- Trang Chủ
- Hoá dầu
- Ảnh hưởng của kĩ thuật vi gói đến khả năng sống của vi khuẩn lactobacilus acidophilus trong điều kiện tiêu hóa nhân tạo
Xem mẫu
- Hội thảo khoa học và Công nghệ thực phẩm 2018
ẢNH HƯỞNG CỦA KĨ THUẬT VI GÓI ĐẾN KHẢ NĂNG SỐNG CỦA
VI KHUẨN LACTOBACILUS ACIDOPHILUS TRONG ĐIỀU KIỆN TIÊU
HÓA NHÂN TẠO
Lê Thị Hạnh Quyên*, Trương Đức Thắng, Liêu Mỹ Đông
Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh
*Email: hanhquyen999.ql@gmail.com
Ngày nhận bài: 07/7/2018 ; Ngày chấp nhận đăng: 12/7/2018
TÓM TẮT
Mục đích của nghiên cứu này là kiểm tra ảnh hưởng của các kỹ thuật vi gói khác nhau (nén đùn
và nhũ hóa) đến kích thước hạt chế phẩm vi gói, hiệu suất vi gói và khả năng tồn tại của Lactobacillus
acidophilus trong điều kiện tiêu hóa nhân tạo. Kết quả cho thấy, vi gói bằng kĩ thuật nhũ hóa tạo ra
chế phẩm có kích thước nhỏ hơn nén đùn 161µm, kĩ thuật nén đùn giúp nâng cao hiệu suất vi gói
98.38±0.11%. Trong khi ảnh hưởng của kĩ thuật vi gói đến chế phẩm ủ trong điều kiện tiêu hóa nhân
tạo cũng được kiểm tra. Cả hai phương pháp vi gói, cung cấp bảo vệ tốt cho L. acidophilus so với tế
bào tự do khi ủ trong dạ dày và muối mật nhân tạo. Sau 2 giờ ủ với dịch dạ dày nhân tạo số lượng tế
bào còn lại với kĩ thuật nén đùn và nhũ hóa lần lượng là lần lượt là 2.98÷3.85 log CFU/g và 2.09÷3.18
log CFU/g, với muối mật nhân tạo lượng tế bào còn lại sau 4 giờ ủ cho kĩ thuật nén đùn và nhũ hóa lần
lượt là 8.99÷9.11 log CFU/g và 8.08÷8.11 log CFU/g. Nghiên cứu cho thấy, kĩ thuật nhũ hóa với
sodium alginate bao phủ bởi skim milk vừa tạo chế phẩm có kích nhỏ vừa đảm bảo khả năng sống của
L. acidophilus.
Từ khóa: vi gói, tiêu hóa nhân tạo, probiotic, nhũ hóa, nén đùn
1. GIỚI THIỆU
Probiotic là vi sinh vật sống có lợi cho sức khỏe vật chủ khi được dùng với số lượng thích hợp
[1]. Để mang lại lợi ích sức khỏe thì nồng độ probiotic trong sản phẩm phải đạt trên 106-107 log CFU /
g (ml) tại thời điểm tiêu thụ và có thể tồn tại trong quá trình tiêu hóa [1, 2]. Vi khuẩn axit lactic (LAB)
là các vi khuẩn probiotic quan trọng liên quan đến đường tiêu hóa của con người [2]. Tuy nhiên khả
năng tồn tại của chúng có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, pH thấp, các chất phụ gia thực phẩm khi
được ứng dụng vào sản phẩm, độc tính của oxy và hydro peroxide [3]. Để nâng cao khả năng sống của
LAB trong thời gian lưu trữ và tiêu hóa phương pháp vi gói đã được phát triển và công nhận là an
toàn, kỹ thuật giúp tách probiotic ra khỏi môi trường do đó làm tăng sức đề kháng đối với các điều
kiện sản xuất, cải thiện khả năng tồn tại trong suốt quá trình bảo quản và điều kiện khắc nghiệt của
đường tiêu hóa [4]. Sodium alginate với tính chất tạo gel khi có mặt của canxi và là vật liệu rẻ tiền,
không độc hại nên được sử dụng rộng rãi cho kĩ thuật nén đùn và nhũ hóa, được chiết xuất từ tảo biển
bao gồm liên kết 1,4 b-D-mannuronic và a-L-guluronic [5, 6]. Các nghiên cứu trước đây cho thấy cả
hai kĩ thuật vi gói này đều cho khả năng bảo vệ tốt vi khuẩn probiotic trong điều kiện bất lợi [7, 8].
Tuy nhiên, đánh giá so sánh hai kỹ thuật này vẫn chưa được công bố đầy đủ. Trong nghiên cứu này,
Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 được vi gói bằng kĩ thuật nén đùn và nhũ hóa, với sodium
alginate làm chất mang chính. Chế phẩm vi gói từ hai kĩ thuật này được đánh giá so sánh kích thước,
17
- Lê Thị Hạnh Quyên, Trương Đức Thắng, Liêu Mỹ Đông
hiệu suất vi gói và tỷ lệ sống của L. acidophilus trong dịch dạ dày nhân tạo (SGF) và muối mật nhân
tạo (SIF).
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1 Chuẩn bị chủng vi khuẩn
Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 được thu bằng cách ly tâm ở 5000 vòng / phút từ 500 ml
dung dịch trong 22 giờ nuôi cấy. Các tế bào sau đó được sử dụng trong quá trình vi gói cho các bước
tiếp theo.
2.2. Chế phẩm vi gói của L. acidophilus
2.2.1. Vi gói bằng kĩ thuật nén đùn
Vi gói bằng kĩ thuật nén đùn (EM) được mô tả theo phương pháp của Nazzaro (2009) đã được
chỉnh sửa: thực hiện với 10ml dung dịch (sodium alginate 2.5% hoặc sodium alginate 2.5% và skim
milk (SM) 0.5%) và 1ml tế bào vi sinh vật. Hỗn hợp được tiêm qua kim tiêm vô trùng đường kính
trong là 0.813mm vào 50ml dung dịch CaCl2 0,05 M được làm cứng lại trong 30 phút. Sau đó rửa
bằng dung dịch NaCl 0,9% vô trùng và được ngâm trong dung dịch skim milk 0,5% (nếu là viên nang
được sản xuất theo chất mang sodium alginate phủ skim milk) chế phẩm vi gói sau đó được thu nhận
bảo quản ở 40C [9]. Chế phẩm vi gói được kiểm tra kích thước hạt trung bình bằng thước kẹp điện thử.
2.2.2. Vi gói bằng kĩ thuật nhũ hóa
Vi gói bằng kĩ thuật nhũ hóa (IM) được thực hiện theo phương pháp của Rodriquez-LLimos và
cộng sự (2003) đã được chỉnh sửa: 10 ml tế bào vi sinh vật cho vào cốc thủy tinh vô trùng dung tích
500ml chứa 40 ml sodium alginate 2.5% (hoặc 40ml dung dịch sodium alginate 2.5% và skim milk
0.5%). Thêm 200 mL dầu và 4 ml tween 80 vào cốc, sau đó đem khuấy trên máy khuấy từ 500 vòng/
phút trong 15 phút để thu được hệ nhũ tương nước/dầu. Thêm từ từ 160µl axit axetic vào cốc và khuấy
thêm 5 phút. Vi nang sau khi hình thành được rửa bằng dung dịch NaCl 0,9% vô trùng, tiếp tục ngâm
trong dung dịch skim milk 0,5% (trên máy khuấy từ với tốc độ 100 vòng / phút trong 10 phút nếu là
viên nang được sản xuất theo chất mang sodium alginate phủ skim milk). Các chế phẩm vi gói sau đó
được thu nhận và bảo quản ở 40C [10]. Chế phẩm vi gói được kiểm tra kích thước trung bình bằng
máy HORIBA LA-920.
2.3. So sánh hiệu suất vi gói giữa hai kĩ thuật
Cân 1g chế phẩm cho vào bình tam giác có nút mài đã vô trùng, thêm 9ml dung dịch đệm
photphate vào bình tam giác và lắc trên máy lắc trong 15 phút để các viên nang được phát hủy hoàn
toàn. Tiến hành kỹ thuật pha loãng và trải đĩa. Xác định số tế bào sống trên môi trường thạch MRS, ủ
ở 370C trong 48 giờ. Tiến hành tính hiệu suất vi gói sau nhũ hóa theo công thức:
2.4. So sánh ảnh hưởng của hai kĩ thuật vi gói đến khả năng sống của chế phẩm L. acidophilus
trong SGF và SIF
18
- Ảnh hưởng của kĩ thuật vi gói đến khả năng sống của vi khuẩn Lactobacilus acidophilus trong điều
kiện tiêu hóa nhân tạo
Dịch dạ dày nhân tạo (SGF) bao gồm 9 g/l NaCl chứa 3g /l pepsin, pH được điều chỉnh xuống 2.5
với HCl 5.0M. Muối mật nhân tạo (SIF) bao gồm 9 g/l NaCl chứa 3ml/l muối mật pH được điều chỉnh
thành 6.5 với NaOH 5.0M. Tỷ lệ sống sót của chế phẩm vi gói L. acidophilus được đánh giá sau 2 giờ
ủ trong SGF và 4 giờ ủ trong SIF. Các mẫu chứa L. acidophilus tự do được dùng để đối chứng. Lượng
tế bào L. acidophilus sống sót trong chế phẩm vi gói được xác định bằng phương pháp trải đĩa trên
môi trường thạch MRS ủ ở 370C trong 48 giờ, tiến hành lập lại 3 lần. Kết quả được biểu diễn dưới
dạng log CFU/g.
2.5. Phân tích thống kê
Tất cả các thí nghiệm được lặp lại ba lần, và kết quả được trình bày dưới dạng trung bình ± độ
lệch chuẩn. Phân tích phương sai là thử nghiệm Duncan (p
- Lê Thị Hạnh Quyên, Trương Đức Thắng, Liêu Mỹ Đông
(a)
(b)
Hình 1. Kích thước hạt chế phẩm vi gói với IM bằng Ca-SM (a), Ca phủ SM (b)
3.2. Ảnh hưởng của kĩ thuật vi gói đến hiệu suất vi gói
Trong nghiên cứu này kĩ thuật EM cho hiệu suất vi gói tốt hơn so với IM điển hình hiệu suất vi
gói tốt nhất của kĩ thuật EM là 98.38±0.10% trong khi đó kĩ thuật IM là 93.86±0.11% thể hiện ở Hình
2.
Hình 2. Hiệu suất vi gói của IM và EM, mỗi thanh đại diện trung bình ± SD của ba thí nghiệm độc lập (n = 3),
a-e khác nhau đại diện cho sự khác biệt đáng kể (p
- Ảnh hưởng của kĩ thuật vi gói đến khả năng sống của vi khuẩn Lactobacilus acidophilus trong điều
kiện tiêu hóa nhân tạo
Hình 3. Ảnh hưởng của phương pháp vi gói đến khả năng sống của L. acidophilus trong SGF, mỗi thanh đại
diện trung bình ± SD của ba thí nghiệm độc lập (n = 3), a-c đại diện cho sự khác biệt đáng kể (p
- Lê Thị Hạnh Quyên, Trương Đức Thắng, Liêu Mỹ Đông
Muthukumarasamy (2006) nhận định rằng kích thước vi gói liên quan mật thiết đến khả năng
sống của probiotic trong điều kiện dạ dày nhân tạo [7]. Điều này lí giải cho khả năng bảo vệ L.
acidophilus của EM tốt hơn so với IM. Kích thước hạt là yếu tốt quan trọng ảnh hưởng đến giá trị cảm
quan của sản phẩm khi bổ sung chế phẩm probiotic vào thực phẩm [13]. Tuy IM cung cấp hiệu quả
bảo vệ L. acidophilus không tốt bằng EM nhưng việc bao phủ vẫn giúp nâng cao khả năng sống của
probiotic này trong điều kiện tiêu hóa nhân tạo và đáp ứng được yêu cầu về kích thước hạt nhỏ (với
kích thước nhỏ đạt 161µm) thích hợp cho việc bổ sung vào thực phẩm giúp giảm ảnh hưởng đến giá trị
cảm quan do kích thước chế phẩm vi gói gây ra.
4. KẾT LUẬN
Kích thước của các vi nang và hiệu suất vi gói bị ảnh hưởng bởi phương pháp vi gói, kĩ thuật nhũ
hóa cho kích thước vi nang nhỏ hơn kĩ thuật nén đùn (161µm) và ngược lại kĩ thuật nén đùn giúp nâng
cao hiệu suất vi gói hơn kĩ thuật nhũ hóa (98.38±0.11%). Kết quả sau khi ủ với điều kiện dạ dày nhân
mật độ tế bào giảm còn 2.98÷3.85 log CFU/g kĩ thuật nén đùn và 2.09÷3.18 log CFU/g cho kĩ thuật
nhũ hóa, với dịch muối mật nhân tạo mật độ tế bào giảm còn 8.24÷8.56 log CFU/g cho kĩ thuật nén
đùn, và 8.08÷8.11 log CFU/g cho kĩ thuật nhũ hóa, bên canh đó chất mang sodium alginate phủ skim
milk cung cấp bảo vệ tốt nhất cho cả kĩ thuật nhũ hóa và nén đùn cải thiện sự sống của L. acidophilus.
Sau thời gian ủ mật độ tế bào của kĩ thuật nén đùn sống tốt hơn kĩ thuật nhũ hóa, kĩ thuật nhũ hóa với
sodium alginate bao phủ bởi skim milk vừa tạo chế phẩm có kích nhỏ vừa đảm bảo khả năng sống của
L. acidophilus sẽ là tiềm năng ứng dụng vào sản xuất nếu muốn bổ sung chế phẩm vi gói vào thực
phẩm mà không làm ảnh hưởng đến giá trị cảm quan của sản phẩm.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] A. C. P. Hotel and A. Cordoba, "Health and nutritional properties of probiotics in food
including powder milk with live lactic acid bacteria," Prevention, vol. 5, no. 1, pp. 1-10, 2001.
[2] E. Valero-Cases and M. J. Frutos, "Effect of different types of encapsulation on the survival of
Lactobacillus plantarum during storage with inulin and in vitro digestion," LWT-Food Science
and Technology, vol. 64, no. 2, pp. 824-828, 2015.
[3] S. Salminen and A. Von Wright, "Lactic acid bacteria," Microbiological and functional
aspects, 1982.
[4] S. S. Pinto, S. Verruck, C. R. Vieira, E. S. Prudêncio, E. R. Amante, and R. D. Amboni,
"Influence of microencapsulation with sweet whey and prebiotics on the survival of
Bifidobacterium-BB-12 under simulated gastrointestinal conditions and heat treatments,"
LWT-food Science and Technology, vol. 64, no. 2, pp. 1004-1009, 2015.
[5] M. Rinaudo, "Main properties and current applications of some polysaccharides as
biomaterials," Polymer International, vol. 57, no. 3, pp. 397-430, 2008.
[6] J. P. Zhang, Q. Wang, X. L. Xie, X. Li, and A. Q. Wang, "Preparation and swelling properties
of pH‐ sensitive sodium alginate/layered double hydroxides hybrid beads for controlled
release of diclofenac sodium," Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied
Biomaterials: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for
Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for
Biomaterials, vol. 92, no. 1, pp. 205-214, 2010.
[7] P. Muthukumarasamy, P. Allan‐ Wojtas, and R. A. Holley, "Stability of Lactobacillus reuteri
in different types of microcapsules," Journal of food science, vol. 71, no. 1, pp. M20-M24,
2006.
[8] S. Cai, M. Zhao, Y. Fang, K. Nishinari, G. O. Phillips, and F. Jiang, "Microencapsulation of
Lactobacillus acidophilus CGMCC1. 2686 via emulsification/internal gelation of alginate
22
- Ảnh hưởng của kĩ thuật vi gói đến khả năng sống của vi khuẩn Lactobacilus acidophilus trong điều
kiện tiêu hóa nhân tạo
using Ca-EDTA and CaCO3 as calcium sources," Food hydrocolloids, vol. 39, pp. 295-300,
2014.
[9] F. Nazzaro, F. Fratianni, R. Coppola, A. Sada, and P. Orlando, "Fermentative ability of
alginate-prebiotic encapsulated Lactobacillus acidophilus and survival under simulated
gastrointestinal conditions," Journal of Functional Foods, vol. 1, no. 3, pp. 319-323, 2009.
[10] A. Rodríguez-Llimos, D. Chiappetta, M. Szeliga, A. Fernández, and C. Bregni,
"Micropartículas de alginato conteniendo paracetamol," 2003.
[11] M. J. Martín, F. Lara-Villoslada, M. A. Ruiz, and M. E. Morales, "Microencapsulation of
bacteria: A review of different technologies and their impact on the probiotic effects,"
Innovative Food Science & Emerging Technologies, vol. 27, pp. 15-25, 2015.
[12] H. Song, W. Yu, M. Gao, X. Liu, and X. Ma, "Microencapsulated probiotics using
emulsification technique coupled with internal or external gelation process," Carbohydrate
polymers, vol. 96, no. 1, pp. 181-189, 2013.
[13] K. Vivek, "Use of encapsulated probiotics in dairy based foods," International Journal of
Food, Agriculture and Veterinary Sciences, vol. 3, no. 1, pp. 188-199, 2013.
[14] M. C. E. Ribeiro, K. S. Chaves, C. Gebara, F. N. Infante, C. R. Grosso, and M. L. Gigante,
"Effect of microencapsulation of Lactobacillus acidophilus LA-5 on physicochemical, sensory
and microbiological characteristics of stirred probiotic yoghurt," Food Research International,
vol. 66, pp. 424-431, 2014.
[15] Y. Zhang, J. Lin, and Q. Zhong, "The increased viability of probiotic Lactobacillus salivarius
NRRL B-30514 encapsulated in emulsions with multiple lipid-protein-pectin layers," Food
Research International, vol. 71, pp. 9-15, 2015.
[16] M. P. Silva, F. L. Tulini, M. M. Ribas, M. Penning, C. S. Fávaro-Trindade, and D. Poncelet,
"Microcapsules loaded with the probiotic Lactobacillus paracasei BGP-1 produced by co-
extrusion technology using alginate/shellac as wall material: Characterization and evaluation
of drying processes," Food Research International, vol. 89, pp. 582-590, 2016.
[17] C. C. Coghetto, G. B. Brinques, N. M. Siqueira, J. Pletsch, R. M. D. Soares, and M. A. Z.
Ayub, "Electrospraying microencapsulation of Lactobacillus plantarum enhances cell viability
under refrigeration storage and simulated gastric and intestinal fluids," Journal of Functional
Foods, vol. 24, pp. 316-326, 2016.
[18] K. C. G. Silva, E. C. Cezarino, M. Michelon, and A. C. K. Sato, "Symbiotic
microencapsulation to enhance Lactobacillus acidophilus survival," LWT-Food Science and
Technology, vol. 89, pp. 503-509, 2018.
[19] P. Allan-Wojtas, L. T. Hansen, and A. Paulson, "Microstructural studies of probiotic bacteria-
loaded alginate microcapsules using standard electron microscopy techniques and anhydrous
fixation," LWT-Food Science and Technology, vol. 41, no. 1, pp. 101-108, 2008.
[20] W. Ding and N. P. Shah, "An improved method of microencapsulation of probiotic bacteria
for their stability in acidic and bile conditions during storage," Journal of Food Science, vol.
74, no. 2, pp. M53-M61, 2009.
23
- Lê Thị Hạnh Quyên, Trương Đức Thắng, Liêu Mỹ Đông
ABSTRACT
EFFECT OF DIFFERENT TYPES OF ENCAPSULATION ON THE SURVIVAL OF
LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS IN GASTROINTESTINAL DIGESTION
Le Thi Hanh Quyen*, Truong Duc Thang, Lieu My Dong
Ho Chi Minh city University of Food Industry
*Email: hanhquyen999.ql@gmail.com
The purpose of this study was investigation the effect of different microencapsulation methods
(extrusion and internal emulsion microencapsulation) on the size of microcapsules, viable during the
encapsulation process, viability of Lactobacillus acidophilus in vitro digestion. The results internal
emulsion microencapsulation of size is smaller than extrusion 161 µm, extrusion technique increases
viable during the encapsulation process 98.38±0.11%. Effect of microencapsulation methods to cells
in vitro digestion was studied. In both types of microcapsules better protection L. acidophilus than free
L. acidophilus in simulated gastric and intestinal juices. After 2 hours in simulated gastric, the number
of cells were 2.98÷3.85 log CFU/g and 2.09÷3.18 log CFU/g for extrusion and emulsion
microencapsulation respectively. After 4 hours in intestinal juices the number of cells were 8.99÷9.11
log CFU/g and 8.08÷8.11 log CFU/g for extrusion and emulsion microencapsulation respectively. The
results of study, internal emulsion microencapsulation with sodium alginate coating skim milk creates
small-size of microcapsules and increase survival of L. acidophilus.
Keywords: Microencapsulation, probiotic, in vitro, emulsion, extrusion
24
nguon tai.lieu . vn