trong khi lựa chọn một dòng probiotic thích hợp, một số khía cạnh cần phải được xem xét:

(A) sự chống chịu acid và chống chịu dịch dạ dày của con người (B) Sự chống chịu dịch mật (một đặc tính quan trọng để tồn tại trong ruột non)

(C) Sự bám chặt bề mặt biểu mô và duy trì trong đường tiêu hoá của con người

(D) Sự tăng cường miễn dịch, nhưng không ảnh hưởng đến kết quả (E) Hoạt động đối kháng với các tác nhân gây bệnh như Helicobacter pylori, Salmonella sp., Listeria monocytogenes và Clostridium di ffi cile

(F) Tính chất kháng sinh vàchất chống sinh ung thư

Các thử nghiệm với các chủng probiotic khác nhau đã chỉ ra rằng chủng probiotic thường biến mất khỏi đường tiêu hoá trong vòng vài tuần sau khi ngừng uống thuốc (Fukushima, Kawata, Hara, Terada, & Mitsuoka, 1998; Johansson và cộng sự, 1998; Alander và cộng sự,

1999, Donnet-Hughes, Rochat, Serrant, Aeschlimann, & Schi ff rin, 1999) Vai trò của sự tồn tại probiotic trong đường ruột của người đã được đặt câu hỏi Tuy nhiên, thậm chí có sự tồn tại lâu dài, đã được

ghi nhận cho một số dòng probiotic nhập, có thể tăng cơ hội của chúng cho các chức năng đặc biệt trong đường tiêu hoá, và do đó được coi là một đặc điểm mong muốn Khi lựa chọn các vi sinh vật bắt đầu, khả năng tạo axit đáng tin cậy là một trong những đặc tính quan trọng nhất Tuy nhiên, khi lựa chọn probiotic, các tiêu chí nên được kết nối với tác động đến sức khoẻ con người và hạnh phúc Do môi trường trong đường tiêu hoá và thực phẩm có thể khá khác nhau nên probiotic thường không thích hợp như một sinh vật khởi đầu (Oberman & Libudzisz, 1998, German và cộng sự, 1999) Tốc độ tăng trưởng có thể là quá chậm và chúng có thể làm mất đi mùi vị (Svensson, 1999) Để cải thiện tính phù hợp của thức ăn như một chất nền cho các nguồn năng lượng probiotic, ví dụ như glucose, các yếu tố tăng trưởng (ví dụ chiết xuất từ men và protein thủy phân) hoặc các chất chống oxy hoá thích hợp, khoáng chất hoặc vitamin

có thể được thêm vào nó (Kurmann, 1988, Ishibashi & Shimamura,

1993, Dave & Shah, 1998, Gomes, Malcata, & Klaver, 1998) Tuy nhiên, ngay cả khi một điều chỉnh như vậy có thể cải thiện hiệu suất của probiotic như là một khởi đầu, nó thường không đủ Bằng cách

sử dụng một starter ngoài probiotic chuẩn bị vấn đề này thường có thể được giải quyết (Fond! E en, Grenov, Reniero, Saxelin, & Birkeland, 2000) Một số khía cạnh công nghệ phải được xem xét trong việc lựa chọn probiotic Chúng bao gồm:

(A) Đặc tính cảm giác tốt

(B) Kháng Phage

(C) Tính khả thi trong quá trình chế biến

(D) Tính ổn định trong sản phẩm và trong quá trình bảo quản

Hầu hết các nhà sản xuất nuôi cấy bắt đầu hàng đầu hiện nay sản xuất vi khuẩn axit lactic và bifidobacteria thương mại (Mogensen & Friis, 1997) Sự nuôi cấy probiotic thương mại có thể bao gồm một dòng đơn hoặc một hỗn hợp của một vài dòng Trong hầu hết các trường hợp, các tính chất probiotic được xác định bằng cách tạo ra chủng vi khuẩn hoặc nuôi cấy (để xem lại xem Đức và cộng sự, 1999) Vì vậy, cần có thông tin cụ thể về tính đặc hiệu ứng suất để tối ưu hóa quá trình Sự nuôi cấy probiotic có thể được kết hợp trong các công thức đặc biệt như viên nang hoặc viên nén, hoặc chúng có thể được sử dụng trong sản xuất nhiều loại thực phẩm lên men Trong một số trường hợp, nuôi cấy có thể được thêm vào thực phẩm

để đóng góp đặc tính probiotic hoặc chức năng cụ thể

Với việc sử dụng nhiều vi khuẩn Lactic acid (LAB), sự quan tâm thương mại đáng kể đối với việc sản xuất LAB khởi đầu ổn định và LAB probiotic có chứa một số lượng lớn các tế bào không bị tổn thương, có khả năng sống sót Việc sử dụng các chất cô đặc dạng lỏng và đông lạnh đã được sử dụng rộng rãi trong quá khứ, nhưng có thể tiết kiệm được rất nhiều chi phí vận chuyển và bảo quản và cải thiện sự ổn định nuôi cấy có thể được sử dụng các chế phẩm đông khô và xịt khô (Champagne, Gardner, Brochu , & Beaulieu, 1991; G olker, 1993) Mặc dù thực tế sấy phun tiết kiệm hơn so với sấy khô, đặc biệt là ở quy mô lớn (G olker, 1993; Johnson & Etzel, 1993), nhiều LAB không thể chịu được nhiệt độ tương đối cao được sử dụng trong quá trình sấy phun (Porubcan & Sellars, 1979) Nên sấy đông

là phương pháp phổ biến nhất để sản xuất các chế phẩm LAB khô Mặc dù sấy đông lạnh ít gây hủy hoại các vi sinh vật hơn so với sấy phun (Porubcan & Sellars, 1979), các chất bảo vệ thường được thêm vào các môi trường được sấy khô để ngăn ngừa, hoặc ít nhất là giảm nhẹ, tổn thương tế bào trong quá trình sấy và sau đó được bảo quản

Et al, 1991, Souzu, 1992) Các chất bảo vệ thông dụng nhất được sử dụng ở quy mô công nghiệp là lactose hoặc sucrose, bột ngọt (MSG),

và ascorbate trong sữa hoặc trong nước (M a ayr a a-M a akinen & Bigret, 1998)

Hầu hết các chế phẩm sinh học probiotic thương mại được cung cấp

ở dạng tập trung cao, và hầu hết chúng được chế tạo cho các ứng dụng bể chứa trực tiếp (DVS) (Honer, 1995) Việc sử dụng các nuôi cấy DVS tập trung rất phổ biến do sự khó khăn trong nuôi cấy liên quan đến việc nhân giống các vi sinh vật probiotic tại nơi sản xuất Nuôi cấy DVS được cung cấp hoặc là nuôi cấy đông lạnh tập trung cao độ hoặc như các môi trường đông khô Thông thường, các mẫu nuôi đông lạnh có hàm lượng trên 1010 cfu / g, trong khi các mẫu cấy đông khô thường chứa hơn 1011 cfu / g (Oberman & Libudzisz, 1998) Nồng độ tế bào trên mỗi gram sản phẩm thay đổi theo quá trình nuôi cấy và loại sinh vật được sử dụng

3 Sự tương tác probiotic với vi khuẩn bắt đầu

Trong các sản phẩm probiotic lên men, điều quan trọng là nuôi cấy probiotic sử dụng đã góp phần vào các đặc tính cảm giác tốt Vì vậy, khá phổ biến để sử dụng vi khuẩn probiotic cùng với các loại vi khuẩn khác (người mới bắt đầu) thích hợp cho việc lên men của sản phẩm cụ thể Sự tương tác giữa probiotic và vi khuẩn khởi đầu có thể

có ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Nó đã được chỉ ra rằng có thể sản xuất các sản phẩm lên men sữa có đặc tính cảm quan tuyệt vời và sống sót tốt của vi khuẩn bằng cách sử dụng các sinh vật khởi

đầu và probiotic cùng nhau (Fond! E en và cộng sự, 2000) Những người bắt đầu ăn thích hợp có thể là Streptococcus thermophilus, các loại sữa chua và những người mới bắt đầu ăn kiêng với những sự kết hợp khác nhau của các chủng Lactococcus Sự kết hợp phù hợp nhất của vi khuẩn bắt đầu và vi khuẩn probiotic cụ thể phải được xác định bằng cách sử dụng một quá trình sàng lọc đánh giá tác động của các chất bắt đầu khác nhau trên các đặc tính cảm quan và

sự sống còn của dòng probiotic (Ishibashi & Shimamura, 1993; Samona, Robinson, & Marakis , 1996) Khi lựa chọn một máy khởi động thích hợp, tác động tiêu cực lên sự sống còn của probiotic trong ống nghiệm và trong cơ thể cũng cần được xem xét Sự sống còn của vi khuẩn probiotic có thể bị ảnh hưởng bởi các chất chuyển hóa được hình thành bởi các chất mồi như acid lactic, hydrogen peroxide và bacteriocins

4 Tiêu chuẩn công nghệ của Probiotic

Dự án FAIR của EU, "Trình diễn tính năng dinh dưỡng của thực phẩm probiotic", đã chuẩn bị các tuyên bố về đặc tính công nghệ của các loại thực phẩm probiotic với chủng mới và hiện tại, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng Bằng cách sử dụng các phương pháp tiêu chuẩn nuôi cấy phù hợp có thể được sản xuất với nồng độ tế bào cao và khả năng sống sót tốt trong quá trình bảo quản ở nhiệt

độ thấp Nó đã chứng minh rằng đối với một số chủng và điều kiện sản xuất, chỉ có thể sử dụng chủng probiotic như là dòng sản xuất axit Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, việc sử dụng một người khởi xướng sự ủng hộ là thích hợp hơn Các sản phẩm được sản xuất bởi

cả hai phương pháp đều cho thấy có đặc tính cơ quan tốt và sự sống còn của các sinh vật probiotic là tuyệt vời Một số chủng đã được sử dụng trong các sản phẩm hiện nay trên thị trường Bằng cách so sánh nó đã cho thấy rằng các sản phẩm thương mại có đặc tính công nghệ tốt hơn nữa là kết quả của việc tối ưu hóa công nghiệp Kết luận rằng có thể sản xuất thực phẩm probiotic bằng các quy trình khác nhau có chứa các loại probiotic đặc biệt cao trong suốt thời gian bảo quản kết hợp với các tính chất thẩm mỹ có thể chấp nhận được (Fond! E en và cộng sự, 2000) Trong sản xuất các sản phẩm sữa probiotic, cần chọn nuôi cấy probiotic (Fond! E en và cộng

sự, 2000):

1 Tập trung nuôi cấy sản xuất của mỗi loại cá thể ở mức trên

1010 với đặc tính lưu trữ tốt ở nhiệt độ thấp

2 Sản xuất thực phẩm probiotic với sự hỗ trợ của nuôi cấy trụ như là một nền sữa chua hoặc một dòng Streptococcus tinh khiết

3 Sữa lên men cùng với ít nhất một sự nuôi cấy trụ mà không ức chế sự phát triển của bất kỳ chủng nào được thêm vào

4 Sản xuất thực phẩm probiotic với mức độ của chủng probiotic được xác định lên đến 108 tế bào /g sản phẩm

5 Sản xuất thực phẩm probiotic với nồng độ cao và liên tục của dòng probiotic khi được bảo quản ở nhiệt độ thấp trong ba tuần

6 Sản xuất thực phẩm probiotic với hương vị và hương vị được chấp nhận trong suốt thời gian bảo quản

7 Sản xuất thực phẩm probiotic có độ ổn định chấp nhận được và

độ nhớt trong nhiều trường hợp thậm chí được cải thiện so với chỉ sử dụng Nuôi cấy trụ

5 Sản xuất các loại thực phẩm probiotic ngoài sữa

Ứng dụng của nuôi cấy probiotic trong các sản phẩm ngoài sữa và môi trường tiêu biểu cho một thách thức lớn Probiotic tồn tại trong thực phẩm phụ thuộc vào các yếu tố như độ pH, nhiệt độ cất giữ, mức oxy, và sự có mặt của các vi sinh vật cạnh tranh và chất ức chế Trong các sản phẩm như thực phẩm có chứa probiotic hoặc bánh kẹo, điều quan trọng là các công thức duy trì hoạt động và khả năng sống của probiotic trong một khoảng thời gian dài Vì các loại vi sinh probiotic được đưa vào làm thành phần cho các loại sản phẩm này, chúng thường không nhân lên, tạo ra nhu cầu rất lớn cho sự ổn định probiotic Các yếu tố như hoạt động của nước, áp lực oxy và nhiệt độ ngày càng trở nên quan trọng khi đối phó với các loại sản phẩm này Lưu trữ ở nhiệt độ phòng, phổ biến đối với nhiều loại sản phẩm không phải sữa như các sản phẩm ngũ cốc, đồ uống, bánh kẹo điều đó tạo ra một thách thức lớn đối với sự ổn định probiotic Sử dụng công nghệ đóng gói probiotic để đảm bảo khả năng tồn tại probiotic có thể giải quyết vấn đề này (Myllarinen và cộng sự, 2000) Các công thức và bánh kẹo có chứa probiotic ổn định đã được phát triển và hiện đang có mặt trên thị trường (Langhendries và cộng sự, 1995; Fukushima, Hara, Terada, & Mitsuoka, 1997)

6 Công thức của probiotics để cho ra kết quả tốt trong việc đóng gói tinh bột của vi khuẩn axit lactic

Tinh bột là một thành phần dinh dưỡng có vai trò quan trọng trong sinh lý và chức năng của đại tràng và vai trò bảo vệ khả năng chống lại ung thư đại trực tràng (Cassidy, Bingham, & Gummings, 1994; Silvi, Rumney, Cresci, & Rowland, 1999) Tinh bột kháng là tinh bột không bị tiêu hóa bởi amylase tụy trong ruột non và đến đại tràng Tinh bột đã được phân loại thành ba loại bởi Englyst, Kingman và

Gummings (1992): RS1, tinh bột bị kẹp trong khuôn thức ăn, RS2, cấu trúc tinh bột dạng hạt và RS3, tinh bột bị sao ngược lại hình thành do quá trình chế biến thực phẩm Tinh bột khoai tây có thể được lên men bằng vi khuẩn đường ruột của người và động vật Trong một nghiên cứu nơi chuột được cho ăn bằng bột khoai tây tự nhiên (RS2) đã làm tăng sự gia tăng lượng đường ruột của bifidobacteria, lactobacilli, streptococci và enterobacteria Quá trình lên men của carbohydrate bằng vi khuẩn kỵ khí tạo ra axit béo chuỗi ngắn và làm giảm pH trong lumen (Macfarlane & Gummings, 1991; Kleessen và cộng sự 1997; Le Blay, Michel, Blottiere, & Cherbut, 1999)

Công nghệ sinh học VTT đã bắt đầu các nghiên cứu về đóng gói tinh bột của vi khuẩn probiotic trong Chương trình Nghiên cứu Thực phẩm bốn năm vào năm 1996 Mục đích của nghiên cứu này là nhằm ổn định LAB và xây dựng các loại thực phẩm mới được bổ sung vi khuẩn thúc đẩy sự liên kết chỉ được giải phóng khi vào đến ruột người Hiện nay VTT đang phát triển một phương pháp ổn định/ bao gói dựa trên carbohydrate cho probiotic để tăng khả năng sống sót của sản phẩm và trong ruột người Trọng tâm chính là phát triển một công nghệ tinh bột dựa trên khả năng khử trùng vi sinh probiotic bằng cách thực hiện cả quá trình sản xuất vi khuẩn và sự đóng gói của chúng trong một lô Trong công nghệ này, hạt tinh bột khoai tây lớn (50-100 mm) được xử lý bằng enzym để có được cấu trúc xốp, được sử dụng làm chất mang Sau đó, amylose, polyme tuyến tính của tinh bột, được hòa tan, làm mát và kết tủa trên hạt tinh bột chứa đầy vi khuẩn Cuối cùng, toàn bộ sản phẩm, cùng với môi trường sinh trưởng, được làm khô bằng đông khô dưới dạng bột (Myllarinen và cộng sự, 2000) (Hình 2)

Các amylase khác nhau đã được thử nghiệm bằng cách sử dụng một loạt các điều kiện để thiết lập phương pháp tối ưu cho các hạt tinh bột rỗng để tạo ra một không gian bên trong cho các vi khuẩn đóng gói Người ta phát hiện ra rằng các hạt tinh bột đông khô đã được thủy phân tới 70% và các hạt tự nhiên chỉ được thủy phân 25% bởi enzyme α-amylase Megazyme Malt amylase cung cấp kết quả tương tự khi sử dụng các điều kiện tương tự Các amylase nấm sợi và dịch tụy làm thủy phân ít tinh bột khoai tây hơn amylases vi khuẩn hoặc malt.Kích thước của hạt tinh bột là trên 50 µm trước khi thủy phân và không thay đổi ngay cả khi 70% amylose đã được thủy phân Thực tế enzym này tấn công bên trong hạt khô đông, làm cho chúng có lỗ xốp, rõ ràng khi các hạt phân huỷ được kiểm tra trong các mặt cắt kính hiển vi Việc sử dụng một quá trình kết tủa đơn