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

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




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




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

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




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




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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




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




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.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3

CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1. Giới thiệu sơ lƣợc về Beta - Glucan
1.1. Tình hình nghiên cứu beta-glucan trong và ngoài nƣớc
Từ đầu những năm 1970, một số viện nghiên cứu ở Nhật Bản đã thử tách chiết
-glucan từ nấm lớn và nó trở thành hướng chính ở Nhật Bản.
Những năm gần đây, beta-glucan phân lập từ thành tế bào nấm men ngày càng
được chú ý. Các hợp chất này có nhiều hoạt tính sinh học khác nhau như tăng cường
miễn dịch, kháng khối u và là tác nhân bảo vệ phóng xạ, kích thích hệ thống miễn dịch
(Bohn & Bemiller 1995, Sakurai et al. 1996, Vetvika et al. 1997). Theo Paulsen et al.
(2001, 2003) sử dụng -glucan nấm men cho cá hồi Atlantic và cá hồi cầu vồng sẽ làm
tăng hoạt tính lysozym huyết thanh của chúng.
Khoa Công nghệ Sinh học, trường tổng hợp Hàn Quốc đã tách chiết được
glucan tan trong kiềm từ thành tế bào Sacchromyces cerevisiae chủng dại và chủng đột
biến có độ tinh sạch cao (Ha et al.,2002). Thái Lan, cũng như Australia, beta-glucan
cũng đã được chiết từ nấm men và sử dụng như một chất kích thích miễn dịch tiềm
năng cho Penaeus monodon và Salmo salar L. (Suphantharika et al., 2003, Paulsen et
al., 2000). Ngoài ra, ở nhiều nước khác như Nhật Bản, Mỹ, Canađa, Tiệp Khắc, Nga ...
cũng tiến hành khá nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực này phục vụ nuôi trồng thuỷ sản.
Trong giai đoạn 2004-2005 của chương trình công nghệ sinh học, với sự tài trợ
của đề tài KC-04-28, lần đầu tiên ở Việt Nam, nhóm nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ
sinh học đã bắt tay nghiên cứu quy trình công nghệ tách chiết -glucan từ thành tế bào
Sacchromyces cerevisiae, bước đầu đã thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao. Sản
phẩm beta-glucan từ chủng nấm men S.cerevisiae 1 chỉ có một loại mạch bêta-1,6. Sản
phẩm beta - glucan từ chủng nấm men S.cerevisiae 3 có hai loại mạch bêta-1,6 và bêta1,3. Chế phẩm Bêta glucan từ chủng S.cerevisiae 1 có trên 80% hexoza và 0.99%
protein. Chế phẩm beta - glucan từ chủng S.cerevisiae 2 và S.cerevisiae 3 có hàm

lượng protein khoảng 1,2% và hơn 50% hexoza.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




4

Chế phẩm -glucan được thử nghiệm trên chuột có tác dụng phục hồi số lượng
tế bào bạch cầu máu ngoại vi và khả năng thực bào của đại thực bào ổ bụng của động
vật gây suy giảm miễn dịch thực nghiệm bằng chiếu xạ. Chế phẩm  - glucan từ chủng
S.cerevisiae 1 có tác dụng tốt đối với hệ thống miễn dịch không đặc hiệu ở nồng độ
nghiên cứu.
Hiện nay, Liên hiệp Khoa học sản xuất Công nghệ sinh học và Môi trường đã sử
dụng beta - glucan trong chế phẩm Neo-Polynut phục vụ chăn nuôi và nuôi trồng thủy
sản. Chế phẩm Neo-Polynut đã được Bộ thủy sản công nhận chất lượng và cho phép
sản xuất lưu hành.
1.2. Nguồn nguyên liệu chứa -glucan
Glucan thu được từ các nguồn khác nhau như: thực vật, tế bào nấm men, nấm
nói chung được miêu tả như polymer của glucoza. Glucan có một số hoạt tính sinh học
như hoạt hóa hệ miễn dịch, chống ung thư, kích thích sinh trưởng.
-glucan tìm thấy trong nấm lớn có phân nhánh chỉ với một phân tử glucoza và
chỉ tăng cường miễn dịch đến một mức nào đó. Bên cạnh đó, - glucan chiết từ thành
tế bào nấm men bánh mỳ phân nhánh rất mạnh và nó có khả năng tăng hoạt tính miễn
dịch mạnh nhất trong tất cả các loại - glucan.
-1,3-D-Glucan đã được chiết từ thành tế bào nấm men Saccharomyces
cerevisiae và được đặt tên vào đầu năm 1960 bởi nhóm nghiên cứu ở Mỹ (trường Tổng
hợp Tulane, khoa Y học, chuyên ngành sinh lý học). -Glucan đã được tách chiết từ
các chủng nấm men như Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces delbrueckii,
Candida albicans, Candida cloacae, Candida tropicalis, Hansenula henricii...Đặc biệt

- Glucan đã được tách từ xác nấm men lên men bia với nồng độ Glucan lên tới 92%.
1.3. Ứng dụng của -glucan
1.3.1. Ứng dụng trong thực phẩm
- Cung cấp nguồn xơ thực phẩm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....