ĐẶT VẤN ĐỀ Trong cơ thể người kẽm là một trong những khoáng chất quan trọng nhất, xuất hiện trong mọi tế bào trong cơ thể với nhiều nhiệm vụ quan trọng. Thiếu kẽm sẽ làm tổn thương chức năng miễn dịch, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh nhiễm khuẩn. Đặc biệt kẽm đã được chứng minh có vai trò quan trọng trong sự phát triển chiều cao, cơ bắp và miễn dịch của trẻ những năm đầu đời (Nguyễn Xuân Ninh, 1999). Kẽm có vai trò sinh học rất quan trọng, tác động chọn lọc lên quá trình tổng hợp, phân giải axit nucleic và protein – những thành phần quan trọng nhất của sự sống sống.
Vì vậy các cơ quan như hệ cơ quan như hệ thần kinh trung ương, da, niêm mạc, hệ tiêu hoá và hệ tuần hoàn rất nhạy cảm với sự thiếu hụt kẽm (Prasad, 2012). Trong những năm gần đây tình trạng thiếu kẽm vẫn đang là vấn đề khá phổ biến trong cộng đồng, khoảng 30% dân số thế giới bị thiếu kẽm và một tỷ lệ lớn trẻ em dưới 5 tuổi ở các nước đang phát triển bị thiếu kẽm. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, tỷ lệ thiếu kẽm ở trẻ em Việt Nam khá cao: 25 – 40% tuỳ từng địa phương, nhóm tuổi và khoảng 33% nam giới bị thiếu kẽm. Phụ nữ mang thai và cho con bú, người cao tuổi cũng nằm trong đối tượng có nguy cơ thiếu kẽm cao (Nguyễn Thị Lâm, 2012).
Chính vì vậy, việc bổ sung kẽm vào chế độ dinh dưỡng trong cộng đồng là hết sức cần thiết. Tuy nhiên, kẽm không dễ dàng được hấp thụ vào cơ thể ở dạng tự nhiên mà chúng phải được gắn vào các chất mang khác, với các hợp chất hữu cơ, amino axit hoặc được đồng hoá trong tế bào vi sinh vật (Lê Bạch Mai, 2007). Nấm men từ lâu đã được xem là một trong các đối tượng nghiên cứu chính của ngành Công nghiệp thực phẩm. Nhờ vào khả năng hấp thu và đồng hóa một số kim loại một trong số đó là nguyên tố vi lượng kẽm để tạo ra dòng sản phẩm nấm men giàu kẽm sẽ là nguồn thực phẩm chức năng có giá trị dinh dưỡng cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Xuất phát từ thực tiễn trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Tuyển chọn chủng nấm men Saccharomyces và tối ưu hoá điều kiện lên men thu nhận sinh khối nấm men giàu kẽm”. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1. Mục tiêu chung Tuyển chọn chủng nấm men Saccharomyces và tối ưu hoá điều kiện lên men thu nhận sinh khối nấm men giàu kẽm. Mục tiêu cụ thể - Tuyển chọn chủng nấm men Saccharomyces có khả năng tích luỹ kẽm cao từ bộ sưu tập giống của Viện Công nghiệp thực phẩm; - Nghiên cứu sự ảnh hưởng nguồn muối kẽm và các ion kim loại khác nhau đến quá trình lên men thu nhận sinh khối nấm men giàu kẽm; - Nghiên cứu lựa chọn nguồn dinh dưỡng, thành phần môi trường, điều kiện lên men phù hợp cho quá trình lên men thu nhận sinh khối nấm men giàu kẽm; - Tối ưu hoá điều kiện lên men thu sinh khối nấm men giàu kẽm.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. VAI TRÒ, NHU CẦU CỦA VI CHẤT KẼM 2. Tầm quan trọng của nguyên tố vi lượng kẽm (Zn) - Kẽm (Zn) từ lâu đã được biết đến là một trong những yếu tố quan trọng đối với con người. Kẽm tham gia vào thành phần cấu trúc tế bào, tác động đến hầu hết các quá trình sinh học trong cơ thể.
Ngoài ra, kẽm có vai trò quan trọng trong hệ miễn dịch, trong sự hình thành xương, sự tăng trưởng các mô, sự phát triển của thai nhi và trẻ nhỏ (Barbarot et al. Kẽm cũng góp phần không nhỏ vào sự hình thành tinh trùng cũng như quá trình vận động của cơ thể (Henkel et al., 1999; Henkel et al. Như vậy, chức năng của kẽm trong cơ thể con người có thể chia thành 3 nhóm: Vai trò xúc tác, tham gia vào cấu trúc và điều tiết (Tuerk et al., 2009; Yoshihisa et al. + Trong vai trò xúc tác, kẽm là thành phần của ít nhất 200 loại enzym khác nhau, đặc biệt có trong hệ thống enzym vận chuyển, thủy phân, đồng hóa, xúc tác phản ứng gắn kết các chuỗi trong phân tử AND, xúc tác phản ứng oxy hóa cung cấp năng lượng (Stephan et al., 2004; Park et al., 2009; Yamaoka et al.
+ Trong vai trò cấu trúc, kẽm tham gia vào các trình tự mã hoá protein (domains protein) nhất định tạo thành cấu trúc kẽm-protein. Những cấu trúc này có vai trò quan trọng trong các hoạt động sống của tế bào. Một trong những cấu trúc kẽm-protein quan trọng được biết đến là protein Zac1 có chức năng như là một gen ức chế những khối u tiềm ẩn (Tsuda et al. Ngoài ra, gen Zac1 còn được biết đến như là một gen điều hoà (Tseng, 1998).
Bên cạnh đó, Basonuclin lại là một cấu trúc protein-kẽm khác được tìm thấy trong các biểu mô khác nhau ở lớp biểu bì, ở thực quản, giác mạc, tinh trùng, noãn, đây là protein đóng vai trò trong quá trình sinh sản của tế bào thể hiện rõ ở sự hình thành tinh trùng, tế bào trứng và cả sự hình thành và phát triển ban đầu của phôi thai (Mahoney et al. + Trong vai trò điều tiết, kẽm rất cần thiết cho một số quá trình sinh học như là điều chỉnh gen (Yoshihisa et al. Ví dụ như MMP-19 là một trong những thành viên của nhóm enzym phân giải protein phụ thuộc vào kẽm và 3 c nhóm enzym này tác động trực tiếp đến sự phát triển của các khối u (Impola et al. - Thông qua 3 vai trò kể trên, kẽm có vai trò quan trọng trong hoạt động sống của hầu kết các cơ quan ở cơ thể con người như là: + Kẽm có vai trò điều hòa chuyển hóa lipit và ngăn ngừa mỡ hóa gan; + Kẽm tham gia vào chức năng tạo máu.
Vai trò của kẽm trong cơ thể không kém vai trò của sắt; + Kẽm cần thiết cho sự biệt hóa tế bào và sự ổn định màng; + Kẽm ảnh hưởng đến tốc độ hấp thu các axit amin. Kẽm cần thiết cho tổng hợp tryptophan; + Ảnh hưởng của kẽm đối với hoạt động các hocmon tuyến yên, thượng thận và thận đã được thừa nhận. Theo Scott và Fisher, tác dụng giảm đường huyết của insulin phụ thuộc vào kẽm có trong insulin; + Kẽm có vai trò trong hệ miễn dịch. Nó kích thích sự phát triển và biệt hóa tế bào lympho.
Nó đẩy mạnh sự xuất tiết các cytokin (nhất là interleukin 2) để đáp ứng lại các kích thích kháng nguyên. - Ngoài ra, các công trình nghiên cứu còn cho thấy kẽm có vai trò làm giảm độc tính của các kim loại độc như nhôm (Al), asen (As), cadimi (Cd). góp phần vào quá trình giảm lão hóa, thông qua việc ức chế sự ôxy hóa và ổn định màng tế bào. Khả năng miễn dịch của cơ thể được tăng cường nhờ kẽm, bởi nó hoạt hóa hệ thống này thông qua cơ chế kích thích các đại thực bào, tăng các limpho T.
Vì vậy, khi thiếu kẽm, nguy cơ nhiễm khuẩn ở bệnh nhân sẽ tăng lên. - Vai trò của kẽm cực kỳ quan trọng tương đương với vai trò của sắt đối với cơ thể đặc biệt là đối với trẻ em. Từ năm 2004, Tổ chức Y tế Thế giới đã khuyến cáo sử dụng kẽm trong điều trị tiêu chảy cấp ở trẻ em. Nhiều nghiên cứu khoa học đã chứng minh bổ sung kẽm cho trẻ suy dinh dưỡng, trẻ tiêu chảy đã rút ngắn số ngày bị bệnh, giảm số lần tiêu chảy, cải thiện tình trạng suy dinh dưỡng của trẻ.
Kẽm là một chất xúc tác không thể thiếu được của ARN- polymerase có vai trò quan trọng trong nhân bản ADN và tổng hợp protein, kẽm tham gia điều hoà và tổng hợp hocmon tăng trưởng, kích thích sự tăng trưởng của trẻ. Cho đến nay, đã có nhiều nghiên cứu về tác dụng của bổ sung kẽm đối với tăng trưởng của trẻ em, đặc biệt là cải thiện chiều cao của những trẻ thấp còi. Nhu cầu bổ sung kẽm của cơ thể Ở người trưởng thành, cơ thể chứa khoảng 2g kẽm, trong đó có 20% nằm ở da và ở tóc (Anavekar et al. Kẽm được dung nạp vào cơ thể con người chủ yếu qua đường tiêu hoá.
Phần lớn kẽm được hấp thụ ở ruột non, chủ yếu tại tá và hỗng tràng, một ít tại hồi tràng (Bagherani et al. Chính axit dạ dày làm tăng cường khả năng hấp thu kẽm trong hệ tiêu hoá. Trong điều kiện chuẩn, nồng độ kẽm tối đa đạt được sau 2-3 giờ kẽm đưa vào cơ thể (Stephan et al. Chúng ta đều cần phải bổ sung một lượng kẽm nhất định hàng ngày.
Đối với trẻ em, kẽm cần thiết cho sự phát triển, đối với người trưởng thành, kẽm đảm bảo cho quá trình duy trì sức khỏe. Nhưng với mỗi đối tượng khác nhau tùy vào độ tuổi và trạng thái sinh lý thì nhu cầu kẽm hàng ngày hoàn toàn khác nhau. Kể từ những năm 1990, Tổ chức Lương thực thế giới (WHO), Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp, Hiệp hội Thực phẩm và Dinh dưỡng (FNB) đã triệu tập các chuyên gia để nghiên cứu, ước tính về nhu cầu kẽm của con người ở các nhóm tuổi khác nhau (WHO, 2002; Press National Academy, 2002). Các phương pháp ước tính yêu cầu về lượng kẽm trung bình được xác định sau khi đã ước tính cả lượng kẽm đã bị mất khi đi qua đường ruột.
Đối với trẻ em đang lớn và phụ nữ mang thai, lượng kẽm nhu cầu được tính bao gồm cả lượng kẽm tích luỹ ở các mô. Đối với phụ nữ cho con bú lượng kẽm cần bổ sung được tính cả lượng kẽm tiết ra trong sữa. Kết quả nghiên cứu điều tra cho thấy với mỗi cá thể thì khả năng hấp thụ kẽm là khác nhau. Theo tính toán thì có khoảng 25-33% lượng kẽm đưa vào được hấp thu, lượng kẽm còn lại bị thất thoát trong đường tiêu hoá hoặc bị thải ra ngoài (Brown et al.
Nhu cầu bổ sung kẽm theo đường tiêu hoá được ước tính và đưa ra trong bảng 2.1 (Roohani et al. Trên thực tế trẻ em vẫn là nhóm đối tượng có nguy cơ cao bị thiếu hụt kẽm trong quá trình phát triển. Trẻ em được bú sữa mẹ hoàn toàn có đủ lượng kẽm cho cơ thể trong thời gian từ 5-6 tháng đầu đời (Brown et al., 2004), sau đó tuỳ theo nhu cầu của từng lứa tuổi cần có chế độ dinh dưỡng và biện pháp bổ sung kẽm phù hợp. Riêng đối với trẻ em suy dinh dưỡng, nhu cầu kẽm cần bổ sung cao hơn so với trẻ phát triển bình thường, nó được ước tính là từ 2-4mg/kg thể trọng (Muller et al.