BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
VIỆN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM-SINH HỌC
Tp. Hồ Chí Minh
LỜI MỞ ĐẦU
Như chúng ta đã biết, dân số ngày càng tăng trong khi đó tài nguyên thiên nhiên dần
dần càng kiệt, bên cạnh đó những biến đổi khí hậu, thảm họa thiên nhiên thì ngày một
diễn ra, khủng hoảng kinh tế thì vẫn đang tiếp tục, tất cả những yếu tố đó đã tạo nên sức
ép cho con người, đòi hỏi con người phải có những sáng chế để giúp chính chúng ta đứng
vững trong cuộc sống. Vì vậy, chính con người đã không ngừng đưa ra những phát minh
mới vào phục vụ đời sống.
Và một trong những lĩnh vực được con người áp dụng rộng rãi đó là ngành công
nghệ thực phẩm. Năm 2011, thực phẩm đi theo hai khuynh hướng đó là ứng dụng công
nghệ Nano và quan tâm tới vấn đề an ninh lương thực với mục đích mang lại cho nhân
loại những giá trị tốt đẹp nhất, chẳng hạn như chúng ta đã ứng dụng thành công công
nghệ GMO, công nghệ Probiotic, công nghệ vi bao, kĩ thuật sấy phun, kĩ thuật ép đùn….,
chính những thành tựu đó đã mở ra cho nghành Công nghệ thực phẩm một bước ngoặt
mới, tạo ra bước đột phá trong việc đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho con người.
Với mong muốn tìm hiểu rõ hơn nữa những tính mới trong nghành thực phẩm,
nhóm chúng em xin được chọn đề tài : “Tìm hiểu kỹ thuật vi bao trong công nghệ thực
phẩm và ứng dụng của nó” .
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
Chương I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VI BAO
I.1 Vi bao là gì?
Quá trình vi bao có thể được định
nghĩa là quá trình bao phủ một chất
trong một chất khác trên một quy mô
rất nhỏ, năng suất khác nhau từ viên
nang nhỏ hơn một micromet đến vài
trăm micromet. Nang siêu nhỏ có thể
hình cầu có hình dạng, với một lớp vỏ
bao bao quanh nhân, một số khác là có
hình dạng không đối xứng hoặc đa hình
dạng. Tất cả ba trạng thái của vật chất
(rắn, chất lỏng, và khí) đều được dùng trong vi bao. Điều này cho phép vật liệu lỏng và
khí được xử lý dễ dàng hơn là chất rắn.
Vi bao có thể đạt được bởi vô số các kỹ thuật để đạt được nhiều mục đích. Các chất
có thể được vi bao với ý định là vật liệu nhân được giới hạn trong lớp vỏ của viên trong
một khoảng thời gian cụ thể. Ngoài ra, vật liệu nhân có thể được đóng gói được giải
phóng hoặc là dần dần đi qua các lớp vỏ viên nang, được gọi là sự giải phóng hoặc
khuếch tán có kiểm soát, hoặc khi điều kiện bên ngoài kích hoạt các vỏ nang bị vỡ, tan
chảy, hoặc phân hủy.
Các chất được đóng gói có thể được gọi là vật liệu nhân, thành phần hoạt chất hoặc
tác nhân, chất nhồi, hạt nhân, hoặc pha nội. Các vật liệu dùng để bao gói được gọi là lớp
phủ, màng, vỏ, hoặc vật liệu vách. Các vi nang có thể có một lớp hoặc nhiều lớp vỏ sắp
xếp theo tầng lớp có độ dày khác nhau xung quanh lõi.
Vi bao ma
trận
Vi bao rỗng
hoặc màng bao
Vi bao đa nhân
hoặc đa lõi
Hạt gel Hydro
Túi đơn hoặc
đa phiến mỏng
Mixen
Các dạng vi bao:
I.2 Lịch sử ngành công nghệ vi bao:
1964: vi bao lần đầu tiên được mô tả bởi
1980: Một phạm vi nhỏ vi bao đuợc biết đến như tuyến
tụy nhân tạo sinh học được thực hiện bởi F.Lim
và M.Sun
* Lịch sử của vi bao trong cấy ghép:
Kể từ 1980-2005:
Những cải thiện về: tính ổn định, tính thấm, khả năng tương
thích sinh học.
T.M.S. Chang
Những cải tiến kỹ thuật: sự tinh khiết vật liệu.
Sự cấy ghép: Tạo hình dị mô, mô hình động vật lớn hơn, liệu pháp điều trị thử nghiệm.
Những tính chất quan trọng của việc bao gói: tính ổn định, tính thấm,kích cỡ, khả
năng tương thích sinh học.
Tính chất của alginat phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của alginat: tính hình
thành gel alginat với cation hóa trị II phụ thuộc vào hàm lượng G cũng như liên kết đặc
hiệu giữa G với ion hóa trị II.
Chương II
PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG NGHỆ
II.1 Các phương pháp vi bao:
Phương pháp vi bao thường được phân loại thành hai nhóm: phương pháp hóa học
và phương pháp cơ học hoặc vật lý. Tuy nhiên, cách phân loại này có thể không hoàn
toàn chính xác vì một số phương pháp được phân loại như cơ học có thể có hoặc thậm chí
dựa trên một phản ứng hóa học và một vài kỹ thuật hóa học đôi khi chỉ dựa trên các
thông số vật lý. Một dấu hiêu rõ ràng hơn để phân loại một phương pháp bao là có hoặc
không có vi nang được sản xuất trong thùng chứa hoặc hoặc lò phản ứng có chất lỏng,
như trong phương pháp hoá học, trái với phương pháp cơ học hoặc vật lý, nó có sử dụng
pha khí như một phần của quá trình bao và chủ yếu dựa trên các thiết bị có giá trị cao để
tạo ra vi bao.
II.1.1 Phương pháp hóa học:
Viên nang cho giấy phi cacbon và cho nhiều ứng dụng khác được sản xuất bởi kỹ
thuật hóa học được gọi là sự tạo giọt phức tạp. Phương pháp bao này lợi dụng phản ứng
của các phân tử polyme (-) và (+) dạng dung dịch như gelatin và gum Arabic. Các
polymer hình thành một trạng thái cô đặc được gọi là giọt phức tạp. Giọt này tồn tại ở
trạng thái cân bằng với pha loãng nỗi trên bề mặt. Khi hỗn hợp vật liệu nhân và nước
được đưa vào hệ thống, màng mỏng của những giọt polymer này phủ lên các giọt nhân đã
được phân tán. Lớp màng mỏng này sau đó được làm đặc lại để tạo thành vi nang.
Interfacial polymerization (IFP) là một phương pháp hóa học khác của vi bao. Kỹ
thuật này được đặc trưng bởi sự hình thành vách qua sự trùng hợp nhanh của các
monome trên bề mặt của các giọt nhỏ hoặc các hạt nhân đã được phân tán. Một monome
đa chức năng được hòa tan trong vật liệu nhân, và dung dịch này sẽ phân tán trong một
pha có nước. Một chất phản ứng với đơn phân được thêm vào pha nước, và sự trùng hợp
nhanh chóng xảy ra trên bề mặt lõi của các giọt nhỏ, hình thành nên màng vi nang. IFP có
thể sẵn sàng được sử dụng cho các vi bao lớn hơn, nhưng quá trình sản xuất các vi nang
nhỏ hơn trong phạm vi khoảng 20 – 30 µm thì có giá trị thương mại hơn, sử dụng cho
thuốc diệt cỏ và thuốc trừ sâu, hay thậm chí là có đường kính nhỏ hơn 3-6 µm đối với
mực in giấy carbon.
Polymer – polymer không tương thích cũng được gọi là sự phân chia pha, thường
được nhóm chung với các kỹ thuật bao hóa học khác, mặc dù thực tế thường không có
phản ứng hóa học tham gia vào quá trình này. Phương pháp này sử dụng hai polymer hòa
tan trong một dung môi phổ biến nhưng không kết hợp với nhau trong dung dịch.
Những polyme có hai pha riêng biệt, một phần trong polyme tham gia vào quá
trình hình thành màng vi nang, những phần khác có trong polyme polymer không tương
thích dùng để tạo ra sự tách biệt của hai pha. Các polymer thứ hai không có xu hướng 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 và
làm 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 55 oC 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
0
4 ở 37 C 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
0
ở 20 phút, và hơi tăng
lên đến 16,0% ở 60 phút. Ủ tại
PH=3 và
4 ở 37 C
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 4.8x10 5CFU/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 4.4x10 7CFU/ml lên đến 2.2x1010CFU/ml trong 12h
bọc được số lượng nhân là 15.3AU/ ml trong khi đó từ mật độ 3.1x10 7CFU/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 nisininducible 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 30 0C có bổ
sung 0.5% glucose và 10 g 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 CaCl 2 (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 30 0C. 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.
- Xem thêm -