TÌM HIỂU QUY TRÌNH sản XUẤT một số CHẾ PHẨM PROBIOTIC và PREBIOTIC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM

TIỂU LUẬN MÔN DINH DƯỠNG HỌC

ĐỀ TÀI SỐ 32: TÌM HIỂU QUY TRÌNH SẢN XUẤT MỘT SỐ CHẾ PHẨM
PROBIOTIC VÀ PREBIOTIC

TP HCM, tháng 03 năm 2014.


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
NỘI DUNG
1.

CHẾ PHẨM PROBIOTIC ...................................................................................................1
1.1.

1.1.1.

Khái niệm ...............................................................................................................1

1.1.2.

Các thế hệ probiotic ............................................................................................... 1

1.1.3.

Lợi ích của probiotic .............................................................................................. 1

1.1.4.

Hoạt động của vi sinh vật probiotic .......................................................................1

1.1.5.

Ứng dụng của chế phẩm probiotic .........................................................................2

1.1.6.

Các dạng chế phẩm probiotic.................................................................................2

1.2.

2.

Sản xuất chế phẩm probiotic .........................................................................................2

1.2.1.

Chọn lựa vi sinh vật probiotic................................................................................2

1.2.2.

Quy trình sản xuất tổng quát ..................................................................................3

1.2.3.

Thuyết minh quy trình sản xuất .............................................................................3

1.2.4.

Một số chế phẩm probiotic ....................................................................................4

CHẾ PHẨM PREBIOTIC ....................................................................................................6
2.1.

Tổng quan ......................................................................................................................6

2.1.1.

Khái niệm ...............................................................................................................6

2.1.2.

Lợi ích và tác hại của prebiotic đối với sức khỏe ..................................................6

2.2.

3.

Tổng quan ......................................................................................................................1

Sản xuất chế phẩm Prebiotic .........................................................................................6

2.2.1.

Sản xuất FOS .........................................................................................................7

2.2.2.

Sản xuất GOS.......................................................................................................10

SỰ KHÁC NHAU GIỮA PROBIOTIC VÀ PREBIOTIC ................................................12


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

KẾT LUẬN
PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội, khoa học công nghệ thì cụm từ “chế phẩm sinh học”
khơng cịn q xa lạ với mọi người. Nhắc tới chế phẩm sinh học probiotic, prebiotic ta thấy ngay
được những lợi ích mà chúng mang lại cho sức khỏe con người cũng như lợi ích trong chăn nuôi,
trồng trọt. Chế phẩm sinh học ngày nay đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời
sống như y tế, làm đẹp, sản xuất thực phẩm, sử dụng trong nông nghiệp. Tuy nhiên, chúng ta vẫn
chưa biết và hiểu rõ được về nguồn gốc, quy trình sản xuất của những chế phẩm đó. Vấn đề này
sẽ được trình bày trong đề tài Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và
prebiotic. Trong phạm vi mơn Dinh dưỡng học, em chỉ tìm hiểu đề tài này trên đối tượng người
và được trình bày trong phần Nội dung bên dưới.


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

NỘI DUNG
1.

CHẾ PHẨM PROBIOTIC

1.1.

Tổng quan

1.1.1. Khái niệm
Probiotic là vi sinh vật sống trong đó khi được quản lý phù hợp về mật độ đem lại lợi ích
cho sức khỏe trên vật chủ (FAO 2001). Cụ thể hơn, probiotic là các vi khuẩn sống có lợi đường
ruột, khi bổ sung vào cơ thể đem lại các lợi ích sức khoẻ cho con người nhờ cải thiện hệ vi sinh
đường ruột và chức năng của ruột.
1.1.2. Các thế hệ probiotic
Sản phẩm lên men tự nhiên: sữa chua, dưa chua, phơ mai, kim chi,…được dùng có lợi về
mặt dinh dưỡng, nhưng chưa có tính hỗ trợ trị liệu một cách rõ ràng.
Thế hệ thứ 1, probiotic không bao (non-coated): có các sản phẩm như: Antibio, Abio Gran,
Biolac, Bio - Acimin, Bio - Baby,…; vi khuẩn được phân lập và tăng số lượng để sử dụng,
nhưng vẫn là vi khuẩn không bao. Nhược điểm: dễ bị hao hụt khi bảo quản và sử dụng.
Thế hệ thứ 2, dạng bao tan trong ruột (enteric- coated): vi khuẩn chứa trong nang có lớp
bảo vệ chỉ tan trong ruột.
Thế hệ thứ 3, dạng bao vi nang (micro-encapsulated): như Lactomin, giúp vi khuẩn qua dạ
dày tốt hơn. Nhược điểm: tan chậm trong ruột.
Thế hệ thứ 4, bao kép (DuolacTM): như Kidlac, Lacclean Gold, Chewable 7.1, Yamyam,
probiotic được bao 2 lớp, hiệu quả cao nhờ khả năng sống cao đến ruột và đồng thời đã khắc
phục nhược điểm phóng thích chậm ở ruột như cách bao các thế hệ cũ, nhờ lớp bao thứ 2 (lớp
bao peptide) có tính thúc đẩy phóng thích tại đích.
1.1.3. Lợi ích của probiotic

Probiotic có những lợi ích như sau: tăng cường khả năng tiêu hóa lactose và hoạt động của
các enzyme khác; trị tiêu chảy do kháng sinh; trị viêm đường tiêu hóa; ức chế và tiêu diệt vi
khuẩn có hại; giảm nguy cơ ung thư ruột kết; điều hòa miễn dịch, giảm phản ứng miễn dịch gây
viêm; tăng cường sức khỏe sinh sản của phụ nữ.
1.1.4. Hoạt động của vi sinh vật probiotic
Cạnh tranh vị trí dính bám và nguồn dinh dưỡng với vi sinh vật gây bệnh.
Sản sinh các chất kháng khuẩn.
Sản sinh các enzyme tiêu hóa.
Kích thích hệ miễn dịch vật chủ.
Cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột.
Ức chế cơ chế kiểm soát mật độ tới hạn của hệ vi sinh vật.
1


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

Chuyển hóa các chất ô nhiễm môi trường RNA, protein.
Tăng kháng thể.
Sản xuất các sản phẩm thứ cấp.
Sản xuất chất kháng khuẩn, enzyme tiêu hóa…
1.1.5. Ứng dụng của chế phẩm probiotic
1.1.5.1.

Trong y học và thực phẩm

Sử dụng vi khuẩn để muối chua rau quả, ủ chua thức ăn gia súc (làm chín sinh học các loại
quả): Tạo được sinh khối vi khuẩn có ích, át cả sinh vật gây thối. Gây chua, tạo hương vị thơm
ngon cho sản phẩm. Chuyển rau quả về dạng “chín sinh học” do đó mà hiệu suất tiêu hóa tăng.
Một số chủng dùng để sản xuất sữa chua đặc: Lactobacillus bulgaricus, Strepticoccus faecalist…
Một số chủng được thêm vào sữa bột: Lactobacillus, Bifidobacterium… Tại những nước phát

triển, các nhà sản xuất, chế biến đã ứng dụng bổ sung Probiotics vào nhiều loại thực phẩm như
sữa chua ăn, phomát, kem.
Chữa bệnh đường ruột: Pháp đã sản xuất và đưa ra thị trường từ hàng chục năm nay một
sản phẩm mang tên Biolactyl chuyên trị tiêu chảy bằng nhiều khuẩn Lactic. Vật liệu sinh học.
1.1.5.2.

Trong nơng nghiệp

Probiotic có ứng dụng rộng rãi trong nơng nghiệp: súc sản, thủy sản, trịng trọt… Probiotic
giúp cải thiện sức khỏe của động vật, giúp tăng trọng, giảm tỉ lệ chết non và ngăn chặn tác nhân
gây bệnh. Sự lạm dụng kháng sinh trong ngành chăn nuôi và khả năng đề kháng kháng sinh đã
làm tăng mối quan tâm đến probiotics.
1.1.6. Các dạng chế phẩm probiotic
Probiotic cô lạnh (yophilisé): khi hạ nhiệt độ xuống thật thấp vi khuẩn sẽ trở nên khô như
bột nhưng không bị tiêu diệt. Chúng sẽ sống trở lại khi được đưa vào cơ thể.
Viên nang (capsule): thường có hai hoặc bốn loại phối hợp với nhau như L.casei,
L.acidophilus, L.bulgaricus, L.rhamnosus, Streptococcus thermophi- lus, B.lactis, B. longum.
Bột (poudre): dạng bột pha trong nước. Nhờ lưu lại bao tử trong thời gian ngắn nên khi đến
ruột, một số lượng lớn vi khuẩn vẫn còn sống.
Sữa chua trị liệu: Nên uống trước bữa ăn, có thể chứa một tỉ lệ probiotic rất cao (50 tỉ
CFU/ liều).
1.2.

Sản xuất chế phẩm probiotic

1.2.1. Chọn lựa vi sinh vật probiotic
Hiện nay, các chế phẩm probiotic đang được sản xuất nhiều đều chủ yếu cung cấp cho
động vật nuôi, gia súc, gia cầm… riêng đối với người thì đang rất hạn chế. Vì những chế phẩm
sử dụng cho người ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người, việc sản xuất các chế phẩm này
2

Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

cần phải luôn cẩn thận và chú ý từng giai đoạn. Vì vậy khi sản xuất trước hết cần chọn đúng loại
vi sinh vật, sau đó cần kiểm sốt chặt chẽ các yếu tố có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Khi chọn lựa vi sinh vật probiotic cần quan tâm đến các yếu tố sau: khả năng bám dính lên
thành ruột; khơng sinh độc tố, không gây hại vật chủ; tạo sản phẩm vật chủ sử dụng được; có khả
năng sinh trưởng sinh sản tốt; dễ nuôi cấy, số lượng tế bào quần thể lớn; chịu được pH thấp;
sống sót được khi bao gói (bào tử); nhiệt độ.
1.2.2. Quy trình sản xuất tổng quát
Dưới đây là quy trình sản xuất tổng quát chế phẩm probiotic dạng khô và dạng lỏng.
Giống

Nhân giống
Lên men
Dịch men
Chuyển hóa
Ổn định
Cố định vi sinh vật

Đóng gói

Sản phẩm
dạng khơ

Đóng chai

Sản phẩm
dạng lỏng

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất chế phẩm probiotic.
Đối với các chế phẩm probiotic, khơng có một quy trình cụ thể sản xuất một loại chế phẩm
cụ thể được cơng bố. Vì vậy em xin trình bày quy trình tổng quát sản xuất chế phẩm probiotic và
tìm hiểu về một số chế phẩm cụ thể là Viabiovit và Kidlac.
1.2.3. Thuyết minh quy trình sản xuất
3


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

Chuẩn bị giống
Chủng vi sinh vật sau khi được tuyển chọn, thuần hóa giúp vi sinh vật tăng khả năng thích
nghi với điều kiện thực tế và lĩnh vực phục vụ. Tiếp theo, chủng vi sinh vật được đem đi nhân
giống đê tạo thành giống sử dụng cho sản xuất. Hệ thống lưu giữ giống vi sinh thuần chủng phải
được bảo quản theo tiêu chuẩn kỹ thuật đặc biệt. Cần kiểm tra mật độ và trạng thái hoạt động của
vi sinh vật. Các thông số phải được ghi nhận và báo cáo hàng giờ.
Nhân giống
Mơi trường dịch thể chuẩn bị cho q trình nhân giống đảm bảo đầy đủ các chất dinh
dưỡng, các nguyên tố đa lượng và vi lượng. Trong môi trường này, vi sinh vật sinh trưởng, phát
triển nhanh chóng và dần ổn định thích nghi trước khi được đưa vào quy trình lên men. Nhân
giống cần đảm bảo tạo ra và duy trì nguồn giống thuần chủng mang đầy đủ các ưu thế của giống
gốc.
Lên men
Tùy vào mục đích sản xuất và chủng vi sinh vật sử dụng để chuẩn bị các thông số nhử
nhiệt độ, pH, môi trường lên men phù hợp.
Xử lý ổn định hoạt tính men và cố định vi sinh vật
Vi sinh vật sẽ được đưa vào môi trường đặc biệt. Môi trường này được bổ sung và thay đổi
các tố chất và điều kiện cần thiết cho quá trình hình thành bào tử. Giai đoạn này sẽ hình thành
nên bào tử, tế bao tiềm sinh.

Sản xuất men khô
Dịch men đã chuẩn bị được đem đi đông khô tạo khối vi sinh vật. Khối vi sinh vật này
được nghiền thành dạng bột, có nồng độ vi khuẩn cao. Sau đó bột được trộn, nén. Cuối cùng men
vi sinh được đóng gói trong nito, nhằm mục đích bảo quản, ta được thành phẩm.
1.2.4. Một số chế phẩm probiotic
1.2.4.1.

Chế phẩm Viabiovit

Viabiovit có thành phần là các vi khuẩn lành tính họ Lactobacillus (Lactobacillus
sprorogenes, Lactobacillus kefir, Lactobacillus acidophilus) là thành phần chính vơ cùng quan
trọng và khơng thể thiếu trong các chế phẩm men vi sinh kết hợp với các vitamin nhóm B và
vitamin PP có tác dụng tăng cường khả năng tiêu hoá và hấp thu tốt các chất bổ dưỡng cho trẻ.
Sản phẩm được phối hợp 3 chủng vi khuẩn trong họ Lactobacillus rất có lợi cho đường ruột. Với
hàm lượng vi khuẩn lớn và dạng đông khô nên khả năng sống bảo tồn lâu khi được bảo quản ở
nhiệt độ thường. Các chủng vi sinh vật này sẽ giúp cân bằng hệ thống vi khuẩn có ích trong
đường ruột, giúp thúc đẩy q trình tiêu hố và hấp thu dinh dưỡng.

Cơ chế tác dụng của Viabiovit: làm tăng cường hấp thu thức ăn nhờ các hoạt tính của 3
chủng vi khuẩn có ích.
4


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

-

Tạo môi trường axit nhờ tiết ra axit lactic, đây là môi trường trường thuận lợi cho hệ vi
sinh lên men đường ruột phát triển và ngược lại, ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây
bệnh dạng Gram(-).

-

Tiết ra các chất diệt khuẩn như: acid acetic, acid benzoic…

-

Thúc đẩy quá trình tổng hợp vitamin và một số acid amin cần thiết cho cơ thể, do đó rất
có lợi cho q trình tiêu hố và hấp thu.

-

Tác dụng của một số vitamin nhóm B và PP: nâng cao sức đề kháng của cơ thể, đặc biệt
giúp tăng cường khả năng tiêu hoá và hấp thu tốt các chất bổ dưỡng cho trẻ sơ sinh.

-

Cân bằng rối loạn hệ vi khuẩn đường ruột do dùng kháng sinh. Giúp tạo cảm giác ngon
miệng và tăng cường tiêu hoá, dùng tốt cho những người rối loạn tiêu hố (tiêu chảy, táo
bón, đại tràng mãn tính, đầy hơi) khơng chỉ với trẻ em mà cịn có tác dụng tốt với những
người có nguy cơ bệnh tim mạch và chống lão hoá tuổi già.

1.2.4.2.

Chế phẩm Kidlac

Chế phẩm Kidlac là chế phẩm vi sinh dành cho trẻ em. Là sự kết hợp synbiotic giữa 4
chủng probiotic với prebiotic sử dụng công nghệ probiotic bao kép. Sản phẩm thuộc thế hệ
probiotic thứ 4. Probiotic được bao 2 lớp, hiệu quả cao nhờ khả năng sống cao đến ruột, có tính
thúc đẩy phóng thích tại đích nhờ lớp bao thứ 2. Probiotic nhờ lớp bao polysaccharid giúp bảo

đảm sống tốt trong quá trình sản xuất và bảo quản, lớp bao protein có đặc tính đơng vón trong
mơi trường acid giúp chống được tác động khi qua dịch dạ dày và muối mật để đến ruột. Tại
ruột, nhờ lớp protein có phân tán tốt trong pH trung tính hoặc hơi kiềm ở ruột, probiotic sẽ phóng
thích tốt nhờ đó sản sinh nhanh chóng để phát huy tối đa tác dụng.
Kidlac được phối hợp nhiều chủng, có tác dụng tốt hơn dùng riêng lẻ. Kidlac là sự kết hợp
của bốn chủng vi khuẩn: Lactobacillus acidophilus (100 billion cfu/g), Bifidobacterium longum
(50 billion cfu/g), Bifidobacterium breve (50 billion cfu/g), Enterococcus faecium (100 billion
cfu/g).
Hiệu quả khi sử dụng Kidlac:
-

Giảm nhanh chóng các rối loạn đường ruột do bệnh lý và/hoặc dùng kháng sinh kéo dài
hoặc nhiễm những loại khuẩn gây hại, thuốc hóa trị liệu,… gây nên các triệu chứng như
tiêu chảy, viêm ruột, chướng bụng, đầy bụng, đi phân sống, rối loạn tiêu hóa, tăng sự thối
rữa trong ruột.

-

Cải thiện các tình trạng mãn tính do rối loạn đường ruột thường xuyên và lâu dài như: táo
bón, viêm đại tràng, thường xuyên bị trục trặc tiêu hóa và tiêu chảy, bị tiêu chảy khi uống
sữa do không dung nạp lactose…

-

Tái lập cân bằng tự nhiên trong hệ tiêu hóa, kích thích sự phát triển của các vi khuẩn có
lợi cho sức khỏe, giúp đường ruột khỏe mạnh.

-

Giúp giảm nhiễm khuẩn và dị ứng đối với các kháng nguyên có trong thực phẩm.

-

Tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng, cung cấp các vitamin cho cơ thể nhằm nâng cao sức
khỏe, tăng sức đề kháng của cơ thể.
5


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

-

Giúp tăng cường khả năng miễn dịch, phòng ngừa và kháng nhiều bệnh khác nhau.

-

Cung cấp các vitamin cho cơ thể nhằm nâng cao sức khỏe, colostrum giúp tăng khả năng
miễn dịch và DHA giúp phát triển trí não.

2. CHẾ PHẨM PREBIOTIC
2.1.

Tổng quan

2.1.1. Khái niệm
Prebiotic được định nghĩa như là một thành phần thực phẩm khơng tiêu hóa được tác động
có ích đến vật chủ bằng cách kích thích có chọn lọc sự phát triển hoặc hoạt động của một hay
một số lượng giới hạn các loại vi khuẩn trong ruột kết và do đó giúp cải thiện sức khỏe của vật
chủ (Gibson và Roberfroid, 1995). Prebiotic chỉ các loại chất xơ hòa tan có mạch ngắn, chủ yếu
là các hợp chất oligosaccharide.

2.1.2. Lợi ích và tác hại của prebiotic đối với sức khỏe
Prebiotic là nguồn thức ăn cho probiotic, tạo điều kiện cho lợi khuẩn phát triển mạnh mẽ
và cải thiện hệ tiêu hóa của cơ thể. Prebiotic khơng bị tiêu hóa ở dạ dày, ruột non nên nó cịn
ngun khi xuống ruột già, prebiotics nuôi dưỡng vi khuẩn ở ruột già và làm tăng hoạt động của
chúng ở đây.
Prebiotic tăng cường hấp thu canxi, magie và các chất khoáng khác; nâng cao và tăng
cường hệ miễn dịch của cơ thể; giảm nguy cơ ung thư trực tràng và ngăn ngừa ung thư ruột kết ở
giai đoạn đầu; duy trì mức đường huyết, hỗ trợ người bệnh tiểu đường, giảm cholesterol xấu, hỗ
trợ ổn định huyết áp, duy trì thoải mái cho đường ruột, ngăn chặn sự xâm nhiễm của một số vi
khuẩn gây bệnh, chống sâu răng, giảm nguy cơ dị ứng ở trẻ em, hỗ trợ tiêu hóa dễ dàng hơn và
hạn chế các trường hợp khó tiêu do đầy hơi, táo bón.
Tuy nhiên, prebiotic chỉ có tác động tích cực tới cơ thể đã có sẵn các vi sinh vật hữu ích,
bản thân prebiotics khơng sinh ra các vi sinh vật này. Sử dụng nhiều prebiotics gây tình trạng
đầy hơi, đi tiêu nhiều hơn 2 lần/ngày. Các loại đường có nguồn gốc từ FOS có thể kích thích sự
tăng trưởng của vi khuẩn Klebsiella là một vi khuẩn gây bệnh ở đường ruột. Tiêu thụ prebiotic
làm tăng vi khuẩn tạo khí gas trong hệ tiêu hóa, do đó các sản phẩm mới phát triển gần đây
thường hướng tới việc đẩy mạnh sự phát triển của vi khuẩn khơng tạo khí. Prebiotic có tác dụng
khác nhau lên các đối tượng khác nhau. Ví dụ FOS khơng ảnh hưởng đến sự hấp thu canxi ở
thanh niên nhưng lại kích thích sự hấp thu này ở thiếu niên. Vì vậy cần chú ý khi sử dụng
prebiotics.
2.2.

Sản xuất chế phẩm Prebiotic
Prebiotic được sản xuất chủ yếu bằng bốn cách:

-

Chiết tách trực tiếp từ nguyên liệu thô thực vật như: inulin từ rau diếp xoăn,
oligosaccharide soybean từ đậu tương…

-

Thủy phân có kiểm sốt: thủy phân có kiểm sốt polysaccharide bằng enzyme, có thể sử
dụng phương pháp sắc ký để tinh sạch prebiotic như fructooligosaccharide từ inulin.
6


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

-

Glycosyl hóa: q trình tổng hợp bằng cách sử dụng enzyme thuỷ phân tạo
oligosaccharide từ các disaccharide và được tinh sạch bằng quá trình sắc ký như GOS từ
lactose, FOS từ sucrose…

-

Các quá trình hóa học: sự chuyển đổi xúc tác từ các cacbohydrate như Lactulose từ sự
đồng phân hóa lactose trong mơi trường kiềm.

Hình 1: Quy trình sản xuất của các oligosaccharide khơng tiêu hóa.
(phỏng theo Sako và cộng sự, 1999)
2.2.1. Sản xuất FOS
2.2.1.1.

Giới thiệu về FOS

FOS (fructooligosaccharide) là chất xơ hòa tan, là chất tạo ngọt năng lượng thấp. FOS kích
thích tiêu hóa, giảm cholesterol, phospholipid, triglyceride, chống béo phì, an tồn cho người
bệnh tiểu đường, ngừa sâu răng, tăng khả năng hấp thụ các ion Ca2+, Mg2+.

FOS là những oligosaccharide có 1 phân tử sucrose liên kết với 1, 2 hay 3 gốc fructosyl
bằng liên kết – 2,1 – glucoside.
Công thức cấu tạo của FOS:

Hình 2: Cơng thức cấu tạo của FOS
Trong tự nhiên, FOS có nhiều trong các loại củ quả như hành tây, tỏi, táo, măng tây, hoa
atiso, chuối. Mật ong cũng là nguồn chưa FOS. Tuy nhiên, FOS trong tự nhiên có nồng độ thấp,
7


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

enzyme chuyển hóa gốc fructose bị giới hạn bởi điều kiện thời tiết. Vì vậy FOS được sản xuất
trong cơng nghiệp bằng q trình thủy phân polysaccharide hoặc tổng hợp từ nguồn nguyên liệu
sucrose và enzyme chuyển hóa tạo FOS từ vi sinh vật, chủ yếu là nấm mốc.
Syrup FOS thương mại gồm 25 – 30 % 1 – kestore (GF2), 10 – 15 % nystose (GF3) và 5 – 10 %
1F- fructofuranosylnystose (GF4) và 25 – 30 % glucose như một sản phẩm phụ (Kim và cộng sự,
2000).
2.2.1.2.

Quy trình sản xuất FOS trong công nghiệp
Nuôi cấy tế bào
Chiết tách enzyme
Phản ứng enzyme

Dung dịch
saccharose

Tinh sạch
Cơ đặc

Tiệt trùng

Sản phẩm

Sơ đồ 2: Quy trình sản xuất FOS gián đoạn trong công nghiệp. (phỏng theo Yun, 1996)

8


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

Nuôi cấy tế bào
Cố định tế bào
Phản ứng theo cột

Dung dịch
saccharose

Tinh sạch
Cô đặc
Tiệt trùng

Sản phẩm

Sơ đồ 3: Quy trình sản xuất FOS liên tục trong công nghiệp. (phỏng theo Yun, 1996)
Trong hai phương pháp trên, phương pháp liên tục có nhiều ưu điểm nổi trội và khả năng
cơng nghiệp hóa cao hơn.
2.2.1.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất FOS

Loại vi sinh vật thường sử dụng làm nguồn enzyme để sản xuất FOS là A. niger,
Auerobasidium pullulans và Auerobasidium japonicus (tốt nhất để sản xuất FOS loại 1F)
Enzyme từ những nguồn khác nhau thường có khoảng dao động từ 232 kDa (Imamura và
cộng sự, 1994) đến 246 kDa (Hayashi và cộng sự, 1991).
Quá trình sản xuất FOS còn ảnh hưởng bởi các yếu tố như: pH, nhiệt độ. pH tối ưu để sản
xuất FOS là từ 5 đến 6, nhiệt độ tối ưu từ 50oC đến 60 oC. Những giá trị này có thể thay đổi tùy
theo nguồn enzyme. Năng suất tối đa của FOS thì khác nhau theo nguồn và phản ứng được thiết
lập, từ 42% (Kim và cộng sự, 1998) từ Bacillus macerans đến 80% (Madlova và cộng sự, 1999)
từ Auerobasidium pullulans và A. niger.
Mặc dù phương pháp sản xuất FOS tồn tại đã được thiết lập rất tốt nhưng nhiều nhà nghiên
cứu vẫn tiếp tục tìm ra cách để làm tăng năng suất và hiệu quả của phản ứng tại quy mô công
nghiệp, cũng như các phương pháp để đơn giản hóa và thúc đẩy phản ứng của chính nó.
Nguồn enzyme khác nhau và điều kiện phản ứngđã được sử dụng trong các nỗ lực để tối
ưu hóa kỹ thuật cố định enzyme.
9


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

Chien và cộng sự (2001) đã hoàn thành sản xuất FOS qua việc cố định tế bào của
A.japonicus tại gluten trong phản ứng gián đoạn. Một gam sợi được cố định được ủ với 100ml
của 400g l-1 dịch đường saccharose. Làm tăng 61% năng suất sản xuất FOS sau 5 giờ, sản phẩm
gồm chủ yếu là 1 – kestose và nystose. Sự tập trung của saccharose và tế bào trong gluten có
ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ phản ứng của enzyme.
2.2.2. Sản xuất GOS
2.2.2.1.

Giới thiệu về GOS

GOS (galactooligosaccharide) là một prebiotic có nguồn gốc từ động vật, được chiết suất
từ lactose có trong sữa bò, dê. Một số GOS được sử dụng như một loại chất tạo ngọt năng lượng
thấp, thành phần của thực phẩm và chất thêm vào mỹ phẩm.
Cấu trúc hóa học của GOS gồm galactose và lactose liên kết với nhau.
GOS bền hơn nhiều so với FOS. Chúng không thay đổi sau khi xử lý ở 120oC trong 10
phút tại pH bằng 3 và 100oC trong 10 phút tại pH bằng 2.
2.2.2.2.

Quy trình sản xuất GOS

GOS được sản xuất từ syrup đường lactose nhờ enzyme thủy phân
- galactosidase
(Gibson và cộng sự, 2000). - galactosidase có thể được tách ra từ thực vật như đào, mơ, hạnh;
động vật từ ruột, não, mô da; vi sinh vật như nấm men, vi khuẩn, nấm mốc. Vi khuẩn thường cho
năng suất cao hơn khi sản xuất các sản phẩm với mục đích thương mại (Shukla, 1975).

10


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

Quy trình sản xuất GOS được trình bày bên dưới.
Dịch Lactose
4’GOS
- galactosidase từ
B.clrculans hoặc
Cryptococcus laurenill

Phản ứng enzyme

6’GOS
- galactosidase từ
A.oryzae và/hoặc S.
thermophilus

Làm mất màu
Khử khống
Lọc
Cơ đặc

GOS dạng
lỏng

Làm khơ

GOS dạng
bột

Sơ đồ 4: Quy trình sản xuất GOS trong công nghiệp.
(phỏng theo Matsumoto, 1990 và Sako cùng cộng sự, 1999)
2.2.2.3.

Các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất GOS

Ta có phản ứng tạo thành GOS như sau:

Phụ thuộc vào nguồn thu enzyme - galactosidase mà kết quả sản xuất GOS từ lactose có
thể khác nhau về sản phẩm cuối cùng và năng suất sản phẩm. Tổng lượng sản phẩm
oligosaccharide phụ thuộc vào nguồn enzyme và có thể thay đổi từ 1 đến 45 % tổng lượng đường
hiện có (Zarate và Lopez – Leiva, 1990). Vì oligosaccharide liên tục được tổng hợp và giảm sút,

Enzyme có thể thay đổi trong khoảng từ 36kDa (Tsumura và cộng sự, 1991) đến 362 kDa
(Dumortier và cộng sự, 1994). pH tối ưu dao động từ 4 đến 9 (Tsumura và cộng sự, 1991). Nhiệt
độ tối ưu từ 40oC (Shin và Yang) đến 95oC (Hansson và Aldercreutz, 2001) cho
–
Galactosidase từ Pyrococcus furiosus. Nhiệt độ quá cao hay quá thấp đều ảnh hưởng đến
hoạt tính của enzyme. Như vậy khi lựa chọn pH cho enzyme cần quan tâm đến cả nhiệt độ lựa
chọn. Khi tăng nồng độ enzyme thì GOS tổng hợp tăng.
11


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

Khi tăng nồng độ lactose, lượng GOS tổng hợp tăng. Khi lactose đạt đến giới hạn tối đa,
lượng GOS tạo thành không tăng.
Ảnh hưởng của nồng độ đường glucose và galactose: sự có mặt của các đường đơn ảnh
hưởng khơng tốt đến q trình hình thành GOS, làm giảm lượng GOS.
Thời gian cũng ảnh hưởng đến sự tổng hợp GOS. Ở thời điểm ban đầu, lượng GOS tạo
thành chậm và tốc độ tăng nhanh. Sau đó lượng GOS tạo thành cực đại và cuối cùng lượng GOS
giảm dần theo thời gian ở giai đoạn sau.
3.

SỰ KHÁC NHAU GIỮA PROBIOTIC VÀ PREBIOTIC

Probiotic
Là những vi khuẩn sống có lợi đường ruột.
Có thể bị tiêu diệt bởi nóng, lạnh hoặc thời
gian trơi qua.
Từ một đến một số lồi vi khuẩn được thêm
vào đường ruột.
Tìm thấy trong thực phẩm lên men như sữa

chua, dưa chua.
Có thể tác động đến vi khuẩn có hại bằng cách
cản trở chúng.

Prebiotic
Là dạng đặc biệt của chất xơ thực phẩm.
Không bị tác động bởi nóng, lạnh, axit hay thời
gian.
Ni hàng nghìn loại vi khuẩn có lợi có sẵn
trong đường ruột.
Là chất tự nhiên, được tìm thấy ở hàng nghìn
lồi thực vật.
Ni dưỡng mơi trường trong đường ruột, nơi
là kẻ thù của vi khuẩn có hại.

Bảng 1: sự khác nhau giữa Probiotic và Prebiotic

12


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

KẾT LUẬN
Chế phẩm sinh học luôn là vấn đề đáng quan tâm trong xã hội hiện nay nói chung và trong
giới sinh học thực phẩm nói riêng. Lợi ích từ các chế phẩm probiotic và prebiotic là rất lớn. Để
hiểu rõ và sâu hơn các vấn đề xung quanh nó, ta cần đầu tư một cách nghiêm túc thời gian và
công sức.
Trên đây là những tìm hiểu và trình bày của em về đề tài Tìm hiểu quy trình sản xuất một
số chế phẩm probiotic và prebiotic. Vì kiến thức và khả năng tìm hiểu có hạn nên em khơng thể
trình bày đầy đủ và chi tiết nội dung của đề tài được. Bài trình bày cịn khá sơ sài, em sẽ cố gắng

tìm hiểu kỹ hơn về những vấn đề này.


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

PHỤ LỤC

Hình a : Cấu trúc của FOS (phỏng theo Spiegel và cộng sự, 1994)

Hình b: Probiotic sau khi đưa vào ruột người.

Hình c: hệ vi sinh vật trong ruột người.

Hình d: 4 thế hệ probiotic có tác dụng trị liệu. Hình e: Đường đi của prebiotic trong cơ thể người


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

Bảng g. Các thông số tối ưu cho hoạt động của các loài vi sinh vật trong sản xuất FOS.

Hình h: Các thơng số tối ưu cho hoạt động của các loài vi sinh vật trong sản xuất FOS.


Đề tài số 32: Tìm hiểu quy trình sản xuất một số chế phẩm probiotic và prebiotic

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Development and Application, G.R. Gibson and R.A. Rastall, Copyright 2006 John Wiley &
Sons, Ltd. Trang 13, 30 – 42.
[2] Hanbook of prebiotics and probiotics ingredients, edited by Susan sungsoo cho E. Terry
finocchiaro, copyright 2010 by Taylor and Francis Group, LLC. Trang 14, 15, 194.

[3] Bài giảng Công nghệ probiotic, giảng viên Lê Phương Chung, Viện Công nghệ sinh học và
môi trường, Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2013.
[4] Bài báo Probiotic thế hệ thứ 4: Sản phẩm của công nghệ bao kép, Giáo sư Nguyễn Văn
Thanh, năm 2008. />[5] />[6] />[7] />[8] />[9] />