MỤC LỤC
Chương I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VI BAO
I.1 Vi bao là gì? 3
I.2 Lịch sử ngành công nghệ vi bao 4
Chương II PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG NGHỆ
II.1 Các phương pháp vi bao 6
II.1.1 Phương pháp hóa học 6
II.1.2 Phương pháp vật lý 8
II.2 Công nghệ và thiết bị sử dụng trong kỹ thuật vi bao 9
Chương III ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VI BAO
II.1 Ứng dụng trong các nhành công nghệ 11
III.1.1 Ứng dụng trong ngành in 11
III.1.2 Ứng dụng trong ngành dệt 12
III.1.3 Ứng dụng trong nông nghiệp 12
III.1.4 Ứng dụng trong dược phẩm 12
III.1.5 Ứng dụng trong sinh học 12
III.2 Ứng dụng trong thực phẩm 16
KẾT LUẬN 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 24
25 trang |
Chia sẻ: leddyking34 | Lượt xem: 8267 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Tìm hiểu kỹ thuật vi bao trong công nghệ thực phẩm và ứng dụng của nó, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
để trở thành một phầncủa màng vi bao hoàn chỉnh. mặc dù một số có thể bị giữ lại bên trong vỏ nang và giữ lại như là một chất không tinh khiết.
Hỗn hợp polyme hóa là kỹ thuật bao hóa học rất giống với polyme hóa giữa hai bề mặt phân cách. Đặc điểm phân biệt của hỗn hợp trùng hợp là không có chất phản ứng chứa trong nhân. Tất cả các trùng hợp xảy ra trong pha liên tục, hơn là trên cả hai mặt của bề mặt phân cách giữa pha liên tục và vật liệu nhân. Ví dụ về phương pháp này bao gồm hệ thống bao urê-formaldehyde (UF) và formaldehyde melamine (MF)….
Quá trình ly tâm đã được phát triển từ những năm 1940 để bao các loại dầu cá và vitamin, khỏi quá trình oxy hóa. Trong phương pháp này một hệ nhũ tương dầu và nước được ép qua các lỗ nhỏ trong một cốc quay bên trong một bể dầu. Phần nước của nhũ tương có nhiều trong trùng hợp nước hòa tan, giống như gelatin khi được làm lạnh. Những giọt thu được được làm lạnh để hình thành những hạt ma trận-polyme hóa gel chứa những giọt dầu phân tán mà đã được sấy khô để tách riêng.
Tương tự như quá trình ly tâm, quá trình sử dụng ống phun ngập để sản xuất vi nang khi vật liệu dầu trong nhân được ép với gelatin thông qua một vòi phun hai chất lỏng. Những giọt dầu sẽ được bọc trong gelatin khi chúng được ép qua vòi. Sau đó, các viên nang được làm mát để làm đông tụ màng , trước khi được thu lại và sấy khô.
II.1.2 Phương pháp vật lý
Sấy phun là một phương pháp vi bao cơ học được phát triển vào những năm 1930. Một nhũ tương được chuẩn bị bằng cách phân tán vật liệu nhân, thường là một loại dầu hoặc thành phần hoạt chất trộn lẫn với nước, cho vào một dung dịch vật liệu vỏ bao đậm đặc cho đến khi các giọt dầu đạt được kích thước mong muốn. Nhũ tương được phun vào các giọt bằng cách bơm chất lỏng thông qua một đĩa quay vào trong khoang đốt nóng của máy sấy phun. Các viên thu được thông qua quá trình xả liên tục từ buồng sấy phun.
Fluid bed coating, một phương pháp đóng gói cơ học, bị hạn chế để đóng gói vật liệu nhân rắn, bao gồm cả chất lỏng thấm vào chất rắn xốp. Kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi để đóng gói dược phẩm. Các hạt rắn được lơ lửng trên một luồng phun không khí và sau đó được phủ bằng một lớp sơn vật liệu lỏng. Các viên này sau đó được chuyển đến một nơi mà vỏ của họ là kiên cố hóa bằng cách làm lạnh hoặc làm bốc hơi dung môi. Quá trình lơ lửng, phun, và làm mát được lặp lại cho đến khi vỏ ngoài của các viên nang có độ dày mong muốn. Quá trình này được gọi là quá trình Wurster khi vòi phun được đặt ở dưới cùng của tầng sôi của các hạt. Cả hai phương pháp fluidized bed coating và quá trình Wurster là biến thể của phương pháp pan coating. Trong pan coating, các hạt rắn được trộn lẫn với một vật liệu sơn khô và nhiệt độ được nâng lên để các vật liệu sơn tan chảy và bao bọc các hạt nhân, và sau đó làm rắn bằng cách làm lạnh.
Quá trình phun ly tâm thường sản xuất viên nang có kích thước lớn hơn, từ 250 micrometi một đường kính vài milimet. Các vật liệu nhân và vỏ không nên để lẫn với nhau, được đẩy qua một máy quay chất lỏng hai vòi. Chuyển động này tạo thành một sợi dây không đứt đoạn mà tự nhiên chia thành những giọt tròn ngay sau khi ra khỏi vòi phun. Các lớp vỏ được củng cố bằng cách làm lạnh hoặc tẩm gel, tùy thuộc vào thành phần và tính chất của vật liệu lớp phủ.
Một quá trình bao gói cơ học khác là phân đĩa phương pháp kéo sợi. Pha nhân phân tán vào trong các nguyên liệu vỏ dạng lỏng và hỗn hợp được nâng lên một đĩa quay. Giọt vật liệu vỏ được ném ra khỏi vành của đĩa quay cùng với các hạt rời rạc của vật liệu nhân nằm trong một lớp vật liệu vỏ. Sau khi đã được làm rắn bằng cách làm lạnh sẽ thu thập được các vi nang rời rạc nhau.
II.2 Công nghệ và thiết bị sử dụng trong kỹ thuật vi bao:
Phương pháp nhỏ giọt
Máy cắt tia
Quá trình tạo vi bao nhũ tương
‘
Công nghệ sấy phun
Chương III
ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ VI BAO
Có rất nhiều ứng dụng đối với công nghệ vi bao. Công nghệ vi bao được sử dụng trong nông nghiệp, dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm và nước hoa, giấy dệt may, sơn, keo dán, in ấn , và các ngành công nghiệp khác…
III.1 Ứng dụng trong các ngành công nghệ:
III.1.1 Ứng dụng trong ngành in:
Trong lịch sử, giấy phi carbon là sản phẩm tiêu dùng đầu tiên sử dụng màng vi bao. Một lớp màng vi bao không màu được áp dụng cho các tờ đầu tiên và tiếp tục được áp dụng cho các tờ tiếp theo. Khi viết tạo ra một áp lực, các viên nang phá vỡ và mực phản ứng với thuốc tráng để tạo ra màu đen cho bản sao.
III.1.2 Ứng dụng trong ngành dệt:
Ngày nay, ngành công nghiệp dệt may sử dụng các vật liệu vi bao để tăng năng suất sản phẩm. Một ứng dụng ngày càng được sử dụng là sự kết hợp những vật liệu thay đổi lớp vi bao (PCMs). Những vật liệu thay đổi này hấp thụ và giải phóng nhiệt để thích ứng với những thay đổi nhiệt độ môi trường. Khi nhiệt độ tăng lên, các vật liệu thay đổi tan ra, hấp thụ nhiệt quá mức, và trở nên mát hơn. Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, PCM giảm nhiệt để đông đặc lại, trở nên ấm hơn . Vì vậy, sử dụng các vật liệu thay đổi lớp vi bao có thể được ứng dụng để làm tăng mức độ thoải mái cho người sử dụng dụng cụ thể thao, thiết bị quân sự, giường, quần áo, vật liệu xây dựng, và các sản phẩm tiêu dùng khác. Vi bao PCMs thậm chí còn được sử dụng trong các hệ thống bảo vệ bằng nhiệt NASA cho tàu vũ trụ.
III.1.3 Ứng dụng trong nông nghiệp:
Thuốc trừ sâu được bao sẽ phát tán theo thời gian, cho phép nông dân sử dụng thuốc trừ sâu ít hơn thay vì đòi hỏi nồng độ rất cao và có thể ứng dụng các chất độc ban đầu bằng cách sử dụng lặp đi lặp lại để chống lại sự mất hiệu quả do rửa trôi, bay hơi, và suy thoái. Bảo vệ khỏi việc nhiễm thuốc trừ sâu đến các yếu tố làm giảm các nguy cơ đối với môi trường và những người tiếp xúc với các hoá chất và đưa ra kế hoạch kiểm soát dịch hại hiệu quả hơn.
III.1.4 Ứng dụng trong dược phẩm:
Có nhiều loại thuốc uống và tiêm được vi bao để kéo dài thời gian và cố định vị trí trong cơ thể. Ví dụ, như Aspirin,có thể gây ra viêm loét dạ dày vàchảy máu nếu dùng nhiều cùng một lúc. Vì vậy thuốc viên aspirin thường được sản xuất bằng cách nén các viên nang siêu nhỏ lại và sau đó nó sẽ dần dần sẽ giải phóng các aspirin thông qua lớp vỏ , giảm nguy cơ tổn thương dạ dày.
III.1.5 Ứng dụng trong sinh học:
A - Nghiên cứu về “Sự giải phóng acid ascorbic vi bao trong ống nghiệm và ảnh hưởng của nó đến giá trị sinh học của sắt”
Các nghiên cứu này được thực hiện để kiểm tra sự ổn định của acid ascorbic vi bao trong dạ dày và đường ruột mô phỏng trong ống nghiệm và hiệu quả của acid ascorbic đối với giá trị sinh học của sắt. Vật liệu lớp phủ được sử dụng là polyglycerol monostearate (PGMS) và triacylglycerol chuỗi trung bình (MCT), và nhân bên trong là L- acid ascorbic và sắt amoni sulfat. Khi acid ascorbic được vi bao bởi MCT, mức độ giải phóng acid ascorbic là 6,3% ở pH=5 và 1,32% ở pH=2 trong dịch dạ dày mô phỏng trong thời gian 60 phút. Khi acid ascorbic được vi bao bởi PGMS, các acid ascorbic được giải phóng nhiều hơn, khoảng 9,5-16,0%. Tương tự, lượng acid ascorbic giải phóng ra tăng lên đáng kể khoảng 94,7% và 83,8% khi được bao bởi MCT và PGMS cũng với 60 phút nuôi cấy trong dung dịch ruột mô phỏng.
Với các nghiên cứu tiếp theo về kiểm tra xem acid ascorbic có làm tăng giá trị sinh học của sắt hay không. Kết quả thu được cho thấy, thành phần và độ bão hòa sắt huyết thanh tăng lên đáng kể khi đối tượng tiêu thụ sữa có chứa cả sắt vi bao và acid ascorbic vi bao, so với những đối tượng tiêu thụ sắt không bao gói hoặc sắt được bao gói mà không có acid ascorbic. Do đó, các dữ liệu hiện tại cho thấy rằng acid ascorbic được vi bao với cả hai loại PGMS và MCT là phương pháp hiệu quả để bổ sung acid ascorbic vào sữa và tăng cường giá trị sinh học của sắt.
Sữa là thực phẩm thông dụng và bổ dưỡng, tuy nhiên, nó có chứa một hàm lượng sắt rất thấp (Hegenauer et al, 1979.). Theo các cuộc điều tra dinh dưỡng gần đây, thiếu máu do thiếu sắt là một vấn đề rất phổ biến và đáng quan tâm, nguyên nhân do không đủ lượng sắt, đặc biệt là ở trẻ em, thanh thiếu niên, và phụ nữ trong độ tuổi có kinh trên toàn thế giới (Hanes, 1974; Dinh dưỡng Canada 1973 ). Gần đây, các bác sĩ nhi khoa và các chuyên gia dinh dưỡng khuyến cáo nên bổ sung sắt vào công thức chế biến thực phẩm để cải thiện tình trạng thiếu máu (Hegenauer và cộng sự, 1979). Tuy nhiên, việc tăng cường sắt trong chế biến thực phẩm là rất khó khăn do sự ôxi hóa tiềm ẩn các vị lạ, sự biến đổi màu sắc, sự lắng cặn và vị kim loại (Jackson và Lee, 1991) cũng có thể là do kết quả của sự ôi hóa lipid của chất béo có trong sữa (Edmonson et al, 1971.).
Axit Ascorbic được biết đến là tham gia vào việc trao đổi chất của sắt trong động vật (NRC, 1993). Ascorbic acid giúp tăng cường hấp thu sắt từ ruột bằng cách đưa sắt III về sắt II, một dạng hòa tan nhiều hơn để dễ hấp thu hơn (Monsen, 1982). Axit Ascorbic cũng tham gia với adenosine triphosphate (ATP) trong việc giải phóng vàlàm giảm sắt III trong ferritin (phức sắt - protrein), và sau đó hợp nhất với protein, apoferritin và transferrin, vào ferritin mô (Lim và cộng sự năm 2000.). Tuy vậy, acid ascorbic rất không ổn định và dễ dàng bị phá hủy trong quá trình chế biến bởi nhiệt độ, pH, oxy, tia UV… Để khắc phục một số hạn chế của axit ascorbic, kỹ thuật vi bao có thể là một ứng dụng tốt. Vi bao cho thấy tiềm năng như là một chất mang trong hệ thống thực phẩm, có thể là một phương pháp tốt cho việc bổ sung acid ascorbic, sắt vào các sản phẩm chế biến từ sữa (Jackson và Lee, 1991; Berseneva và cộng sự năm 1990.). Hiện tại, đã có sự quan tâm đáng kể trong việc phát triển các hương vị và các enzym được bao lại . Uddin và cộng sự (2001) chỉ ra rằng acid ascorbic vi bao có thể ngăn cản sự biến đổi màu sắc do acid ascorbic, làm chậm tốc độ giải phóng ra của nó, và làm át đi vị acid. Ngoài ra, sắt còn được biết đến là chất xúc tác cho quá trình oxy hóa lipid gây ôi hóa với mùi và vị khó chịu. Lý do quan trọng nhất của việc sử dụng sắt vi bao là để củng cố cho sản phẩm sữa bị oxi hóa tiềm ẩn do vị lạ (Jackson và Lee, 1991), có lẽ do sự tiền oxi hóa lipid của sữa (Edmonson, 1971).
Nói chung, sự hấp thu về mặt dinh dưỡng từ vi nang là có hiệu quả, nhưng một số vấn đề cần được giải quyết: Các viên nang phải chứa nhiều dinh dưỡng nhất có thể và phải chịu được các chất dịch dạ dày và đường ruột nơi có thể bị các enterocyte giải phóng vào hệ tuần hoàn máu ức chế. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là để kiểm tra sự ổn định của acid ascorbic vi bao trong dạ dày, acid đường ruột mô phỏng trong ống nghiệm, và ảnh hưởng của acid ascorbic vi bao trên giá trị của sắt.
B – Vật liệu và phương pháp:
VẬT LIỆU
Đối với việc vi bao của acid ascorbic và sắt, triacylglycerol chuỗi trung bình (MCT) và monostearate polyacylglycerol (PGMS) được sử dụng làm vật liệu bao. Những vật liệu này được mua từ Công ty TNHH chất nhũ hóa II-Shin (Seoul, Hàn Quốc). Làm vật liệu nhân là acid L- ascorbic và phức sắt hòa tan trong nước, sulfat amoni sắt (FeNH4 (SO4) 2-4H20), được mua từ Sigma Chemical Co, (St. Louis, MO, USA) và Công ty Hóa chất Shinyo Co . LTD. (Osaka, Nhật Bản), tương ứng, và đã được học lớp thực phẩm.
PHƯƠNG PHÁP
Chuẩn bị vi bao
Vi bao của acid ascorbic được thực hiện bởi MCT hoặc PGMS. Đối với MCT, các tỷ lệ khác nhau của lớp phủ với nhân là 5:1, 10:1, 15:1, và 20:1 (w / w) để tối đa hóa hàm lượng nhân và sự ổn định của các viên nang siêu nhỏ, và khuấy trộn 1.200 vòng / phút trong một phút với máy khuấy. Đối với PGMS, 50 ml nước cất cho vào 5g PGMS vì PGMS độ nhớt cao.Hỗn hợp PGMS và nước cất được đun nóng đến 55oC trong 20 phút, và khuấy với vận tốc 1.200 vòng / phút trong 30 giây để phun. Các tỷ lệ khác nhau của lớp phủ vật liệu nhân là 5:50:1 (w / v / w), 10:50:1, 15:50:1 và 20:50:1. Các khâu tiếp theo giống như MCT. Còn đối với vi bao sắt thì sử dụng PGMS.
Đối với phun, một máy phun sơn chân không (W-300, Wagner Spray Tech Co,Markdorf, Đức.) phun hỗn hợp nhũ tương bên trong – vật liệu bao bên ngoài vào một thiết bị chứa hình trụ có chứa dung dịch polyethylene Sorbitan monostearate 0,05% ở 50C. Đường kính của lỗ vòi phun là 0,4 mm. Các chất lỏng làm lạnh đã được ly tâm ở 450xg trong 10 phút, tách riêng các vi nang được hình thành như lipid hóa rắn trong dịch ướp lạnh.
Tính ổn định của vi nang trong ống nghiệm
Để xác định sự ổn định trong dạ dày và ruột, như phương pháp gián tiếp, dịch ruột mô phỏng được chuẩn bị như sau:
1) Dịch dạ dày được chuẩn bị trong mẫu có chứa pepsin (pH 1.2) và mô phỏng thành 4 dịch khác nhau với PH=2, 3, 4 và 5 sử dụng bởi 2 NHCl và NaOH
2) Dịch đường ruột đã được chuẩn bị trong hệ đệm 0.1M PBS (100 ml, pH 3.4) có chứa 20 mg pancreatin, 5 mg lipase, 10 mM axit cholic và 10 mM axit deoxycholic, và mô phỏng thành 3 dung dịch khác nhau trong ruột với PH = 6, 7 và 8.
Trong cả hai dịch dạ dày và đường ruột, các vi bao của acid ascorbic trong nước cất (có chứa axit ascorbic: 100 ppm) đã được ủ ở 370C với tập hợp các mẫu trong thời gian 0, 20, 40 và phút 60. Các mẫu đã được xử lý được đem đi ly tâm và gạn, sau đó được phân tích để xác định hàm lượng axit ascorbic giải phóng ra từ vi nang. Tất cả các thí nghiệm được lập lại 3 lần.
Xác định khả năng sinh học của sắt
Mười lăm nữ sinh tình nguyện khỏe mạnh, tuổi từ 20 đến 25 năm, đã được lựa chọn từ trường đại học Sejong, Seoul, Hàn Quốc. Một số người uống các thức uống như cà phê và trà xanh, các thức uống đóng vai trò như một chất ức chế hấp thu sắt, việc này đã bị cấm.
Vì thế, ba mẫu sữa khác nhau đã sử dụng để thử nghiệm với khoảng cách là 2 giờ: đầu tiên, mẫu sữa thương mại không bổ sung chất nào khác (100 ml) được cho thử để xác định tình trạng sắt của họ, thứ hai, 100 ppm sắt không vi bao đã được thêm vào sữa được cho thử, thứ ba, 100 ppm sắt vi bao được thêm vào sữa, và cuối cùng, 100 ppm sắt vi bao và 250 ppm acid ascorbic vi bao với MCT.
5ml máu của người tình nguyện nhịn ăn sáng được hút ra làm maaux cơ sở và sau 1 giờ khi họ đã nhận được 5 mẫu sữa khác nhau. Máu đã được hút ra bằng bơm tiêm nhựa với kim thép không gỉ, sau đó được cho vào ống nhựa không nhiễm kim loại và được ly tâm một cách nhanh chóng để tách tế bào màu đỏ từ huyết tương. Sắt huyết thanh, dung lượng sắt liên kết trong huyết thanh và độ bão hòa dịch chuyển được xác định bằng Sigma kit (Sigma Co, StLouis, MO, Mỹ) với quang phổ.
Acid ascorbic giải phóng ra trong dịch dạ dày mô phỏng
C- Kết quả
Nghiên cứu này được tiến hành để xác định xem liệu các vi nang đã giải phóng sắt trong điều kiện dạ dày và đường ruột mô phỏng. Trong dịch dạ dày mô phỏng, việc giải phóng sắt cho thấy một hướng tương tự trong mỗi PH (2, 3, 4 và 5). Với sự thay đổi pH 2-5, việc giải phóng axit ascorbic trở nên ít hơn tại mỗi điểm của thời gian ủ, cho thấy rằng có sự ổn định cao hơn của vi nang ở pH cao hơn. Ngoài ra, có một lượng acid ascorbic được giải phóng ra tăng đáng kể trong khoảng 20 phút đầu tiên.
Với vi bao được làm bởi MCT, 12,5% sắt đã được giải phóng ra từ các vi nang ở 20 phút, và tăng nhẹ đến 13,2% ở 60 phút ở pH=2 (Hình 1). Ủ tại PH=3 và 4 ở 370C thì 9,9% và 6,8% sắt giải phóng ra trong 20 phút và 9,3 và 11,1% ở 60phút. Tại pH=5, việc giải phóng acid ascorbic là không đáng kể trong thời gian ủ, và cũng có thể là thấp nhất trong các phương pháp xử lý cụ thể là 4,7% ở 20phút, và 6,3% ở 60 phút.
Vì PGMS là một dạng chất rắn tại nhiệt độ phòng, một quy trình bổ sung được áp dụng dựa trên phương pháp được mô tả như sau: trước hết, quá trình gia nhiệt đã được áp dụng để dễ phun; thứ hai, nước cất được thêm vào đển làm giảm độ nhớt của dung dịch phun cho axit L-ascorbic và / hoặc sắt vi bao (Kwak và cộng sự, 2001). Từ nghiên cứu trước đây của chúng tôi (Kwak và cộng sự 2001), 50 ml nước cất là thích hợp để phun, do đó, chúng tôi đã kiểm tra ảnh hưởng của các tỷ lệ khác nhau của lớp bao so với vật liệu bên trong với 50 ml nước cất thêm vào trên hiệu quả của acid ascorbic vi bao.
Khi acid ascorbic được vi bao bởi PGMS, ascorbic acid giải phóng ra nhiều hơn ở tất cả các PH và thời gian ủ (Hình 2). Tuy nhiên, cách giải phóng ra không khác so với MCT. Tại pH=2, 13,5% sắt được giải phóng ra từ các vi nang ở 20 phút, và hơi tăng lên đến 16,0% ở 60 phút. Ủ tại PH=3 và 4 ở 370C thì có 12,2 và 10,1%giải phóng ra ở 20 phút, và tương ứng 14,5 và 13,2% ở 60phút. Tại pH=5,việc giải phóng acid ascorbic là tương tự như các phương pháp khác đó là 8,5% ở 20 phút, và 10,0% ở 60 phút.
Các kết quả hiện tại cho thấy rằng việc giải phóng các acid ascorbic từ vi nang được làm bởi MCT mang lại một sự ổn định cao hơn rất nhiều trong dịch dạ dày mô phỏng, so với vi nang làm bởi PGMS. Hơn nữa, tỷ lệ axit ascorbic giải phóng ra nhiều hơn ở PH thấp hơn có thể là do môi trường có tính axit cao, do viên nang vỡ ra. Nghiên cứu tương tự được tiến hành với sắt vi nang làm bởi PGMS (Kwak và cộng sự, 2003). Trong nghiên cứu của họ, hầu hết sắt đã được giải phóng ra trong vòng 20 phút ở mỗi PH (3, 4, 5 và 6), đạt trong khoảng 13,0-14,7%.
III.2 Ứng dụng trong thực phẩm:
Thành phần trong thực phẩm được bao gói với nhiều lý do. Hầu hết các hương liệu dễ bay hơi, do vậy bao gói thực phẩm nhằm kéo dài thời gian bảo quản bằng cách giữ lại mùi vị của g để ổn định sản phẩm mà không ảnh hưởng hương vị tự nhiên của sản phẩm. Ngoài rathực phẩm. Một số thành phần được bao gói để giữ lại vị, chẳng hạn như các chất dinh dưỡng được bổ sun, hương vị đôi khi được bao gói để làm tăng tính dai dẻo của sản phẩm, như trong kẹo cao su. Lượng hương liệu dạng rắn được bao gói ít hơn hương dạng lỏng, vì hương liệu lỏng dễ bị mất và khó thu lại trong suốt quá trình nhai. Hương liệu gồm hai thành phần tương tác với nhau, thì được bao gói riêng, có thể được thêm vào các sản phẩm đã hoàn thành một cách riêng biệt để không phản ứng và tạo hương vị sớm. Một số hương liệu cũng phải được bảo vệ để tránh quá trình oxy hóa hoặc các phản ứng khác do tiếp xúc với ánh sáng.
Nghiên cứu màng vi bao tế bào vi khuẩn lactococcal lactis trong sản xuất protein : qui trình phân tích thử nghiệm
Tóm tắt :
Bài báo này cho thấy được tiềm năng của việc chế tạo màng vi bao vi khuẩn Lactococcal lactis như là một trung gian trong việc phân phối những protein có tác dụng điều trị. Sử dụng màng alginat-poly-l-lysin-alginat ( APA) bao vi khuẩn L.lactis với chất mang là những enzym nuclease từ tụ cầu khuẩn Staphylococcal aureus , chúng ta có thể so sánh khả năng tồn tại và bao bọc kín protein giữa 2 loại tế bào tự do và được giữ cố định.
Sau 12h, màng vi bao với mật độ tế bào là 4.8x105CFU/ml phát triển đến 2.2x108CFU/ml và giải phóng 0.24AU/ml và bọc được lượng nhân là 0.21 AU/ml. Hơn thế nữa, những tế bào vi bao ở nật độ 4.4x107CFU/ml lên đến 2.2x1010CFU/ml trong 12h bọc được số lượng nhân là 15.3AU/ ml trong khi đó từ mật độ 3.1x107CFU/ml những tế bào tự do phát triển đến 2.3x109 CFU/ml và giải phóng 5.6 AU/ml nhân.
Chúng ta thấy được tính ổn định của màng vi bao được duy trì trong suốt quá trình bảo quản ở 40C trong hơn 8 tuần.
Lời giới thiệu:
Vi khuẩn Lactococcal lactis đã trở thành một loài vi khuẩn được khẳng định có giá trị vô giá. Chúng là những vi khuẩn sản xuất acid lactis từ thực phẩm, có tính phổ biến cao được sử dụng sản xuất các loại thực phẩm lên men, mang lại một cuộc cách mạng trong hệ thống sản xuất protein. Vi khuẩn L.lactis được sản xuất bằng cách bọc trong những màng protein khác nhau thích hợp cho y học như những vacxin bao gồm cytokines và những gen đối kháng.
Quá trình nghiên cứu thử nghiệm sẽ cho thấy được khả năng có nên sản xuất những protein này chăng, và hiệu ứng trong điều trị các rối loạn đường ruột có kết quả tốt không, qua đó ước lượng hiệu quả trong phép điều trị qua đường miệng các hội chứng thuộc dạ dày ruột.
Trong khi kết quả của sự điều trị tế bào sống dựa trên khả năng sống của tế bào , sự tồn tại của những tế bào là thấp khi ở trong dạ dày và những cơ quan ở vật chủ khác ngoài cơ thể được xem là những hạn chế lớn được chú trọng. Màng vi bao được chế tạo để làm dịu đi sự cản trở cũng như kiềm hãm những vi sinh vật khi được giải phóng bằng cách bọc cố định những vi sinh vật trong lớp màng polyme.
Đặc biệt, lớp màng APA cho thấy hiệu quả khi bọc tế bào vi khuẩn sống để phân phối qua miệng. Lớp màng bao quanh cho phép quá trình khuếch tán thuận nghịch của các phân tử nhỏ, phân tử cơ chất, chất dinh dưỡng, sản phẩm và các chất thải trong khi đó nó ngăn chặn sự khuếch tán của những phân tử lớn. Trong quá trình nghiên cứu này, lớp màng APA sẽ được tạo ra ở vi mô phòng thí nghiệm. Sử dụng sức căng bề mặt của nisin-inducible để bọc những phân tử nhân protein của Staphylococcal aureus, 19- kDa những kết quả đạt được sẽ đáp ứng cho việc đánh giá sơ bộ tính khả thi cũng như cung cấp những hiểu biết cơ bản cho quá trình thực hiện sau này.
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP :
Quá trình cấy tế bào:
Loại màng được chế tạo cho vi khuẩn L.Lactis là nisin-inducible ( L.lactis NZ9000)[ pSEC: LEISSTCDA:Nuc] được Dr.Philip Langella ( National Institue for Agricultural Research ) tìm ra. Những tế bào vi khuẩn được cấy vào môi trường M17 ở 300C có bổ sung 0.5% glucose và 10g chloramphenicol là chất chọn lọc kháng sinh. Những kích ứng ở tế bào được biễu diễn bởi 1ng nisin/ ml ( Sigma)
Tiến hành thí nghiệm:
Những tế bào được lấy ra từ kho đông được cấy qua đêm sau đó chia thành những mẫu nhỏ khoảng 2% mẫu để đạt mật độ (OD)600 là 0.4-0.6. cho tế bào tương tác với nisin trong 1h, sau đó ly tâm ( 8000xg, 10p) để thu sinh khối, làm sạch sinh khối 3 lần trong dung dịch nước muối sinh lý (PS) 0.85% trước khi dùng làm mẫu thử nghiệm.
Quá trình nghiên cứu những vi khuẩn tự do, chúng được giữ trên băng trong dung dịch PS để ghi nhận những phản ững xảy ra trong quá trình tạo màng để cố định tế bào vi khuẩn.
Màng vi bao của những tế bào:
Màng vi bao được chế tạo từ kỹ thuật Inotech Encapsulator IER-20. Ngâm các tế bào trong dung dịch đồng nhất natri alginat ( độ nhớt thấp, Sigma) để ép dịch từ vỏ bao thành những giọt nhỏ sau đó khuấy với dung dịch CaCl2 (0.1M) để nhũ hóa chúng , màng alginat được hình thành. Sau 30p tạo màng gel, thì chúng được lấy ra. Sau khi được làm sạch trong dung dịch PS, màng alginat được phủ lên 0.1% poly-l-lysin trong 10p, làm sạch lần nữa rồi phủ lên 0.1% dung dịch natri alginat trong 6p, màng vi bao APA được hình thành và chúng sẽ được sử dụng ngay sau đó.
Quá trình xác định khả năng tồn tại của tế bào:
Màng vi bao chỉ chứa một lượng tế bào và những vi khuẩn tự do tương ứng với khả năng phát triển của những tế bào được cấy vào ở 300C. Sau khi chiết mẫu, màng được định lượng, được nghiền nhỏ và thả nổi trong dung dịch PS. Qúa trình hòa tan từ từ của những tế bào và thể vi khuẩn tự do được ước lượng cho khả năng tồn tại của tế bào qua những bản agar bọc dung dịch GM17 bên trong, sử dụng chlorophamnicol ( 10 /ml ) làm chất kháng sinh chọn lọc, ủ ấm ở 300C trong 48h.
Khả năng tồn tại của tế bào ở màng vi bao được ước lượng là số đơn vị CFU / ml tế bào vi bao và CFU/ml tế bào tự do.
Quá trình xác định mức độ giải phóng của nhân tụ cầu khuẩn Staphylococcal aureus :
Cấy một lượng vừa đủ màng vi bao và những tế bào tự do thành những mẫu thử, ly tâm ở 8000xg, 10p và thu sinh khối, bảo quản ở -200C cho tới khi thử nghiệm.
Nhân được giải phóng vào trong dịch nổi trên mặt, lớp nhũ trên mặt được định lượng dựa trên hoạt tính DNAse của chính nó. Hoạt tính enzyme của protein được dùng để đo lường khả năng tiêu hóa DNA thành những mạch oligonucleotit acid hòa tan, qua phép đo quang phổ ở bước song 260nm ta dò ra được chúng , điều này là kết quả thử nghiệm của Henis và những cộng sự.
5 mg/ ml ( Sigma ) DNA trong tinh dịch của cá hồi được sử dụng làm cơ chất DNA và những mẫu thử nhũ . hoạt tính của enzyme nuclease được biểu thị bởi đơn vị AU/g với trường hợp những tế bào vi bao và AU/ ml tế bào thể vẫn với trường hợp những tế bào tự do. Một đơn vị AU được hiểu là kết quả chuyển đổi của một đơn vị OD của cơ chất DNA ở bước sóng 260nm ở 370C.
Kết quả và thảo luận:
Khả năng tồn tại của vi khuẩn Lactococcal lactis tự do và được vi bao :
Hệ thống phân phối protein có khả năng tồn tại và còn hoạt tính được tạo ra bởi màng vi bao vi khuẩn L.lactis. thực hiện phép thử ở 2 mật độ tế bào khác nhau ( 3-5x105 và 3-5x107 CFU/ml) khả năng tồn tại của các tế bào vi khuẩn ở màng bao và tự do được đưa ra để so sánh, kết quả được tóm lược ở bảng 1. ,màng vỏ bao được dung để kiểm soát và biểu thị sự phát triển của những tế bào.
Bằng phép so sánh quá trình phát triển ở những tế bào tự do và màng vi bao, có một điều rõ rang là màng vi bao không gây trở ngại đến tốc độ phát triển hay năng lực tăng sinh của tế bào. Thật vậy, ở nồng độ tế bào cao, ta quan sát thấy màng vi bao hơn những tế bào tự do trước đó sự tăng trưởng là từ 7.6-10.4 log10 CFU/ml và sau 12h là 7.5-9.4 log10 CFU/ml, ở nồng độ tế bào thấp sự khác nhau thì không có ý nghĩa với tế bào vi nang phát triển từ 5.7-8.3 log10 CFU/ml và những tế bào tự do là 5.5- 8.3 log10CFU/ml.
Ta nhận thấy rằng có thể tạo ra những điều kiện kích thích quá trình tăng sinh tế bào của màng vi bao vi khuẩn. cầu nối tế bào xuyên qua sản phẩm bên ngoài có vai trò tác động đến sự phát triển của L.lactis và có thể khác khi ở trong một vi môi trường cố định đối với th
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Tìm hiểu kỹ thuật vi bao trong công nghệ thực phẩm và ứng dụng của nó.doc