NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SỮA CHUA UỐNG MEN SỐNG HƯƠNG DÂU_KIWI BỔ SUNG TẢO SPIRULINA TỪ CHỦNG LACTOBACILLUS CASEI

Tảo spirulina là một vi sinh vật tự dưỡng, rất rộng rãi trong tự nhiên và được sử dụng làm thức ăn cho con người trong nhiều thập kỉ qua bởi những giá trị dinh dưỡng mà chúng mang lại v

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

***********

TRỊNH THỊ MỸ ĐÔNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SỮA CHUA UỐNG MEN SỐNG

HƯƠNG DÂU_KIWI BỔ SUNG TẢO SPIRULINA TỪ CHỦNG

LACTOBACILLUS CASEI

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH BẢO QUẢN CHẾ BIẾN NÔNG SẢN VÀ VI SINH THỰC PHẨM

Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 8/ 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

***********

TRỊNH THỊ MỸ ĐÔNG

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT SỮA CHUA UỐNG MEN SỐNG

HƯƠNG DÂU KIWI BỔ SUNG TẢO SPIRULINA TỪ CHỦNG

LACTOBACILLUS CASEI

Ngành: Bảo Quản Chế Biến Nông Sản Và Vi Sinh Thực Phẩm

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn: TS TRƯƠNG THANH LONG ThS NGUYỄN MINH KHANG

Thành Phố Hồ Chí Minh

Tháng 8/2010

LỜI CẢM ƠN

Xin gởi lời biết ơn chân thành đến ban giám hiệu nhà trường, khoa công nghệ thực phẩm và quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích, những kinh nghiệm quý báu và tạo môi trường học tập, nghiên cứu khoa học tốt trong suốt những năm theo học tại trường

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trương Thanh Long và thầy Nguyễn Minh Khang đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình, cho em những ý kiến

bổ ích để hoàn thành tốt đề tài này

Vô cùng biết ơn người thân, bạn bè đã động viên, giúp đỡ nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Do bước đầu tiến hành làm thử nghiệm chế biến sản phẩm nên không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý thầy cô và bạn bè đóng góp ý kiến để luận văn được hoàn chỉnh hơn

TP HCM, ngày 4 tháng 8 năm 2010 Sinh viên Trịnh Thị Mỹ Đông

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nghiên cứu nhằm lựa chọn tỉ lệ tảo Spirulina và tỉ lệ giống L casei tối ưu để

sản xuất sản phẩm sữa chua uống vừa có hàm lượng dinh dưỡng cao vừa có hiệu qủa probiotic Bên cạnh đó chúng tôi còn khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men của sản phẩm, tỉ lệ siro dâu – nước ép kiwi, chất ổn định CMC bổ sung để đưa ra

một qui trình sản xuất tối ưu Chủng giống L casei được nuôi cấy trong môi trường

MRS và được nhân giống 3 cấp trong môi trường sữa bột gầy tại 370C để làm men cái

Khảo sát ảnh hưởng của 3 tỉ lệ khác nhau Spirulina platensis dạng dịch chiết (10%,

12%, 14%) đến các chỉ tiêu cảm quan và hoá lý của sản phẩm Các thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại

Kết quả nghiên cứu cho thấy, tỉ lệ tảo bổ sung và tỉ lệ giống bổ sung thích hợp nhất lần lượt là 12% và 8% Với tỉ lệ này, sản phẩm sữa chua có giá trị dinh dưỡng và hiệu quả probiotic cao, đồng thời rút ngắn thời gian lên men xuống còn 16 giờ Tuy nhiên để sản phẩm có cấu trúc ổn định và hương vị dễ chịu thơm ngon thì tỉ lệ nước tiệt trùng bổ sung là 1:4, tỉ lệ siro dâu là 4%, hàm lượng nước kiwi bổ sung sao cho sản phẩm có pH = 4.2, hàm lượng CMC tối ưu là 0.4%

The research was carried out to choose the best ratio of S platensis and L casei

culture for producing drinking yoghurt which has high nutritive values and effective probiotic In addition, we investigated some factors affect to fermented process, the most suitable ratio of supplemented strawberry sirup – kiwi fruit, and supplemented

stabilizer CMC to give out the best manufacture processing Lactobacillus casei was

cultured by MRS broth and multiplicated three level in skim milk medium at 370C to make a starter In this thesis, we investigated the effects of three supplemented

Spirulina ratio (10%, 12%, 14%) on organoleptic quality and chemico-physical

properties of the product The experiments was accidentally arranged with three time again

As a result of these, the most suitable ratio of Spirulina and L casei should be 12% and 8% With this ratio, the supplemented Spirulina and L casei yoghurt not

only has high nutritive values and effective probiotic but also has shorter time of the fermented processing, it was about 16 hours However, the most suitable ratio of the supplemented sterilize water should be 1:4, strawberry syrup should be 4%, CMC should be 0.4% and the most content supplemented kiwi fruit for pH of product obtaining 4.2 for this product has a stable texture and tasty aromatic flavor

MỤC LỤC

Trang Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Summary iv

Mục lục v

Danh sách các bảng xiii

Danh sách các hình x

1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 2

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 2

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu về tảo spirulina 3

2.1.1 Phân loại………… 3

2.1.2 Đặc điểm sinh học của tảo spirulina 3

2.1.2.1 Cấu tạo tế bào 3

2.1.2.2 Sinh trưởng và sinh sản của tảo Spirulin… .4

2.1.3 Thành phần hóa học của Spirulina 5

2.1.4 Ứng dụng của spirulina 10

2.2 Giới thiệu về sữa chua uống 13

2.2.1 Giới thiệu chung 13

2.2.2 Sữa chua uống 13

2.3 Giới thiệu về probiotic……… 14

2.3.1 Giới thiệu 14

2.3.2 Lợi ích của probiotic 15

2.3.3 Cơ chế hoạt động của probiotic 16

2.3.4 Tiêu chí lựa chọn các chủng probiotic 17

2.4 Giới thiệu về Lactobacillus casei 18

2.4.1 Phân loại 18

2.4.2 Đặc điểm 18

2.4.3 Một số sản phẩm sữa chua uống từ chủng L.casei 19

3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 Thời gian và địa điểm thí nghiệm 21

3.1.1 Thời gian 21

3.1.2 Địa điểm 21

3.2 Nguyên liệu 21

3.2.1 Sữa bột gầy 21

3.2.2 Đường cát 21

3.2.3 Bột tảo Spirulina 21

3.2.4 Siro dâu 21

3.2.5 Nước ép kiwi 22

3.2.6 Nước 22

3.2.7 Giống vi sinh vật 22

3.2.8 Môi trường nuôi cấy 22

3.2.9 Phụ gia……… 22

3.3 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 22

3.3.1 Dụng cụ 22

3.3.2 Thiết bị 23

3.3.3 Hóa chất 23

3.4 Phương pháp đánh giá cảm quan 23

3.4.1 Phép thử so hàng 23

3.4.2 Phép thử cho điểm thị hiếu chấp nhận 23

3.5 Phương pháp xử lí số liệu 23

3.6 Phương pháp nghiên cứu……… 23

3.6.1 Nội dung nghiên cứu……… 23

3.6.2 Qui trình sản xuất dự kiến 24

3.7 Bố trí thí nghiệm 27

3.7.1 Phương pháp chuẩn bị giống 27

3.7.2 Xác định đường cong sinh trưởng của L casei 27

3.7.2.1 Xác định đường cong sinh trưởng của L casei trên môi trường MRS….… 27

3.7.2.2 Xác định đường cong sinh trưởng của L casei trên môi trường sữa bột

gầy .27

3.7.3 Khảo sát điều kiện lên men 28

3.7.3.1 Khảo sát hàm lượng nước pha loãng 28

3.7.3.2 Khảo sát tỉ lệ giống cấy và tỉ lệ tảo bổ sung 28

3.7.3.3 Khảo sát nhiệt độ và thời gian lên men 30

3.7.4 Khảo sát hàm lượng nước tiệt trùng, tỉ lệ siro dâu và nước ép kiwi bổ sung 30

3.7.5 Khảo sát sự ảnh hưởng hàm lượng CMC đến trạng thái của sản phẩm cuối 31

3.7.6 Khảo sát thời gian bảo quản sản phẩm sữa uống lên men 31

3.7.7 Đánh giá chất lượng sản phẩm 32

3.7.7.1 Chỉ tiêu cảm quan 32

3.7.7.2 Chỉ tiêu vi sinh 32

4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 Khảo sát hình thái đại thể và vi thể của vi khuẩn L casei 34

4.2 Đường cong tăng trưởng của L casei 35

4.2.1 Đường cong tăng trưởng của L casei trên môi trường MRS broth 35

4.2.2 Đường cong tăng trưởng của L casei trên môi trường sữa bột gầy 36

4.3 Kết quả khảo sát điều kiện lên men 38

4.3.1 Hàm lượng nước pha loãng 38

4.3.2 Tỉ lệ giống cấy và tỉ lệ tảo bổ sung 39

4.3.3 Nhiệt độ và thời gian lên men 42

4.4 Lượng nước tiệt trùng pha loãng và tỉ lệ siro dâu, nước ép kiwi thêm vào 44

4.5 Hàm lượng CMC bổ sung… 46

4.6 Thời gian bảo quản sản phẩm 48

4.7 Đánh giá mức độ chấp nhận của sản phẩm ……… 49

4.8 Kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh 51

5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 53

5.1 Kết luận 53

5.2 Đề nghị 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC 61

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1: Thành phần hoá của Spirulina 6

Bảng 2.2: Thành phần amino acid trong Spirulina 7

Bảng 2.3: Nhu cầu acid amin không thể thay thế cung cấp cho người 8

Bảng 2.4: Thành phần vitamin trong Spirulina 9

Bảng 2.5: Thành phần khoáng trong Spirulina 9

Bảng 2.6: Những vi sinh vật thường dùng trong các sản phẩm probiotic 15

Bảng 3.1 Thang điểm theo thị hiếu 23

Bảng 3.1: Bảng bố trí thí nghiệm hai yếu tố tỉ lệ giống cấy và tỉ lệ tảo 39

Bảng 3.2 Giới hạn vi sinh cho phép trong sản phẩm sữa chua 32

Bảng 4.1: Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn Lactobacillus casei theo thời gian nuôi cấy trong môi trường MRS 35

Bảng 4.2: Kết quả tăng trưởng của vi khuẩn L casei theo thời gian nuôi cấy trong môi trường dịch sữa 37

Bảng 4.3: Tỉ lệ pha loãng và đặc điểm của men cái dùng làm sản xuất 38

Bảng 4.4: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi tỷ lệ phối chế giữa sữa bột gầy và hàm lượng nước 39

Bảng 4.5: Kết quả giá trị pH sau 18 h lên men của các lô thí nghiệm 40

Bảng 4.6: Đặc điểm sản phẩm sau lên men của các lô thí nghiệm 40

Bảng 4.7: Điểm trung bình giá trị pH của sản phẩm khi thay đổi tỷ lệ giống và tỉ lệ tảo bổ sung 41

Bảng 4.8: Sự thay đổi pH và đặc điểm của sản phẩm theo thời gian lên men trong 20 giờ 43

Bảng 4.9: Bảng tỉ lệ nước tiệt trùng bổ sung và các đặc điểm của sản phẩm 44

Bảng 4.10: Bảng xử lý kết quả cho thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nước tiệt trùng bổ sung 45

Bảng 4.11: Bảng tỉ lệ sirô dâu bổ sung và các đặc điểm của sản phẩm 45

Bảng 4.12: Bảng xử lý kết quả cho thí nghiệm khảo sát tỉ lệ sirô dâu bổ sung 46 Bảng 4.13: Ảnh hưởng của hàm lượng CMC đến trạng thái sản phẩm cuối và

thời gian xuất hiện tủa khi bảo quản ở nhiệt độ 40C 47 Bảng 4.14: Điểm trung bình kết quả đánh giá cảm quan sản phẩm khi thay đổi

tỷ lệ CMC bổ sung 47 Bảng 4.15: Kết quả đo sản phẩm trong thời gian bảo quản 49 Bảng 4.16: Điểm đánh giá thị hiếu trung bình của người thử cho các đặc tính

của sản phẩm 50

Bảng 4.17: Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh sản phẩm tại thời điểm trước bảo quản 51 Bảng 4.18: Kết quả kiểm tra chỉ tiêu vi sinh sản phẩm tại thời điểm 20 ngày sau

bảo quản 52

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Tảo Spirulina platenesis 3

Hình 2.2: Sơ đồ vòng đời của Spirulina 5

Hình 2.3: Sản phẩm sữa chua uống DanActive và Yakult 20

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình phương pháp nghiên cứu 24

Hình 3.2: Qui trình sản xuất sữa chua uống men sống dự kiến 25

Hình 4.1: Khuẩn lạc vi khuẩn L casei 34

Hình 4.2: Hình thái tế bào của L casei 34

Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn đường cong tăng trưởng của L casei trên môi trường MRS 36

Hình 4.4: Đồ thị biểu diễn đường cong tăng trưởng của L casei trên môi trường sữa bột gầy 37

Hình 4.5: Đồ thị mô tả sự giảm của pH sau các khoảng thời gian lên men khảo sát 43

Hình 4.6: Điểm đánh giá thị hiếu của người thử cho hai sản phẩm 50

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Sữa là một trong những thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao Trong sữa có đầy

đủ các thành phần vitamin và khoáng chất cần thiết cho sự phát triển của cơ thể Tuy nhiên vấn đề gặp phải là 70% dân số thế giới lại không có khả năng hấp thụ sữa do sự thiếu hụt enzyme lactase trong cơ thể Nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng các sản phẩm sữa lên men đã cải thiện phần nào vấn đề này

Lactobacillus casei (L casei) là vi khuẩn Lactic điển hình, được biết đến như

một probiotic, có khả năng chống chịu cao dưới tác động mạnh của acid dịch vị và mật

nên khuẩn L casei có thể vượt qua hàng rào cản, dịch tiêu hóa để tiến đến đường ruột

còn sống và mang lại những lợi ích cho hệ tiêu hóa cũng như sức khỏe con người Chúng hỗ trợ cho vi khuẩn có lợi trong đường ruột, ngăn ngừa sự nhiễm trùng đường ruột, giảm hàm lượng cholesterol máu, làm giảm đáng kể hàm lượng của những chất gây hại có trong đường ruột tìm thấy từ nước tiểu

Tảo spirulina là một vi sinh vật tự dưỡng, rất rộng rãi trong tự nhiên và được

sử dụng làm thức ăn cho con người trong nhiều thập kỉ qua bởi những giá trị dinh dưỡng mà chúng mang lại và chứa nhiều hợp chất có đặc tính chống lại một số bệnh dịch như tiêu chảy, ung thư, cao huyết áp, tăng cholesterol, tiểu đường, thiếu máu…

Chính vì những lí do trên, tôi tiến hành đề tài “nghiên cứu sản xuất sữa chua

uống men sống hương dâu_kiwi bổ sung tảo Spirulina từ chủng Lactobacillus casei”

Sản phẩm được sử dụng như một chế phẩm probiotic hương vị thơm ngon, giàu dinh

dưỡng nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường nội địa và quốc tế

1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Tạo ra sản phẩm sữa uống lên men probiotic thơm ngon, có giá trị dinh dưỡng cao

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

Nhằm đa dạng hoá các chủng loại thực phẩm từ sữa, tăng giá trị dinh dưỡng của sản phẩm, sử dụng các vi sinh vật để tạo ra một sản phẩm probiotic có lợi cho sức khỏe người tiêu dùng Phục vụ người tiêu dùng thỏa mãn yêu cầu về dinh dưỡng, cảm quan, vệ sinh an toàn thực phẩm

 Nhân giống và giữ giống L casei từ chủng phòng thí nghiệm trên môi trường

MRS và môi trường sữa bột gầy

 Xây dựng đường cong sinh trưởng của vi khuẩn L casei trên môi trường

MRS broth và môi trường sữa bột gầy để chọn thời điểm nào thì chất lượng

vi khuẩn cho vào môi trường lên men là tốt nhất

 Tìm tỉ lệ phối chế hàm lượng vi khuẩn L casei, đường, nước và sữa thích

hợp cho sản phẩm

 Xác định hàm lượng tảo thích hợp để bổ sung vào sữa

 Xác định thời gian lên men

 Đánh giá chất lượng sản phẩm Chọn ra sản phẩm được ưa thích nhất

 Khảo sát hàm lượng siro dâu_nước kiwi thêm vào sản phẩm sữa chua uống

để đạt giá trị cảm quan tốt nhất

 Sản xuất sản phẩm sữa uống lên men probiotic _ hương dâu, kiwi bổ sung tảo theo công thức tối ưu

 Kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm sữa uống lên men probiotic

 Theo dõi sự thay đổi chất lượng của sữa thành phẩm theo thời gian bảo quản

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 GIỚI THIỆU VỀ TẢO SPIRULINA

2.1.1 Phân loại

Tảo (algae) là một nhóm vi sinh vật, nhưng chúng khác với vi khuẩn và nấm men ở chỗ chúng có diệp lục và có khả năng tổng hợp được các chất hữu cơ từ các chất vô cơ dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời [4]

Tảo chia làm 9 ngành [4]: tảo lam (Cyanophyta), tảo lục (Chorophyta), tảo silic (Diatomea), tảo vàng ánh (Chysophyta), tảo giáp (Pynophyta), tảo mắt (Euglenophyta), tảo roi lệch (Hererocontac), tảo đỏ (Rhodophyta), tảo nâu

Tảo Spirulina thuộc:

Ngành: Cyanophyta Lớp: Cyanophyceae Bộ: Oscillatoriales Họ: Oscillatoniaceae (Nostocales) Giống: Spirulina

Hình 2.1: Tảo Spirulina platenesis [51]

2.1.2 Đặc điểm sinh học của Spirulina

2.1.2.1 Cấu tạo tế bào

 Đặc điểm cấu tạo của Spirulina

Spirulina là tảo lam đa bào dạng sợi, gồm nhiều hình trụ xếp không phân

nhánh, mỗi tế bào của sợi có chiều rộng 5 µm, dài 2 mm Chúng không có lục lạp mà chỉ chứa thylacoid phân bố đều trong tế bào Không có nhân điển hình, vùng nhân không rõ, trong đó có chỉ chứa DNA (Hedeskog và Hifsten, 1980) Bên cạnh đó chúng

cũng không có không bào, không có vách cellulose, thành tế bào của chúng có cấu trúc nhiều lớp chứa mucopolymer, pectin và các loại polysaccharide khác [2] Màng tế bào nằm sát ngay dưới thành tế bào và nối với màng quang hợp thylacoid tại một vài điểm

 Bộ máy quang hợp của Spirulina [4]

Bộ máy quang hợp của Spirulina là phycobilisome: chứa phycobiliprotein và

protein liên kết được gắn vào bề mặt ngoài của thylacoid Phycobilisome có khối lượng khoảng 7 triệu dalton và có thể tách nguyên vẹn để nghiên cứu Đối với phycobilisome có cả phycoerythin và phycocianin thì lớp ngoài cùng là phycoerythin, tiếp theo là phycocianin và phần trong cùng có allophycocyanin

Phycobilisome hoạt động như một anten thu nhận năng lượng mặt trời để chuyển vào PS II Con đường truyền năng lượng bắt đầu từ phycoerythin sang phycocyanin và cuối cùng đến allophycocyanin trước khi đạt tới PS II Có khoảng 50

% năng lượng ánh sáng mặt trời Spirulina nhận được nhờ phycobilisome

2.1.2.2 Sinh trưởng và sinh sản của tảo Spirulina

 Sinh trưởng

Spirulina là loại quang tự dưỡng bắt buộc, sản phẩm quang hợp đồng hóa chủ

yếu là glycogen Có khả năng cố định và khử N2 không khí thông qua phản ứng do enzym nitrogenaze xúc tác Chúng Sinh trưởng tối ưu ở nhiệt độ 35-390 C Chúng sống trong môi trường nước giàu bicarbonat (HCO3) và độ kiềm cao pH từ 8,5-11, tốt nhất

là 9.5 [2]

 Sinh sản

Spirulina có phương thức sinh sản vô tính, từ một cơ thể mẹ trưởng thành (gọi

là trichome), tự phân chia thành nhiều mảnh, mỗi mảnh gồm một số vòng xoắn (2-4 tế

bào, gọi là hormogonia) Để tạo thành các hormogonia, sợi Spirulina sẽ hình thành các

tế bào chuyên biệt cho sự sinh sản (gọi là đoạn necridia) Các necridia hình thành các đĩa lõm ở 2 mặt và tạo ra hormogonia bởi sự chia cắt tại vị trí các đĩa Khi phát triển, dần dần phần đầu hormogonia bị tiêu giảm và trở nên tròn nhưng vách tế bào vẫn có chiều dày không đổi Các hormogonia phát triển, trưởng thành và chu kỳ sinh sản lặp

lại để đảm bảo vòng đời của Spirulina

Thường thì Spirulina sinh sản bằng cách gãy ra từng khúc Khúc này gọi là

khúc tản Các sợi tảo sinh sản bằng kiểu này thường là chuỗi tế bào xếp nối nhau, thỉnh thoảng có những tế bào bất bình thường có kích thước lớn hơn Sợi tảo thường đứt ngang ở chỗ có tế bào dị hình trên, từ đó tạo ra những sợi mới Trong trường hợp gặp điều kiện không thuận lợi, tảo lam cũng có khả năng tạo bào tử giống như ở vi khuẩn Bào tử chứa nhiều chất dinh dưỡng ở dạng dự trữ và được bao boc bởi một lớp

vỏ dày Khi gặp điều kiện thuận lợi chúng sẽ tạo ra một sợi tảo mới [2], [5]

Hình 2.2: Vòng đời phát triển của tảo Spirulina

Chu kì phát triển của tảo rất ngắn, thường diễn ra trong khoảng 24 giờ

2.1.3 Thành phần hoá học của Spirulina

Spirulina chứa hàm lượng protein rất cao, cao hơn tảo Chlorella và chúng chứa đầy đủ các vitamin Thành phần hoá học của Spirulina được nêu ra trong bảng 2.1

Spirulina có giá trị dinh dưỡng cao vì chứa hàm lượng protein cao và các chất

có hoạt tính sinh học khác Giá trị protein trung bình của Spirulina là 65%, cao hơn so

với nhiều loại thực phẩm Ví dụ, hàm lượng protein của cá và thịt là 15-20%, đậu nành

là 35%, sữa cô đặc là 35%, trứng là 12% và của ngũ cốc là 8-14% [29] Hệ số tiêu hóa

và hệ số sử dụng protein (net protein utilization - N.P.U) rất cao (80-85% protein của tảo được hấp thu sau 18 giờ) do không chứa cellulose trong vách tế bào mà được cấu

thành từ hợp chất mucopolisaccharid mềm, chính vì vậy mà dễ dàng được tiêu hóa

Protein của tảo là những protein hoàn chỉnh vì chúng chứa 18 trong số 20 loại

amino acid được biết (Fox, 1986), trong đó chứa tất cả các amino acid thiết yếu, chúng

chiếm khoảng 47% tổng số protein [21] Một số amino acid có hàm lượng cao trong

Spirulina như glutamic acid (14.6%), aspartic acid (9,8%), leucine (8,7%), aniline

(7,6%), …, các thành phần acid amin của spirulina sẽ được liệt kê trong bảng 2.2

Spirulina có thể cung cấp amino acid cần thiết cho cơ thể một lượng khá cao có

thể chiếm đến 52% nhu cầu hàng ngày (phenylalanine 52%, leucine 48%), như trong

bảng 2.3

Spirulina là nguồn giàu vitamin B12 nhất Nếu hàng ngày chúng ta sử dụng 1g

Spirulina thì sẽ đáp ứng đủ nhu cầu vitamin B12 hàng ngày Ngoài ra, Spirulina còn

chứa các vitamin khác như A, B1, B2, B6, E và H (Fox, 1986) Spirulina cung cấp

21% thiamin và riboflavin so với nhu cầu hàng ngày Provitamin A (-caroten) (chiếm

0,1% chất khô) cao hơn 20 lần so với trong carrot Thành phần các vitamin của

Spirulina được liệt kê trong bảng 2.4

Bảng 2.2: Thành phần amino acid trong Spirulina [5] [29]

Amino acid không thể thay thế Hàm lượng trong 10 g % so với tổng

Thành phần chất béo của Spirulina là loại có cấu trúc hữu ích, thiết yếu Phần

lớn chất béo trong Spirulina là axít béo không no, giàu chất béo 3-omega, acid gamma

linolenic (GLA), sulfolipids, glycolipids và polysaccharide, trong đó a linoleic chiếm

13784 mg/kg, γ-linoleic 11980 mg/kg [21] Đây là điều hiếm thấy trong các thực phẩm

tự nhiên khác, là cơ sở để Spirulina giữ vai trò tương tranh với chất mỡ trong thực

phẩm, làm giảm lượng cholesterol trong máu và các nguy cơ về bệnh cao huyết áp, tim

µg /10g Spirulina

% so với lượng cho phép hàng ngày

Ngoài ra Spirulina giàu sắt và calcium, hỗ trợ tốt cho máu, cho xương và răng

Lượng canxi của Spirulina cao hơn trong sữa (Fox, 1986) Lượng sắt trong Spirulina

cao hơn 12 lần so với trong các loại thực phẩm khác Ngoài ra, Spirulina giàu magie,

kali Những khoáng đa lượng bao gồm Na, Ca, Mg, K, Cl, S và P Các khoáng vi lượng gồm I2, Zn, copper, selenium, molybdenum, fluoride, manganese, boron, nickel

và cobalt Lượng Ka và Ca chiếm lượng lớn nhất trong các khoáng đa lượng (160mg

và 100mg/10g Spirulina), trong các khoáng vi lượng thì Mn chiếm hàm lượng cao nhất

(500µg/10g Spirulina), như trong bảng 2.5

Hơn nữa chúng còn chứa nhiều vi chất đáng lưu ý khác như các sắc tố (6%) phycocyanin (hợp chất duy nhất được tìm thấy trong tảo), chlorophyll, cùng có một

lượng lớn các hợp chất chống oxi hóa như β-carotene, vitamin E,….Trên thực tế

Spirulina rất giàu caroten với một chuổi rộng đầy đủ mười carotenoids hỗn hợp Một

nửa chúng có màu da cam: α, β và γ và một nửa có màu vàng xanthophylls Chúng làm

công việc điều phối tại những vị trí khác nhau trong cơ thể để tăng cường khả năng

bảo vệ chống sự oxy hoá Hiện nay nó được xem là loại thực phẩm thiên nhiên giàu

β-caroten nhất và đây là một loại sắc tố không gây độc ngay khi sử dụng lượng lớn [29]

Bảng 2.4: Thành phần vitamin trong Spirulina [29]

Vitamin Trên 10g Nhu cầu hàng

ngày cho phép

% so với nhu cầu hàng ngày cho phép

Bảng 2.5: Thành phần khoáng trong Spirulina [36]

Khoáng Trên 10g Nhu cầu hàng ngày % so với nhu cầu hàng ngày

2.1.4 Ứng dụng của Spirulina

Spirulina là vi sinh vật quang tự dưỡng phân bố rộng rãi trong tự nhiên, được coi là nguồn thức ăn của con người trong nhiều thế kỷ Spirulina sp là giống được biết đến nhiều nhất vì giá tri dinh dưỡng của nó Các nước nuôi Spirulina nhiều như

Mexico, Mỹ, Nhật, Đài Loan, Ấn Độ, Israel…

Spirulina được sử dụng như một loại thực phẩm chức năng vì nó chứa nhiều

chất có tính chất vật lý Năm 1973, Tổ chức Nông lương Quốc tế (FAO) và Tổ chức Y

tế Thế giới (WHO) đã chính thức công nhận Spirulina là nguồn dinh dưỡng và dược

liệu quý, đặc biệt trong chống suy dinh dưỡng và chống lão hóa

 Ứng dụng trong thực phẩm

Theo Singh (1998); Estrada và cộng sự (2001) thì từ rất lâu, những người dân sống gần hồ Chad ở châu phi và hồ Texcoco ở Mehico đã sử dụng các loại bánh làm từ

Spirulina như một nguồn cung cấp chất dinh dưỡng chính

Bột khô Spirulina được dùng như một thức ăn cao cấp giàu protein, acid amin

và nhiều vi lượng bổ dưỡng khác Nếu xét về chất lượng protein, chỉ cần lượng 30 -

40g Spirulina/ ngày/ người là đủ nhu cầu acid amin

Gần đây, sự chú ý về vi tảo tập trung chủ yếu vào các acid béo không no Nghiên cứu của Behrens và Kyle (1996) cho thấy vi tảo chứa nhiều chuỗi acid béo không no như là docosahexaenoic acid (DHA) và eicosapentaenoic acid (EPA) Theo nghiên cứu của Valivety (1997), DHA chiếm từ 20-25% tổng acid béo ở chất xám não

và chiếm từ 50-60% trong các tế bào hình gậy ở võng mạc mắt, DHA cũng có nhiều trong mô cơ tim Tuy nhiên, cơ thể không thể tổng hợp đủ DHA do tiền chất của DHA

là acid linolenic trong cơ thể rất ít Do đó, để cung cấp đủ DHA thì phải cung cấp từ các nguồn thực phẩm khác

Theo nghiên cứu của Gloria và cộng sự (2004), khi bổ sung thêm sinh khối tảo

S platensis dạng khô với hàm lượng (6 mg/ml) vào sữa sẽ kích thích sự phát triển của Lactococcus lactis lên 27%, do đó bổ sung Spirulina để thúc đẩy quá trình lên men

lactic Cũng cùng kết quả như trên, theo kết quả nghiên cứu của đại học Gour, Ấn Độ năm 2009 cho thấy khi cho thêm 1mg/ml sinh khối tảo khô dẫn đến thúc đẩy sự phát

triển của L casei tăng thêm 45,63% sau 5 giờ và 63,93% trong 10 giờ Khi thêm cùng

một nồng độ như trên, thúc đẩy sự phát triển của L acidophilus là 42,92% trong 5 giờ

và 85,84% trong 10 giờ, S thermophilus là 27,32% trong 5h và 45,63% trong 10 giờ

khi ủ cùng một nhiệt độ tương ứng Sự phát triển tối đa được thúc đẩy ở nồng độ

10mg/ml tại 10 giờ là 149,5%, 171,67%, và 185,84% lần lượt cho L casei, L acidophilus, S thermophilus [20] Chính vì vậy theo các tác giả này việc bổ sung sinh khối tảo Spirulina có hiệu quả như một prebiotic thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn

lactic

Spirulina thường được dùng ở dạng nguyên (không chế biến) hoặc phối hợp với

các thành phần khác (đường, bột, lipid…) thành các sản phẩm dạng bột, cốm Chế

phẩm Enalac (bột dinh dưỡng bổ sung 5% Spirulina) là một chế phẩm do trung tâm

dinh dưỡng trẻ em Tp HCM sản xuất Enalac chứa 16,5% protein; 7% lipid; 74%

glucide, vitamin…với sự phối chế của 5% bột Spirulina Khi sử dụng, chế phẩm được

pha loãng trong nước ấm (50-60oC) được sử dụng để ăn trực tiếp Kết quả nghiên cứu cho thấy chế phẩm có tác dụng tốt cho bệnh nhân suy dinh dưỡng ở mọi lứa tuổi (đặc

biệt là trẻ từ 1-40 tháng) với liều tương đương 0,5 - 1g Spirulina/ngày Trong 2 tuần

đầu ở nhóm nghiên cứu cân nặng tăng hơn so với nhóm đối chứng là 250g và vòng cánh tay là 0,33cm Như vậy, cốm tảo có tác dụng hỗ trợ tốt trong điều trị suy dinh dưỡng trẻ em và không gây dị ứng cho người dùng [5]

Ngoài các sản phẩm Spirulina nhập từ Thái Lan, Trung Quốc…, với nhiều tên gọi khác nhau Các sản phẩm được chế biến từ tảo Spirulina tại Việt Nam cũng đã xuất

hiện ngày càng nhiều và đa dạng Trước đây, có bột dinh dưỡng Enalac, Sonalac (5% tảo), viên nang Linaforce của Trung tâm Dinh dưỡng thành phố Hồ Chí Minh, Lactogyl và Linavina của xí nghiệp Dược 24 thành phố Hồ Chí Minh (Công ty Cổ

phần Hóa dược phẩm Mekofa), viên Spirulina của công ty nước suối Vĩnh Hảo Nay

đã có 5 sản phẩm Spirulina của Công ty DETECH (viện khoa học và công nghệ Việt

Nam) được Cục an toàn vệ sinh thực phẩm - bộ y tế cấp phép lưu hành trên thị trường

Các dạng sản phẩm khác chứa Spirulina như bánh ngọt, mì sợi, bánh tráng,

yaourt, thạch cũng được chế biến ở gia đình hay sản xuất thương phẩm

Ngày nay, Spirulina được sử dụng trực tiếp như một chế phẩm bổ dưỡng cho

người bệnh với liều lượng khoảng 5-10g/người/ngày, cũng có thể cao hơn nếu bệnh

nhân bị suy dinh dưỡng, kém ăn hoặc ăn không được Và sử dụng khoảng 0, 2-1g

Spirulina/ngày nếu dùng trị liệu hỗ trợ [5]

Bên cạnh việc sử dụng như là một loại thực phẩm bổ sung thì Spirulina còn

được sử dụng làm thức ăn gia súc ở nhiều nước trên thế giới (Anupama, 2000) vì

Spirulina vừa cung cấp đầy đủ nguồn dinh dưỡng vừa có tác dụng tăng cường hệ miễn

dịch, tăng khả năng chống chọi với virus gây bệnh Vi tảo cũng được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản như một loại thức ăn cho động vật thân mềm (sò, hến), cho ấu trùng của bào ngư, tôm cua và một số loại cá

 Trong y học

Qureshi và cộng sự (1996) đã chứng minh rằng Spirulina giúp tăng cường chức năng của đại thực bào và hệ thống miễn dịch do đó việc bổ sung Spirulina có thể cải

thiện khả năng chống bệnh tật của cơ thể [13]

Nghiên cứu của Kozlenko và cộng sự [50] đã chứng minh Spirulina có tác dụng

ngăn cản sự xâm nhập của virus qua màng tế bào

Nhiều nghiên cứu cho biết sinh khối Spirulina có thành phần calcium spirulan

(Ca-SP), là một polysaccharide, là chất có tác dụng ức chế sự phát triển nhiều loại virus như HSV-1, HCMV, virus bệnh sởi, virus bệnh quai bị, virus cúm A, HIV-1 [13] Sinh khối này còn làm hạ lượng chứa cholesterol trong máu Kết quả nghiên cứu của Estrada và cộng sự (2001), đã chứng tỏ rằng biliprotein phycocyanin (hợp chất

chính trong dịch chiết Spirulina) có tác dụng chống oxi hóa rất tốt nên làm ức chế độc

tố gan hepatotoxin Spirulina còn có tác dụng nâng cao tính miễn dịch, nâng cao sức

đề kháng của cơ thể [6]

Theo kết quả nghiên cứu của Di Caro và cộng sự (1999), hợp chất

galacto-saminoglycan sulphate trong spirulina có khả năng kìm hãm hoạt động của HIV-1,

HSV-1, HCMV

Ở Mĩ một số cuộc nghiên cứu trên các loài vật nuôi như chuột, gà, …, và ngay

cả trên cơ thể người đã mang lại những kết quả rằng tảo Spirulina giúp tăng cường hệ

thống miễn dịch Chúng kích thích sự hoạt động của tủy xương, tế bào limpho, lá lách, tụy tạng, tuyến yên, , và làm tăng khả năng đại thực bào [13]

2.2 GIỚI THIỆU VỀ SỮA CHUA UỐNG

2.2.1 Giới thiệu chung

Yaourt là một sản phẩm sữa lên men rất phổ biến trên thế giới, được tiêu thụ mạnh tại vùng địa trung hải, trung tâm Châu Âu và Châu Á Trên thị trường hiện nay, sản phẩm yaourt rất đa dạng về chủng loại, cấu trúc, mùi vị

Yaourt được phân loại [7], [61] như sau:

 Yaourt truyền thống (set type): Sản phẩm có cấu trúc gel mịn Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu sau khi được xử lý, cấy giống rồi được rót vào bao bì Quá trình lên men diễn ra trong bao bì làm xuất hiện khối đông (coagulum) và tạo cấu trúc đặc trưng cho sản phẩm

 Yaourt dạng khuấy (stirred type): Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy một phần do sự khuấy trộn cơ học Trong quy trình sản xuất, sữa nguyên liệu được xử lý và cấy giống rồi lên men trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo là làm lạnh và rót sản phẩm vào bao bì Sản phẩm không có cấu trúc gel mịn và đồng nhất

 Yaourt uống (drinking type) hay yaourt dạng lỏng: Khối đông xuất hiện trong sản phẩm sau quá trình lên men bị phá hủy hoàn toàn Sản phẩm có dạng lỏng Sau quá trình lên men, sử dụng phương pháp khuấy trộn hay đồng hóa để phá hủy cấu trúc gel của khối đông và làm giảm độ nhớt cho sản phẩm

 Yaourt lạnh đông (frozen type): Sản phẩm có dạng tương tự như kem Quá trình lên men sữa được thực hiện trong thiết bị chuyên dùng, tiếp theo hỗn hợp sau lên men sẽ được đem đi xử lý và lạnh đông để làm tăng độ cứng cho sản phẩm rồi bao gói

 Yaourt cô đặc (concentrated yaourt): Quy trình sản xuất bao gồm các giai đoạn như lên men sữa, cô đặc, làm lạnh và bao gói sản phẩm Trong quá trình cô đặc, tách bớt huyết thanh sữa ra khỏi sản phẩm

2.2.2 Sữa chua uống

Đây là dạng sữa chua có độ nhớt thấp và được sử dụng giống như một loại nước giải khát Để được công nhận là sữa chua uống, các thành phần của sản phẩm phải tuân theo tiêu chuẩn của FDA với hàm lượng chất rắn phải lớn hơn 8,25%, đối với sữa chua uống không béo thì hàm lượng béo thấp hơn 0,5%, ít béo thì hàm lượng béo thấp

hơn 2%) Các sản phẩm thương mại trên thị trường hiện nay chủ yếu là dạng ít béo, chất rắn chiếm khoảng 8,0-9,5%, đường chiếm từ 8-12%, pH của nó thay đổi từ 4,0 đến 4.5 [18]

Thông thường để tăng thêm mùi vị cho sản phẩm, các nhà sản xuất bổ sung thêm vào sản phẩm các dạng siro, hương liệu, puree hoặc nước ép trái cây…hàm lượng trái cây thường nằm trong khoảng 5-15%, siro từ 1,5-5%, ở một số quốc gia nước ép trái cây bổ sung có thể chiếm một tỉ lệ cao từ 30-49% [18]

Để ổn định cấu trúc đồng nhất, ngăn chặn hiện tượng tụ lắng các hạt protein dẫn đến hiện tượng tách lớp của sản phẩm sữa chua uống, trong công nghệ sản xuất sử dụng một số chất ổn định như high-methoxy pectin (0,4%), gelatin hoặc cellulose carboxylmethyl (CMC), carrageenan, gum, alginate…, khoảng sử dụng các chất ổn định này thường nằm trong khoảng từ 0,01-0,5% [61] Các chất ổn định này không chỉ

ổn định cấu trúc của sản phẩm mà chúng còn giúp điều chỉnh độ nhớt cho sản phẩm

Sữa chua uống hiện nay được chia làm hai loại: loại thông thường và loại tăng cường cho sức khỏe với việc bổ sung thêm các vitamin, khoáng chất, prebiotic, probiotic… các prebiotic như fructo-oligosaccharides (FOS) hoặc inulin, cùng với

các chủng probiotic là Lactobacillus casei, Lactobacillus reuteri, và một số chủng thuộc chi Bifidobacteria [18]

2.3 GIỚI THIỆU VỀ PROBIOTIC

2.3.1 Giới thiệu

Probiotic theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là “dành cho cuộc sống” Theo trích dẫn của nhiều nguồn tài liệu cho thấy Metchinikoff (một nhà khoa học người Nga đoạt giải Nobel năm 1908) và Henry Tisier (một bác sỹ khoa nhi, người Pháp) là những người đầu tiên đưa ra giả thiết về probiotic

Sau đó nhiều định nghĩa về probiotic đã được đưa ra bởi nhiều nhà khoa học như Lilley và Stillwell (1965), Parker (1974), Fuller (1989), Havenaar và Huis in’t Veld (1992), Guarner và Schaafsma (1998), Schrezenmeir và De Vrese (2001)… [42], [57], Tuy nhiên, định nghĩa của FAO/WHO (2002) [32]: “Probiotic, đó là những vi sinh vật sống được kiểm soát chặt chẽ với lượng thích hợp mang lại lợi ích cho vật

chủ” là định nghĩa quan trọng và được chấp nhận nhiều hơn cả vì chúng nêu lên được

cả ba khía cạnh là:

- Vi sinh vật phải còn sống

- Có ích cho cơ thể con người và động vật

- Được cung cấp với số lượng đủ lớn

Bảng 2.6: Những vi sinh vật thường dùng trong các sản phẩm probiotic

Bacillus subtilis E.coli

Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces boulardii Streptococus thermophilus Streptococus faecalis Clostridium butyricum Enterococcus spp

Hiện nay các vi khuẩn probiotic sử dụng trong các sản phẩm thương mại chủ

yếu là các vi khuẩn Lactic, đặc biệt là các loài thuộc chi Lactobacillus và Bifidobacterium [22] Chúng là thành viên của hệ vi sinh vật bản địa của con người,

lịch sử sử dụng và bằng chứng khoa học cho thấy tính an toàn và vai trò hỗ trợ tích cực

của các chủng vi sinh vật này [23] Ngoài ra một số loài trong chi Enterococcus và Streptococus cũng được sử dụng nhưng ít hơn Bên cạnh đó một vài loài nấm men

cũng được xem là probiotic [30], [41], [46], [51] Các loài vi sinh vật có ích này sẽ được trình bày chi tiết trong bảng 2.6

2.3.2 Lợi ích của probiotic

Các hiệu ứng có lợi của Lactobacillus và Bifidobacterium đã được thảo luận

trong nhiều thập kỷ qua Nhiều lợi ích cho sức khỏe đã được đưa ra từ việc tiêu thụ vi khuẩn probiotic Mặc dù chưa có những bằng chứng cụ thể nào về cơ chế tác động của

những chủng probiotic này, nhưng nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy các chế phẩm probiotic ảnh hưởng một cách tích cực đến sức khỏe vật chủ

Theo Rowland (2004), probiotics là những vi sinh vật có lợi và được nghiên cứu thử nghiệm về mặt lâm sàng rất thành công, mang tính hiệu quả: giảm hiện tượng không dung nạp lactose [37], [58], phòng ngừa và tác dụng điều trị chống tiêu chảy (do việc điều trị với kháng sinh, rotavirrut, đi du lịch …) [26], [34 [54], kiểm soát các

rối lọan đường ruột và tăng các hiệu ứng về miễn dịch hệ thống [42], [28], [36], [44]),

hạ thấp cholesterol trong huyết thanh [41], [60 và phòng ngừa ung thư [27], [47], [48], [50]

Ngoài ra chúng còn có một số hiệu quả như cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột, tăng cường khả năng bảo vệ và hiệu ứng chống lại các vi sinh vật gây bệnh

đường ruột như Escherichia coli, Salmonella, Candida albicans, staphylococcus aureus, … [31], [53], [62], ức chế sự xâm nhiễm dạ dày do Helicobacter pylori [16], 

ngăn ngừa hoặc giảm thiểu những tác động của viêm da dị ứng Bên cạnh đó một số chứng minh lâm sàng cho thấy khả năng của probiotics trong việc giảm sự tái phát của nhiễm trùng tiết niệu sinh dục ở phụ nữ [52], góp phần kiểm soát huyết áp [42], giảm các triệu chứng táo bón [39]  

2.3.3 Cơ chế hoạt động của probiotic

Các cơ sở khoa học cho sự phát triển của probiotic là đóng vai trò bảo vệ và khả năng lưu trữ trong vật chủ (con người và động vật) chống lại vi sinh vật phi bản địa đường ruột Hiện tại cơ chế hoạt động của probiotic vẫn còn chưa biết rõ, nhưng dựa trên nhiều nguồn tài liệu về hiệu quả có lợi của probiotic đối với vật chủ, nhiều tác giả

đã đưa ra những giả định về phương thức hoạt động của probiotic để giải thích các hiệu quả có lợi này Ảnh hưởng của probiotic có thể được biểu diễn bằng ba cơ chế

hoạt động chính sau [24], [64]:

a/ Ức chế vi sinh vật gây bệnh trong đường ruột bằng cách:

 Sản xuất các chất kháng khuẩn: Tính năng đặc trưng của probiotic là sản xuất

acid lactic, đây được xem là hoạt động chuyển hóa chính của chúng trong ruột với việc phát hành các chất kháng khuẩn và sự hình thành của một màng sinh học để bảo vệ các màng nhầy đường ruột [12], các chất kháng khuẩn bao gồm

cả các chất chuyển hóa, chẳng hạn như acid lactic, acid acetic, carbon dioxide,

diacetyl, acetaldehyde, hydro peroxide [59] và bacteriocins chống lại vi khuẩn khác

 Cạnh tranh cho các chất dinh dưỡng [43]: probiotics cạnh tranh với vi sinh vật

gây bệnh các chất dinh dưỡng quan trọng (cụ thể là carbohydrates) (Freter và cộng sự

 Cạnh tranh thụ thể bám dính trên biểu mô ruột (cạnh tranh loại trừ) [35] Do sự

gia tăng các vi khuẩn lactic là một rào cản chống lại khác vi sinh vật trong ruột Hàng rào bảo vệ bao gồm mucopolysaccharides và các chất nhầy khác được sản xuất bởi một số vi khuẩn lactic [17] Chúng ngăn chặn sự bám dính lên các thụ điểm của các vi sinh vật gây hại, do đó có tác dụng loại trừ mầm bệnh

b/ Thay đổi sự trao đổi chất của vi khuẩn trong đường ruột

 Gia tăng hoạt động của các enzym hữu ích, ví dụ: β-Galactosidase trong việc

phân cắt lactose ở những người không dung nạp lactose

 Giảm hoạt động của một số enzyme tràng chẳng hạn như glucuronidaza,

glucosidase, nitroreductase, azoreductase và steroid dehydroxylase có tác dụng gây ung thư

c/ Kích thích miễn dịch bằng cách tăng lưu thông kháng thể, hàm lượng gamma interferon, hoạt động đại thực bào và số lượng các tế bào miễn dịch tự nhiên

2.3.4 Tiêu chí lựa chọn các chủng probiotic

- Được phân lập từ con người

- Không sinh độc tố và không gây độc

- Chịu được axit, muối mật và oxygen

- Có khả năng sản xuất các chất kháng khuẩn và chống lại các vi sinh vật gây bệnh

- Có khả năng tồn tại trong đường ruột của con người

- Có những hiệu quả lâm sàng

- Tăng cường hệ thống miễn dịch

- Có khả năng chống chịu trong quá trình sản xuất và khả năng tồn tại trong thời gian bảo quản

- Tồn tại với số lượng cao, thích hợp trong khoảng từ 106 - 108 (Nguồn tham khảo [18], [26])

2.4 GIỚI THIỆU VỀ LACTOBACILLUS CASEI

2.4.1 Phân loại

Lactobacillus casei (L casei) là một trong số các vi khuẩn lactic công nghiệp

quan trọng Theo [68] chúng được phân loại như sau:

Ngành: Firmicutes Lớp: Bacilli

Bộ: Lactobacillales Họ: Lactobacillaceae Giống: Lactobacillus Loài: Lactobacillus casei

2.4.2 Đặc điểm

L casei là vi khuẩn gram dương, kỵ khí tùy ý, catalase âm, không di động và

không hình thành bào tử, có dạng hình que, thường kết hợp thành dạng đôi hoặc chuỗi

(tế bào có kích thước khoảng = 0,7-1,1 x 2,0-4,0 µm) [65]

L casei phát triển thích hợp ở một khoảng nhiệt độ và pH rộng [60] Chúng là

một vi sinh vật ưa nhiệt, phát triển tốt trong khoảng nhiệt độ từ 300 - 400C, trong đó nhiệt độ tối thích cho sự phát triển là 370C [18] Tuy nhiên L casei lại có một đặc

trưng đặc biệt đó là khả năng thích ứng với nhiệt độ lạnh hơn Nghiên cứu [49] đã chỉ

ra rằng trong hệ gen của L casei có chứa gen CSP-A, giúp các tế bào điều chỉnh đối

với môi trường lạnh, cho phép vi khuẩn thích ứng với nhiệt độ thấp pH thích hợp cho

sự phát triển của L casei là 5.5 [60] Chúng có khả năng sinh ra một hàm lượng acid

lactic cao từ 1.2 đến 1.5%, với dạng L+, đây là dạng rất dễ chuyển hóa trong cơ thể [18]

L casei là một sinh vật kỵ khí tùy ý không chứa cytochromes [30], năng lượng

của nó có được thông qua quá trình lên men Theo nghiên cứu của Axelsson, 1998 thì

L casei là một vi khuẩn lactic lên men dị hình tùy ý ("Nhóm II"), sản xuất lactic acid

từ đường hexose thông qua con đường Embden-Meyerhof và từ pentoses qua con đường 6-phosphogluconate/phosphoketolase [25]

Hầu hết các chủng L casei có thể lên men galactose, glucose, fructose,

mannose, mannitol, N-acetylglucosamine, và tagatose [15] Trong đó khả năng lên men lactose ít phổ biến trong các chủng phân lập từ nguyên liệu thực vật hơn là những chủng được phân lập từ pho mát và những vùng tiêu hóa của con người [15], [18]

Khả năng sinh tổng hợp của chúng rất yếu Chính vì vậy chúng yêu cầu acid lipoic, riboflavin, folic, canxi pantothenate, và niacin như một yếu tố tăng trưởng [6], [18].

L casei là một loài thích nghi cao, phân phối rộng rãi trong tự nhiên, chúng có

thể được phân lập từ sản phẩm sữa, thức ăn ủ chua, vùng sinh sản và các vùng ruột khác nhau của người và động vật [55]

Một số dòng L casei được phân lập [10] từ:

- Người: L3, L6, L9, L14, L19, L25, L30, CRF28, Shirota

- Phomai: ATCC 334, ASCC 428, ASCC 477, ASCC 1087, ASCC

1088, ASCC 1123, DPC 3971, DPC 3968, DPC 4249, DPC 4748

- Thực vật: 12A, 32G, BI0231, USDA-P, KH-1

L casei có khả năng kháng acid dạ dày và muối mật, cả hai đặc tính này cho

phép chúng chịu đựng những điều kiện khắc nghiệt trong suốt đường tiêu hóa [63] Nhiều nghiên cứu cho thấy vi khuẩn này tạo ra hiệu quả tích cực đến sức khỏe vật chủ,

do đó chúng được biết đến như là những probiotic Sự hiện diện của chúng giúp duy trì

sự phân bố ổn định của hệ vi sinh vật trong ruột Chúng thực hiện tốt vai trò này thông qua hoạt tính kháng khuẩn Chúng ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh bằng cách giảm độ pH thông qua việc sản xuất axit hữu cơ như acetic, propionic, hoặc lactic

acid, hoặc bằng cách sản xuất hydrogen peroxide [46] Hơn nữa, L casei có thể tiết

bacteriocins, peptide kháng khuẩn, để loại bỏ các mầm bệnh trong cơ thể Bên cạnh

đó, L casei còn là một vi khuẩn lactic quan trọng trong việc điều hành hệ thống miễn dịch của đường tiêu hóa [57] Theo Marcos, 2004, L casei sẽ bám vào bề mặt của các

tế bào biểu mô trong đường tiêu hóa và kích thích liên kết mô lymphoid [23], [66] Điều này sẽ tăng cường các phản ứng miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch cơ thể Để

chống lại các mầm bệnh có thể xâm nhiễm hệ thống miễn dịch, L casei có thể cạnh

tranh các chất dinh dưỡng hay vị trí bám dính để chống lại các mầm bệnh [40]

2.4.3 Một số sản phẩm sữa chua uống từ L casei

Về phương diện công nghiệp, L casei được ứng dụng như một probiotic, một

stater sản xuất acid cho quá trình lên men sữa, và như các giống đặc biệt để tăng cường và đẩy mạnh phát triển hương vị trong quá trình làm chín một số loại pho mát (Fonden, 2000; Fox, 1998; Kosikowski, 1982) [65] Ngoài ra chúng là một loại vi

khuẩn lactic điển hình được ứng dụng rộng rãi trong nghành công nghiệp sản xuất đồ

uống từ sữa lên men [55] Hiện nay trên thị trường xuất hiện rất nhiều sản phẩm sữa

chua uống từ chủng L casei Tuy nhiên thành công nhất phải nói đến hai nhà sản xuất lớn là DANNON và YAKULT HONSHA với các chủng L casei độc quyền và những

hiệu quả tích cực đến sức khỏe mà chúng đem lại

DANNON với sản phẩm probiotic có tên là DanActive, chứa chủng vi khuẩn L casei Immunitas hay còn được gọi là L casei DN-114.001 Theo nhiều nghiên cứu cho

thấy, việc tiêu thụ sản phẩm này hàng ngày sẽ làm giảm hiện tượng tiêu chảy do việc

sử dụng kháng sinh gây ra và hạn chế nhiễm khuẩn Clostridium difficile ở bệnh nhân

cao tuổi [38], giúp điều trị bệnh Crohn (do có khả năng ức chế sự tương tác của những

vi khuẩn gây bệnh đường ruột như E coli với các tế bào biểu mô) [33]

Hình 2.3 Sản phẩm sữa chua uống DanActive và Yakult

YAKULT HONSHA với sản phẩm có tên thương mại là Yakult, chứa chủng L casei Shirota (LcS) Chủng này đã được thử nghiệm trong nhiều thử nghiệm lâm sàng

và đem lại những kết quả tích cực Theo các thử nghiệm cho thấy, việc tiêu thụ sản phẩm sữa chứa chủng LcS hằng ngày sẽ làm giảm tái phát tế bào ung thư bàng quang

sau khi cắt bỏ xương và không gây bất kì phản ứng phụ nào [56], làm giảm sự sinh ra

và tích tụ của một số chất chuyển hóa gây độc trong quá trình lên men ở ruột già [45], giảm hiện tượng táo bón [39], tăng cường hệ thống miễn dịch, đặc biệt thúc đẩy hoạt động của các tế bào miễn dịch NK [59]

Chương 3

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM

3.1.1 Thời gian

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 03/2010 đến tháng 07/2010

3.1.2 Địa điểm

Thực hiện nghiên cứu và thu thập số liệu tại:

Phòng thí nghiệm vi sinh Bộ Môn Công Nghệ Thực Phẩm thuộc Khoa Công Nghệ Sinh Học, Trường Cao Đẳng Kinh tế - Công Nghệ Tp.HCM, số 547/M8 Thành Thái, P14, Quận 10, Tp.HCM

3.2.3 Bột tảo Spirulina

Tảo Spirulina được chọn là dạng bột tảo thương mại có nguồn gốc Nhật Bản,

được đóng gói tại công ty Châu Đại Dương (79/3X Phan Tây Hồ, Phường 7, Quận Phú Nhuận, Tp.HCM), loại hộp 50g với thành phần hóa học được trình bày rõ trong phụ lục 1.3

3.2.6 Nước

Là nguyên liệu chính trong sản xuất sữa nước (chiếm khoảng 80% trong sữa)

Thành phần, các tính chất lý hóa, vi sinh của nước sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến kĩ thuật sản xuất và chất lượng của sản phẩm Do đó, nước dùng trong sản xuất nước giải khát nói chung và sữa uống lên men probiotic nói riêng có yêu cầu khá nghiêm ngặt và phải đạt tiêu chuẩn nước dùng trong chế biến thực phẩm theo tiêu chuẩn vệ sinh nước

ăn uống Bộ Y tế (ban hành kèm theo quyết định số 1329/2002/BYT/QN ngày 18/4/2002 của Bộ trưởng Bộ Y tế)

Các chỉ tiêu chất lượng nước dùng trong sản xuất sữa chua uống sẽ được trình bày rõ trong phụ lục 1.6

3.2.7 Giống vi sinh vật

Chủng giống L casei được cung cấp từ phòng thí nghiệm vi sinh thuộc khoa

Công Nghệ Sinh Học trường Cao Đẳng Kinh Tế Công Nghệ TP HCM

3.2.8 Môi trường nuôi cấy

Môi trường MRS broth, môi trường MRS agar và môi trường sữa bột gầy Thành phần môi trường MRS (xem phụ lục 1.7)

3.3 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT

3.3.1 Dụng cụ

Một số dụng cụ sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài: hũ sữa chua thủy tinh, giá đỡ, pipet, micropipet, que cấy vòng, que cấy trải, que cấy thẳng, ống nghiệm, đĩa petri, erlen, becher, đầu type, đũa thuỷ tinh, buret, vải lọc

3.3.2 Thiết bị

Một số thiết bị sử dụng trong suốt quá trình thực hiện đề tài: tủ ấm (Merck), tủ sấy (Merck), tủ mát (Sanaky - Nhật), tủ lạnh (Nhật), tủ cấy vô trùng (Singapore), máy

  23

đo pH (Anh), máy vortex (Yellow - Đức), autoclave (Nhật), bể diều nhiệt (Trung Quốc), cân điện tử 2 số lẻ (Ibalance 201 - Mỹ), Cân điện tử 4 số lẻ (Nhật), kính hiển vi (Mỹ), lò vi sóng (Trung Quốc), máy đồng hóa (Nhật), khúc xạ kế

3.3.3 Hóa chất

Các hóa chất sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài: cồn, HCl, NaOH, phenol red, phenolphthalein 1%, violet, fuchsin kiềm, glucose, NaCl, Agar, peptone, Tween –

80, I2, KI, dầu soi kính hiển vi và một số hoá chất khác

3.4 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CẢM QUAN [10], [11]

3.4.1 Phép thử so hàng

Người thử nhận được các mẫu sản phẩm và sắp xếp theo mức độ ưa thích

Mẫu ưa thích nhất được xếp ở vị trí thứ nhất, chán nhất sẽ được xếp ở vị trí cuối

Phiếu cảm quan theo phép thử so hàng được trình bày trong phụ lục 3.4

3.4.2 Phép thử cho điểm theo thị hiếu

Người thử nhận được mẫu sản phẩm, thử nếm và cho điểm theo thang điểm sau:

Bảng 3.1 Thang điểm theo thị hiếu

1: Rất chán 2: Khá chán 3: Chán 4: Hơi chán 5: Không chán, không

thích 6: Hơi thích 7: Khá thích 8: Thích 9: Rất thích

Phiếu cảm quan theo phép thử cho điểm được trình bày trong phụ lục 3.5

3.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU [1]

- Phần mềm Excel

- Phần mềm xử lý thống kê theo phương pháp phân tích phương sai ANOVA từ chương trình MINITAB verison 12.21

3.6 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.6.1 Nội dung nghiên cứu:

Tiến hành nghiên cứu đề tài theo các bước trình bày trong sơ đồ hình 3.1 sau:

Xây dựng đường cong sinh trưởng

Chuẩn bị giống, khảo sát hình thái đại

thể và vi thể của vi khuẩn L casei

Khảo sát tỉ lệ sữa bột gầy và nước

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình phương pháp nghiên cứu 3.6.2 Qui trình sản xuất dự kiến

Sữa bột gầy

Làm nguội xuống 370C

Đường Saccharose

(8%)

Cấy giống (Khảo sát)

Lên men (Khảo sát)

Phối trộn Nước tiệt trùng, siro

(Khảo sát) Đồng hóa

Bảo quản lạnh (40C) (Khảo sát)

Sữa uống lên men probiotic

Phối trộn (700C)

Đồng hóa

Bột tảo

Xử lí Dịch tảo (khảo sát)

- Chuẩn bị giống: tiến hành nhân giống 3 cấp trong môi trường sữa bột

gầy trước khi lên men

- Nguyên liệu: sử dụng sữa bột gầy, bổ sung thêm đường ở nồng độ 8%

Sau đó tiến hành pha loãng nguyên liệu theo tỉ lệ nước đã khảo sát

- Thanh trùng: nâng nhiệt độ lên 90 – 950/ 10 – 15 phút nhằm tiêu diệt và

ức chế một phần các vi sinh vật có trong sữa để chuẩn bị cấy giống cho quá trình lên men

- Tảo: hòa tan 2g bột tảo/50ml nước ấm (50 – 600C), lọc thu lấy dịch tảo

Thanh trùng dịch tảo ở 700C/ 15 phút Bổ sung vào sữa với

tỉ lệ khảo sát

- Đồng hóa: đồng hóa để tạo nên một hỗn hợp đồng nhất

- Làm nguội: tới nhiệt độ thích hợp quá trình lên men của vi khuẩn L

casei (370C) Chuẩn bị cho quá trình cấy giống Nếu nhiệt

độ cao quá thì giống cấy vào sẽ chết, quá trình lên men không thực hiện được

- Cấy giống: hút một lượng giống trong canh trường nhân giống cấp 3 với

tỉ lệ đã khảo sát cho vào môi trường sữa + dịch tảo

- Lên men: quá trình lên men trong tủ ấm ở 370C/ 16h

- Phối trộn: sữa lên men được khuấy đều với siro, nước tiệt trùng pha

loãng thành dạng sữa uống Đồng thời phối trộn thêm chất

ổn định để giữ ổn định cấu trúc sữa sau pha loãng

- Đồng hoá: để phá vỡ các hạt béo vào trong nguyên liệu và phân tán các

chất khác nhau tạo thành hỗn hợp sữa lên men đồng nhất

- Bảo quản lạnh: Sản phẩm được bảo quản lạnh ở 40C để kéo dài thời gian

sử dụng sản phẩm đồng thời làm chậm tốc độ sinh tổng hợp acid lactic của vi khuẩn

3.7 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM

3.7.1 Phương pháp chuẩn bị giống, khảo sát hình thái đại thể và vi thể của

vi khuẩn L casei

Chủng giống L casei được phòng thí nghiệm cung cấp dưới dạng thạch sâu, do

đó cần phải được hoạt hóa, nuôi cấy trên môi trường thạch agar, nhân giống ba cấp

trong môi trường sữa bột gầy trước khi sử dụng lên men Phương pháp thực hiện được trình bày trong phụ lục 2.1

Đồng thời tiến hành quan sát hình thái đại thể và vi thể nhằm khẳng định đúng

là vi khuẩn L casei

Môi trường phân lập và nhiệt độ ủ:

Sử dụng môi trường MRS agar pH = 5.5, ủ trong 24-48 giờ ở 370C

3.7.2 Xác định đường cong sinh trưởng của L casei

3.6.2.1 Xác định đường cong sinh trưởng của L casei trên môi

trường MRS

a) Mục đích

Xác định thời gian nuôi cấy tốt nhất để thu được số lượng vi khuẩn nhiều nhất

b) Các bước tiến hành

Thực hiện trên môi trường MRS trước để xác định thời điểm số lượng vi khuẩn

là nhiều nhất để cấy vào môi trường sữa bột gầy

Tiệt trùng môi trường trong 15 phút ở 1210C

Giống vi khuẩn từ môi trường MRS agar được cấy chuyền sang môi trường MRS lỏng, pH = 5.5, ủ ở 370C Theo dõi sự tăng trưởng của vi khuẩn theo thời gian bằng cách đếm khuẩn lạc có trong môi trường tại thời điểm khảo sát theo phương pháp

đỗ đĩa [9] (phương pháp được trình bày ở phụ lục 2.2)

3.7.2.2 Xác định đường cong sinh trưởng của L casei trong môi

trường sữa bột gầy

a) Mục đích

Khảo sát số lượng vi khuẩn còn sống trong môi trường sữa sau các khoảng thời gian nuôi cấy, từ đó chọn ra khoảng thời gian lên men tốt nhất để thu được số lượng vi khuẩn cao nhất và sản phẩm đạt giá trị cảm quan tốt nhất

b) Các bước tiến hành

Môi trường sữa bột gầy được tiệt trùng trong 15 phút ở 900C

Giống vi khuẩn trong môi trường MRS agar cấy chuyền qua môi trường MRS lỏng, ủ ở 370C trong thời gian tối ưu (ứng dụng kết quả thí nghiệm 3.4.2.1)

Lấy vi khuẩn từ môi trường MRS lỏng chuyển sang môi trường sữa bột gầy, ủ ở

370C Theo dõi sự tăng trưởng của vi khuẩn theo thời gian bằng cách đếm khuẩn lạc có trong môi trường tại thời điểm khảo sát theo phương pháp đỗ đĩa

3.7.3 Khảo sát điều kiện lên men

3.7.3.1 Khảo sát tỉ lệ sữa bột gầy và nước

a) Mục đích

Tìm tỉ lệ pha loãng thích hợp nhằm làm tăng hiệu suất và giá trị kinh tế, giảm giá thành sản phẩm nhưng đồng thời vẫn giữ được màu sắc và chất lượng cảm quan của sản phẩm

b) Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm một yếu tố gồm 4 nghiệm thức được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 lần lặp lại Yếu tố thí nghiệm là tỉ lệ phối chế giữa sữa bột gầy và nước uống (theo thể tích) như sau: 1:4, 1:5, 1:6, 1:7

Các yếu tố cố định bao gồm: tỉ lệ giống cấy 10% (v/v), dịch tảo 12% (v/v), đường 8% Cho các mẫu sữa vào tủ ấm và lên men ở nhiệt độ 370C

c) Các chỉ tiêu theo dõi

Đánh giá cảm quan các mẫu thí nghiệm theo phép thử so hàng Từ đó chọn tỉ lệ phối chế giữa sữa bột gầy và nước uống thích hợp

3.7.3.2 Khảo sát tỉ lệ giống cấy và hàm lượng tảo bổ sung

a) Mục đích

Khảo sát sự ảnh hưởng phối hợp giữa tỉ lệ giống cấy và tỉ lệ tảo bổ sung để lựa

chọn ra tỉ lệ giống và tỉ lệ tảo tối ưu nhất cho quá trình sản xuất

Việc chọn tỉ lệ giống cấy thích hợp có ý nghĩa quan trọng trong quá trình lên men Nếu hàm lượng giống cho vào quá thấp thì sản phẩm khó đông tụ và quá trình lên men sẽ kéo dài Còn nếu hàm lượng giống quá nhiều có thể rút ngắn thời gian lên men nhưng ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm do sản phẩm chua nhiều, đồng thời gây lãng phí giống Bên cạnh đó việc bổ sung tảo tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, nhưng ảnh hưởng đến các giá trị cảm quan của sản phẩm Ngoài ra

theo nhiều nghiên cứu cho thấy việc bổ sung tảo Spirulina còn thúc đẩy sự phát triển