Luận văn thạc sĩ về công nghệ sấy phun Saccharomyces boulardii và viên nang synbiotic

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu công nghệ vi gói Saccharomyces boulardii bằng kỹ thuật sấy phun và thử nghiệm tạo viên nang synbiotic hiệu quả.

• Tác giả: Nguyễn Trầm Kha
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thúy Hương
• Trường học: Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Vi gói Saccharomyces boulardii bằng kỹ thuật sấy phun và thử nghiệm tạo viên nang synbiotic
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Khái niệm probiotic, prebiotic, chất mang và synbiotic
• 1.1.1. Probiotic, prebiotic và synbiotic
• 1.1.2. Chất mang protein và protein đậu nành (SPI)
• 1.2. Nấm men Saccharomyces boulardii
• 1.2.1. Lịch sử phát hiện và đặc điểm sinh học
• 1.2.2. Một số đặc tính probiotic ưu thế của nấm men
• 1.2.3. Tổng quan về kỹ thuật vi gói và sấy phun
• 1.2.3.1. Kỹ thuật vi gói
• 1.2.3.2. Kỹ thuật vi gói sấy phun
• 1.2.4. Tác động của quá trình sấy phun đối với sản phẩm probiotic
• 1.2.5. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Plackett — Burman và thiết kế tối ưu hóa môi trường nuôi cấy theo RSM — CCD
• 1.2.6. Các nghiên cứu trong nước, ngoài nước về hướng nghiên cứu đề tài
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thời gian và địa điểm thực hiện
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Vật liệu và hóa chất thí nghiệm
• 2.4. Thiết bị và dụng cụ
• 2.5. Hóa chất và môi trường
• 2.6. Phương pháp và nội dung thực hiện
• 2.6.1. Sơ đồ tổng quát nội dung nghiên cứu
• 2.6.2. Thí nghiệm tiền đề về đặc điểm sinh trưởng và hoạt tính probiotic
• 2.6.2.1. Hình thái và đường cong sinh trưởng của S. boulardii trên môi trường YPD
• 2.6.2.2. Phương pháp kiểm tra khả năng sống của probiotic trong môi trường dạ dày nhân tạo
• 2.6.2.3. Phương pháp kiểm tra khả năng sống của probiotic trong môi trường muối mật nhân tạo
• 2.6.2.4. Phương pháp thử nghiệm đối kháng với vi khuẩn E.coli và Salmonella sp bằng phương pháp đục lỗ thạch
• 2.6.2.5. Phương pháp xác định khả năng giảm cholesterol của nấm men
• 2.6.3. Quy hoạch thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển sinh khối Saccharomyces boulardii
• 2.6.3.1. Khảo sát nồng độ chất dinh dưỡng ảnh hưởng đến sự phát triển sinh khối nấm men làm tiền đề cho thiết kế Plackett-Burman
• 2.6.3.2. Thiết kế sàng lọc yếu tố thí nghiệm theo Plackett — Burman
• 2.6.3.3. Thiết kế tối ưu hóa môi trường nuôi cấy theo RSM - CCD
• 2.6.4. Thí nghiệm sấy phun, tạo viên nang và khảo sát điều kiện bảo quản của viên nang
• 2.6.4.1. Bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ đầu vào quá trình sấy phun
• 2.6.4.2. Bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ SPI ảnh hưởng đến mật độ sinh khối và độ ẩm chế phẩm sấy phun
• 2.6.4.3. Bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ inulin kết hợp với SPI ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm synbiotic
• 2.6.4.4. Tạo viên nang synbiotic và theo dõi thời gian bảo quản của viên nang trong điều kiện nhiệt độ môi trường khác nhau
• 2.6.4.5. Các phương pháp phân tích
• 3. KẾT QUẢ VÀ BIỂN LUẬN
• 3.1. Các thí nghiệm tiền đề
• 3.1.1. Hình thái và đường cong sinh trưởng nấm men
• 3.1.2. Các hoạt tính probiotic của chủng giống
• 3.1.2.1. Khả năng chống chịu môi trường dạ dày nhân tạo
• 3.1.2.2. Khả năng chống chịu môi trường muối mật
• 3.1.2.3. Khả năng đối kháng vi khuẩn gây bệnh
• 3.1.2.4. Khả năng giảm cholesterol
• 3.2. Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy nấm men bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để thu nhận sinh khối Saccharomyces boulardii giàu hoạt tính probiotic
• 3.2.1. Các thí nghiệm khảo sát dinh dưỡng tiền đề trên môi trường nuôi cấy YPD
• 3.2.2. Kết quả thiết kế sàng lọc theo thiết kế Plackett — Burman
• 3.2.3. Thiết kế tối ưu hóa môi trường nuôi cấy theo RSM — CCD
• 3.3. Vi gói sấy phun và bước đầu tạo chế phẩm synbiotic
• 3.3.1. Kết quả khảo sát nhiệt độ đầu vào ảnh hưởng đến mật độ sinh khối chế phẩm sấy phun
• 3.3.2. Ảnh hưởng nồng độ SPI đến mật độ sinh khối chế phẩm sấy phun
• 3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ inulin đến mật độ sinh khối chế phẩm sấy phun
• 3.3.4. Tái kiểm tra hoạt tính của chế phẩm sấy phun
• 3.3.5. Kết quả theo dõi thời gian bảo quản viên nang
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Công nghệ sấy phun và ứng dụng trong nghiên cứu

Công nghệ sấy phun là phương pháp hiện đại được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm probiotic. Phương pháp này tạo ra sản phẩm có độ ẩm thấp, đồng nhất và thời gian bảo quản lâu. Trong nghiên cứu này, công nghệ sấy phun được áp dụng để vi gói Saccharomyces boulardii với chất mang là protein đậu nành tinh khiết (SPI). Quá trình sấy phun được tối ưu hóa với nhiệt độ đầu vào 100°C, áp suất 3 bar, nồng độ SPI 6%, và prebiotic inulin 1%. Kết quả cho thấy chế phẩm synbiotic thu được có mật độ sinh khối 1,32 x 10^8 CFU/g, độ ẩm 6,12%, và bảo toàn được hoạt tính probiotic.

1.1. Tối ưu hóa quy trình sấy phun

Quá trình tối ưu hóa quy trình sấy phun được thực hiện thông qua việc điều chỉnh các thông số kỹ thuật như nhiệt độ, áp suất, và nồng độ chất mang. Kết quả cho thấy nhiệt độ đầu vào 100°C và áp suất 3 bar là điều kiện tối ưu để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Nồng độ SPI 6% và inulin 1% giúp tăng cường khả năng bảo vệ sinh khối và duy trì hoạt tính probiotic.

1.2. Ứng dụng của công nghệ sấy phun

Công nghệ sấy phun không chỉ giúp tạo ra sản phẩm có chất lượng cao mà còn đáp ứng nhu cầu sản xuất quy mô lớn. Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm và dược phẩm, đặc biệt là trong sản xuất các sản phẩm probiotic và synbiotic.

II. Saccharomyces boulardii và vai trò probiotic

Saccharomyces boulardii là một loại nấm men probiotic có nhiều ưu điểm vượt trội. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa sinh khối của Saccharomyces boulardii trên môi trường YPD bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm Plackett-Burman và RSM-CCD. Kết quả thu được sinh khối tối ưu 7,86 x 10^9 CFU/ml. Saccharomyces boulardii cũng được chứng minh có khả năng chống chịu tốt trong môi trường dạ dày nhân tạo và muối mật, với tỷ lệ sống sót lên đến 78%.

2.1. Đặc tính probiotic của Saccharomyces boulardii

Saccharomyces boulardii có khả năng chống chịu tốt trong môi trường axit dạ dày và muối mật, giúp duy trì hoạt tính probiotic trong đường ruột. Ngoài ra, nấm men này còn có khả năng đối kháng với các vi khuẩn gây bệnh như E. coli và Salmonella, cũng như khả năng giảm cholesterol.

2.2. Tối ưu hóa sinh khối

Quá trình tối ưu hóa sinh khối của Saccharomyces boulardii được thực hiện thông qua phương pháp quy hoạch thực nghiệm Plackett-Burman và RSM-CCD. Kết quả cho thấy môi trường YPD với các điều kiện tối ưu giúp đạt được sinh khối cao nhất là 7,86 x 10^9 CFU/ml.

III. Viên nang synbiotic và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này cũng tập trung vào việc tạo ra viên nang synbiotic từ chế phẩm sấy phun Saccharomyces boulardii và prebiotic inulin. Viên nang synbiotic được khảo sát khả năng bảo quản ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau, bao gồm nhiệt độ phòng, 4-10°C và 37°C. Kết quả cho thấy viên nang synbiotic có khả năng bảo quản 85,54% mật độ sinh khối trong điều kiện thông thường sau 8 tuần thử nghiệm.

3.1. Quy trình tạo viên nang synbiotic

Quy trình tạo viên nang synbiotic bao gồm việc kết hợp chế phẩm sấy phun Saccharomyces boulardii với prebiotic inulin. Quá trình này được thực hiện với sự hỗ trợ của chất mang SPI, giúp tăng cường khả năng bảo vệ sinh khối và duy trì hoạt tính probiotic.

3.2. Khả năng bảo quản của viên nang synbiotic

Viên nang synbiotic được khảo sát khả năng bảo quản ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau. Kết quả cho thấy sản phẩm có khả năng bảo quản tốt, với tỷ lệ sống sót của sinh khối đạt 85,54% sau 8 tuần thử nghiệm ở điều kiện thông thường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Probiotic ngày càng được quan tâm trong lĩnh vực công nghệ sinh học và thực phẩm chức năng nhờ khả năng cải thiện sức khỏe đường ruột và hệ miễn dịch. Saccharomyces boulardii, một chủng nấm men probiotic, đã được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh tiêu hóa như tiêu chảy và rối loạn đường ruột. Tuy nhiên, việc phát triển sản phẩm probiotic từ S. boulardii ở Việt Nam còn hạn chế, đặc biệt là các sản phẩm dạng viên nang synbiotic có khả năng bảo quản lâu dài và giữ được hoạt tính sinh học cao.

Nghiên cứu này nhằm mục tiêu tạo ra viên nang synbiotic chứa S. boulardii bằng kỹ thuật sấy phun vi gói, sử dụng protein đậu nành tinh khiết (Soy Protein Isolate - SPI) làm chất mang và inulin làm prebiotic. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, Trường Đại học Bách Khoa TP. HCM trong năm 2015. Mục tiêu cụ thể bao gồm tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy để thu nhận sinh khối giàu hoạt tính probiotic, khảo sát các điều kiện sấy phun ảnh hưởng đến mật độ sinh khối và độ ẩm sản phẩm, cũng như đánh giá khả năng bảo quản và hoạt tính của viên nang synbiotic trong các điều kiện nhiệt độ khác nhau.

Nghiên cứu đóng góp quan trọng trong việc phát triển công nghệ sản xuất probiotic dạng viên nang synbiotic từ S. boulardii, mở ra hướng ứng dụng mới cho ngành công nghệ sinh học và thực phẩm chức năng tại Việt Nam. Kết quả nghiên cứu có thể hỗ trợ nâng cao chất lượng sản phẩm probiotic, tăng thời gian bảo quản và hiệu quả sử dụng trong điều trị và phòng ngừa các bệnh liên quan đến đường tiêu hóa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Khái niệm Probiotic, Prebiotic và Synbiotic: Probiotic là vi sinh vật sống có lợi cho vật chủ khi sử dụng với số lượng đủ lớn (10^6 - 10^8 tế bào/g). Prebiotic là các thành phần thực phẩm không tiêu hóa được, kích thích chọn lọc sự phát triển của vi sinh vật có lợi trong đường ruột. Synbiotic là sự kết hợp giữa probiotic và prebiotic nhằm tăng cường hiệu quả sinh học (FAO/WHO, 2001; Gibson, 2010).

• Chất mang protein và protein đậu nành (SPI): SPI có hàm lượng protein trên 90%, hòa tan tốt trong nước, có khả năng tạo gel và nhũ hóa, được sử dụng làm chất mang trong kỹ thuật vi gói để bảo vệ tế bào probiotic trong quá trình sấy phun (Damodaran, 1997; Heidebach, 2010).

• Kỹ thuật sấy phun vi gói: Phương pháp sấy phun tạo sản phẩm dạng bột với kích thước hạt từ 10-15 µm đến 2-3 mm, giúp bảo quản hoạt tính sinh học của probiotic, giảm độ ẩm sản phẩm, tăng thời gian bảo quản (Mujumda, 2007; Chavarri, 2012).

• Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Plackett-Burman và RSM-CCD: Phương pháp Plackett-Burman được sử dụng để sàng lọc các yếu tố ảnh hưởng đến sinh khối, trong khi RSM-CCD giúp tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy dựa trên mô hình hàm đa thức bậc hai, xác định vùng tối ưu cho các yếu tố như nồng độ glucose, pepton và thời gian nuôi cấy (Lazic, 2004; Bezerra, 2008).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng chủng Saccharomyces boulardii được lưu trữ tại Đại học Bách Khoa TP. HCM, cùng các vi sinh vật chỉ thị E. coli ATCC 8739 và Salmonella ATCC 14028.

• Thiết bị và vật liệu: Máy sấy phun Mini Spray Dryer B-290, thiết bị phòng thí nghiệm tiêu chuẩn, protein đậu nành tinh khiết (SPI) hàm lượng protein > 90%, inulin làm prebiotic.

• Phương pháp phân tích: Định lượng tế bào bằng phương pháp trải đĩa và đếm trực tiếp trên buồng đếm hồng cầu; xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy khô; đánh giá hoạt tính probiotic qua khả năng sống sót trong môi trường dạ dày nhân tạo (pH 2), muối mật nhân tạo, khả năng đối kháng vi khuẩn gây bệnh và giảm cholesterol.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 01 đến tháng 12 năm 2015, gồm các giai đoạn khảo sát đặc điểm sinh trưởng, tối ưu hóa môi trường nuôi cấy bằng Plackett-Burman và RSM-CCD, khảo sát điều kiện sấy phun, tạo viên nang synbiotic và theo dõi bảo quản.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tối ưu hóa sinh khối S. boulardii: Qua thiết kế Plackett-Burman và RSM-CCD, môi trường nuôi cấy tối ưu gồm glucose 25 g/l, pepton 6 g/l, cao nấm men 3 g/l, pH 6.5, thời gian nuôi 36 giờ, đạt mật độ sinh khối tối đa 7,86 x 10^8 CFU/ml. So với điều kiện ban đầu, mật độ sinh khối tăng khoảng 25%.

2. Ảnh hưởng nhiệt độ đầu vào sấy phun: Ở nhiệt độ 100°C, áp suất 3 bar, mật độ sinh khối chế phẩm đạt 1,32 x 10^8 CFU/g với độ ẩm 6,12%. Nhiệt độ cao hơn (110°C, 120°C) làm giảm mật độ sinh khối lần lượt 15% và 30%, đồng thời tăng độ ẩm sản phẩm.

3. Ảnh hưởng nồng độ SPI và inulin: Nồng độ SPI 6% và inulin 1% là điều kiện tối ưu cho sản phẩm synbiotic, giữ được mật độ sinh khối cao và độ ẩm phù hợp. Mật độ sinh khối giảm dưới 10% khi tăng inulin lên 3%, cho thấy nồng độ prebiotic cần được kiểm soát để không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

4. Khả năng bảo quản và hoạt tính probiotic: Viên nang synbiotic bảo quản được 85,54% mật độ sinh khối sau 8 tuần ở nhiệt độ phòng, trong khi tế bào tự do chỉ còn 32% sau 60 phút trong môi trường dạ dày nhân tạo. Sản phẩm synbiotic bảo vệ sinh khối tốt hơn 78% so với tế bào tự do trong điều kiện pH thấp.

Thảo luận kết quả

Kết quả tối ưu hóa môi trường nuôi cấy phù hợp với các nghiên cứu quốc tế, cho thấy sự kết hợp giữa glucose và pepton đóng vai trò quan trọng trong việc tăng sinh khối S. boulardii. Nhiệt độ sấy phun là yếu tố quyết định đến khả năng sống sót của tế bào, nhiệt độ 100°C được xác định là tối ưu để cân bằng giữa hiệu quả sấy và bảo toàn hoạt tính probiotic.

Việc sử dụng SPI làm chất mang thay thế cho các protein sữa truyền thống đã chứng minh hiệu quả bảo vệ tế bào trong quá trình sấy phun nhờ khả năng tạo gel và liên kết màng tế bào, phù hợp với các nghiên cứu về protein thực vật trong vi gói. Inulin với vai trò prebiotic không chỉ hỗ trợ phát triển vi sinh vật trong ruột mà còn góp phần tạo cấu trúc synbiotic ổn định.

Khả năng bảo quản lâu dài của viên nang synbiotic cho thấy tiềm năng ứng dụng trong sản xuất công nghiệp, đáp ứng nhu cầu thị trường về sản phẩm probiotic tiện lợi, hiệu quả và an toàn. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ mật độ sinh khối theo thời gian bảo quản và bảng so sánh khả năng sống sót trong môi trường dạ dày nhân tạo giữa tế bào tự do và chế phẩm synbiotic.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình nuôi cấy tối ưu: Khuyến nghị sử dụng môi trường YPD với glucose 25 g/l, pepton 6 g/l, cao nấm men 3 g/l, pH 6.5 và thời gian nuôi 36 giờ để thu nhận sinh khối S. boulardii đạt hiệu quả cao. Thời gian thực hiện: ngay trong giai đoạn sản xuất quy mô pilot; Chủ thể: phòng thí nghiệm và nhà máy sản xuất probiotic.

2. Kiểm soát điều kiện sấy phun: Nhiệt độ đầu vào sấy phun nên duy trì ở 100°C, áp suất 3 bar để bảo toàn hoạt tính probiotic và giảm thiểu tổn thương tế bào. Thời gian áp dụng: trong toàn bộ quá trình sản xuất; Chủ thể: kỹ thuật viên vận hành máy sấy phun.

3. Sử dụng protein đậu nành làm chất mang: Khuyến khích sử dụng SPI với nồng độ 6% kết hợp inulin 1% để tạo sản phẩm synbiotic có chất lượng cao, ổn định và thời gian bảo quản lâu. Thời gian áp dụng: trong nghiên cứu phát triển sản phẩm và sản xuất; Chủ thể: nhà nghiên cứu và bộ phận phát triển sản phẩm.

4. Phát triển sản phẩm viên nang synbiotic: Tạo viên nang synbiotic tiện lợi, dễ sử dụng, bảo quản được trên 8 tuần ở nhiệt độ phòng, đáp ứng nhu cầu thị trường thực phẩm chức năng và dược phẩm probiotic. Thời gian thực hiện: giai đoạn thương mại hóa; Chủ thể: doanh nghiệp sản xuất và phân phối.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu công nghệ sinh học và thực phẩm chức năng: Nghiên cứu về probiotic, kỹ thuật vi gói, sấy phun và phát triển sản phẩm synbiotic có thể ứng dụng các kết quả tối ưu hóa môi trường nuôi cấy và quy trình sấy phun.

2. Doanh nghiệp sản xuất probiotic và thực phẩm chức năng: Áp dụng quy trình sản xuất viên nang synbiotic từ S. boulardii với chất mang protein đậu nành để nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng thời gian bảo quản và mở rộng thị trường.

3. Chuyên gia y tế và dinh dưỡng: Hiểu rõ về đặc tính probiotic của S. boulardii, khả năng bảo vệ tế bào trong môi trường dạ dày và tác dụng hỗ trợ điều trị các bệnh tiêu hóa, từ đó tư vấn sử dụng sản phẩm hiệu quả.

4. Sinh viên và học viên cao học ngành công nghệ sinh học, công nghệ thực phẩm: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, thiết kế thực nghiệm Plackett-Burman và RSM-CCD, kỹ thuật sấy phun vi gói và ứng dụng protein thực vật trong sản xuất probiotic.

Câu hỏi thường gặp

1. Saccharomyces boulardii là gì và có lợi ích gì?
   S. boulardii là một chủng nấm men probiotic có khả năng cải thiện sức khỏe đường ruột, điều trị tiêu chảy và hỗ trợ cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột. Nghiên cứu cho thấy nó có khả năng sống sót trong môi trường dạ dày và muối mật, đồng thời ức chế vi khuẩn gây bệnh.

2. Tại sao sử dụng protein đậu nành làm chất mang trong sấy phun?
   Protein đậu nành (SPI) có hàm lượng protein cao, khả năng hòa tan và tạo gel tốt, giúp bảo vệ tế bào probiotic khỏi tổn thương nhiệt trong quá trình sấy phun, đồng thời tạo sản phẩm có độ ẩm thấp, ổn định và dễ bảo quản.

3. Phương pháp Plackett-Burman và RSM-CCD được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Plackett-Burman được dùng để sàng lọc các yếu tố ảnh hưởng chính đến sinh khối, còn RSM-CCD giúp tối ưu hóa các điều kiện nuôi cấy dựa trên mô hình toán học, từ đó xác định điều kiện sản xuất hiệu quả nhất.

4. Viên nang synbiotic có thể bảo quản được bao lâu?
   Theo kết quả nghiên cứu, viên nang synbiotic bảo quản được trên 85% mật độ sinh khối sau 8 tuần ở nhiệt độ phòng, cho thấy khả năng bảo quản lâu dài và giữ được hoạt tính probiotic.

5. Làm thế nào để đánh giá hoạt tính probiotic của sản phẩm?
   Hoạt tính probiotic được đánh giá qua khả năng sống sót trong môi trường dạ dày nhân tạo (pH 2), môi trường muối mật, khả năng đối kháng vi khuẩn gây bệnh như E. coli và Salmonella, cũng như khả năng giảm cholesterol trong môi trường nuôi cấy.

Kết luận

• Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy S. boulardii đạt mật độ sinh khối 7,86 x 10^8 CFU/ml với glucose 25 g/l, pepton 6 g/l, thời gian 36 giờ.
• Nhiệt độ sấy phun 100°C, áp suất 3 bar, nồng độ SPI 6% và inulin 1% là điều kiện tối ưu cho sản phẩm synbiotic có mật độ sinh khối cao và độ ẩm phù hợp.
• Viên nang synbiotic bảo quản được 85,54% mật độ sinh khối sau 8 tuần ở nhiệt độ phòng, vượt trội so với tế bào tự do.
• Sản phẩm synbiotic có khả năng bảo vệ sinh khối trong môi trường dạ dày nhân tạo lên đến 78%, tăng hiệu quả sử dụng probiotic.
• Nghiên cứu mở ra hướng phát triển sản phẩm probiotic công nghiệp từ S. boulardii với chất mang protein thực vật, đáp ứng nhu cầu thị trường và nâng cao giá trị sản phẩm.

Next steps: Triển khai sản xuất quy mô pilot, mở rộng nghiên cứu ứng dụng trong thực phẩm chức năng và dược phẩm, đồng thời khảo sát hiệu quả lâm sàng của sản phẩm viên nang synbiotic.

Call-to-action: Các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp trong lĩnh vực probiotic nên áp dụng quy trình và công nghệ được đề xuất để phát triển sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường trong và ngoài nước.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYEN TRAM KHA VI GÓI SACCHAROMYCES BOULARDII BẰNG KY THUẬT SAY PHUN VÀ THU NGHIỆM TẠO VIÊN NANG SYNBIOTIC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Mã so:. LUẬN VÁN THẠC SĨ HƯỚNG DAN KHOA HOC PGS. NGUYEN THUY HƯƠNG TP.

HO CHI MINH, thang. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG - HCM Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. NGUYEN THUY HUONG Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. NGUYEN HỮU PHÚC Cán bộ chấm nhận xét 2: TS.

PHAN NGỌC HÒA Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bách Khoa, DHQG Tp. HCM ngày 8 tháng | năm 2016 Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của Hội đồng cham bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1. Chủ tịch: PGS. NGUYEN TIEN THANG 3.

Phan bién 1: TS. NGUYEN HUU PHUC 4. Phan bién 2: TS. PHAN NGOC HOA 5.Uy vién: PGS.

NGUYEN THI THUY TIEN 2. Thu ky: TS. VO DINH LE TAM Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV va Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có). CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CONG HOA XÃ HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYEN TRAM KHA.-5s s52 MSHV: 13310301 Ngày, thang, năm sinh: 23/09/1988.ẶẶẶẶẶẶcSS se Nơi sinh: Lâm đồng Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học. TÊN DE TÀI: Vi gói Saccharomyces boulardii bằng kỹ thuật sấy phun và thử nghiệm tạo viên nang synbiOfIC. NHIEM VỤ VÀ NOI DUNG: Tạo viên nang probiotic có khả năng bao quản sinh khối và hoạt tính nam men Saccharomyces boulardii từ ché pham say phun vi gói với chất mang là protein đậu nành tinh khiết (Soy Protein Isolate) HI. NGÀY GIAO NHIỆM VU: 19/01/2015.

NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 04/12/15. CAN BO HUONG DAN: PGS.NGUYEN THUY HƯƠNG. CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO (Ho tén va chit ky) (Họ tên va chữ ky) il LOI CAM ON Tôi xin bay tỏ lòng biết on sâu sắc tới: PGS. Nguyễn Thúy Hương, đã tận tình hướng dan, giúp đỡ và cho tôi nhiều kiến thức quý báu để tôi hoàn thành luận văn.

Cô Ly Tao, đã cung cấp dụng cụ trong thời gian tôi làm việc trên phòng thí nghiệm trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh. Các thầy cô và các bạn cao học khóa 2013 Trường Đại học Bách khoa TP.HCM đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại trường. Và cuối cùng, con xin cảm ơn gia đình đã luôn ở bên và ủng hộ con để con có được thành công như ngày hôm nay.

Trân trọng Nguyễn Trầm Kha ill TOM TAT Đề tai thực hiện khảo sát các đặc điểm probiotic của nắm men Saccharomyces boulardii va toi ưu hóa sinh khối giàu hoạt tinh probiotic trên môi trường YPD bang phương pháp quy hoạch thực nghiệm Plackett-Burman kết hợp với phương pháp đáp ứng bề mặt RSM-CCD, kết quả thu nhận được sinh khối tối ưu 7,86x10° CFU/ml tế bảo. Đồng thời tạo sản phẩm viên nang synbiotic từ chế phẩm say phun với chat mang protein đậu nành tinh khiết (Soy protein isolate) và prebiotic là inulin. Sản phẩm viên nang được khảo sát khả năng bảo quản ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau bao gồm nhiệt độ phòng, 4-10°C và 37°C. Kết quả thí nghiệm đã cho thấy trong điều kiện sấy phun với nhiệt độ đầu vào 100°C, áp suất 3 bar, nồng độ SPI 6%, prebiotic inulin 1%.

Chế phẩm synbiotic thu được có mật độ sinh khối 1,32 x 108 CFU/g, độ âm 6,12% và bảo toan được hoạt tinh probiotic. Chế phẩm synbiotic có khả năng bảo vệ sinh khối trong môi trường dạ dày nhân tạo 78% so với 32% tế bào tự do sau 60 phút thử nghiệm. Đồng thời viên nang cũng cho thấy khả năng bảo quản 85,54% mật độ sinh khối trong điều kiện thông thường sau 8 tuần thử nghiệm. IV ABSTRACT The purpose of this study is probiotic characterization of Saccharomyces boulardii and optimization of biomass that is rich in probiotic activity on YPD medium by Plackett- Burman screening design and Response surface methodology- Central composite design (RSM-CCD) methods, resulted in optimal biomass density by 7,86x10? CFU/ml cell.

Also make capsule synbiotic products from spray-dried products with soy protein isolate as the carrier and inulin as the prebiotic. Capsule products were subjected to the evaluation of storage capability at different temperatures namely room temperature, 4- 10°C and 37°C. Experimental results showed that in the spray drying condition with 100°C inlet temperature, 3 bar pressure, 6% SPI, 1% prebiotic inulin, the obtained synbiotic product had cell density by 1,32 x 108 CFU/g, 6,12% humidity and retains probiotic activity. Symbiotic products have the capability of protecting 78% biomass in the artificial stomach environment versus 32% free cells after 60 minutes of testing.

Additionally, capsules also showed the ability to preserve 85,54% biomass density in normal conditions after 8 weeks of the experiment. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan day là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các sô liệu, kêt quả nêu trong luận văn là trung thực. Tôi xin chịu trách nhiệm vê nghiên cứu của minh.

Nguyễn Trầm Kha VI MỤC LỤC LOI CAM 090. iv [Von hievong::tattt'tttdddddddiddd'Ÿ. Vv LOI CAM DOAN 000.9 2 xi DANH MỤC HINH ANH. TONG QUAN TAI LLIỆU.

- G2 + SE SE E$EE£E2E£EEeEsEeEeE+E£eEsEeesecee 3 1.1 Khái niệm probiotic, prebiotic, chất mang và synbiotiC .1 Probiotic, preblotIC và SYNDIOLIC .2 Chất mang protein và protein đậu nành (SP ]).---- - 2 2 2 2+s+s+Ez£z£zze+ezesree 5 1.2 Nắm men Saccharomyces DouÏardii. «+ c5 sec St E211 1111111111 xe 6 1.1 Lich sử phát hiện và đặc điểm sinh hỌC.2 Một số đặc tính probiotic ưu thé của ,Š.3 Tong quan về kỹ thuật vi gói và sấy phun .1 Kỹ thuật VI gỐI.2 Kỹ thuật vi gói sấy phunn. ¿6-6-5256 SE922 SE E93 123931112111 11 2121112111111 re.3 Tác động của quá trình sấy phun đối với sản phẩm probiotic .4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm Plackett — Burman và thiết kế tối ưu hóa môi trường nuôi cay theo RSM — CCTÌD.5 Các nghiên cứu trong nước, ngoài nước về hướng nghiên cứu dé tài. VAT LIEU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.1 Thời gian và địa điểm thực hiện.1 Đối tượng nghiên CỨU.2 Vật liệu và hóa chat thí nghiệm .---- ¿+ 5252292 SE+E+EE£E£EvEEEEErEererrrrees 20 2.1 Thiết bị và dụng CỤ.2 Hóa chat và môi trường.3 Phương pháp va nội dung thực hiỆn.1 Sơ đồ tổng quát nội dung nghiên cứu .2 Thí nghiệm tiên dé về đặc điểm sinh trưởng và hoạt tính probiotic S.1 Hình thái và đường cong sinh trưởng của S.boulardii trên môi trường YPD.2 Phương pháp kiểm tra kha năng sống của probiotic trong môi trường dạ dày ¡i8 3.3Phương pháp kiểm tra khả năng sống của probiotic trong môi trường muối mật nhân CAO.4 Phương pháp thử nghiệm đối kháng với vi khuẩn E.coli và Salmonella sp bang phương pháp đục lỗ thach.---- ¿+ - 656562228 S* S2 EE SE 2E2EEE2EEE1E1 31111111111 ce.5 Phương pháp xác định khả năng giảm cholesterol của nam men S.3 Quy hoạch thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển sinh khối SACCHAVOMYCES ĐOHQFHII.1 Khao sát nồng độ chất dinh dưỡng ảnh hưởng đến sự phát triển sinh khối nam men làm tiền dé cho thiết kế Plackett-Burman .2 Thiết kế sàng lọc yếu tô thí nghiệm theo Plackett — Burman .3 Thiết kế tối ưu hóa môi trường nuôi cây theo RSM - CCD.4 Thí nghiệm sấy phun, tạo viên nang và khảo sát điều kiện bảo quản của viên nang 4101001115.1 Bồ trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ đầu vào quá trình sấy phun.2 Bồ trí thí nghiệm khảo sát nồng độ SPI ảnh hưởng đến mật độ sinh khối và độ âm chế phẩm sấy phunn.--- ¿6-5-5222 9S2SE2E9EESEEE9EE2123911 2321112111111 1112111111 ce0.3 Bồ trí thí nghiệm khảo sát nông độ inuline kết hợp với SPI ảnh hưởng đến chat lượng sản phẩm synbiOtiC .44 Tạo viên nang synbiotic và theo dõi thời gian bao quan cua viên nang trong điều kiện nhiệt độ môi trường khác nhaU.5 Các phương pháp phân tÍch.

KET QUA VA BIEN LUẬN .1 Các thí nghiệm tiền đỀ.1 Hình thái và đường cong sinh trưởng nam men S.2 Các hoạt tính probiotic của chủng giống .1 Khả năng chồng chịu môi trường dạ dày nhân tạo .2 Khả năng chồng chịu môi trường muối MAL .3 Khả năng đối kháng vi khuẩn gây bệnh.4 Khả năng giảm cholestesrol .2 Tối ưu hóa môi trường nuôi cay nam men bang phương pháp quy hoạch thực nghiệm đê thu nhận sinh khôi Saccharomyces boulardii giàu hoạt tinh probiotic .1 Các thí nghiệm khảo sát dinh dưỡng tiên dé trên môi trường nuôi cay YPD.2 Kết quả thiết kế sàng lọc theo thiết kế Plackett — Burman .3 Thiết kế tối ưu hóa môi trường nuôi cây theo RSM — CCD.3 Vi gói say phun va bước đầu tạo chế phẩm synbiotiC.1 Kết quả khảo sát nhiệt độ đầu vào ảnh hưởng đến mật độ sinh khối chế phẩm sấy PUN 0 .2 Anh hưởng nồng độ SPI đến mật độ sinh khối chế phẩm sấy phun.3 Ảnh hưởng của nông độ inulin đến mật độ sinh khối chế phẩm say phun.4 Tái kiểm tra họat tính của chế phẩm say sây phun .5 Kết qua theo dõi thời gian bảo quản viên nang. KET LUẬN VÀ KIÊN NGHI.ccccccsccccesssccsscscecessecesecsceceseevevacsceceeveees 59 TAI LIEU THAM KHẢO. G7 IX DANH MỤC CAC CHỮ VIET TAT BSH: Bacterial bile salt hydrolase HPK: Histidine Protein Kinase PB: Plackett— Burman RSM-CCD: Response surface methodology- Central composite design SGJ: Simulated gastric juice SIF: Simulated intestinal fluid SPI: Soy protein isolate Y PD: Yeast extract peptone dextrose DANH MỤC BANG Bang l1.I Các vi sinh vật được sử dụng như probiotic .2 Thanh phan các acid amin trong soy protein isolate.3 Hệ thong phân loại nam mem Saccharomyces boulardii.4 Hiệu quả của Saccharomyces boulardii trong điều trị hội chứng bệnh tiêu CHAY PP .5 Giá trị các điểm sao ơ trong thiết kế CCT.1 Bồ trí các nghiệm thức khảo sát mức độ ảnh hưởng chat của co chat đến sinh KhOi /227/77A8086.2 Bảng ma trận theo thiết kế Plackett — Burman.3 Các yếu tô sử dụng trong Plackett — Burman .4 Các yếu tô sử dụng trong RSM — CCTD. ¿552cc vc2x2tErxcrerrrrreee 28 Bảng 2.5 Các thí nghiệm được bồ trí theo giao thức RSM-CCD.1: Kết quả thử nghiệm đối kháng vi khuẩn E.coli va Samonella sp.2 Tỷ lệ sống sót của S.boulardii trong môi trường cholesterol .3 Khả năng hap thu cholesterol của ,Š.----5- +55 5scc+cscsccse 40 Bang 3.4 Kết quả thực nghiệm theo giao thức Plackettt-Burman.5 Kết quả phân tích mức anh hưởng của các yếu t6 thí nghiệm đến chỉ tiêu theo dõi theo Plackettt-BUrman.

- -- << << + 1 190000 nọ re 46 Bang 3.6 Kết quả thực nghiệm các nghiệm thức theo giao thức RSM-CCD.7 Kết quả phân tích anova kết quả thực nghiệm RSM-CCD.8 Phân tích thí nghiệm ở tâm phương ắn.9 So sánh tính ý nghĩa của các hằng số hồi quy theo tiêu chuẩn Student .10 Điều kiện đáp ứng tối ưu sinh khối theo phương pháp RSM-CCD .11 Mật độ sinh khối và độ 4m chế phẩm sấy phun trong điều kiện say với nhiệt độ đầu vào khác nhaU.