3. Quy trình sản xuất Synbiotic
3.1 Quy trình sản suất synbiotic từ Lactobacillus plantarum và prebiotic (inulin và gum acacia) bằng phương pháp sấy thăng hoa
3.1.5 Mục đích, sự biến đổi và ảnh hưởng trong các công đoạn sản xuất
a. Mục đích, biến đổi trong quá trình sấy thăng hoa
Giai đoạn làm lạnh:
Mục đích:
Sản phẩm cần được làm lạnh đông rất nhanh để hình thành các tinh thể băng nhỏ nhằm ít gây hại đến cấu trúc tế bào của sản phẩm.
Biến đổi:
Trong giai đoạn này vật liệu sấy được làm lạnh từ nhiệt độ môi trường khoảng 200C xuống nhiệt độ (-10 ; -150C).
Áp suất trong thiết bị giảm do không gian của bình thăng hoa được hút chân không. Do áp suất giảm nên phân áp suất hơi nước trong không gian bình thăng hoa cũng giảm so với phân áp suất trong lòng vật liệu sấy điều này dẫn tới hiện tượng thoát ẩm từ vật liệu sấy.
Làm giảm lượng ẩm trong vật liệu sấy: có khoảng 10 - 15% trên toàn bộ ẩm thoát ra khỏi vật liệu sấy.
Giai đoạn thăng hoa
Mục đích:
Nhằm tách ẩm tiếp tục cho vật liệu sấy và đây là giai đoạn tách ẩm chính của phương pháp sấy thăng hoa
Biến đổi:
Áp suất hơi nước được giữ dưới 4,58 mmHg (610,5 Pa) và nước ở dạng băng, khi sản phẩm được cung cấp nhiệt, thì băng rắn sẽ thăng hoa trực tiếp thành hơi mà không bị tan chảy.
Hơi nước tiếp tục được tách ra khỏi sản phẩm bằng cách giữ cho áp suất trong buồng sấy thănghoa thấp hơn áp suất hơi nước trên bề mặt của băng, đồng thời tách hơi nước bằng máy bơm chân không và ngưng tụ nó bằng các ống xoắn ruột gà lạnh, các bản dẹt lạnh hoặc bằng hoá chất.
Khi quá trình sấy tiếp diễn, bề mặt thăng hoa di chuyển vào bên trong sản phẩm đông lạnh, làm sản phẩm được sấy khô.
Giai đoạn bốc hơi ẩm còn lại
Mục đích:
Nhằm bay hơi nước ở dạng liên kết
Biến đổi:
Nhiệt độ của vật liệu sấy tăng nhanh.
Làm giảm lượng ẩm trong vật liệu sấy đến mức tối đa
Sau giai đoạn thăng hoa do trạng thái của nước trong vật liệu nằm trên điểm 3 thể nên ẩm trên vật liệu trở về dạng lỏng. Vì khi đó áp suất trong bình thăng hoa vẫn được duy trì bé hơn áp suất bên ngoài môi trường nhờ bơm chân không và vật liệu sấy vẫn tiếp tục được gia nhiệt nên ẩmvẫn không ngừng biến từ dạng lỏng sang dạng hơi và đi vào không gian bình thăng hoa.
Lượng vi sinh vật bị giảm đi sau quá trình sấy thăng hoa, tuy nhiên nhờ việc sử dụng sữa tách béo kết hợp với đường lactose hoặc sucrose đã làm tăng đáng kể khả năng sống của hai chủng sau quá trình sấy thăng hoa
Một cuộc nghiên cứu của (Otero và cộng sự, 2007) về hai yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sống của ba chủng Lactobacillus ( gồm L. gasseri CRL1421, L. delbrueckii subsp. delbrueckii CRL1461, L. gasseri CRL1412) sau quá trình sấy thăng hoa. Khả năng sống của ba loại vi khuẩn này khác nhau vì phụ thuộc vào môi trường tối ưu của từng loại vi khuẩn và bản chất của mỗi loại vi khuẩn.
Trong giai đoạn bảo quản
Mục đích:
Sản phẩm synbiotic ở dạng sấy thăng hoa là sự kết hợp giữa prebiotic và probiotic, sự kết hợp tối ưu của các loại thành phần này phải đảm bảo khả năng sống của vi khuẩn trong quá trình sấy thăng hoa cũng như trong quá trình bảo quản, do đó cần phải đảm bảo sự trao đổi chất của vi khuẩn phải diễn ra ổn định.
Chính vì vậy một chế phẩm synbiotic chất lượng phụ thuộc vào khả năng duy trì lượng tương đối vi khuẩn sống trong quá trình bảo quản.
Biến đổi:
Lượng vi khuẩn probiotic trong chế phẩm synbiotic có thể bị giảm đi theo thời gian bảo quản, tuy nhiên lượng vi khuẩn giảm đi không đáng kể do có sự có mặt của prebiotic làm cơ chất cho chủng giống probiotic sử dụng và tăng khả năng sống cho chúng. Bên cạnh đó nhiệt độ bảo quản cũng ảnh hưởng rất lớn đến khả năng sống của vi khuẩn. Các chế phẩm synbiotic này nên được bảo quản ở nhiệt độ thấp 4±1°C.
Một nghiên cứu được thực hiện (bởi Dhewa, T., Pant, S., & Mishra, V.
2014.) đã tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản (RFT: bảo quản ở nhiệt độ lạnh (4°C), RT: bảo quản ở nhiệt độ phòng (25°C). Và nồng độ prebiotics đến số lượng vi khuẩn L. plantarum sống sót trong quá trình bảo quản.
b. Các ảnh hưởng
Ảnh hưởng của các loại môi trường đến khả năng sống của chủng probiotic:
Qua biểu đồ so sánh khả năng sống của 3 loại vi khuẩn ở bên dưới, ta thấy khả năng sống của các chủng vi sinh vật Lactobacillus trong quá trình sấy thăng hoa ở môi trường có chứa 6% (w/v) sữa tách béo ; 6% (w/v) sữa tách béo và 6%
(w/v) lactose and 6% (w/v) sữa tách béo và 6% (w/v) sucrose cao hơn so với khả năng sống của các chủng Lactobacillus trong quá trình sấy thăng hoa ở môi trường chỉ chứa nước. Như vậy bài báo cáo trên đã chỉ rõ sự ảnh hưởng của các loại môi trường đến khả năng sống của chủng Lactobacillus sau quá trình sấy thăng hoa, trong đó môi trường lý tưởng nhất là môi trường có chứa sữa tách béo và sucrose.
Ảnh hưởng của tính chất của chủng prebiotic đến khả năng sống của chủng probiotic:
Theo báo cáo trên đã cho thấy, trong môi trường có chứa đường và sữa tách béo, thì tỷ lệ sống của L. gasseri CRL1421 là cao nhất, tiếp đến là L.
gasseri CRL1412 và thấp nhất là L. delbrueckii subsp. delbrueckii CRL1461.
Hình 20: Khả năng sống của Lactobacillus trong môi trường
Môi trường chứa 6% sữa tách béo; 6% (w/v) sữa tách béo ; 6% (w/v) sữa tách béo và 6% (w/v) lactose and 6% (w/v) sữa tách béo và 6% (w/v) sucrose trước và sau khi sấy thăng hoa. (Oterovà cộng sự, 2007).
Hình 21: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản
RFT: bảo quản ở nhiệt độ lạnh (4°C), RT: bảo quản ở nhiệt độ phòng (25°C). Và nồng độ prebiotics đến số lượng vi khuẩn L. plantarum sống sót trong quá trình bảo quản. (Dhewa và cộng sự, 2014).
Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến khả năng sống của vi khuẩn probiotic.
Thông qua biểu đồ của bài báo cáo, khi bảo quản bột synbiotic ở nhiệt độ phòng (25 ± 1°C) đã làm giảm đáng kể số lượng L. plantarum, số lượng vi khuẩn giảm từ 5 đến 6 log sau 90 ngày bảo quản (Hình 2). Hiện tượng giảm này của vi khuẩn có thể được quan sát thấy trong tất cả các hỗn hợp prebiotic (20%
inulin, 20% gum acacia hoặc 10% inulin + 10% gum acacia). Tuy nhiên, không có sự giảm đáng kể số lượng L. plantarum trong bột synbiotic của tất cả các hỗn hợp prebiotic được khảo sát, khi synbiotic được lưu trữ trong điều kiện lạnh (4 ± 1°C) và số lượng vi khuẩn vẫn nằm trong khoảng từ 8 đến 9 log cfu / g ngay cả sau 90 ngày bảo quản lạnh.
Sự ảnh hưởng của prebiotic đến khả năng sống của vi khuẩn probiotic.
Không có sự khác biệt lớn về số lượng của L. plantarum trong quá trình bảo quản trong các trường hợp sử dụng hỗn hợp prebiotic trong chế phẩm synbiotic ( trường hợp chứa 20% inulin, 20% keo keo hoặc trường hợp chứa 10% inulin + 10% keo keo. Như vậy những quan sát này chỉ ra rằng một sự kết hợp (ở nồng độ khác nhau) hoặc kết hợp riêng lẻ các prebiotic thì không gây ảnh hưởng đến khả năng sống sót của chủng giống probiotic.