Nghiên cứu và hoàn thiện quy trình sản xuất chế phẩm bổ sung NEO-POLYNUT

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

Trương Ba Hùng

NGHIÊN CỨU VÀ HOÀN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT

CHẾ PHẨM BỔ SUNG NEO-POLYNUT

Chuyên ngành: Vi sinh vật

Mã số: 60 42 40

LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM VIỆT CƯỜNG

Hà Nội - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

MỤC LỤC

Mở đầu ............................................................................................................... 1

Chương I: Tổng quan tài liệu ........................................................................... 3

1. Giới thiệu sơ lược về beta – glucan ................................................................. 3

1.1. Tình hình nghiên cứu beta-glucan trong và ngoài nước .............................. 3

1.2. Nguồn nguyên liệu chứa -glucan .............................................................. 4

1.3. Ứng dụng của -glucan ............................................................................... 4

1.3.1. Ứng dụng trong thực phẩm ....................................................................... 4

1.3.2. Ứng dụng  -glucan trong y dược, mỹ phẩm ........................................... 5

1.3.3. Ứng dụng trong nuôi trồng thủy sản ......................................................... 6

2. Probiotics ......................................................................................................... 7

2.1. Định nghĩa probiotics ................................................................................... 7

2.2. Cơ chế tác động của probiotics .................................................................... 8

2.2.1. Sinh tổng hợp ra các chất kháng khuẩn .................................................... 8

2.2.2. Cạnh tranh vị trí gắn kết ............................................................................ 10

2.2.3. Cạnh tranh nguồn dinh dưỡng ................................................................... 11

2.2.4. Kích thích miễn dịch ................................................................................. 11

2.3. Vi sinh vật probiotics ................................................................................... 12

2.3.1. Vi khuẩn lactic .......................................................................................... 12

2.3.2. Bacillus spp ............................................................................................... 13

2.4. Các tiêu chuẩn chọn vi khuẩn probiotics ..................................................... 14

2.5. Ứng dụng của probiotics ….................................................................... 15

2.5.1. Trong thực phẩm và dược phẩm ............................................................... 15

2.5.2. Nông nghiệp .............................................................................................. 19

2.5.2.1. Nuôi trồng thủy hải sản. ......................................................................... 19

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2.5.2.2. Chăn nuôi ............................................................................................... 22

Chương II: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu .......................................... 27

2.1. Vật liệu ........................................................................................................ 27

2.2 . Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 29

Chương III: Kết quả ........................................................................................ 31

3.1. Hoàn thiện công nghệ lên men thu nhận sinh khối

chủng saccharomyces cerevisiae 1 ............................................................. 31

3.1.1. Lựa chọn môi trường tối ưu ..................................................................... 31

3.1.2. Khảo sát các điều kiện tăng trưởng tối ưu ................................................ 32

3.2. Hoàn thiện lên men các chủng probiotics bổ sung ...................................... 35

3.2.1. Hoàn thiện công nghệ lên men thu nhận sinh khối chủng ........................ 35

3.2.1.1. Kết quả xác định đường cong sinh trưởng vi khuẩn

l. acidophilus trong hai môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu. ............ 35

3.2.1.2. Kết quả xác định sự thay đổi pH theo thời gian

của hai môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu ...................................... 36

3.2.1.3. Kết quả xác định hàm lượng đường giảm theo thời gian của

hai môi trường lên men MRS và dịch chiết dứa tối ưu ............................... 37

3.2.1.4. Kết quả so sánh khả năng ức chế vi sinh vật chỉ thị của dịch

nuôi cấy l. acidophilus trong môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu. .... 39

3.2.1.5. Nghiên cứu trạng thái nuôi cấy .............................................................. 42

3.2.2. Hoàn thiện công nghệ lên men thu nhận sinh khối

chủng bacillus subtilis B1 ........................................................................... 43

3.2.2.1. Xác định đường cong sinh trưởng của chủng bacillus subtilis B1

trên 2 loại môi trường .................................................................................. 43

3.2.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình sinh trưởng

của vi khuẩn bacillus subtilis....................................................................... 46

3.2.3. Hoàn thiện công nghệ tách chiết thu hồi thành tế bào

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

từ sinh khối saccharomyces cerevisie ........................................................ 53

3.2.4. Hoàn thiện công nghệ tách beta-glucan từ thành tế bào

làm nguyên liệu cho thực phẩm chức năng ................................................. 54

3.2.5. Hoàn thiện công nghệ thủy phân nấm men

thu hồi acid amin tự do và protein ............................................................ 55

3.2.5.1. Tách thu hồi protein từ dịch tế bào nấm men ........................................ 56

3.2.5.2. Thủy phân protein tách axit amin tự do ................................................ 57

3.2.6. Hoàn thiện và ổn định công nghệ sản xuất chế phẩm thức ăn

bổ sung phục vụ chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản ................................... 58

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm chức năng

cho chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản..........................................................62

Chương IV. Kết luận ......................................................................................... 67

Tài liệu tham khảo ............................................................................................ 68

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Mật độ tế bào của chủng nấm men S.cerevisae 1 trên hai môi trường nghiên

cứu.

Bảng 3.2: Ảnh hưởng của pH ban đầu lên sinh khối S.cerevisiae1 sau 30 giờ

Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của chủng S. cerevisiae1

Bảng 3.4: Mật độ tế bào của chủng S.cerevisiae1 sau khoảng thời gian lên men

Bảng 3.5: Các thông số tối ưu lên men thu hồi sinh khối chủng S.cerevisiae1

Bảng 3.6: Tính toán giá thành cho 1 lít môi trường dịch chiết dứa tối ưu (2009)

Bảng 3.7: Xác định mật độ L.acidophilus VN1 dưới các trạng thái nuôi khác nhau

Bảng 3.8 Mật độ chủng vi khuẩn nghiên cứu trong các loại môi trường khác nhau theo

thời gian

Bảng 3.9. Sinh khối của chủng vi khuẩn nghiên cứu theo thời gian

Bảng 3.10. Sinh khối của chủng vi khuẩn nghiên cứu với các nguồn cacbon khác nhau

Bảng 3.11. Ảnh hưởng của nguồn nitơ lên sinh trưởng của chủng vi khuẩn nghiên cứu

Bảng 3.12. Ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy lên sinh trưởng của B.subtilis

Bảng 3.13. Sinh khối của chủng vi khuẩn nghiên cứu dưới các điều kiện pH ban đầu

khác nhau

Bảng 3.14: Đánh giá sự phát triển của B.subtilis B1

Bảng 3.15: Điều kiện lên men tối ưu cho 2 chủng probiotics

Bảng 3.16: Thực hiện thu hồi và sản xuất nguyên liệu bột probiotic

Bảng 3.17: Hàm lượng protein và hexose trong sản phẩm glucan tách chiết từ thành tế

bào của chủng nấm men nghiên cứu

Bảng 3.18: Ảnh hưởng của pH đến hàm lượng protein thu được trong dịch thủy phân

Bảng 3.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá trình thủy phân thu nhận axit amin

Bảng 3.20: Thông số lên men của các chủng vi sinh vật probiotic

Bảng 3.21: Đánh giá khả năng sấy phun

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

Bảng 3.22: Công thức phối trộn cho 100 kg sản phẩm NEO-POLYNUT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 3.1: Mối tương quan giữa pH ban đầu của môi trường đến sinh khối chủng

S.cerevisiae1

Hình 3.2: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sinh trưởng của chủng S. cerevisiae1

Hình 3.3: Đường cong sinh trưởng của S.cerevisiae1

Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn đường công sinh trưởng của vi khuẩn L. acidophilus nuôi

trong hai môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu

Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH theo thời gian của hai môi trường lên men

MRS và dịch chiết dứa tối ưu

Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hàm lượng đường và OD

Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn hàm lượng đường tổng thay đổi theo thời gian lên men của

hai môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu

Hình 3.8: Môi trường dịch chiết dứa tối ưu không sinh H2O2

Hình 3.9 : Đồ thị biểu diễn khả năng ức chế vi sinh vật chỉ thị (E.coli) của dịch nuôi

cấy L. acidophilus trên môi trường MRS và dịch chiết dứa tối ưu

Hình 3.10. Đồ thị đường cong sinh trưởng của chủng Bacillus subtilis B1 trong MT1

Hình 3.11. Đồ thị đường cong sinh trưởng của chủng Bacillus subtilis B1 trong MT2

Hình 3.12. Biểu đồ biểu hiện ảnh hưởng của các nguồn cacbon khác nhau tới sinh khối

của B.subtilis B1

Hình 3.13. Biểu đồ biểu hiện ảnh hưởng của các nguồn nitơ khác nhau tới tích luỹ sinh

khối

15 20 24 20 43 48 63 68 73 78

7X10

9

4X10

9

7X10

9

7X10

9

7X10

9

7X10

9

7X10

9

7X10

9

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

1

MỞ ĐẦU

Việc kết hợp giữa các chất có hoạt tính sinh học và các chủng probiotic

trong các công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ đời sống nói chung và trong

sản xuất nông nghiệp nói riêng hiện đang là hướng đi tích cực và có tính khả quan.

Các chất có hoạt tính sinh học đang được rất nhiều nhà khoa học trên thế

giới cũng như trong nước quan tâm trong đó có polysaccharide. Polysaccharide là

thành phần quan trọng trong phần lớn các chất trùng hợp sinh học (biopolymer), chúng

có vai trò chính trong việc tạo cấu trúc và tính toàn vẹn của vi khuẩn và nấm (Bohn &

Bemiller, 1995, Sakurai et al., 1996, Vetvika et al., 1997).  -glucan là một

polysaccharide cũng rất được chú ý bởi những đặc tính sinh học của nó có, như hiệu

quả mạnh trong việc củng cố hoạt động của miễn dịch không đặc hiệu, có đặc điểm

kháng khối u mạnh, có hiệu ứng kháng virut và kháng khuẩn, và cuối cùng chúng giúp

cho vết thương mau lành và chống nhiễm sau khi bị thương hoặc sau khi phẫu thuật.

Bên cạnh đó việc sử dụng các chế phẩm sinh học bổ sung vào thức ăn chăn

nuôi để cải thiện năng suất, thay thế kháng sinh , hóa dược và nâng cao chất lượng sản

phẩm chăn nuôi đang là một su hướng tất yếu của các nước trong khu vực và trên thế

giới (Hill, 1990; Charteris và cs,1998; Chang và cs, 2001). Trong nước đã có những

nghiên cứu sản xuất probiotic bổ sung vào thức ăn để giảm tiêu chảy, cải thiện khả

năng tiêu hóa (Phạm Văn Toản,1996; Đỗ Trung Cứ và cs, 2000; Phan Ngọc Kính,

2001; Nguyễn Như Pho và Trần Thị Thu Thủy, 2003; Võ Thị Hạnh, 2003). Nhưng các

nghiên cứu này mới là bước đầu, chưa có sự hợp tác triệt để giữa các chuyên gia công

nghệ vi sinh và dinh dưỡng thức ăn để tạo ra sản phẩm có tính ổn định cao và sử dụng

hiệu quả cho vật nuôi [7].

Hiện nay ở Việt nam việc kết hợp giữa các nhóm vi khuẩn probiotic và -glucan

để tạo chế phẩm bổ sung thức ăn chăn nuôi vẫn là một hướng nghiên cứu còn nhiều

mới mẻ. Do đó chúng tôi lựa chọn đề tài : “Nghiên cứu và hoàn thiện quy trình sản

xuất chế phẩm bổ sung NEO-POLYNUT”, nhằm hướng tới mục đích tạo ra một chế

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

2

phẩm sinh học chức năng, bổ sung vào thức ăn chăn nuôi giúp tăng khả năng chuyển

hóa thức ăn, tăng cường hệ thống miễn dịch cho vật nuôi, hạn chế các nguy cơ gây

bệnh, và giảm chi phí chăn nuôi thông qua việc giảm hệ số tiêu thụ thức ăn.