Đồ án HCMUTE: Kỹ thuật vi gel để bao vi khuẩn Lactobacillus acidophilus

Khám phá đồ án HCMUTE ứng dụng kỹ thuật vi gel trong việc vi bao vi khuẩn Lactobacillus acidophilus, mở ra tiềm năng mới trong nghiên cứu vi sinh.

• Tác giả: Lư Nguyễn Minh Trí
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Hoàng Du
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Sử Dụng Kỹ Thuật Vi Gel Để Vi Bao Vi Khuẩn Lactobacillus Acidophilus
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Lợi ích probiotics
• 1.2. Phân loại Probiotics
• 1.3. Yêu cầu đối với chế phẩm sinh học probiotics
• 1.4. Giới thiệu Lactobacillus acidophilus
• 1.5. Sinh thái học
• 1.6. Môi trường sinh trưởng
• 1.7. Lợi ích Lactobacilli
• 1.8. Kỹ thuật vi bao
• 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm thực hiện
• 2.2. Nguồn vi sinh vật
• 2.3. Phụ gia và hoạt chất
• 2.4. Phương pháp
• 2.4.1. Chuẩn bị huyền phù L.
• 2.4.2. Chuẩn bị thành phần màng bao
• 2.4.3. Bố trí thí nghiệm
• 2.4.4. Xác định hiệu suất vi bao
• 2.4.5. Mật độ tế bào có trong 1g hạt bao
• 2.4.6. Phân tích phân bố kích thước hạt
• 2.4.7. Phân tích đặc điểm bề mặt hạt vi bao
• 2.4.8. Khảo sát khả năng tồn tại của vi khuẩn L. acidophilus được vi bao trong môi trường giả lập dạ dày
• 2.4.9. Khảo sát khả năng tồn tại của vi khuẩn L. acidophilus được vi bao trong môi trường giả lập dịch ruột
• 2.4.10. Phân tích xử lý số liệu
• 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ gelatin và soy protein đến hiệu suất vi bao
• 3.2. Phân tích phân bố kích thước hạt
• 3.3. Phân tích đặc điểm bề mặt hạt vi bao
• 3.4. Khảo sát khả năng tồn tại của vi khuẩn Lactobacillus acidophilus trong môi trường giả lập dạ dày
• 3.5. Khảo sát khả năng tồn tại của vi khuẩn Lactobacillus acidophilus trong môi trường dịch ruột nhân tạo
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về kỹ thuật vi gel

Kỹ thuật vi gel là một phương pháp tiên tiến trong việc bao vi khuẩn, đặc biệt là các vi khuẩn probiotic như Lactobacillus acidophilus. Phương pháp này không chỉ giúp bảo vệ vi khuẩn khỏi các tác động tiêu cực từ môi trường mà còn duy trì tính khả dụng của chúng trong thực phẩm. Việc sử dụng kỹ thuật vi gel cho phép tạo ra các hạt vi bao có kích thước nano hoặc micro, giúp tăng cường khả năng sống sót của vi khuẩn trong các điều kiện khắc nghiệt của hệ tiêu hóa. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ bao bọc này đã cho thấy hiệu quả cao trong việc bảo quản và phát huy tác dụng của các vi khuẩn có lợi. Một nghiên cứu cho thấy, hiệu suất vi bao của Lactobacillus acidophilus có thể đạt tới 89% khi sử dụng gelatin và soy protein trong quá trình vi bao. Điều này chứng tỏ rằng kỹ thuật vi gel không chỉ bảo vệ vi khuẩn mà còn cải thiện khả năng sống sót của chúng trong môi trường giả lập dạ dày và ruột.

II. Lợi ích của Lactobacillus acidophilus

Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus được biết đến với nhiều lợi ích cho sức khỏe con người. Chúng có khả năng cải thiện hệ tiêu hóa, tăng cường hệ miễn dịch và giảm nguy cơ mắc các bệnh liên quan đến đường ruột. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc bổ sung Lactobacillus acidophilus vào chế độ ăn uống có thể giúp giảm triệu chứng không dung nạp lactose và cải thiện tình trạng tiêu chảy. Hơn nữa, vi khuẩn này còn có tác dụng kháng khuẩn, giúp loại trừ các tác nhân gây bệnh trong đường tiêu hóa. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), việc sử dụng probiotics như Lactobacillus acidophilus có thể mang lại lợi ích sức khỏe đáng kể, đặc biệt là trong việc duy trì sự cân bằng của hệ vi sinh đường ruột. Điều này càng khẳng định vai trò quan trọng của vi khuẩn này trong việc hỗ trợ sức khỏe con người.

III. Ứng dụng kỹ thuật vi gel trong thực phẩm

Kỹ thuật vi gel đã được áp dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm để bảo quản và phát huy tác dụng của các vi khuẩn probiotic. Việc sử dụng Lactobacillus acidophilus trong các sản phẩm thực phẩm như sữa chua, nước uống probiotic đã cho thấy hiệu quả cao trong việc cải thiện sức khỏe đường ruột. Kỹ thuật này không chỉ giúp bảo vệ vi khuẩn khỏi các yếu tố môi trường như pH, nhiệt độ mà còn đảm bảo rằng vi khuẩn vẫn sống sót và hoạt động hiệu quả khi đến được ruột. Nghiên cứu cho thấy, các sản phẩm thực phẩm được bổ sung vi khuẩn qua kỹ thuật vi gel có thể đạt được mật độ vi khuẩn sống tối ưu, từ đó phát huy tối đa lợi ích sức khỏe của chúng. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho việc phát triển các sản phẩm thực phẩm chức năng mới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng về sức khỏe.

IV. Tác động của môi trường đến khả năng sống sót của vi khuẩn

Môi trường có ảnh hưởng lớn đến khả năng sống sót của vi khuẩn Lactobacillus acidophilus. Các yếu tố như pH, nhiệt độ, và nồng độ oxy đều có thể tác động đến sự phát triển và hoạt động của vi khuẩn. Nghiên cứu cho thấy, Lactobacillus acidophilus có khả năng chịu axit tốt, với pH tối ưu nằm trong khoảng 5,5 đến 6,0. Tuy nhiên, trong môi trường giả lập dạ dày, vi khuẩn này có thể gặp khó khăn trong việc tồn tại do nồng độ acid cao. Việc áp dụng kỹ thuật vi gel giúp tạo ra một lớp bảo vệ cho vi khuẩn, giúp chúng vượt qua các điều kiện khắc nghiệt này. Kết quả nghiên cứu cho thấy, vi khuẩn được bao bọc bằng gelatin và soy protein có khả năng sống sót cao hơn trong môi trường giả lập dạ dày và ruột, từ đó khẳng định hiệu quả của kỹ thuật vi gel trong việc bảo vệ và duy trì hoạt động của vi khuẩn probiotic.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM SỬ DỤNG KỸ THUẬT VI GEL ĐỂ VI BAO VI KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS GVHD: ThS. LÊ HOÀNG DU SVTH: LƯ NGUYỄN MINH TRÍ MSSV: 11116075 SKL 0 0 3 9 0 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP MÃ SỐ: 2015-11116075 SỬ DỤNG KỸ THUẬT VI GEL ĐỂ VI BAO VI KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS GVHD: ThS. Lê Hoàng Du SVTH: Lƣ Nguyễn Minh Trí MSSV: 11116075 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 07/2015 GVHD: LÊ HOÀNG DU I do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Ngành: Công nghệ Thực phẩm 1. Tên đồ án: Sử dụng kỹ thuật vi gel để vi bao vi khuẩn Lactobacillus acidophilus 2. Nhiệm vụ của đồ án: 3. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 10/01/2015 4. Ngày hoàn thành đồ án: 16/07/2015 5. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn 1: ThS. Lê Hoàng Du Phần hƣớng dẫn: toàn bộ đồ án 6. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn 2: Phần hƣớng dẫn: Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã đƣợc thông qua bởi Trƣởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Tp.HCM, ngày 16 tháng 7 năm 2015 Trƣởng Bộ môn Ngƣời hƣớng dẫn chính (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) GVHD: LÊ HOÀNG DU I do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo viên hƣớng dẫn của em, Lê Hoàng Du. Trong suốt quá trình triển khai, nghiên cứu và hoàn thành đồ án tốt nghiệp, thầy đã tận tình hƣớng dẫn em từ những điều then chốt đến những chi tiết nhỏ nhất, đây thật sự là những bài học vô giá. Thầy là ngƣời thầy tâm huyết, đầy trách nhiệm, là tấm gƣơng để em phấn đấu học tập, noi theo. Thầy đã luôn giúp đỡ, động viên em thực hiện đồ án, vƣợt qua những giai đoạn khó khăn nhất, nếu không có sự hƣớng dẫn của thầy, em sẽ không thể nào hoàn thành xong luận văn này. Em cũng xin gởi lời cảm ơn chân thành đến tất cả các thầy cô trong Bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Công nghệ Hóa học & Thực phẩm, trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật TP. HCM đã tạo mọi điều kiện hƣớng dẫn, hỗ trợ cho em triển khai thực hiện thí nghiệm thành công. Cảm ơn tất cả các bạn lớp 111160 đã cùng em chia sẽ những khoảnh khắc đẹp nhất của thời sinh viên, những ngƣời bạn luôn bên cạnh em vào những giây phút khó khăn. Và cuối cùng, con xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, ngƣời thân đã nuôi nấng, quan tâm con, là nguồn động viên hỗ trợ con về mọi mặt từ khi con chào đời đến ngày hôm nay. Với thời gian và khả năng hạn chế, luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự góp ý chân thành từ các thầy cô. GVHD: LÊ HOÀNG DU II do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí GVHD: LÊ HOÀNG DU III do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí GVHD: LÊ HOÀNG DU IV do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí GVHD: LÊ HOÀNG DU V do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí GVHD: LÊ HOÀNG DU VI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí GVHD: LÊ HOÀNG DU VII do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí GVHD: LÊ HOÀNG DU VIII do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí GVHD: LÊ HOÀNG DU IX do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung đƣợc trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tôi. Tôi xin cam đoan các nội dung đƣợc tham khảo trong khóa luận tốt nghiệp đã đƣợc trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định. Ngày 15 tháng 7 năm 2015 Ký tên GVHD: LÊ HOÀNG DU X do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. ii LỜI CAM ĐOAN . xi DANH MỤC HÌNH . xiii DANH MỤC BẢNG BIỂU . xiv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT . xvi CHƢƠNG 1. 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU. Lợi ích probiotics. Phân loại Probiotics. Yêu cầu đối với chế phẩm sinh học probiotics. Sinh thái học. Môi trƣờng sinh trƣởng . Lợi ích Lactobacilli. KỸ THUẬT VI BAO. Giới thiệu về vi bao. Các phƣơng pháp sản xuất vi bao. Vật liệu đƣợc sử dụng vi bao probiotics. 15 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN . Nguồn vi sinh vật. 15 GVHD: LÊ HOÀNG DU XI do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí 2. Phụ gia và hoát chất. PHƢƠNG PHÁP . Chuẩn bị huyền phù L. Chuẩn bị thành phần màng bao: . Bố trí thí nghiệm. Xác định hiệu suất vi bao.2 Mật độ tế bào có trong 1g hạt bao. Phân tích phân bố kích thƣớc hạt. Phân tích đặc điểm bề mặt hạt vi bao. Khảo sát khả năng tồn tại của vi khuẩn L. acidophilus đƣợc vi bao trong môi trƣờng giả lập dạ dày . Khảo sát khả năng tồn tại của vi khuẩn L. acidophilus đƣợc vi bao trong môi trƣờng giả lập dịch ruột. Phân tích xử lý số liệu. 21 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN. ẢNH HƢỞNG CỦA NỒNG ĐỘ GELATIN VÀ SOY PROTEIN ĐẾN HIỆU SUẤT VI BAO. PHÂN TÍCH PHÂN BỐ KÍCH THƢỚC HẠT. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM BỀ MẶT HẠT VI BAO. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TỒN TẠI CỦA VI KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS TRONG MÔI TRƢỜNG GIẢ LẬP DẠ DÀY. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TỒN TẠI CỦA VI KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS TRONG MÔI TRƢỜNG DỊCH RUỘT NHÂN TẠO. 32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 47 GVHD: LÊ HOÀNG DU XII do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí DANH MỤC HÌNH Hình 1. Các loại vi bao khác nhau . Các phƣơng pháp khác nhau trong vi bao sấy phun [54] . Phƣơng pháp cắt tia. Ba phƣơng pháp ép đùn tạo hạt alginate bằng phƣơng pháp phá vỡ lực hút tĩnh điện . Phƣơng pháp phun áp lực. Quá trình vi bao vi khuẩn bằng alginate. Hiệu suất vi bao của gelatin. Hiệu suất vi bao của soy protein. Phân bố kích thƣớc hạt vi gel có bổ sung gelatin 1% và soy protein 10% . Đặc điểm mặc ngoài của hạt vi bao mẫu hạt vi bao sau sấy chỉ chứa alginate khi quan sát dƣới kính hiển vi quét điện tử. Đặc điểm mặc ngoài của hạt vi bao mẫu hạt vi bao sau sấy bổ sung soy protein 10% khi quan sát dƣới kính hiển vi quét điện tử. Đặc điểm mặc ngoài của mẫu hạt vi bao sau sấy bổ sung gelatin 1% khi quan sát dƣới kính hiển vi quét điện tử . Tỉ lệ sống khuẩn đƣợc vi bao alginate có bổ sung gelatin trong môi trƣờng giả lập dạ dày (pH = 1,5). Tỉ lệ sống khuẩn đƣợc vi bao alginate có bổ sung soy protein trong môi trƣờng giả lập dạ dày (pH = 1,5 ). Tỉ lệ sống khuẩn đƣợc vi bao alginate có bổ sung gelatin trong môi trƣờng dịch ruột nhân tạo. Tỉ lệ sống khuẩn đƣợc vi bao alginate có bổ sung soy protein trong môi trƣờng dịch ruột nhân tạo. 37 GVHD: LÊ HOÀNG DU XIII do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Phân loại Probiotics . Lợi ích Lactobacilli . Công thức các điều kiện phối trộn màng bao Gelatin và tế bào L. Công thức các điều kiện phối trộn màng bao Soy protein và tế bào L. Ảnh hƣởng của nồng độ gelatin đến hiệu suất vi bao . Ảnh hƣởng của nồng độ soy protein đến hiệu suất vi bao . Đƣờng kính trung bình của hạt vi bao bổ sung gelatin 1% và soy protein 10%. Mật độ vi khuẩn đƣợc vi bao alginate có bổ sung gelatin và soy protein trong môi trƣờng giả lập dạ dày (pH = 1,5). Tỉ lệ sống đƣợc vi bao alginate có bổ sung gelatin trong môi trƣờng giả lập dạ dày (pH = 1,5). Tỉ lệ sống đƣợc vi bao alginate có bổ sung soy protein trong môi trƣờng giả lập dạ dày (pH = 1,5). Mật độ vi khuẩn đƣợc vi bao alginate có bổ sung gelatin và soy protein trong môi trƣờng dịch ruột nhân tạo. Tỉ lệ sống và mật độ vi khuẩn đƣợc vi bao alginate có bổ sung gelatin trong môi trƣờng dịch ruột nhân tạo. Tỉ lệ sống đƣợc vi bao alginate có bổ sung soy protein trong môi trƣờng dịch ruột nhân tạo. 37 GVHD: LÊ HOÀNG DU XIV do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT B. Bifidobacteria CFU Colony forming unit – đơn vị hình thành khuẩn lạc L. Lactobacillus Rpm round per minute – vòng/phút S. Saccharomyces w/v Weight/Volume – Khối lƣợng/Thể tích GVHD: LÊ HOÀNG DU XV do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HVTH: Lư Nguyễn Minh Trí TÓM TẮT ĐỒ ÁN Gelatin đƣợc bổ sung với hàm lƣợng 1% w/v, 2% w/v, 3% w/v và soy protein đƣợc bổ sung với hàm lƣợng 5% w/v, 10% w/v, 15% w/v vào trong quá trình vi bao Lactobacillus acidophilus trong gel alginate bằng phƣơng pháp phun áp lực. Kết quả cho thấy sau khi vi bao, hiệu suất của mẫu đƣợc vi bao bằng alginate bổ sung gelatin và soy protein lần lƣợt nằm trong khoảng 88,70 – 89,37% và 87,14 – 89,24%, cải thiện đáng kể khả năng vi bao khi so với mẫu chỉ đƣợc vi bao bằng alginate (60,08%). Hiệu suất giữa các mẫu đƣợc vi bao bằng alginate bổ sung hàm lƣợng gelatin 1% w/v, 2% w/v, 3% w/v thì không có sự khác biệt đáng kể (p<0,05). Nhƣng mẫu đƣợc vi bao bằng alginate bổ sung soy protein 10% w/v cho hiệu suất cao hơn mẫu bổ sung 5% w/v và 15% w/v soy protein. Thêm vào đó, việc vi bao có bổ sung gelatin và soy protein đã cải thiện đáng kể khả năng sống sót của L. acidophilus trong môi trƣờng giả lập dạ dày và môi trƣờng giả lập dịch ruột (p < 0. Kết quả thu đƣợc thì tốt nhất trong trƣờng hợp bổ sung gelatin 1% w/v với hiệu suất vi bao là 88,84%, khả năng sống sót của L. acidophilus sau khi ủ 120 phút trong môi trƣờng giả lập dạ dày và dịch ruột lần lƣợt là 109 và 23,56 x 1010 cfu/ml. Đối với soy protein, khả năng sống sót sau khi ủ 120 phút trong môi trƣờng giả lập dạ dày và dịch ruột của mẫu bổ sung soy protein 10% w/v cao hơn so với mẫu bổ sung 5% w/v và 15% w/v soy protein(p < 0.05), tƣơng ứng là 0,52 x 1010 và 22,44 x 1010 cfu/ml.