Luận văn Thông tin vi khuẩn Lactic

Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 1 ‐  CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 2 ‐  1.1. Giới thiệu về vi khuẩn Lactic [18, 21] Theo hệ thống phân loại của Bergey năm 1979 thì vi khuẩn lactic được phân loại như sau: Họ: Lactobacteriaceae. Họ phụ: Streptoccaceae. Giống: Streptococcus. Leuconostoc. Họ phụ: Lactobacteriaceae. Giống: Lactobacterium. 1.1.1. Giới thiệu về vi khuẩn Lactobacillus acidophilus 1.1.1.1. Lịch sử Lactobacillus acidophilus lần đầu tiên được phân lập bởi Moro (1900) từ phân của trẻ sơ sinh đã qua phẫu thuật. Ông đã mô tả được các đặc điểm trao đổi chất, phân loại cũng như chức năng của vi khuẩn này. Năm 1906 Metchnikoff xuất bản cuốn “The problongation of life optimistic studies”. Ông chứng minh rằng vi khuẩn lactic trong yaourt bulgarian như là nhân tố chống lại sự thối rữa ruột và sự lão hoá. Tuy nhiên sau đó người ta khám phá ra rằng chủng vi khuẩn này không thể sống sót khi qua dạ dày và ruột. Do đó người ta nhanh chóng thay thế chủng vi khuẩn này bằng chủng Lactobacillus acidophilus như là một probiotic trong ruột. Họ thấy rằng có rất nhiều vi khuẩn Lactobacillus lên men đồng hình và dị hình sống trong ruột, miệng và âm đạo nhưng chiếm ưu thế nhất trong số đó là 6 loài Lactobacillus lên men đồng hình tạo thành nhóm gọi là phức hợp Lactobacillus acidophilus. 1.1.1.2. Đặc điểm Lactobacillus acidophilus thuộc họ vi khuẩn lactic. Chúng có dạng trực khuẩn dài và chịu nhiệt. Tế bào hình que, đầu tròn, kích thước 0,6 – 0,9 1,5 - 6 , đứng riêng lẻ, xếp thành đôi hay thành chuỗi ngắn, không di động, không sinh bào tử, tế bào non bắt màu gram dương khi nhuộm, tế bào già trở thành gram âm. Vi hiếu khí, nhiệt độ thích hợp là 37oC, không phát triển ở 20 – 22oC và 43 – 48oC. Trên môi trường nước chiết cà chua hay nước chiết nấm men khuẩn lạc có dạng tròn, nhỏ ở giữa dày và đục hơn ở mép ngoài. Trong môi trường thạch sâu khuẩn lạc nhỏ có hình dạng không ổn định. Trên môi trường thạch nghiêng thì khuẩn lạc khô, phát triển kém và giới hạn theo vết cấy. Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 3 ‐  Lên men lactic đồng hình, tích tụ 2,2% acid lactic trong môi trường, không phát triển trong môi trường hydratcarbon, môi trường khoai tây, phát triển tốt trên môi trường dịch thể cao nấm men. Lactobacillus acidophilus là một dạng probiotic được sử dụng thường xuyên nhất. Là vi khuẩn có lợi cư trú trong ruột, âm đạo, trong phân người và động vật. Chúng có khả năng sinh Bacteriocin là chất ức chế các vi khuẩn gây bệnh đường ruột. Lactobacillus acidophilus có khả năng lên men các loại đường: glucose, fructose, galactose, mannose, maltose, lactose và không lên men xylose, arabinose, ramnose, glycerol, mannitol, sorbitol, inositol. Cho các phản ứng: methyl red (+), indol (–), VP (–), citrate (–), catalase (–), khả năng đông vón sữa (+). 1.1.1.3. Các quá trình trao đổi chất Hiện nay các thành viên của phức hợp Lactobacillus acidophilus được phân vào nhóm lên men đồng hình bắt buộc. Hexose được lên men để tạo thành acid lactic theo con đường EMP. Chúng có enzyme aldolase nhưng thiếu phosphoketolase, không lên men gluconat và peptone. Tất cả các loài đều tạo đồng phân dạng D và L của acid lactic. 1.1.1.4. Sự thay đổi thành phần của sữa trong quá trình lên men Trong quá trình lên men sữa tạo thành sản phẩm sữa chua có sự thay đổi màu sắc của các loại đường, casein và các thành phần khác. - Sự thay đổi đường sữa: vi khuẩn lactic sử dụng đường lactose nhờ hệ thống enzyme lactase để chuyển hoá lactose thành glucose và galactose. Lactase là một endoenzyme nên khi lactose muốn được chuyển hoá thì phải qua màng vi khuẩn. Lactose sẽ được chuyển hoá theo hai con đường: ƒ Vi khuẩn sử dụng enzyme lactase để bẻ gãy Hydro chuyển lactose thành glucose và galactose. ƒ Lactose được oxi hoá thông qua enzyme lactosehydrogenase thành lactosebionate sau đó phân giải tiếp thành gluconate và galactose qua một giai đoạn diễn biến phức tạp, mỗi giai đoạn do một enzyme chuyên biệt phụ trách. - Sự thay đổi protein sữa: trong quá trình lên men, lượng acid hữu cơ các loại càng tích luỹ càng làm tăng quá trình phân tách calci ra khỏi casein, khi đó calci sẽ tác dụng với acid lactic tạo lactat calci, giúp cơ thể dễ dàng hấp thu calci hơn và tạo pH đẳng điện. Do đó, casein bị Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 4 ‐  vón lại làm tăng quá trình lên men tạo peptone và các sản phẩm khác. 1.1.2. Ứng dụng của vi khuẩn lactic Vi khuẩn lactic được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, môi trường, y dược và nhiều nhất là trong chế biến bảo quản thực phẩm. 1.1.2.1. Trong công nghiệp Vi khuẩn lactic được sử dụng để lên men thu acid lactic. Có vị chua dễ chịu và có đặc tính bảo quản nên có thể làm gia vị đối với các loại nước uống nhẹ, tinh dầu, dịch quả, mứt. Chúng được dùng để acid hoá rượu vang và hoa quả nghèo acid, ngoài ra còn được sử dụng trong công nghiệp thuộc da, dệt, nhuộm, sơn và chết dẻo. 1.1.2.2. Trong nông nghiệp và môi trường Vi khuẩn lactic có khả năng hạn chế sự phát triển của Fusarium, loại nấm gây bệnh quan trọng trong nông nghiệp. Nấm Fusarium khi phát triển sẽ làm cây yếu đi và đây là cơ hội gây bệnh cho cây trồng. Chế phẩm EM (Effective Microorganism) hay chế phẩm vi sinh hữu hiệu nó bao gồm 80 chủng vi sinh trong đó có sự góp phần của vi khuẩn lactic. Hiệu quả của chế phẩm này là cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng và giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. 1.1.2.3. Trong y dược Vi khuẩn lactic được sử dụng trong y học để chữa bệnh đường ruột, dùng trong phẫu thuật chỉnh hình, nha khoa, bệnh phụ khoa… 1.1.2.4. Trong bảo quản và chế biến thực phẩm Trong bảo quản và chế biến thực phẩm vi khuẩn lactic được sử dụng để làm dưa chua, làm chua quả mà không làm mất màu tự nhiên của quả. Dùng trong sản xuất tương, đậu phụ hay lên men sữa. 1.2. Giới thiệu về probiotic [19] 1.2.1. Lịch sử và định nghĩa về probiotic 1.2.1.1. Lịch sử về probiotic Probiotic có nghĩa là “for life”, ngày nay được dùng để chỉ những vi sinh vật có lợi cho người và động vật do Dr.Eli Metchinikoff, một nhà khoa học người Nga đạt giải Nobel năm 1908, đưa ra khi ông nghiên cứu về vai trò của những vi khuẩn có lợi trong đường ruột. Ông là người đầu tiên đưa ra giả thiết về cuộc sống khỏe mạnh và tuổi thọ cao của những người nông dân Bulgari, khi họ sử dụng những sản Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 5 ‐  phẩm sữa lên men hằng ngày, đặc biệt là yaourt giúp bảo vệ hệ thống đường ruột khỏi những viêm nhiễm. Những thập niên sau đó, ông tiếp tục nghiên cứu để chứng minh chủng thuộc Lactobacillus có khả năng chống lại các vi sinh vật gây bệnh và giảm độc tố do chúng sinh ra. Cũng vào thời điểm đó, Henry Tissier, là một bác sĩ khoa nhi người Pháp, đã quan sát trong phân những đứa trẻ bị tiêu chảy có một số lượng ít vi khuẩn lạ, hình Y, là những vi khuẩn “bifid” ngược lại chiếm số lượng lớn trong những đứa trẻ khỏe mạnh. Và ông cho rằng những con vi khuẩn này có khả năng chống lại bệnh tiêu chảy giúp khôi phục hệ thống vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh. 1.2.1.2. Định nghĩa về probiotic Metchnikoff và Tissier là những người đầu tiên đưa ra giả thiết về probiotic. Nhưng đến năm 1960, probiotic mới được sử dụng để chỉ những vi sinh vật có khả năng kích thích sự phát triển của các vi sinh vật khác Năm 1989, Fuller định nghĩa lại, ”Probiotic là những vi sinh vật sống mà khi sử dụng chúng mang lại những lợi ích cho vật chủ bằng cách củng cố cân bằng hệ thống vi sinh vật đường ruột”. Một định nghĩa tương tự do Havenaar và Huis in’t Veld (1992) đưa ra “Probiotic là một hay hỗn hợp nhiều vi khuẩn mà khi cung cấp cho người hay động vật thì mang lại những hiệu quả có lợi cho vật chủ bằng cách tăng cường những đặc tính của các vi sinh vật trong hệ tiêu hóa”. Một định nghĩa mới đây nhưng chưa phải là cuối cùng “Probiotic là vi sinh vật sống mang lại hiệu quả về sức khỏe cho vật chủ” (Guarner và Schaafsma, 1998). Tuy nhiên tất cả những định nghĩa này đều có chung những điểm cơ bản sau: - Probiotic là những vi sinh vật sống. - Khi các Probiotic được cung cấp với liều lượng thích hợp thì mang lại những hiệu quả mong muốn. 1.2.2. Vai trò của probiotic - Tăng “ thành bảo vệ” miễn dịch, một số có khả năng kích thích cả miễn dịch đặc hiệu và không đặc hiệu, cùng với việc sinh ra sIgA ở màng nhầy. - Kìm hãm sự phát triển của các vi khuẩn, virus, nấm có hại. - Có khả năng xâm chiếm đường ruột, bám vào màng nhầy ruột. - Có khả năng chịu được acid dạ dày, chịu được muối mật. Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 6 ‐  - Sinh ra các chất chống vi sinh vật gây bệnh như Samonella, E. coli, Clostridium… - Phòng và chữa một số bệnh đường tiêu hóa: tiêu chảy, táo bón, ung loét dạ dày …. - Giảm triệu chứng dị ứng, triệu chứng không dung nạp được lactose. - Ngăn chặn ung thư đường ruột, ung thư ruột kết. Hiện nay, các chủng vi khuẩn được sử dụng với vai trò là các probiotic chủ yếu thuộc Lactobacillus và Bifidobacterum, ngoài ra Enterococcus và Streptococus cũng được sử dụng ít hơn. Những vi khuẩn này thường cư trú trong ruột. Một số chủng tiêu biểu bao gồm Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum. Bên cạnh những vi khuẩn còn có nấm men Saccharomyces boulardii cũng được xem là probiotic. Bảng 1.1: Những vi sinh vật được sử dụng làm probiotic [17]. Chủng Lactobacillus Chủng Bifidobacterium Các chủng khác L. acidophilus L. casei L. rhamnosus L. reuteri L. bulgaricus L. plantarum L. johnsonii L.lactis L.gasseri B. bifidum B. longum B. breve B. infantis B.lactis B. adolescentis Bacillus subtilis E. coli Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces boulardii Streptococus thermophilus Streptococus faecalis 1.2.3. Tác dụng của probiotic đến sức khoẻ con người 1.2.3.1. Thuỷ phân lactose, tăng sự hấp thu lactose Sự có mặt của lactose disacharide cùng với việc thiếu hụt enzyme ß- galactosidase(lactase) trong đường ruột có thể gây nên các triệu chứng khó chịu như đầy hơi, đau bụng, hay giới hạn việc hấp thu canxi… ở một số người. Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 7 ‐  Các probiotic đóng vai trò quan trọng trong việc chữa trị việc kém hấp thu lactose và sự thiếu hụt enzyme lactase. Suốt quá trình lên men, vi khuẩn lactic sinh enzyme lactase thuỷ phân lactose thành glucose và galactose. Việc bổ sung Lactobacillus có thể làm tăng khả năng lên men lactose và do vậy cải thiện được triệu chứng không dung nạp lactose. Các vi khuẩn đường ruột giúp chuyển hoá hầu hết lượng lactose không được hấp thu ở ruột non. Ngoài ra các vi khuẩn Lactobacillus làm tăng thời gian vận chuyển lactose từ miệng đến lúc bài tiết theo phân, do đó cơ hội cho việc tiêu hoá lactose nhiều hơn 1.2.3.2. Giảm một số bệnh về đường tiêu hoá ¾ Ung loét Bệnh loét trong hệ thống tiêu hoá có liên quan đến chế độ ăn uống hàng ngày, ít sử dụng các sản phẩm sữa lên men và rau quả, sử dụng quá nhiều sữa, thịt, tinh bột. Việc sử dụng nhiều sản phẩm sữa lên men làm giảm nguy cơ bị ung loét trong hệ tiêu hoá. Các nghiên cứu cho thấy rằng L.acidophilus và B.bifidum hoạt động như một liệu pháp sinh học cho viêm dạ dày và tá tràng. S. boulardii đã được chứng minh có hiệu quả trong việc điều trị bệnh viêm loét dạ dày. Ngăn chặn Helicobacter Pylori: Ngày nay người ta sử dụng probiotic trong việc chống lại Helicobacter Pylori, một vi sinh vật Gram âm gây bệnh viêm dạ dày loại B, loét trong hệ tiêu hoá và ung thư dạ dày. In vitro và ở động vật, người ta còn chỉ ra rằng vi khuẩn Lactic có thể ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh và làm giảm hoạt tính của enzyme urease, mà enzyme này cần thiết cho các vi sinh vật gây bệnh lưu trú trong môi trường acid của dạ dày. Cùng với việc nhiễm H.pylori, lượng L.actobacillus trong dạ dày cũng thiếu hụt, cũng như việc giảm số lượng Bifidobacteria đồng thời với việc tăng lượng Enterobacteria, và sự thay đổi trong hệ thống miễn dịch ở đường ruột. Do vậy việc củng cố lại hệ vi sinh vật đường ruột và sự rối loạn miễn dịch bằng Bifidobacteria và Lactobacilli sẽ mang lại kết quả khá tốt. Ngoài ra H.pylori cũng cần một khoảng thời gian để tiến đến biểu mô dạ dày, và do đó thành phần vi sinh vật đường ruột là rất quan trọng đối với việc nhiễm H.pylori. Ngoài ra các nghiên cứu in vitro cũng đã chứng minh rằng L.salivarius có khả năng sinh ra một lượng lớn acid lactic và vì vậy có khả năng ngăn chặn hoàn Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 8 ‐  toàn sự phát triển của H.pylori. Một số nghiên cứu cũng cho thấy sự phát triển của H.pylori cũng bị ngăn chặn bằng hệ thống miễn dịch và bằng Lactobacilli trước khi chúng xâm chiếm dạ dày. Ở một số nghiên cứu khác, Midilo et al. cho thấy 6 chủng thuộc L.acidophilus và một chủng thuộc L.casei, L.rhamnosus ngăn chặn được sự phát triển của H.pylori. Ngoài ra các chất kháng sinh tự nhiên lactoferrin có khả năng kiềm hãm được H.pylori với hàm lượng 0,5 mg/ml. ¾ Tác dụng ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh – bệnh tiêu chảy Tác dụng ngăn chặn các vi sinh vật gây bệnh Các probiotic có tác dụng ngăn chặn các vi sinh vật có hại bằng các cơ chế: 9 Sinh các acid acetic, acid lactic, và các acid hữu cơ khác, làm giảm pH môi trường ảnh hưởng bất lợi đối với một số vi sinh vật nhạy cảm với tính acid. Lactobacilus acidophilus và Bifidobacteria giúp cân bằng đường ruột mạnh khoẻ. Chúng có khả năng sinh các acid hữu cơ làm giảm pH đường ruột và do đó ngăn chặn được những vi sinh vật nhạy cảm với acid trong đó bao gồm nhiều vi sinh vật gây bệnh. Lactobacilli là loài có khả năng chịu được acid tốt hơn so với các loài khác, chúng sinh acid lactic hydrogen peroxide và có thể có acid acetic và acid benzoic. Bifidobacteria có khả năng sinh những chuỗi acid béo ngắn (short-chain fatty acids – SCFAs) như acid acetic, propionic, butyric, formic và acid lactic. Tại giá trị pH tối ưu chúng có khả năng hạn chế việc phát triển của tế bào vi khuẩn. SCFAs dồi dào nhất do Bifidobacteria sinh ra là acid acetic, acid này có phổ hoạt động chống vi khuẩn và chống nấm rộng nhất. 9 Sinh các chất kháng sinh tự nhiên (Bacteriocin) Bacteriocin là những chất ức chế đặc biệt được các vi sinh vật tiết ra và ức chế, tiêu diệt các vi sinh vật khác, chủ yếu là vi khuẩn. Bacteriocin là các peptide, polypeptide, protein hoặc là những chất ít mang cấu trúc gen của protein và được cấu tạo từ các amino acid, cũng có thể bao gồm các amino acid hiếm như lanthionine hay beta-methyllanthionine. Các vi sinh vật sinh bacteriocin thường xuất hiện tự nhiên như trong sữa và các sản phẩm từ sữa. Việc sử dụng các vi sinh vật có khả năng sinh bacteriocin đã Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 9 ‐  có từ nhiều thế kỷ trước trong việc bảo quản thực phẩm. Mỗi bacteriocin cũng chỉ có tác dụng với một số nhóm vi sinh vật xác định. Bacteriocin của các vi khuẩn lactic được chia làm 4 nhóm sau: - Nhóm 1 chứa lanthibiotic: đây là những peptic nhỏ và có khả năng chịu nhiệt, chứa amino acid như lanthionine. - Nhóm 2 chia thành 3 nhóm nhỏ trong đó nhóm 2a thường gặp nhất bao gồm các bacteriocin như pediocin có khả năng chống Listeria. - Nhóm 3 là những nhóm protein không bền nhiệt. - Nhóm 4 là phức hợp của protein, lipid, và glucid. Bảng 1.2: Một số bacteriocin của các probiotic [19] Vi sinh vật Bacteriocin Lactobacillus acidophilus Lactobacillus acidophilus 11088 Lactobacillus acidophillus NCFM Lactobacillus casei B80 ,LHS Lactobacillus brevis Lactobacillus bulgaricus Bacillus subtilis 168, JH642 Enterococcus faecalis 226, INIA4 Enterococcus faecalis S-48 Enterococcus spp. Lactobacillus plantarum A2, BN,C- 11,LPCO-10, MI406, NCDO 1193, SIK-83, CTC 305 Lactoccocus lactis subsp.lactis Lactocicin Lactacin F, lacidin, acidophilin Lactacin B Caseicin 80, caseicin LHS Lactobacillin, brevicin Bulgarican Subtilin, thermophilin, subtilosin Enterocin 226NWC, AS-48 Bacteriocin Bc-48 Enteroccins BN, plantaricin A and D, lactolin, plantaricin BN,A,S Nisin Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 10 ‐  Bảng 1.3: Một số bacteriocin từ loài Lactobacilli [19] Bactericin Vi sinh vật Acidolin L.acidophilus Acidophilin L.acidophilus Bulgarin L.bulgaricus Lactacin B L.acidophilus Lactacin F L.acidophilus Lactibrevin L.brevis Lactobacillin L.brevis Lactolin L.plantarum Lactolin 27 L.helveticus Plantaricin A L.plantarum Plantaricin B L.plantarum Plantaricin SIK-83 L.plantarum Reuteri L.reuteri Bacteriocin do các chủng thuộc Lactobacillus tiết ra thường có khả năng ngăn chặn cả những vi khuẩn có mối liên hệ thân cận. Bacteriocin của chủng Lactobacillus acidophillus NCFM gọi là Lactacin B có khả năng ngăn chặn một số chủng thuộc Lactobacillus (L.bulgaricus và L.helveticus), như vậy sẽ thuận lợi cho việc sinh trưởng của NCFM trong hệ thống ruột. Do đó việc trộn chung các loài khác nhau sẽ tác động qua lại giữa các loài, làm cho một số loài bị hạn chế khả năng của chúng, ảnh hưởng đến hiệu quả điều trị. Một số Enterococci có trong các sản phẩm sữa có khả năng sinh các bacteriocin ngăn chặn sự hư hỏng thức ăn và một số vi sinh vật gây bệnh như Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 11 ‐  Listeria monocytogenes, Staphylococcus eureus, Vibrio cholerae, Clostridium spp , Bacillus spp. 9 Tranh giành nơi cư trú, tranh giành chất dinh dưỡng, ngăn chặn sự bám chặt và phát triển của các vi sinh vật gây bệnh. 9 Tạo ra những cản trở không gian ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh. Bệnh tiêu chảy 9 Tiêu chảy do rotavirus Nhiều nghiên cứu cho thấy việc chữa trị bằng các probiotic hiệu quả trong việc chữa trị bệnh tiêu chảy ở những trẻ em mà thường là do rotavirus gây ra; ở người lớn thì có thể do đi du lịch, do sử dụng thuốc kháng sinh. Bệnh tiêu chảy gây ra nhiều tử vong ở các nước đang phát triển; và việc sử dụng các probiotic có thể là một công cụ quan trọng trong việc tăng cường sức khoẻ và dinh dưỡng ở nhiều nước đang phát triển. Các nghiên cứu mới đây cho thấy việc chữa trị bệnh tiêu chảy do rotavirus bằng các vi khuẩn lactic, các vi khuẩn này kích thích hệ thống miễn dịch tăng lên; hơn nữa đáp ứng miễn dịch IgA đặc hiệu chống lại sự nhiễm rotavirus lại. S.boulardii cũng có khả năng kích thích đáp ứng miễn dịch tạo IgA chống tocxin A của C.dificile(nghiên cứu ở chuột). Ngoài ra S boulardii ngăn chặn sự bám dính của C.dìicile vào tế bào nhờ vào khả năng phân giải protein cũng như cản trở về không gian của nó. Các chủng Lactobacillus rhamnosus GG và Bifidobacterium lactis BB-12 tỏ ra khá hiệu quả trong việc phòng chống và điều trị bệnh tiêu chảy do rotavirus gây ra ở trẻ em. Tính hiệu quả của việc trị bệnh tiêu chảy do rotavirus gây ra liên quan đến khả năng sống sót của các vi khuẩn lactic trong suốt quá trình đi trong hệ thống ruột, khả năng bám vào màng nhầy và định cư trong ruột. 9 Tiêu chảy do các vi sinh vật khác Các nghiên cứu in vitro cho thấy một só chủng probiotic có khả năng ngăn chặn sự bám chặt và phát triển của các vi sinh vật gây bệnh đường ruột như Salmonella. Và một điều quan trọng trong chữa trị bệnh tiêu chảy bằng các probiotic là kết hợp với việc bổ sung nước nếu có thể. Bệnh tiêu chảy cũng xảy ra trong quá trình điều trị bằng thuốc kháng sinh, thường gây ra bởi Clostridium Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 12 ‐  difficile. Thông thường thì C.difficile ít khi có trong một hệ thống ruột khỏe mạnh, tuy nhiên sự mất cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột do thuốc kháng sinh làm cho số lượng C.difficile tăng lên và chúng sinh ra các độc tố. Và nhiệm vụ của các probiotic là khôi phục lại cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột ở trạng thái khoẻ mạnh. Một số nghiên cứu cho thấy L. acidophilus và L.casei hiệu quả trong việc chống sự nhiễm khuẩn của Salmonella và Shigella, và các sản phẩm sữa acidophilus khẳng định tính hiệu quả trong việc chữa trị bệnh tiêu chảy do Escheriachia coli. Việc chữa trị bằng thuốc kháng sinh cũng dẫn đến bệnh tiêu chảy. Thuốc kháng sinh không những tiêu diệt những vi khuẩn gây bệnh, mà thậm chí nó tiêu diệt cả những vi sinh vật có lợi trong hệ thống ruột, dẫn đến sự mất cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột tạo điều kiện cho các vi sinh vật gây bệnh phát triển như C.difficile. Nghiên cứu về sự kết hợp sử dụng S.bourlardii và thuốc kháng sinh cho thấy tỉ lệ trẻ em bị tiêu chảy giảm từ 32,3 đến 11,4 %. Việc sử dụng các vi khuẩn lactic như Lactobacillus rhamnosus GG, B. longum ngăn chặn sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh, khôi phục lại hệ vi sinh vật đường ruột,giảm độc tố do C.difficile gây ra, do đó có tác dụng ngăn chặn điều trị bệnh tiêu chảy. Mặc dù có một số chủng không có khả năng tiêu diệt, làm giảm số lượng C.difficile tuy nhiên chúng lại có khả năng giảm việc sinh ra độc tố của C.difficile. Nghiên cứu về khả năng chống Clostridium difficile bằng Saccharomyces boulardii ở chuột kết quả cho thấy :70% số chuột bị nhiễm C.difficile sống sót khi điều trị với S.boulardii; số lượng C.difficile bám trong màng nhầy ruột non và ruột già giảm đáng kể; giảm độc tố A và B do C.difficile tiết ra. Các sản phẩm lên men có chứa L.acidophilus cho thấy khả năng ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây bệnh như Staphylococcus dysenteriae, Staphylococus typhosa, và E. coli. Sự cân bằng vi sinh vật là một nhân tố quan trọng trong việc phòng chống bệnh tiêu chảy do đó bổ sung các sản phẩm sữa lên men là cần thiết.nhiều nghiên cứu khẳng định hiệu quả của các sản phẩm lên men trong trường hợp không dung nạp lactose, bệnh tiêu chảy do các nguyên nhân gây ra. Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 13 ‐  ¾ Dị ứng thức ăn Một số nghiên cứu cho thấy các vi khuẩn probiotic như L.rhamnosus GG thúc đẩy cơ chế “hàng rào” nội sinh ở những bệnh nhân bị viêm da và dị ứng thức ăn và bằng cách giảm các bệnh viêm nhiễm đường ruột được xem là một công cụ hữu ích trong bệnh dị ứng thức ăn. Một phương pháp phòng chống dị ứng thức ăn là điều chỉnh hệ vi sinh vật đặc biệt là hệ vi sinh vật đường ruột,vì đây là nguồn vi sinh vật chính kích thích hệ thống miễn dịch. Một số vi sinh vật đáp ứng miễn dịch loại Th1, Th2 người ta cũng quan sát thấy ở những người thường bị dị ứng và những người ít bị dị ứng số lượng vi khuẩn Lactobacilli; ở những người ít bị dị ứng số lượng vi khuẩn Lactobacilli nhiều hơn và ít Clostridia hơn. Việc chữa trị bằng các vi khuẩn có lợi rất hữu ích cho việc chữa trị dị ứng thức ăn. Mới đây người ta đã điều tra và cho thấy việc chữa trị bằng L.RhamnosusGGb rất hiệu quả trong việc phòng chống những căn bệnh dị ứng ở trẻ em. L.RhamnosusGG cũng như các vi khuẩn lactic khác có khả năng phân chia các protein trong sữa bao gồm cả casein thành các peptide và các amino acid. Sự thuỷ phân các protein casein trong sữa nhờ L.RhamnosusGG làm giảm sự phát triển của mitogen gây ra bởi các tế bào lympho và làm giảm sự sinh ra IL-4 (cytokine chính điều chỉnh đáp ứng miễn dịch dị ứng) so với các casein không được thuỷ phân. 1.2.3.3. Tổng hợp một số vitamine Các vi khuẩn đường ruột có khả năng sinh nhiều vitamin khác nhau. Việc hấp thu các vitamin trong đường ruột khá kém, do đó việc các vi khuẩn có khả năng sinh vitamin rất quan trọng. Các vi khuẩn này sinh tất cả các loại vitamin B(folic acid, niacin, riboflavin, B12, B6, acid pantothenic) và vitamin K. Các vi khuẩn cũng cần vitamin cho sự phát triển của chúng. Sự thiếu hụt vitamin B12 thường thấy ở người lớn tuổi, cùng với việc hoạt tính của các vi khuẩn Bifidobacteria bị giảm. Như vậy, vi khuẩn có thể sinh ra những chất tương tự được gọi là vitamin. Những chất này cạnh tranh với các vitamin thật sự, và khi có sự thiếu hụt vitamin thì đây chính là nguồn bổ sung vitamin cho cơ thể. Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 14 ‐  Theo các nghiên cứu, L.Brevis có khả năng tổng hợp vitamin D và vitamin K; B.longum tổng hợp vitamin B; B.bifidum và L.acidophillus tổng hợp được các vitamin B như niacin, folic acid, biotin, B6 và vitamin K. 1.2.3.4. Giảm cholesterol Bifidobacterium và L. acidophilus đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa cholesterol. Vi khuẩn đường ruột chuyển cholesterol sang dạng khó hấp thu hơn (coprostanol) do đó làm cản trở việc hấp thu cholesterol vào hệ thống ruột. Nhiều nghiên cứu ở người và động vật cũng đã chứng tỏ các vi khuẩn lactic có khả năng làm giảm cholesterol. Theo các nhà nghiên cứu, các vi khuẩn probiotic khống chế sự tăng cholesterol bằng các cơ chế chủ yếu sau: - Các vi khuẩn này phát triển trong hệ thống đường ruột, chúng hấp thụ một lượng cholesterol có mặt trong đó. Một phần cholesterol kết gắn vào tế bào của vi khuẩn. - Tăng chuyển hóa cholesterol thành chất khác và giảm sự hấp thu của chất này vào cơ thể. - Giảm sự hấp thu cholesterol của ruột và tăng sự bài tiết của phân. - Giới hạn sự biến đổi cholesterol thành acid mật cho gan dự trữ. Trong các cách trên, các vi khuẩn có nhiệm vụ làm cho cholesterol khó hấp thu được vào máu. Một nghiên cứu ở ĐH Shinshu, Nhật Bản cho thấy Lactobacillus acidophilus ngăn chặn sự hút trở lại acid mật mang cholesterol và tăng cường sự thải bỏ cholesterol từ máu qua sự bài tiết phân. Nghiên cứu ở Achentia, vi khuẩn Lactobacillus hạ thấp hàm lượng cholesterol trong máu xuống đến 22% và lượng triglycerit 32%. Nghiên cứu từ Đan Mạch, vi khuẩn Lactobacillus giảm đáng kể áp lực máu ở đàn ông và phụ nữ ở độ tuổi 18-55 tuổi sau 8 tuần được bổ sung Lactobacillus. Tuy nhiên không phải tất cả các chủng vi khuẩn probiotic đều có khả năng giảm cholesterol. Một số chủng có khả năng giảm cholesterol đã được nghiên cứu là Lactobacillus acidophilus(DDS-1 và NAS), Bifidobacterium bifidum và Lactobacillus bulgaricus. Theo một nghiên cứu khác, trong số 13 chủng được phân lập của L.acidophilus thì chủng NCFM có khả năng đồng hóa cholesterol cao nhất trong suốt 16 giờ sinh trưởng. Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 15 ‐  Theo một nghiên cứu khác về khả năng làm giảm cholesterol ở các chủng vi khuẩn có lợi sử dụng lên men các sản phẩm sữa, các vi khuẩn lên men ở ruột sinh ra hợp chất gọi là chuỗi acid béo ngắn hay SCFA, mỗi SCFA gồm acid propionic có khả năng giảm sự tổng hợp cholesterol ở gan, làm giảm cholesterol tuần hoàn trong máu. Một số vi khuẩn có khả năng phân giải acid mật. Thông thường acid mật được tiết vào ruột nhưng nó được hấp thu trở lại, cũng như cholesterol cũng được tuần hoàn trở lại. Nếu acid mật bị phân giải thì cholesterol không được hấp thu trở lại và được thải ra ngoài theo phân. Nếu hàm lượng chất béo cao trong các bữa ăn, gây ra sự tăng cholesterol, việc sử dụng bổ sung các vi khuẩn có lợi này là một phương pháp giúp cân bằng mức lipid và chất béo, giữ hệ thống tim mạch mạnh khỏe. 1.2.3.5. Tăng hệ miễn dịch Một trong những cơ chế chủ yếu đảm bảo cho sự toàn vẹn của cơ thể sống là sức đề kháng của cơ thể với tác nhân gây bệnh hay còn gọi là miễn dịch. Miễn dịch là trạng thái bảo vệ đặc biệt của cơ thể sống chống lại các yếu tố gây bệnh( các vi sinh vật, các độc tố của vi sinh vật, các phân tử lạ…) khi chúng xâm nhập vào cơ thể. ¾ Hệ thống miễn dịch của đường ruột và một số khái niệm Hệ thống đường ruột được xem là thành bảo vệ quan trọng giữa thế giới bên ngoài và môi trường bên trong của ruột với nhiều cơ chế miễn dịch được xây dựng bên trong màng ruột đảm bảo các mầm bệnh bên ngoài bị trung hòa trước khi chúng xâm nhập gây phá hủy bên trong cơ thể. Thực tế có đến 70% hệ thống miễn dịch cơ thể liên quan đến hệ thống tiêu hóa. Hệ thống miễn dịch đường ruột được gọi là Gut-Associated Lymphatic Tissue, hay GALT. Khi các màng tế bào đặc biệt của hệ thống ruột phát hiện thấy tác nhân có hại này. Một cơ chế bảo vệ khác, khi tác nhân có hại xuất hiện, lớp màng thành ruột tiết chất kháng thể IgA(Secretory Immunoglobulin A-SIgA), SigA”bắt “ những tác nhân này lại trong lớp màng nhầy của ruột và làm vô hiệu hóa chúng. Bất kì một chất nào khi đưa vào cơ thể động vật ở điều kiện thích hợp gây đáp ứng miễn dịch đều được gọi là chất sinh miễn dịch. Bất cứ một chất nào khi gắn với thành phần của đáp ứng miễn dịch ( kháng thể hoặc các tế bào limpho hoặc cả hai) đều được gọi là kháng nguyên. Tất cả các chất sinh miễn dịch đều là Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 16 ‐  kháng nguyên, song một số chất được coi là kháng nguyên nhưng không gây đáp ứng miễn dịch. 1.2.3.6. Ngăn chặn ung thư Cơ chế chung: - Kết hợp, ngăn chặn hoặc làm mất hoạt tính của các yếu tố gây ung thư. - Giảm hoạt tính của các enzym ở phân, là nơi khơi nguồn của các mầm mống gây ung thư. - Kích thích hệ thống miễn dịch - Ngăn chặn sự tạo thành khối u. Đa số ung thư ở người liên quan đến thói quen ăn uống. Một số chủng của vi khuẩn lactic sử dụng trong các sản phẩm sữa lên men có thể xem như là một chất chống ung thư và chống gây đột biến. Một số yaourt có chứa các vi khuẩn L.bulgaricus, S.thermophilus hay L.acidophilus và Bifidobacteria đều có khả năng trên. Từ hai thập niên trước, các nhà khoa học đã quan tâm đến việc sử dụng các probiotic trong việc điều trị bệnh ung thư ruột kết, dựa trên nhiều cơ chế như ngăn chặn trực tiếp tác nhân gây ung thư, hoạt hóa hệ miễn dịch, và ngăn chặn các vi khuẩn có hại, điều chỉnh lại hệ vi sinh vật trong hệ thống tiêu hóa. Trong hệ thống tiêu hóa, một số vi sinh vật làm tăng nguy cơ bị bệnh ung thư ruột kết, trong khi đómột số vi sinh vật khác lại có khả năng giảm nguy cơ bị bệnh. Quan sát ở những người thường xuyên sử dụng các sản phẩm sữa lên men bằng các probiotic như Bifidobacteria, người ta nhận thấy một số enzym trong phân giảm xuống như ezym β-glucoronidase, mà những ezym này trực tiếp chuyển các chất tiền ung thư sang các chất gây ung thư. Nghiên cứu in vitro, các vi khuẩn lactic có khả năng chống lại các tác nhân bên ngoài như phóng xạ, chất hóa học, virus gây ra các đột biến ở các tế bào hay cơ quan. Trong trường hợp đối với người, hiệu quả này đi liền với việc tăng lượng vi khuẩn Bifidobacteria trong phân và giảm các chất gây thối rữa trong phân như indole,p-cresol và amoniac. Các vi khuẩn có lợi có thể giảm các ezym liên quan đến các tác nhân gây ung thư (β-gulucoronidase, azoreductase, ezym khử nitrate,nitroreductase,và β- glucosidase) và do đó làm giảm nguy cơ gây ung thư ruột kết. Bifidobacteria ngăn chặn các yếu tố tiền ung thư như nitrate vànitrosamines thông qua cơ chế nội bào và non-ezymatic. Chúng cũng có thể kết hợp với các heterocyclic amines( các chất Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 17 ‐  gây ung thư trong quá trình nấu thịt), các chất kết hợp này sau đó được bài tiết theo phân. Nhiều nghiên cứu trên chuột cho thấy Bifidobacterium có khả năng ngăn chặn các mầm mống bệnh khác thường ở ruột, và làm giảm đáng kể tỉ lệ mắc phải bệnh ung thư ruột cũng như số các khối u tạo thành. Các vi khuẩn Lactic, đặc biệt Bifidobacteria, có khả năng chống bệnh ung thư bằng cáchthay đổi hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột. Các vi khuẩn Bifidobacteria và các probiotic khác đóng vai trò quan trọng trong việc phòng chống bệnh ung thư bằng cách tăng IgA và cytokine( IL-1, IL-6,α-interferon). 1.2.3.7. Chống viêm nhiễm hệ thống niệu sinh dục – chống nấm Candida Bình thường việc viêm nhiễm đường sinh dục là do sự mất cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, do sử dụng thuốc kháng sinh, các chất khử trùng, hormones, và các yếu tố khác. Các vi khuẩn probiotic hiệu quả trong việc phòng chống các rối loạn hệ thống niệu sinh dục bằng khả năng cư trú của chúng ở âm đạo, khả năng giảm số lượng vi sinh vật gây bệnh trong quá trình giành chỗ cư trú và ngăn chặn sự phát triển của các vi sinh vật gây bệnh. Một số chủng thuộc Lactobacillus có khả năng ngăn chặn sự phát triển và bám chặt của nấm Candida albicans và các chủng Candida khác. Việc sử dụng Lactobacillus giảm nguy cơ nhiễm nấm trở lại, giảm nhiễm nấm âm đạo. Ngoài ra một số chủng Lactobacillus GR-1 và RC-14 ngăn chặn sự nhiễm đường tiết niệu do Escheriachia coli gây ra. Phần lớn mọi người đều gặp phải những vấn đề liên quan đến nấm Candida, chúng xâm nhập và cư trú vào trong lớp màng ruột, sau đó di chuyển từ dạng bào tử nấm sang dạng sợi nấm để dễ dàng xâm để dễ dàng xâm chiếm lấy hệ thống ruột. Những sợi nấm cắm sâu vào trong màng nhầy ruột, chúng cũng có thể tiết ra các enzym proteases, alkaline phosphophatases, coagulase, phospholipase.. làm phá hủy màng ruột và giúp chúng dễ dàng cắm sâu vào bên trong màng nhầy ruột hơn. Khi chúng xâm chiếm hệ thống ruột, ở đây chúng sinh ra các độc tố được hấp thu bởi mang ruột, cũng như các cơ quan khác trong cơ thể kể cả não. Ngoài ra chúng cũng sinh ra các chất như amines, ammonia, hydrogen sulfide, indoles, và phenol phá hủy màng ruột. Mặc dù được chữa trị với các thuốc nấm như Nystatin, Nizoral, Sporonox…nấm Candida alblicans vẫn có thể bám trụ trong hệ thống ruột. Do đó, Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 18 ‐  sử dụng các probiotic, các vi khuẩn có lợi này sẽ chiến đấu giành lấy nơi cư trú trong màng nhầy ruột, giúp tống ra ngoài các vi sinh vật gây bệnh, kích thích đáp ứng miễn dịch cũng như việc sinh ra các chất kháng sinh tự nhiên và hydrogen peroxide giúp bảo vệ cơ thể chống lại các nấm có hại này Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 19 ‐  1.3. Giới thiệu về kỹ thuật vi bao [15, 23, 24] 1.3.1. Định nghĩa Kỹ thuật vi bao là kỹ thuật bao gói các chất rắn, lỏng hay khí (chất nền) vào một lớp vỏ bao cực mỏng, lớp vỏ này sẽ giữ và bảo vệ chất nền không bị biến đổi làm giảm chất lượng (đối với những chất nền mẫn cảm với nhiệt độ) hay hạn chế tổn thất (đối với chất dễ bay hơi), nó chỉ giải phóng chất nền này ra ngoài trong một số điều kiện đặc biệt. 1.3.2. Tác nhân vi bao Chất bao sử dụng trong kỹ thuật vi bao bằng phương pháp sấy phun phải thoả mãn những yêu cầu sau: - Độ tan tốt: nếu chất bao kém tan trong nước thì chúng sẽ không phân bố đều trong dịch lỏng, làm cho khả năng tiếp xúc với chất nền bị hạn chế do đó mà hiệu quả vi bao sẽ thấp. Hơn nữa, có thể làm nghẽn đầu phun trong quá trinh phun sương. Ngược lại nếu chất bao tan tốt trong nước, chúng dễ dàng hòa trộn đồng đều trong dịch lỏng, nhờ vậy mà hiệu quả vi bao sẽ đạt được kết quả tốt hơn. - Khả năng tạo màng tốt: để quá trình vi bao đạt hiệu quả tốt thì chất bao phải có khả năng tạo màng tốt. Nhờ vậy mà khi liên kết với chất nền, chất bao này có thể hình thành một lớp màng bao ngoài chắc chắn bảo vệ chất nền bên trong. - Khả năng tách nước tốt: trong quá trình sấy phun có giai đoạn tách nước trong các hạt được phun sương vào buồng sấy. Nếu chất bao tách nước kém thì độ ẩm của bột thành phẩm sẽ cao do thời gian lưu trong buồng sấy rất ngắn, lúc đó các hạt thành phẩm có khuynh hướng kết dính lại với nhau, dẫn đến hiện tượng chúng sẽ bám vào thành thiết bị, gây khó khăn cho quá trình thu hồi sản phẩm. - Dung dịch chất bao trong nước có độ nhớt thấp: độ nhớt của hệ nhũ tương quyết định chất lượng vi bao của sản phẩm khi sấy phun. Nếu dịch nhũ tương có độ nhớt cao sẽ gây trở ngại cho quá trình phun sương, dẫn đến các hạt thành phẩm không đồng đều về kích thước, hiệu quả vi bao và thấp. Các chất bao sử dụng trong công nghiệp thực phẩm bao gồm các loại gum tự nhiên, carbonhydrate, sáp, protein sữa. Trong đó protein sữa và gum được sử Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 20 ‐  dụng nhiều nhất do đạt được hầu hết các yêu cầu trên, duy chỉ có tính tan là không tốt lắm. 1.3.3. Ứng dụng của kỹ thuật vi bao Kĩ thuật vi bao đã được áp dụng từ giữa thập kỉ 50 để bao gói những thành phần “nhạy cảm” trong thực phẩm (các chất dễ bay hơi, mẫn cảm với nhiệt độ…) nhằm bảo vệ các thành phần này. Kể từ đó, các nhà sản xuất thực phẩm ngày càng chú ý đến kĩ thuật đầy tiềm năng này, bằng chứng là số lượng các nghiên cứu về lĩnh vực này tăng với tốc độ rất nhanh, thể hiện trong biểu đồ sau: Hình1.1: Số lượng các nghiên cứu kĩ thuật vi bao bằng các phương pháp khác nhau từ 1955 đến 2005 [20] Trong những năm gần đây, kĩ thuật vi bao ngày càng có một vai trò quan trọng hơn trong nhiều ngành công nghiệp (thực phẩm, dược, mỹ phẩm). Trong công nghiệp thực phẩm, kĩ thuật vi bao được áp dụng trên rất nhiều nguyên liệu khác nhau như các hợp chất dễ bay hơi, các chất hương, vitamin, tinh dầu, nhựa dầu, vi khuẩn, enzyme và khoáng chất. Từ thập kỉ 50 trở lại đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu thực hiện quá trình vi bao bằng nhiều kĩ thuật khác nhau như sấy phun, sấy lạnh, ép đùn, đĩa quay… trên các nguyên liệu khác nhau dựa vào đặc điểm của từng phương pháp. Kĩ thuật vi bao sử dụng đĩa quay (Spinning Disk) và ép ly tâm (Centrifugal Coextrusion) là hai phương pháp phun sương dịch lỏng nhằm tăng hiệu suất cho kĩ thuật vi bao bằng phương pháp sấy lạnh. Trong phương pháp thứ nhất, chuyển động Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 21 ‐  quay của đĩa trong huyền phù của chất nền với chất bao sẽ làm phá vỡ chất bao thành những hạt có kích thước nhỏ, sau đó hỗn hợp này được phun sương ra ngoài để thực hiện quá trình vi bao. Những hạt chất bao chưa kết hợp được với chất nền sẽ qua rây và nhập liệu trở lại. Trong khi đó, phương pháp ép ly tâm sử dụng đầu phun hai dòng, chất bao và chất nền đi trong hai ống riêng biệt, chúng chỉ hòa trộn vào nhau khi được phun sương ra ngoài, sau đó quá trình bao mới diễn ra. Kĩ thuật vi bao bằng phương pháp ép đùn (Extrusion) chủ yếu được ứng dụng trên nguyên liệu là các chất mùi dễ bay hơi, kém ổn định với chất bao sử dụng là khối mạng carbohydrate. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả vi bao tốt, sản phẩm có thời gian sử dụng dài vì sự khuếch tán của không khí qua lớp màng carbohydrate rất hạn chế. Theo phương pháp này, thời gian sử dụng của các tinh dầu hương được vi bao lên đến 5 năm, thời gian sử dụng giảm xuống chỉ còn 1 năm nếu tinh dầu hương được vi bao bằng phương pháp sấy phun, còn nếu không được vi bao thì sản phẩm chỉ có thể bảo quản trong vài tháng. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng được với dung dịch có nồng độ khá thấp (khoảng 8%), ở nồng độ cao hơn sản phẩm sẽ kém ổn định, chất nền dễ bị khuếch tán ra ngoài và bị oxy hóa; thêm vào đó, chi phí cho quá trình là quá đắt. Hơn nữa, phương pháp này chỉ có thể sử dụng một số rất giới hạn các vật liệu bao (chủ yếu là maltodextrin và tinh bột). Kĩ thuật hóa lỏng chất bao (Fluidized Bed) là một trong những kĩ thuật vi bao sử dụng được nhiều loại vật liệu bao khác nhau (như polysaccharide, protein, chất nhũ hóa, chất béo), vì vậy mà kĩ thuật này thể hiện tính linh hoạt hơn so với các kĩ thuật vi bao khác. Bên cạnh đó, phương pháp này sử dụng chất bao dạng cô đặc và ở trạng thái nóng chảy nên thời gian vi bao ngắn, năng lượng tiêu hao ít do lượng nước cần bay hơi không nhiều, nhờ đó chi phí cho sản phẩm giảm đáng kể. Với những ưu điểm kể trên, hiện nay, người ta đã ứng dụng kĩ thuật hóa lỏng chất bao để vi bao nhiều phụ gia thực phẩm khác nhau như acid ascorbic, chất tạo chua cho các sản phẩm thịt chế biến, bột nở, chất hương… Sấy lạnh (Spray Cooling/Chilling) là kĩ thuật vi bao ít tốn chi phí nhất, thường được dùng để bao các muối vô cơ, muối hữu cơ, các phụ gia tạo cấu trúc, enzyme, chất mùi và các thành phần khác, chuyển chúng thành dạng bột nhằm cải thiện khả năng bền nhiệt và thời gian bảo quản của sản phẩm. Khác với những kĩ thuật kể trên, trong kĩ thuật vi bao bằng phương pháp sấy lạnh hay kĩ thuật bao mạng (matrix encapsulation), chất nền sẽ bám dính lên mặt ngoài của lớp màng Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 22 ‐  bao (thường là chất béo). Nhờ vậy, các thành phần này sẽ dễ dàng được giải phóng khi tiếp xúc với môi trường thực phẩm. Tuy nhiên, đây cũng chính là nhược điểm của phương pháp bởi liên kết trong khối mạng giữa chất nền với chất bao là không bền. Mặc dù có nhiều phương pháp để thực hiện quá trình vi bao như trên nhưng kĩ thuật sấy phun là phương pháp phổ biến nhất được áp dụng để thực hiện vi bao các thành phần của thực phẩm. 1.4. Sấy phun [2] Định nghĩa: Sấy phun là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt. Trong quá trình sấy phun, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do: - Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu. - Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Quá trình sấy phun gồm ba giai đoạn cơ bản sau: - Giai đoạn phun sương: giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những hạt sương nhỏ li ti vào trong buồng sấy. - Giai đoạn trộn nguyên liệu cần sấy với không khí nóng, khi đó sẽ diễn ra quá trình bốc hơi nước trong nguyên liệu. - Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau sấy từ dòng khí thoát ra nhờ cyclon thu hồi sản phẩm. Ưu điểm của phương pháp sấy phun: - Thời gian tiếp xúc giữa các hạt lỏng và tác nhân sấy trong thiết bị rất ngắn, do đó nhiệt độ của mẫu nguyên liệu đem sấy không bị tăng quá cao. Nhờ đó, sự tổn thất các hợp chất dinh dưỡng mẫn cảm với nhiệt độ có trong mẫu là không đáng kể. - Sản phẩm sấy phun thu được là những hạt có hình dạng và kích thước tương đối đồng nhất. Tỷ lệ khối lượng giữa các cấu tử không bay hơi trong hạt sản phẩm tương tự trong mẫu lỏng ban đầu. - Thiết bị sấy phun trong thực tế sản xuất thường có năng suất cao và làm việc theo nguyên tắc liên tục. Điều này góp phần làm hiện đại hoá các quy trình sản xuất công nghiệp. Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 23 ‐  Chương 1: Tổng quan tài liệu Luận văn tốt nghiệp ‐ 24 ‐  Tuy nhiên, phương pháp sấy phun cũng có một số nhược điểm: - Sản phẩm thu được bị giới hạn: không thể sử dụng mẫu nguyên liệu có độ nhớt quá cao hoặc sản phẩm thu được có tỷ trọng cao. - Mỗi thiết bị sấy phun thường được thiết kế để sản xuất một số sản phẩm với những tính chất và chỉ tiêu đặc thù riêng. - Vốn đầu tư thiết bị sấy phun khá lớn khi so sánh với các thiết bị sấy liên tục khác.