Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu quy trình tách chiết beta glucan β glucan từ bã men bia thu nhận tại công ty tnhh nhà máy bia heineken việt nam đà nẵng bằng phương pháp sinh học

Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu quy trình tách chiết beta glucan β glucan từ bã men bia thu nhận tại, điều tra thực trạng, phân tích số liệu, đề xuất

• Tác giả: Nguyễn Thị Thảo
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Vũ Khánh Trang
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu quy trình tách chiết beta-glucan (β – glucan) từ bã men bia thu nhận tại Công ty TNHH Nhà Máy Bia Heineken Việt Nam – Đà Nẵng bằng phương pháp sinh học
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ BETA-GLUCAN (β-GLUCAN)
• 1.2. GIỚI THIỆU VỀ BÃ THẢI MEN BIA
• 1.3. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VỀ β-GLUCAN
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 3.1. KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH TÁCH CHIẾT β-GLUCAN
• 3.2. QUY TRÌNH TÁCH CHIẾT β-GLUCAN BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
• 3.3. ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM β-GLUCAN VÀO KHẨU PHẦN ĂN CỦA CÁ RÔ PHI ĐẦU VUÔNG
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về beta glucan

Beta glucan (beta glucan) là một polysaccharide tự nhiên, chủ yếu được tìm thấy trong thành tế bào của nấm men, đặc biệt là nấm men Saccharomyces cerevisiae. Nghiên cứu cho thấy rằng beta glucan có khả năng kích thích hệ miễn dịch, giúp tăng cường sức đề kháng cho vật nuôi. Theo các tài liệu, beta glucan chiếm khoảng 50-60% trọng lượng khô của thành tế bào nấm men. Việc tách chiết beta glucan từ bã men bia không chỉ giúp tận dụng nguồn nguyên liệu thải mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao cho ngành chăn nuôi. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng beta glucan có thể được sử dụng như một yếu tố kích thích miễn dịch, giúp tăng cường khả năng chống lại các bệnh nhiễm khuẩn và nấm. Điều này mở ra cơ hội ứng dụng beta glucan trong sản xuất thức ăn cho gia súc và thủy sản.

1.1. Vai trò của beta glucan

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng beta glucan có khả năng kích thích sản xuất đại thực bào và tăng cường khả năng miễn dịch không đặc hiệu của vật chủ. Khi beta glucan được đưa vào cơ thể, nó tương tác với các thụ thể trên bề mặt của tế bào miễn dịch, từ đó kích thích sản xuất các cytokine và kháng thể. Điều này không chỉ giúp tăng cường khả năng chống lại các tác nhân gây bệnh mà còn hỗ trợ quá trình phục hồi của các mô bị tổn thương. Các nghiên cứu cũng cho thấy rằng beta glucan có thể làm giảm nguy cơ mắc các bệnh ung thư và tăng cường hiệu quả của các loại thuốc điều trị. Do đó, việc ứng dụng beta glucan trong chăn nuôi và sản xuất thực phẩm có thể mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe của động vật và con người.

II. Quy trình tách chiết beta glucan

Quy trình tách chiết beta glucan từ bã men bia tại Công ty TNHH Nhà Máy Bia Heineken Việt Nam – Đà Nẵng được thực hiện bằng phương pháp sinh học. Quy trình này bao gồm các bước như xử lý enzyme protease, điều chỉnh nhiệt độ và thời gian ủ. Nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt độ và nồng độ enzyme có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tách chiết beta glucan. Việc tối ưu hóa các điều kiện này không chỉ giúp tăng cường hiệu suất tách chiết mà còn đảm bảo chất lượng của sản phẩm thu được. Kết quả cho thấy rằng việc sử dụng enzyme protease công nghiệp có thể mang lại hiệu quả cao hơn so với enzyme tinh khiết, mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất beta glucan.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình tách chiết

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình tách chiết beta glucan. Nhiệt độ tối ưu giúp enzyme hoạt động hiệu quả, từ đó tăng cường khả năng phân giải thành tế bào nấm men. Bên cạnh đó, nồng độ enzyme cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất tách chiết. Kết quả cho thấy rằng việc điều chỉnh nồng độ enzyme phù hợp có thể giúp tối ưu hóa quy trình và nâng cao chất lượng sản phẩm. Thời gian xử lý cũng cần được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo rằng beta glucan được tách chiết một cách hiệu quả nhất.

III. Ứng dụng beta glucan trong chăn nuôi

Chế phẩm beta glucan thu được từ bã men bia có thể được ứng dụng trong khẩu phần ăn của cá rô phi đầu vuông (Anabas Testudinus). Nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung beta glucan vào khẩu phần ăn giúp tăng cường sức đề kháng và cải thiện tỷ lệ sống sót của cá. Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng cá được cho ăn chế phẩm beta glucan có khối lượng tăng trưởng tốt hơn so với nhóm đối chứng. Điều này cho thấy rằng beta glucan không chỉ có tác dụng tích cực đến sức khỏe của cá mà còn có thể cải thiện hiệu suất chăn nuôi. Việc ứng dụng beta glucan trong chăn nuôi có thể giúp giảm thiểu chi phí và tăng lợi nhuận cho người nuôi.

3.1. Lợi ích của beta glucan trong chăn nuôi

Việc bổ sung beta glucan vào khẩu phần ăn của động vật không chỉ giúp tăng cường sức đề kháng mà còn cải thiện khả năng tiêu hóa và hấp thu dinh dưỡng. Nghiên cứu cho thấy rằng beta glucan có thể kích thích sự phát triển của vi khuẩn có lợi trong đường ruột, từ đó cải thiện sức khỏe đường tiêu hóa của động vật. Ngoài ra, beta glucan còn giúp giảm thiểu tác động của stress trong quá trình vận chuyển và nuôi dưỡng, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng. Điều này mở ra cơ hội lớn cho việc ứng dụng beta glucan trong ngành chăn nuôi, góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ sức khỏe động vật.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp sản xuất bia tại Việt Nam phát triển mạnh mẽ với sản lượng lớn, kéo theo lượng bã thải men bia khổng lồ gây áp lực lên môi trường. Trung bình, cứ sản xuất 1000 lít bia thì phát sinh khoảng 10 kg bã men bia với độ ẩm 85-90%. Bã men bia chứa thành phần β-glucan chiếm khoảng 50-60% trọng lượng khô thành tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae, một polysaccharide có giá trị sinh học cao. Việc tận dụng bã men bia để tách chiết β-glucan không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra sản phẩm có giá trị kinh tế, ứng dụng trong ngành chăn nuôi và y dược.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng quy trình tách chiết β-glucan từ bã men bia thu nhận tại Công ty TNHH Nhà Máy Bia Heineken Việt Nam – Đà Nẵng bằng phương pháp sinh học, đồng thời ứng dụng chế phẩm β-glucan vào khẩu phần ăn của cá rô phi đầu vuông nhằm tăng sức đề kháng và cải thiện tỷ lệ sống. Nghiên cứu được thực hiện trong năm 2018, tập trung vào khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình tách chiết như nhiệt độ, nồng độ enzyme protease và thời gian xử lý enzyme.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp giải pháp tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm công nghiệp, giảm chi phí xử lý chất thải và phát triển sản phẩm sinh học có tác dụng kích thích miễn dịch trong chăn nuôi thủy sản. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường tại các nhà máy sản xuất bia cũng như các trang trại nuôi cá ở khu vực miền Trung Việt Nam.

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:

• Cấu trúc và tính chất β-glucan: β-glucan là polysaccharide gồm các liên kết β-1,3 và β-1,6 glucosyl, tồn tại chủ yếu trong thành tế bào nấm men Saccharomyces cerevisiae. β-glucan có khả năng kích thích hệ miễn dịch không đặc hiệu, tăng cường hoạt động đại thực bào, bạch cầu trung tính và sản xuất cytokine, giúp vật chủ chống lại vi khuẩn, virus và ký sinh trùng.

• Phương pháp sinh học tách chiết β-glucan: Sử dụng enzyme protease công nghiệp để phá vỡ thành tế bào nấm men, kết hợp với xử lý nhiệt và hóa chất (NaOH, acetone, ethanol) nhằm loại bỏ protein, lipid và tạp chất, thu nhận sản phẩm β-glucan tinh khiết.

• Ứng dụng β-glucan trong chăn nuôi thủy sản: β-glucan được bổ sung vào thức ăn giúp tăng tỷ lệ sống, cải thiện sức đề kháng và giảm thiểu bệnh tật ở cá rô phi đầu vuông, đặc biệt trong điều kiện môi trường có nguy cơ nhiễm khuẩn cao.

Các khái niệm chính bao gồm: β-glucan, enzyme protease, hiệu suất tách chiết, tỷ lệ sống cá, miễn dịch không đặc hiệu.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Bã men bia Saccharomyces cerevisiae thu nhận từ Công ty TNHH Nhà Máy Bia Heineken Việt Nam – Đà Nẵng, cá rô phi đầu vuông (Anabas testudinus) mua tại trại giống thủy sản Hòa Khương.

• Phương pháp phân tích: Nghiên cứu khảo sát các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình tách chiết β-glucan gồm nhiệt độ rửa bã (30°C, 60°C, 90°C), nồng độ enzyme protease (0%, 0.3%, 0.5%, 0.7%, 0.9%) và thời gian xử lý enzyme (6, 12, 24 giờ). Hàm lượng β-glucan được xác định bằng phương pháp phản ứng màu với phenol và acid sulfuric, đo quang phổ ở bước sóng 490 nm.

• Thiết kế thí nghiệm ứng dụng: 120 cá rô phi đầu vuông 30 ngày tuổi, trọng lượng trung bình 5.02 g/con, được chia thành 2 nhóm: nhóm A bổ sung 0.2% chế phẩm β-glucan vào khẩu phần ăn, nhóm B đối chứng không bổ sung. Mỗi nhóm gồm 3 lô, mỗi lô 20 con. Thí nghiệm kéo dài 16 ngày, theo dõi khối lượng và tỷ lệ sống.

• Xử lý số liệu: Phân tích phương sai ANOVA một yếu tố và kiểm định LSD với mức ý nghĩa 5% sử dụng phần mềm Statgraphics.

• Timeline nghiên cứu: Thu thập mẫu và khảo sát điều kiện tách chiết trong 3 tháng, xây dựng quy trình và sản xuất chế phẩm trong 1 tháng, thí nghiệm ứng dụng trên cá trong 16 ngày, xử lý và phân tích số liệu trong 1 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của nhiệt độ rửa bã nấm men đến hiệu suất tách chiết β-glucan: Nhiệt độ rửa bã càng cao thì hàm lượng β-glucan thu được càng lớn. Ở 90°C, khối lượng β-glucan thu được là 0.65 g/2 g mẫu, hiệu suất thu hồi đạt 33%, cao hơn đáng kể so với 60°C (0.45 g) và 30°C (0.22 g).

2. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme protease: Nồng độ enzyme 0.5% cho hiệu suất tách chiết β-glucan cao nhất với khối lượng 0.67 g/2 g mẫu. Khi tăng nồng độ enzyme lên 0.7% và 0.9%, hàm lượng β-glucan giảm nhẹ, có thể do enzyme phá hủy cấu trúc polysaccharide.

3. Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzyme: Thời gian ủ enzyme 6 giờ cho hiệu suất thu hồi β-glucan cao nhất (0.65 g), trong khi 12 giờ và 24 giờ giảm lần lượt còn 0.54 g và 0.40 g. Thời gian xử lý quá dài làm phân hủy β-glucan hòa tan, giảm hiệu suất.

4. Ứng dụng chế phẩm β-glucan vào khẩu phần ăn cá rô phi đầu vuông: Sau 16 ngày, nhóm cá được bổ sung β-glucan có tỷ lệ sống sót 98.22%, cao hơn nhóm đối chứng 89.5% (p<0.05). Tuy nhiên, khối lượng cá giữa hai nhóm không có sự khác biệt đáng kể do thời gian nuôi còn ngắn.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy nhiệt độ rửa bã nấm men là yếu tố quan trọng giúp phá vỡ thành tế bào, tạo điều kiện thuận lợi cho enzyme protease hoạt động hiệu quả. Nồng độ enzyme 0.5% là mức tối ưu để thủy phân protein mà không làm tổn hại cấu trúc β-glucan. Thời gian xử lý enzyme 6 giờ đủ để phá vỡ lớp mannoprotein và protein màng tế bào, tránh phân hủy quá mức polysaccharide.

So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả tương đồng với nghiên cứu của Lý Thị Minh Hiền và Nguyễn Ngọc Sơn về điều kiện tách chiết β-glucan từ bã men bia. Việc sử dụng enzyme protease công nghiệp từ vi khuẩn Bacillus licheniformis là giải pháp kinh tế và hiệu quả, giảm chi phí so với enzyme tinh sạch.

Ứng dụng chế phẩm β-glucan vào khẩu phần ăn cá rô phi đầu vuông giúp tăng tỷ lệ sống, giảm thiểu bệnh xuất huyết do vi khuẩn Aeromonas hydrophila và Edwardsiella tarda gây ra trong điều kiện nuôi thử nghiệm. Mặc dù chưa thấy sự khác biệt về tăng trưởng khối lượng cá, nhưng kết quả này phù hợp với các nghiên cứu khác về tác dụng kích thích miễn dịch của β-glucan trên thủy sản.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hàm lượng β-glucan thu được ở các điều kiện nhiệt độ, nồng độ enzyme và thời gian xử lý, cũng như biểu đồ tỷ lệ sống của cá giữa các nghiệm thức, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của quy trình và ứng dụng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai quy trình tách chiết β-glucan tại các nhà máy bia: Áp dụng quy trình sinh học với nhiệt độ rửa bã 90°C, nồng độ enzyme protease 0.5%, thời gian xử lý 6 giờ để thu nhận β-glucan chất lượng cao, giảm chi phí xử lý bã thải và tạo sản phẩm giá trị gia tăng. Thời gian thực hiện trong 6-12 tháng, chủ thể là các nhà máy bia và đơn vị nghiên cứu công nghệ sinh học.

2. Phát triển sản phẩm chế phẩm β-glucan cho ngành chăn nuôi thủy sản: Sản xuất chế phẩm β-glucan dạng bột hoặc viên bổ sung vào thức ăn cá rô phi, tôm và các loài thủy sản khác nhằm tăng sức đề kháng, giảm tỷ lệ chết do bệnh. Thời gian triển khai 12 tháng, chủ thể là doanh nghiệp sản xuất thức ăn thủy sản.

3. Nâng cao nhận thức và đào tạo kỹ thuật cho người nuôi cá: Tổ chức các khóa tập huấn về lợi ích và cách sử dụng chế phẩm β-glucan trong nuôi trồng thủy sản, đặc biệt tại các trại giống và vùng nuôi cá ở miền Trung. Thời gian 6 tháng, chủ thể là các cơ quan quản lý nông nghiệp và tổ chức đào tạo.

4. Nghiên cứu tiếp tục về đánh giá chất lượng và hiệu quả lâu dài của β-glucan: Sử dụng các phương pháp hiện đại như bộ kit định lượng β-glucan, phân lập vi sinh vật gây bệnh để thử nghiệm gây bệnh nhân tạo, đánh giá tác động lâu dài của chế phẩm trên tăng trưởng và miễn dịch cá. Thời gian 12-24 tháng, chủ thể là các viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà máy sản xuất bia và xử lý chất thải công nghiệp: Nghiên cứu cung cấp quy trình tận dụng bã men bia thành sản phẩm β-glucan giá trị, giúp giảm thiểu ô nhiễm và tăng hiệu quả kinh tế.

2. Doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi thủy sản: Tham khảo công nghệ tách chiết và ứng dụng β-glucan làm phụ gia thức ăn giúp tăng sức đề kháng, giảm bệnh tật cho cá và tôm.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành công nghệ sinh học, môi trường: Tài liệu chi tiết về phương pháp sinh học tách chiết polysaccharide từ nguyên liệu sinh học, cùng các phân tích thống kê và ứng dụng thực tiễn.

4. Người nuôi trồng thủy sản và quản lý nông nghiệp: Hiểu rõ tác dụng của β-glucan trong tăng cường miễn dịch và cải thiện tỷ lệ sống cá, từ đó áp dụng vào thực tế nuôi trồng nhằm nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế.

Câu hỏi thường gặp

1. β-glucan là gì và tại sao nó quan trọng trong chăn nuôi thủy sản?
   β-glucan là polysaccharide có trong thành tế bào nấm men, có khả năng kích thích hệ miễn dịch không đặc hiệu của vật nuôi, giúp tăng sức đề kháng chống lại vi khuẩn, virus và ký sinh trùng. Ví dụ, bổ sung β-glucan vào thức ăn cá rô phi giúp giảm tỷ lệ chết do bệnh xuất huyết.

2. Phương pháp sinh học tách chiết β-glucan có ưu điểm gì so với phương pháp hóa học?
   Phương pháp sinh học sử dụng enzyme protease giúp giữ nguyên cấu trúc β-glucan, giảm sử dụng hóa chất độc hại, thân thiện với môi trường và tiết kiệm chi phí. Nghiên cứu cho thấy hiệu suất thu hồi β-glucan cao hơn khi sử dụng enzyme protease công nghiệp.

3. Tại sao nhiệt độ rửa bã nấm men lại ảnh hưởng đến hiệu suất tách chiết?
   Nhiệt độ cao (90°C) giúp biến tính protein và phá vỡ thành tế bào nấm men, tạo điều kiện cho enzyme protease hoạt động hiệu quả hơn, từ đó tăng hàm lượng β-glucan thu được.

4. Có thể sử dụng enzyme protease công nghiệp thay cho enzyme tinh sạch không?
   Có thể. Nghiên cứu đã chứng minh enzyme protease công nghiệp từ vi khuẩn Bacillus licheniformis cho hiệu quả tách chiết β-glucan tương đương hoặc tốt hơn enzyme tinh sạch, đồng thời giảm chi phí sản xuất.

5. Bổ sung β-glucan vào khẩu phần ăn cá trong bao lâu để thấy hiệu quả?
   Trong nghiên cứu, sau 16 ngày bổ sung β-glucan đã thấy tỷ lệ sống cá tăng đáng kể. Tuy nhiên, để đánh giá tác động tăng trưởng khối lượng cần thời gian nuôi dài hơn. Việc bổ sung liên tục trong giai đoạn cá con giúp tăng sức đề kháng và giảm thiểu bệnh tật.

Kết luận

• Đã xây dựng thành công quy trình tách chiết β-glucan từ bã men bia với hiệu suất thu hồi khoảng 33% từ 2 g bã khô, sử dụng nhiệt độ rửa 90°C, enzyme protease 0.5% và thời gian xử lý 6 giờ.
• Chế phẩm β-glucan thu được có khả năng tăng tỷ lệ sống sót của cá rô phi đầu vuông, giảm thiểu bệnh xuất huyết do vi khuẩn gây ra trong điều kiện nuôi thử nghiệm.
• Phương pháp sinh học sử dụng enzyme protease công nghiệp là giải pháp kinh tế, thân thiện môi trường và hiệu quả cao so với phương pháp hóa học truyền thống.
• Ứng dụng β-glucan trong chăn nuôi thủy sản tại các trại giống và vùng nuôi cá miền Trung có tiềm năng nâng cao năng suất và giảm thiểu dịch bệnh.
• Đề xuất tiếp tục nghiên cứu đánh giá chất lượng chế phẩm bằng các phương pháp hiện đại và mở rộng ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản và chăn nuôi gia cầm, gia súc.

Các nhà máy bia và doanh nghiệp chăn nuôi nên phối hợp triển khai quy trình tách chiết và ứng dụng β-glucan, đồng thời đầu tư nghiên cứu mở rộng để nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 Luan van 3 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN VỀ BETA-GLUCAN (β-GLUCAN) 1. Cấu trúc Glucan là một biopolymer của 1,3-D-glucose (hoặc 1,6-D-glucose) được tìm thấy trên vách tế bào vi khuẩn, thực vật và nấm. Glucan bao gồm những liên kết không phân nhánh của liên kết β-1,3 và liên kết β-1,4-glucopyranose tạo nên các chuỗi polysaccharide, chưa khoảng 250000 phân tử glucose [8] [29].

Cấu trúc hóa học của β- lucan Hình 1. Cấu trúc không gian của β-glucan 1. Tính chất Luan van 4 β - glucan không tan trong ethanol, aceton nhưng tan trong NaOH ( trừ β-glucan và từ nấm ) và (CH3)2SO4. Sự hòa tan này làm giảm bậc cấu trúc hóa học dưới tác động của chất oxy hóa mạnh.

β–glucan có nguồn gốc sinh học, thường tác động đến sự tăng cường đáp ứng miễn dịch tế bào từ các kháng nguyên, nhiễm trùng, ung bướu [30],[37]. Vai trò của β-glucan a. β-glucan giúp tăng cường hệ miễn dịch [8],[26] β – glucan có khả năng kích thích hệ miễn dịch chống lại mầm bệnh rất hiệu quả. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng: β-glucan có khả năng tăng cường mạnh mẽ quá trình sản xuất đại thực bào và tăng tính kháng không đặc hiệu của vật chủ đối với vi khuẩn, các loại nấm và bệnh nhiễm kí sinh trùng.

β –glucan kết hợp với các thụ thể bên ngoài màng của đại thực bào và những tế bào bạch cầu khác (bao gồm cả những tế bào tự nhiên và những tế bào tạo độc tố của cơ thể). Với sự kết hợp đặc hiệu giữa những thụ thể trên bề mặt đại thực bào các tác nhận lạ, β-glucan có tác dụng phát hiện sự xâm nhập hoặc bám vào cơ thể của các nhân tố bất lợi và cảnh báo cho cơ thể biết. β – glucan kết hợp rất đặc hiệu với các bạch cầu và gây ra những phản ứng chuỗi dẫn đến làm tăng hoạt tính miễn dịch như: - Sản xuất ra những thế bào bạch cầu từ tủy xương, bao gồm: đại thực bào, bạch cầu trung tính và hồng cầu. - Huy động các tế bào bạch cầu máu có khả năng nhận diện “kẻ thù” và di chuyển đến nơi có tác nhân lạ.

- Hoạt tính thực bào của bạch cầu cần tiêu diệt các tế bào bên ngoài xâm nhập vào. - Sản xuất ra các tác nhân kháng vi sinh vật tăng cường sự đặc hiệu của hệ thống miễn dịch. β-glucan có thể kích thích đại thực bào, vì vậy làm tăng quá trình sản xuất interleukins, cytokines và kháng thể đặc hiệu cho quá trình kích hoạt toàn bộ Luan van 5 hệ thống miễn dịch của cơ thể. Sau đó, cơ thể đã sẵn sàng chống lại và trung hòa mầm bệnh xâm nhập được gây ra bởi các vi sinh vật.

Ngoài ra, β – glucan còn giúp tăng tốc độ phục hồi của các mô bị tổn thương và kích hoạt các thành phần khác của hệ thống miễn dịch. β – glucan cũng kích hoạt sản xuất các tế bào bạch cầu ở trong tủy xương. Quá trình sản xuất tủy xương bị suy giảm, có nghĩa là giảm số lượng bạch cầu và gia tăng nguy cơ nhiễm bệnh và ung thư. β – glucan có thể gia tăng sức đề kháng của chuột với bệnh bạch cầu lympho do sự lây nhiễm Staphylococcus aureus.

β – glucan có ảnh hưởng đến tất cả các động vật có vú, chim, cá và đặc biệt miễn dịch gia tăng trên một số loài cá [9]. Ngoài ra, nhiều nghiên cứu khác còn cho thấy hiệu quả tích cực của β – glucan trong việc điều trị các khối u nhọt ác tính, bệnh HIV, sự biến chứng của các vết thương [16]. Đồng thời, β – glucan còn tăng cường đặc hiệu của các loại thuốc kháng sinh và kháng virus. β – glucan tác động lên tế bào ung thư [29],[33] Các nghiên cứu trên động vật cho thấy rằng, β – glucan ngăn cản sự phát triển của ung thư ruột già, phổi, dạ dày, tuyến tiền liệt cổ, bang quang và não cũng như các bệnh bạch cầu.

Tín hiệu của sự ức chế này trên động vật ở điều kiện sống không có thời điểm rõ ràng, nhưng nó cung cấp một ý tưởng mới về tiềm năng của β – glucan. Ngoài ra, β – glucan còn ngăn cản dấu hiệu của ung thư thông qua sự tăng cường quá trình lão hóa tế bào ung thư. Cơ chế chống ung thư gồm các con đường cơ bản sau: - Bảo vệ những tế bào khỏe mạnh khỏi tế bào ung thư. - Tăng cường khả năng hoạt động của hệ thống miễn dịch để tìm và tiêu diệt những tế bào ung thư.

- Giúp kiểm soát lại quá trình phân chia và lão hóa tế bào. - Giúp ngăn cản sự di căn của tế bào ung thư. Ứng dụng chế phẩm β – glucan trong chăn nuôi Đã có rất nhiều nghiên cứu về ứng dụng β glucan trong chăn nuôi thủy sản, gia cầm và gia súc. Các nghiên cứu chỉ ra rằng khi cho sinh vật ăn thức ăn có trộn với β - glucan cho tỷ lệ sống cao hơn, khỏe mạnh và tăng sức đề kháng.

Đối với nuôi trồng thủy sản - Đối với cá [9] [20]. β – glucan có hiệu quả kích thích miễn dịch không đặc hiệu trên một số loài cá. Sự kích thích miễn dịch được nghiên cứu trên nhiều loại cá. Tác nhân kích thích miễn dịch gắn với các thụ thể một cách đặc hiệu trên bề mặt của thể thực bào và lympho bào.

Nhờ hoạt động này của tế bào sẽ đưa các kết quả làm gia tăng sản xuất enzyme có thể tiêu diệt cơ chế gây bệnh, các thông tin hóa học (interferon, interleukine và các protein bổ trợ) mà kích hoạt các yếu tốt cảnh báo của hệ thống miễn dịch và tăng cường hoạt động của tế bào lympho “B” và “T”. β – glucan có độ nhớt cao giúp cho sinh vật ăn ngon miệng hơn. β – glucan bổ sung vào thức ăn của cá hoặc cá nuôi, ngâm phôi hoặc tôm bột của cá biển với β – glucan sẽ giúp cá đề kháng tốt hơn với các độc tốt và cải thiện mức độ tăng trưởng. Nó cần thiết cho sự vận chuyển cá nhằm gia tăng sức đề kháng, tránh cá vận chuyển bị stress, vì stress sẽ làm hạn chế khả năng miễn dịch.

β – glucan giúp làm giảm bớt ảnh hưởng của stress và ngăn ngừa cá bị bệnh. Nó làm lành vết thương mau hơn, hạn chế sự tiếp xúc bề mặc với độc tố có trong nước. Không những thế nó còn tích cực chống lại các khối u, bướu và trường hợp cá bị dị thường. Khi bổ sung β – glucan vào khẩu phần ăn cùng với vitamin và acid béo không bão hòa.

β – glucan như một vật mang chất bổ dung vào dinh dưỡng, nó là tiềm năng làm tăng chất lượng thức ăn, giúp cá khỏe hơn cũng như giúp cho cá sống lâu hơn. β – glucan kích thích vi khuẩn có lợi trong đường tiêu hóa như Luan van 7 là một trong những yếu tố của men tiêu hóa, xem như là một nguồn “vitamin”, bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đun và không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ cao hay quá trình kết viên thức ăn. - Đối với tôm [6],[12] Cho đến nay, β – glucan được sử dụng rất thành công như là tác nhân kích thích miễn dịch để tăng sức đề kháng chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn và virus. Khi sử dụng β –1,3 và β – 1,6- glucan chiết xuất từ nấm men giúp tăng tính kháng đối với vi khuẩn Vibrio và sự nhiễm virus gây trên bệnh đốm trắng.

β – 1,3-glucan làm tăng hoạt động đại thực bào, sự kết dính tế bào và sinh ra anion supeixide khi thêm vào thức ăn. Peptidoglycan là những phân đoạn của vách tế bào vi sinh vật có thể giúp tăng tính kháng thể khi nhiễm vi khuẩn. Thức ăn tôm bổ sung peptidoglycan đáp ứng kích thích miễn dịch chống lại sự xâm nhập virus. Hệ thống miễn dịch của tôm có chỉ số protein cao.

Protein liên quan đến sự nhận biết β – glucan bên ngoài thông qua liên kết giữa protein và lipopolysaccharide và protein liên kết với β – glucan. Vỏ protein có tác dụng lấy tác nhân lạ xâm nhập vào và sự ngăn cản mất máu từ những vết thương. β – glucan và vitamin C được duy trì hoặc bổ sung với thức ăn khi so sánh với đối chứng cho thấy tăng cường tốc độ sinh trưởng của tôm. Cơ chế hấp thu qua hệ tiêu hóa của β – glucan đã được xác định.

Nếu β – glucan được hấp thu bởi tôm và tạo ra nguồn năng lượng, nó có thể được xem như tốc độ tăng trưởng do nguồn năng lương có ích thu được từ β – glucan. Trong điều kiện này, β – glucan có thể bị mất đi trong suốt quá trình tiêu hóa, sự ảnh hưởng hàm lượng β – glucan có ích khi kích thích miễn dịch, nhưng nó không giống như một nguồn năng lượng [16]. Điều này không quan trọng vì đối với tôm có thể phản ứng với môt lượng rất nhỏ β – glucan. Hàm lượng đường glucose trong máu của tôm với thức ăn bổ sung β – glucan và vitamin C đã giảm nhiều so với đối chứng, ngược lại hàm lượng Luan van 8 glycogen của tuyến tiêu hóa lại cao hơn đối chừng.

Do vậy, sự trao đổi chất của protein và tổng hợp glycogen có thể liên quan đến hiệu quả của β – glucan đối với hệ thống miễn dịch. β – glucan bị phân hủy trong tuyến tiêu hóa bởi enzyme-glucanase để tạo năng lượng và tạo glucose từ glycogen qua con đường UDP-glucose. Trong điều kiện này, phần lớn protein có thể hấp thụ qua tuyến tiêu hóa vào máu mà không được sử dụng như một nguồn năng lượng [16]. Một số nghiên cứu khác, khi bổ sung 0.2% β-glucan vào thức ăn ương của cá lóc bông giúp tăng tỉ lệ sống sót, tốc đọ tăng trưởng chiều dài, khối lượng và hệ số miễn dịch của cá [17].

Đối với chăn nuôi gia cầm, gia súc Một nghiên cứu chỉ ra rằng khi bổ sung β-glucan với tỉ lệ 0.1% vào thức ăn của gà sẽ hạn chế sự xâm nhập, phát triển của Salmonella trong gan và lá lách [18], với tỉ lệ 0.15% trong khẩu phần ăn của gà đều có tác đông tốt đến khổi lượng tăng trọng, hệ số chuyển hóa thức ăn của gà. β-glucan có tác động tích cực đối với heo, ông đề xuất bổ sung β-glucan vào khẩu phần ăn của heo con sau khi cai sữa với hàm lượng 0.025% cải thiện tốc độ tăng trưởng và khả năng chống lại Streptococcus suis. Tuy nhiên, nghiên cứu này chỉ ra, β-glucan sản xuất bằng các phương pháp khác nhau có thể có hiệu ứng khác nhau về hiệu suất tăng trưởng và chức năng miễn dịch ở heo.