Đề tài Immunoglobulin trong sữa bò

IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 1 - DANH MỤC HÌNH Hình 2: Cấu trúc của một phân tử kháng thể. .............................................. 2 Hình 1: Bề mặt một phân tử IgG ................................................................ 2 Hình 3: Các độc tố của vi khuẩn bên cạnh một tế bào cơ thể. ..................... 7 Hình 4: Các độc tố trên bị trung hòa bởi kháng thể. .................................... 7 Hình 5: Kháng thể đơn dòng, liên kết với một epitope đặc hiệu. ................. 8 Hình 6: Các kháng thể đa dòng, mỗi kháng thể liên kết với một epitope khác nhau. .................................................................................................. 8 Hình 7: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng ........................................ 20 Hình 8: Thiết bị truyền nhiệt dạng bảng mỏng Tetra Plex CD .................. 20 Hình 9: Thiết bị lọc membrane OBRAT -Vật liệu membrane: ceramic ..... 21 Hình 10 :Thiết bị cô đặc membrane của hãng AP ..................................... 23 Hình 11:Thiết bị cô đặc membrane của hãng ALPMA ............................. 23 Hình 12: Thiết bị sấy hai giai đoạn ........................................................ 26 Hình 13: Thiết bị sấy Filtermat ................................................................ 27 DANH LỤC BẢNG Bảng 1: Tóm tắt tính chất của các lớp (isotype) immunoglobulin khác nhau. ......................................................................................................... 5 Bảng 2- Immunoglobulin của bò .............................................................. 11 Bảng 3 :Hàm lượng các loại Immunoglobulin trước và sau khi sinh ......... 15 Bảng 4: Kháng nguyên của vi khuẩn ........................................................ 33 Bảng 5 : Thành phần và hàm lượng các chất trong sữa kháng khuẩn ........ 34 IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 2 - PHẦN I KHÁI QUÁT CHUNG VỀ IMMUNOGLOBULIN I-IMMUNOGLOBULIN 1- Khái niệm Kháng thể (antibody) là các phân tử immunoglobulin (có bản chất glycoprotein), do các tế bào lympho B cũng như các tương bào (biệt hóa từ lympho B) tiết ra để hệ miễn dịch nhận biết và vô hiệu hóa các tác nhân lạ, chẳng hạn các vi khuẩn hoặc virus. Mỗi kháng thể chỉ có thể nhận diện một epitope kháng nguyên duy Hình 1: Bề mặt một phân tử IgG 2-Cấu trúc điển hình Hình 2: Cấu trúc của một phân tử kháng thể. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 3 - Phân tử kháng thể cấu tạo từ 4 chuỗi polypeptide, gồm hai chuỗi nặng (H, heavy) giống hệt nhau và hai chuỗi nhẹ (L, light) cũng giống hệt nhau. Có hai loại chuỗi nhẹ κ (kappa) và λ (lambda), do đó hai chuỗi nhẹ của mỗi phân tử immunoglobulin chỉ có thể cùng là κ hoặc cùng là λ. Các chuỗi của immunoglobulin liên kết với nhau bởi các cầu nối disulfide và có độ đàn hồi nhất định. Một phần cấu trúc của các chuỗi thì cố định nhưng phần đầu của hai "cánh tay" chữ Y thì rất biến thiên giữa các kháng thể khác nhau, để tạo nên các vị trí kết hợp có khả năng phản ứng đặc hiệu với các kháng nguyên tương ứng, điều này tương tự như một enzyme tiếp xúc với cơ chất của nó. Có thể tạm so sánh sự đặc hiệu của phản ứng kháng thể-kháng nguyên với ổ khóa và chìa khóa. 3-Tính đặc hiệu của phản ứng kháng thể-kháng nguyên Cũng chính Erhlich, vào đầu thế kỷ 20, đã đề xuất rằng các kháng thể được sản xuất sẵn trong cơ thể, độc lập với mọi kích thích từ bên ngoài. Vai trò của kháng nguyên là đẩy mạnh sự sản xuất kháng thể đặc hiệu tương ứng. Mô hình của Erhlich đã được chứng minh là đúng mặc dù ở thời của ông người ta chưa phân biệt được 2 loại lympho B và lympho T. Cơ thể đã chuẩn bị sẵn kháng thể cho hầu như mọi "kẻ xâm nhập" tiềm năng. Trong quá trình phát triển và biệt hóa các tế bào lympho B, có sự tái tổ hợp các gene mã hóa immunoglobulin. Trong mỗi tế bào lympho B, tổ hợp gene của phần biến thiên chỉ xảy ra 1 lần sẽ giữ nguyên đến hết đời sống của tế bào đó. Nếu vượt qua được các cơ chế chọn lọc, lympho B sẽ tiếp tục sống: Lympho B sẽ tồn tại ở dạng naive cho đến khi gặp kháng nguyên tương ứng. Nếu không gặp kháng nguyên, lympho B hoạt động cầm chừng dưới dạng naive đến hết đời của nó. Khi gặp kháng nguyên đặc hiệu, với sự trợ giúp của lympho TH1 qua các cytokine, lympho B sẽ phân chia thành dòng, một số biệt hóa thành tương bào nhằm sản xuất kháng thể hàng loạt, một số lympho B khác sẽ trở thành tế bào lympho B ghi nhớ và tiếp tục phân bào, duy trì sự tồn tại của dòng tế bào đó trong cơ thể. Nếu nhiễm kháng nguyên đó một lần nữa, các tế bào B ghi nhớ sẽ đáp ứng nhanh hơn dạng näive. Ưu điểm này của đáp ứng miễn dịch đặc hiệu là nguyên tắc của việc ngừa bệnh bằng vắc-xin. Trong các immunoglobulin mà cơ thể có thể tạo ra, có những phân tử rất giống với nhau. Khi một kháng nguyên tiếp xúc với hệ miễn dịch, các dòng kháng thể tương tự đều được kích thích với những mức độ khác nhau, trong đó dòng đặc hiệu chính danh là đáp ứng mạnh nhất, nổi bậc nhất. 4-Ái lực của kháng thể với kháng nguyên IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 4 - Liên kết giữa kháng thể và kháng nguyên, tương tự như giữa enzyme và cơ chất, có tính thuận nghịch. Liên kết mạnh hay yếu tùy vào số lượng liên kết và độ đặc hiệu giữa vùng nhận diện kháng nguyên trên kháng thể và cấu trúc epitope tương ứng. Ái lực của kháng thể đối với kháng nguyên là hợp lực của các lực liên kết yếu không đồng hóa trị (liên kết hydro, lực van der Waals và các liên kết ion...). Các lực liên kết yếu này chỉ có tác dụng trong một bán kính nhỏ, do đó sự đặc hiệu (hay tính chất bổ sung) trong cấu trúc không gian 3 chiều của 2 vùng phân tử có vai trò quyết định đối với ái lực của kháng thể với kháng nguyên. Như vậy, một kháng nguyên có thể được nhận diện bởi nhiều kháng thể với độ đặc hiệu khác nhau, dòng kháng thể nào phù hợp nhất về cấu trúc 3 chiều với epitope sẽ được khuếch trương mạnh nhất 5-Các lớp kháng thể (hay isotype) Các kháng thể được phân thành 5 lớp hay isotype, tùy theo cấu tạo của các domain hằng định của các chuỗi nặng: các chuỗi γ, α, μ, ε và δ lần lượt tương ứng với các immunoglobulin (Ig) thuộc các lớp IgG, IgA, IgM, IgE et IgD (xem bảng 1). Ngoài ra, các dị biệt tinh tế hơn cũng tồn tại bên trong một số lớp immunoglobulin. Ở người, có 4 loại IgG (IgG1, IgG2, IgG3 và IgG4) và 2 loại IgA (IgA1 và IgA2). Để tiêu diệt tác nhân gây bệnh bị gắn kháng thể, nhiều bạch cầu sử dụng các FcR (thụ thể của Fc, R: receptor) bề mặt tương ứng với từng lớp IgG, IgA, IgM, IgE và IgD. Thông thường một tế bào B sản xuất đồng thời nhiều lớp kháng thể: chúng khác nhau ở phần C các chuỗi nặng nhưng giống hệt nhau ở tính đặc hiệu với một kháng nguyên. Các tác nhân gây bệnh là muôn hình vạn trạng, do đó số lượng các kháng nguyên mà cơ thể có thể gặp phải là rất lớn. Mỗi lympho B lại chỉ có thể sản xuất 1 loại kháng thể đặc hiệu đối với 1 epitope kháng nguyên nhất định, do đó cần phải có hàng nhiều triệu lympho B khác nhau. Số lượng này vượt quá số lượng gene của con người. Vậy cách hiểu cổ xưa về một gene sản xuất một kháng thể không còn đứng vững. Năm 1976, Susumu Tonegawa đã khám phá rằng cơ thể dùng cơ chế tái tổ hợp gene để tạo ra số kháng thể đặc hiệu khổng lồ nói trên. Tonegawa đã được trao giải Nobel về Y học và Sinh lý học năm 1987 cho khám phá này. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 5 - Bảng 1: Tóm tắt tính chất của các lớp (isotype) immunoglobulin khác nhau. IgG IgA IgM IgE IgD Vị trí chủ yếu Máu Niêm nhầy Các dịch tiết Lympho B Máu Bạch cầu ái kiềm Tế bào mast Lympho B Tỷ lệ 70% đến 75% 15% đến 20% các kháng thể trong huyết thanh 10% < 1% < 1% "Hóa trị"1 2 2 - 4 2 – 10 2 2 Vai trò Trung hòa các độc tố, vi khuẩn và virus Ngưng tụ, trung hòa các vi khuẩn, virus Ngưng tụ, con đường cổ điển của bổ thể Dị ứng, trung hòa các ký sinh trùng Hoạt hóa các tế bào lympho B 5.1-IgG IgG là loại immunoglobulin monomer (mono=1), là kháng thể phổ biến nhất trong máu và các dịch mô. Đây là isotype duy nhất có thể xuyên qua nhau thai, qua đó bảo vệ con trong những tuần lễ đầu đời sau khi sinh khi hệ miễn dịch của trẻ chưa phát triển. Vai trò chính của IgG là hoạt hóa bổ thể và opsonine hóa. Có 4 thứ lớp: IgG1 (66%), IgG2 (23%), IgG3 (7%) và IgG4 (4%) trong đó IgG4 không có chức năng hoạt hóa bổ thể. 5.2-IgA IgA chiếm khoảng 15 - 20% các immunoglobulin trong máu, nó chủ yếu được tiết tại các mô niêm nhầy (chẳng hạn trong ống tiêu hóa và hệ hô hấp). Nó còn được tiết trong sữa, nước mắt và nước bọt. Lớp immunoglobulin này chống lại (bằng cách trung hòa) các tác nhân gây bệnh tại những nơi chúng được tiết ra. Nó không hoạt hóa bổ thể, khả năng opsonise hóa cũng rất yếu. Có hai dạng IgA là IgA1 (90%) và IgA2 (10%). Khác với IgA1, các chuỗi nặng và nhẹ của IgA2 không nối với nhau bằng các cầu disulfide mà bằng các liên kết không đồng hóa trị. IgA2 có ít trong huyết thanh, nhưng nhiều trong các dịch tiết. Trong các dịch tiết, IgA có dạng dimer (di=2), nối với nhau bằng hai chuỗi phụ. Thứ nhất là một chuỗi J (join - nối; không phải là các gene J của immunoglobulin), IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 6 - một polypeptide có khối lượng phân tử 1,5 kDa, giàu cysteine và khác biệt hoàn toàn với các chuỗi immunoglobulin khác. Thứ hai là một chuỗi polypeptide có tên secretory component cùng có khối lượng phân tử 1,5 kDa, do các tế bào biểu mô tiết ra. IgA còn tồn tại dưới dạng trimer (tri = 3) và tetramer (tetra = 4). 5.3-IgM IgM tạo nên các polymer (poly = đa, nhiều) do các immunoglobulin liên kết với nhau bằng các cầu nối đồng hóa trị disulfide, thường là với dạng pentamer (penta = 5) hoặc hexamer (hexa = 6). Khối lượng phân tử của nó khá lớn, xấp xỉ 900 kDa. Chuỗi J thường thấy gắn với nhiều pentamer, trong khi các hexamer lại không chứa chuỗi J do cấu trúc không gian không phù hợp. Do mỗi monomer có hai vị trí gắn kháng nguyên, một pentamer IgM có 10 vị trí gắn kháng nguyên, tuy vậy nó không thể gắn cùng lúc 10 antigen vì chúng cản trở lẫn nhau. Vì là một phân tử lớn, IgM không có khả năng xuyên thấm, nó chỉ tồn tại với lượng rất nhỏ trong dịch kẽ. IgM chủ yếu ở trong huyết tương, chuỗi J rất cần cho dạng xuất tiết. Nhờ tính chất polymer, IgM rất "háu" kháng nguyên và rất hiệu quả trong việc hoạt hóa bổ thể. Nó còn được gọi là các "kháng thể tự nhiên" vì lưu hành trong máu ngay cả khi không có bằng chứng về sự tiếp xúc với kháng nguyên. Ở các tế bào dòng mầm, segment gene mã hóa vùng μ hằng định của chuỗi nặng được giải mã trước các segment khác. Do đó, IgM là immunoglobulin đầu tiên được sản xuất bởi tế bào B trưởng thành. 5.4-IgE IgE là loại immunoglobulin monomer trong đó carbonhydrate chiếm tỷ lệ khá lớn. Khối lượng phân tử của IgE là 190 kDa. IgE có trên màng bào tương của bạch cầu ái kiềm và tế bào mast ở mô liên kết. IgE giữ một vai trò trong phản ứng quá mẫn cấp cũng như trong cơ chế miễn dịch chống ký sinh trùng. Kháng thể loại IgE cũng có trong các dịch tiết, không hoạt hóa bổ thể và là loại immunoglobulin dễ bị hủy bởi nhiệt. 5.5-IgD IgD là loại immunoglobulin monomer chiếm chưa đầy 1% trên màng tế bào lympho B. Chức năng của IgD chưa được hiểu biết đầy đủ, nó thường biểu hiện đồng thời với IgM và được xem như một chỉ dấu (marker) của tế bào B trưởng thành nhưng chưa tiếp xúc kháng nguyên. Có lẽ nó tham gia vào cơ chế biệt hóa của tế bào B thành tương bào và tế bào B ghi nhớ. 6-Vai trò của kháng thể IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 7 - Trong một đáp ứng miễn dịch, kháng thể có 3 chức năng chính: gắn với kháng nguyên, kích hoạt hệ thống bổ thể và huy động các tế bào miễn dịch. 6.1-Liên kết với kháng nguyên Hình 3: Các độc tố của vi khuẩn bên cạnh một tế bào cơ thể. Các immunoglobulin có khả năng nhận diện và gắn một cách đặc hiệu với 1 kháng nguyên tương ứng nhờ các domain biến thiên. Một thí dụ để miêu tả lợi ích của kháng thể là trong phản ứng chống độc tố vi khuẩn. Kháng thể gắn với và qua đó trung hòa độc tố, ngăn ngừa sự bám dính của các độc tố trên lên các thụ thể tế bào. Như vậy, các tế bào cơ thể tránh được các rối loạn do các độc tố đó gây ra (hình3,hình 4) Tương tự như vậy, nhiều virus và vi khuẩn chỉ gây bệnh khi bám được vào các tế bào cơ thể. Vi khuẩn sử dụng các phân tử bám dính là adhesine, còn virus sở hữu các protein cố định trên lớp vỏ ngoài. Các kháng thể kháng-adhesine và kháng- proteine capside virus sẽ ngăn chặn các vi sinh vật này gắn vào các tế bào đích của chúng. 6.2-Hoạt hóa bổ thể Hình 4: Các độc tố trên bị trung hòa bởi kháng thể. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 8 - Một trong những cơ chế bảo vệ cơ thể của kháng thể là việc hoạt hóa dòng thác bổ thể. Bổ thể là tập hợp các protein huyết tương khi được hoạt hóa sẽ tiêu diệt các vi khuẩn xâm hại bằng cách (1) đục các lỗ thủng trên vi khuẩn, (2) tạo điều kiện cho hiện tượng thực bào, (3) thanh lọc các phức hợp miễn dịch và (4) phóng thích các phân tử hóa hướng động. 6.3-Hoạt hóa các tế bào miễn dịch Sau khi gắn vào kháng nguyên ở đầu biến thiên (Fab), kháng thể có thể liên kết với các tế bào miễn dịch ở đầu hằng định (Fc). Những tương tác này có tầm quan trọng đặc biệt trong đáp ứng miễn dịch. Như vậy, các kháng thể gắn với một vi khuẩn có thể liên kết với một đại thực bào và khởi động hiện tượng thực bào. Các tế bào lympho NK (Natural Killer) có thể thực hiện chức năng độc tế bào và ly giải các vi khuẩn bị opsonine hóa bởi các kháng thể. 7-Kháng thể đơn dòng và đa dòng Hình 5: Kháng thể đơn dòng, liên kết với một epitope đặc hiệu. Hình 6: Các kháng thể đa dòng, mỗi kháng thể liên kết với một epitope khác nhau. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 9 - Một tác nhân gây bệnh (vi khuẩn, virus, v.v.) được hệ miễn dịch nhận diện như là các kháng nguyên. Thông thường, một kháng nguyên có thể gồm nhiều epitope khác nhau. 7.1-Kháng thể đơn dòng Các kháng thể đơn dòng chỉ nhận biết một epitope trên một kháng nguyên cho sẵn (hình 6). Theo định nghĩa, tất cả các kháng thể đơn dòng cùng một dòng thì giống hệt nhau và được sản xuất bởi cùng một dòng tương bào. Kháng thể đơn dòng được sử dụng rộng rãi trong sinh học và y học, chúng vừa là phương tiện chẩn đoán, vừa là công cụ điều trị. Thí dụ, chúng được ứng dụng trong một phương pháp phát hiện có thai được sử dụng phổ biến hiện nay. Trước đây, việc sản xuất kháng thể đơn dòng in vitro rất khó khăn do đời sống ngắn ngủi của các tương bào. Kháng thể chỉ thu được in vivo bằng cách tiêm một kháng nguyên cụ thể vào một động vật rồi chiết lấy kháng thể trong máu. Phương pháp này rất tốn kém nhưng chỉ thu được lượng kháng thể rất ít, không thuần nhất và bị ô nhiễm. Một tiến bộ to lớn đã đạt được cuối những năm 1970 bởi Cesar Milstein và Georges Köhler với kỹ thuật hybridoma (tế bào lai giữa 1 lympho B có khả năng sản xuất kháng thể với 1 tế bào ung thư có đời sống khá dài). 7.2-Kháng thể đa dòng Các kháng thể đa dòng là một tập hợp các kháng thể đặc hiệu với các epitope khác nhau trên một kháng nguyên cho trước (xem hình 7). Trong đáp ứng miễn dịch, cơ thể tổng hợp nhiều kháng thể tương ứng với các epitope của cùng một kháng nguyên: đáp ứng như vậy gọi là đa dòng. II- IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ Immunoglobulin trong sữa bò gồm IgM, IgG và IgA. Lớp IgG được chia thành 2 phân lớp IgG1 và IgG2. 1-IgM IgM chiếm khoảng ít hơn 10% trong số immunoglobulin trong sữa non. Nó có các đặc tính hóa lý và sinh học tương tự như IgM của những loài khác. Protein được tách ra trong peak đầu tiên từ việc phân tách bằng DEAE-sephadex hoặc DEAE- cellulose gradient liên tục khi chất kết tủa chế pha chế (NH4)2SO4 cho sửa hoặc sữa non được dùng như nguyên liệu khởi đầu. IgM được tách ra ở nồng độ muối IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 10 - 0.1M, pH là 8.2 khi phân tách bằng DEAE-cellulose. IgM được tách ra từ IgG bởi sự siêu ly tâm gradient nồng độ sucrose, và từ IgA và IgG bởi phương pháp điện di gel acrylamide. IgG được phân tách bởi các phương pháp sa lắng có hệ số sa lắng là 19S. Khi phân tích bằng điện di, dùng acrylamide 7.5% ở pH 4.3, IgM không thể vào gel phân tách nhưng hình thành một dải dày đặc ở bề mặt gel. IgM chứa 12.3% carbohydrate. IgM dễ dàng bị khử và phá hủy hoạt tính kháng thể của nó bởi 2-mercaptoethanol. Sự đặc biệt về kháng thể của IgM bò được chứng minh bằng sự truyền miễn dịch là đoạn Fc cái không chia sẻ các yếu tố quyết định kháng thể với IgG bò. Mặc dù tương tự với IgM của các loài khác, IgM bò không đồng nhất về mặt điện di. Khi so sánh về sự điện di với mười loài phổ biến thì chuỗi µ của bò gần giống nhất với IgM của cừu. Khi phân tích kháng thể bổ thể đối với Brucella thì sự phản ứng miễn dịch đầu tiên của bò cái được tìm thấy hầu như chỉ có lớp IgM 2-IgG Immunoglobulin được nghiên cứu bao quát nhất và nhiều nhất là IgG. Ig G chiếm khoảng 85-90% trong immunoglobulin whey. Toàn bộ tính chất hóa lý của IgG bò tương tự như IgG của những loài khác, mặc dù một số đặc tính sinh học là duy nhất. Tính tương đồng của IgG bò với IgG của những loài khác thì được tìm thấy rằng những chuỗi gamma người có phần giống về những yếu tố quyết định kháng thể với chuỗi gamma của bò, dê và cừu. Không giống IgG người, IgG bò tương tự với cừu và Carnivora, và gần với ngựa về tỷ lệ к/λ. Ig G bò được phân tách từ sữa và sữa non. Các phân tử của lớp này có hệ số sa lắng khoảng 7S và chứa 2-4% carbohydrate. Lượng hexose của IgG bò, dê, và cừu từ sữa không khác lắm với IgG người. Lớp này có thể được chia thành 2 phân lớp bằng sắc ký tra đổi ion, điện di miễn dịch, sự truyền miễn dịch, sự diện di. Phân lớp IgG2 gồm nhiều IgG cơ bản và có giá trị S20w là 6.6. Những phân tử này di chuyển đến cathode nhanh nhất trong suốt quá trình điện di agar ở pH 8.2 và điện di gel acrylamide ở pH 4.3. Immunoglobulin IgG2 không bị giữ lại trên DEAE- cellulose trong đệm phosphate 0.01M và được tách ra trong peak 1. IgG2 xuất hiện với nồng độ thấp trong sữa và sữa non. Phân lớp IgG1 chứa immunoglobulin IgG cơ bản ít hơn trong IgG2 với phương pháp điện di và sắc ký trao đổi ion. Mặc dù giá trị S20w của IgG1 6.3S thấp hơn IgG2 nhưng IgG1 lại ra ở peak 2 trong phân tách immunoglobulin bò bằng DEAE- cellulose gradient liên tục và ra ở khoảng peak 2 hoặc 3 bởi DEAE- sephadex. IgG1 là immunoglobulin cơ bản của tuyến sữa. Hai phân lớp này khác nhau về kháng nguyên và kết cấu amino acid. Phân tử IgG1 có lượng amino acid thấp hơn và lượng half- cystine cao hơn IgG2. Hai phân lớp có đoạn Fab tương tự nhau nhưng khác nhau về kháng nguyên ở đoạn Fc. Mặc dù IgG1 va IgG2 có phần giống nhau ở một số yếu tố quyết định kháng nguyên trên IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 11 - đoạn Fc của chúng nhưng không giống yếu tố quyết định kháng nguyên trên đoạn Fc của IgM của bò. Sự khác nhau về kháng nguyên, khả năng điện di và kết cấu amino acid giữa sự phân tách chuỗi gamma của IgG1 và Ig2 có thể phụ thuộc vào đoạn Fc của chúng. Mặc dù các immunoglobulin của bò tương tự với các loài khác nhưng vẫn có một số đặc điểm khác. Immunoglobulin cơ bản trong sữa cua người, thỏ, chuột là IgA; còn trong bò là IgG. Các phân tử IgG chiếm 50-75% protein sữa. Hầu như tất cả những immunoglobulin này thuộc phân lớp IgG1. Mặc dù nồng độ của immunoglobulin bị giảm trong sữa thường, IgG1 vẫn là loại chiếm ưu thế. Ngược lại với IgG1, có ít IgG2 trong sữa. 3-IgA IgA bị mất hoạt tính bởi 2-mercaptoethanol và có lượng carbonhydrate là 8-9% và hệ số sa lắng là 10-12S. IgA được tách từ IgG và IgM bằng lọc gel Sephadex G- 200, sắc ký trao đổi anion, điện di gel acrylamide. Protein này có thể được phân tách từ IgG bằng ly tâm gradient nồng độ sucrose và có thể làm giàu bằng chất kết tủa ZnSO4. IgA khác biệt về kháng nguyên với IgG và IgM bởi sự truyền miễn dịch, điện di miễn dịch. IgA là kháng thể kết dính Brucella.Glycoprotein cơ bản trong sữa và sữa non xuất hiện ở cả hai dạng tự do và liên kết với IgA trong sữa. Bảng 2- Immunoglobulin của bò Lớp và phân lớp IgG IgM IgA IgG1 IgG2 Tính điện di a Nhanh γ và β2 γ β2 β2 S20w b 6.3 6.6 19 10-12 Carbohydrate % 2-4 2-4 12 8-9 Khối lượng phân tử 163000 150000 900000 Hoạt tính sinh học Kháng thể + + + + Allotype A1 + c Allotype A2 + c Nồng độ mg/ml sữa non 43.3c 3.2 Ghi chú: (+) Có hoạt tính (-) Không có hoạt tính (a) Xác định ở pH kiềm (b) Giá trị trung bình (c) Nói chung trong lớp IgG, không có sự khác nhau giữa IgG1 và IgG2 IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 12 - PHẦN II CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN IMMUNOGLOBULIN Người ta nhận thấy trong sữa bò non Colostrum có chứa nhiều immunoglobulin với hàm lượng tương tự như trong sữa mẹ và đã phát triển dòng loại sữa này thành 1 loại thực phẩm chức năng . I- SỮA NON COLOSTRUM Colostrum là sữa được hình thành trong tuần cuối cùng của thời kỳ mang thai và có trong vòng 48 giờ sau khi sinh con. Colostrum có màu vàng nhạt, rất giàu chất đạm, Vitamin A, Bạch cầu... Sữa non Colostrum không chỉ cung cấp năng lượng và chất dinh dưỡng mà còn chứa nhiều yếu tố miễn dịch và tăng trưởng, giúp trẻ chống lại sự nhiễm trùng, đặc biệt là trong tuần lễ đầu tiên của cuộc đời. Như vậy, có thể thấy rằng, Colostrum kết hợp trong mình các đặc tính của vắc-xin đa năng, kích thích tố sinh học và thực phẩm giàu dinh dưỡng và dễ hấp thụ nhất, rất cần thiết và có ích không chỉ đối với trẻ mà còn đối với người lớn. Sau giai đoạn dậy thì, sự tăng trưởng và việc sản xuất các yếu tố miễn dịch của cơ thể sẽ giảm từ từ. Sữa non là nguồn duy nhất chứa những yếu tố miễn dịch tự nhiên, kích thích sự tái tạo mô, đốt cháy mỡ trong cơ thể để tạo ra năng lượng và hạn chế quá trình lão hoá... Sau hơn 10 năm nghiên cứu, các nhà khoa học thấy rằng các yếu tố miễn dịch và tăng trưởng có trong sữa non của bò mẹ sau khi đẻ gần như đồng nhất với sữa non IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 13 - của người 1-Tác dụng của sữa non Colostrum: Ngoài các chất dinh dưỡng như đạm, giá trị sinh học cao, chất béo, cácbon hyđrát, vitamin, khoáng chất...sữa bò non còn chứa các yếu tố tăng trưởng và miễn dịch, quan trọng hơn hết là những yếu tố chuyển dịch. Các yếu tố chuyển dịch này sẽ kích thích hình thành hệ thống miễn dịch ở trẻ sơ sinh. Còn đối với cơ thể trưởng thành, khi sử dụng sữa bò non sẽ cải thiện hệ thống miễn dịch. Sữa non Colostrum giàu Globulin (IgG) hỗ trợ phát triển và phục hồi các mô trong cơ thể. Colostrum giúp cơ thể tránh được nhứng dị ứng và các vấn đề về tiêu hoá. Lượng kháng thể và Bạch cầu lớn giúp cơ thể giảm được nguy cơ dị ứng và bệnh nhiễm khuẩn. Sữa non Colostrum rất giàu Vitamin A, không chỉ giúp cơ thể tránh các bệnh nhiễm khuẩn nặng, tăng trưởng tốt mà còn phòng ngừa khô mắt. Với thành phần quý giá kể trên Colostrum rất tốt cho cơ thể con người chúng ta. 2-Các yếu tố sinh trưởng trong colostrum ( Growth Factors ) Growth hormone (GH) Insulin-like growth factor-I and II (IGF-1 and IGF-II) Epithelial growth factor (EgF) Fibroblast growth factor (FgF) Platelet-derived growth factor (PDGF) Transforming growth factors A & B (TgA and B) 3-Các yều tố miễn dịch (Immune Factors ) Immunoglobulins (A,D,E,G &M),Gamma Globulin, Cytokines: Interleukins 1,6,10;Interferon, G;lymphokines, Leukocytes, Lymphokines, Lactoferin, Proline- Rich-Polypeptides (PRP), Protease Inhibitors, Trypsin Inhibitors, Antibodies, Glycoproteins, Lactobacillus Bifidus Acidophilus, Oligo Polysaccharides, Glycoconjugates, Orotic Acid, secretory IgA, IgA specific helper, B Lactoglobulin, Lactalbumin,Albumin, Prealbumin, Alpha 1-Antitripsin, Alpha 1-Fetoprotein, Alpha 2-Macroglobulin, Alpha 2- AP Glycoprotein, C3 & C4 Orosomucoids, Lyozyme, Lactoperoxidase, Thiocyanate, Peroxidase, Xanthine Oxidase, Vitamins A, B12, E, Sulfur. II-CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 1-Giai đoạn sinh đẻ và tiết sữa Đợt vắt sữa thứ nhất và thứ hai: Là hai đợt vắt sữa lấy trong vòng 24 giờ đầu tiên của bò cái sau khi sinh sản, là đợt sữa giàu lượng Globulin (IgG), có kháng thể tự IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 14 - nhiên rất cao và giàu dinh dưỡng nhất. Do vậy, để cung cấp lượng sữa có chất lượng cao, chỉ những hai đợt vắt sữa thứ nhất và thứ hai được sử dụng. Đợt vắt sữa thứ 3 và các đợt vắt sữa tiếp theo được lấy làm sữa thông thường, chứ không phải sữa non. Việc lấy sữa như vậy để đảm bảo cho sữa non không bị loãng, đảm bảo lượng dinh dưỡng và chất kháng thể IgG. 40-60 ngày sau khi sinh bò cho sản lượng sữa nhiều nhất. Sản lượng sẽ giảm đều trong 305 ngày sau sinh và hết sữa.Khỏang 60 ngày đến 1 năm thì bò có thể mang thai lại. Những con bò sữa sản lượng cao thì khó mang thai lại sau một năm mà cần khỏang 13-14 tháng. Bảng 3 :Hàm lượng các loại Immunoglobulin trước và sau khi sinh IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 15 - Giải thích đồ thị : Trong 12 giờ đầu sau khi sinh , đường ruột bê con còn yếu do đó cần kháng thể cung cấp thụ động từ sữa bò mẹ nhiều nhất .Sau 24 thì hệ vi sinh vật đường ruột của bê con dần dần hoàn thiện nên kháng thể trong sữa bò mẹ cũng giảm dần . 2-Đặc điểm sinh lý Có 6 giống bò chính Holstein –Friesian Nguồn gốc : Northern Germany, North Holland , Friesland of Netherlands Đặc điểm : 2 màu trắng đen , chăn thả trên đồng cỏ tự nhiên , có khả năng thích nghi cao . Sản lượng : 12720 kg / chu kỳ Thành phần : 2.5% - 3.6% bơ , 3.2 % protein Ayrshire Nguồn gốc :Scotland Đặc điểm :chịu lạnh tốt Sản lượng :2700kg/chu kỳ (305 ngày /năm ) Thành phần : 3.9% bơ , 3.3% protein Guernsey : Nguồn gốc : British Isle of Guersey IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 16 - Đặc điểm : nhỏ bằng 3/5 giống Holstein Sản lượng :6680 kg /chu kỳ Thành phần : 4.5% bơ , 3.5% protein Brown Swiss : Nguồn gốc : Switzerland Đặc điểm : không chịu được thời tiết khắc nghiệt Sản lượng : cao sau giống Holstein , 9545 kg/chu kỳ Thành phần :4.0 % bơ , 3.5 % protein Jersey : Nguồn gốc : Britain’s Isle of Jersey Đặc điểm : nhỏ như giống Guernsey Sản lượng : 7270kg/chu kỳ Thành phần : 4.9% bơ , 3.7% protein Milking Shorthorn Nguồn gốc : Britain Đặc điểm : cho sữa và thịt chủ yếu là sữa Sản lượng : 7000 kg/chu kỳ Thành phần :3.8 % bơ , 3.3% protein Bò giống thì cho nhiều sữa hơn những con bò khác. Những giống bò khác nhau thì cho sản lượng sữa dao động từ 4000-10000 kg/năm. Như chúng ta biết, bò chỉ tiết ra sữa non trong vòng một thời gian ngắn sau khi sinh sản, và ở New Zealand chỉ có đợt vắt sữa đầu tiên và thứ nhì từ bò được lấy làm sữa non Colostrum. Các giống bò của New Zealand chỉ ăn cỏ, không có Hormon tổng hợp và được quy định vắt sữa theo mùa. Sữa non chỉ được lấy trong suốt mùa sinh sản vào tháng 8 và tháng 9 hàng năm. Sữa non Colostrum chất lượng cao nhất được chọn lọc từ trong số 400 trang IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 17 - trại ở New Zealand. Từ đó sữa non Colostrum được sản xuất với một số lượng hạn chế nhưng với chất lượng rất cao. Sản phẩm sữa non được kiểm nghiệm hết sức nghiêm ngặt về chất lượng và được xử lý ở nhiệt độ thấp để đảm bảo chất lượng cao, giữ nguyên được các yếu tố miễn dịch và hoạt tính sinh học. Sữa non Colostrum của New Zealand được biết đến trên toàn thế giới như là loại sữa bò non chất lượng tốt nhất. 3- Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất Thanh trùng ở 60o C trong 120’ thì không ảnh hưởng tới IgG .Trong khi đó các vi khuẩn như Mycoplasma bovis ,L.monocytogenes,E.coli O157:H7 , và S.enteritidis trong colostrum thì không thể phục hổi khi điều chỉnh nhiệt độ ở 60 oC trong 30’ vì vậy thanh trùng ở 60oC trong 60’ là đủ để loại các vi khuẩn gây bệnh ra khỏi colostrum . PHẦN III THU NHẬN Do hàm lượng béo trong sữa non colostrum là 1% nên áp dụng quy trình sản xuất sữa bột gầy để thu nhận sản phẩm I-QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Sữa non colostrum IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 18 - II- GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1-Thanh trùng Quá trình thanh trùng nhằm làm giảm số VSV trong sữa xuống dưới mức thấp nhất, đồng thời vô hoạt các enzyme, đặc biệt là nhóm enzyme bền nhiệt lipase. Do cần giữ lại hoạt tính của các yếu tố miễn dịch , đặc biệt là Ig , cũng như các yếu tố sinh trưởng khác nên nhiệt độ thanh trùng chọn là 72oC trong 15 giây . Để tổng số vi khuẩn trong sữa không vượt quá 3000-5000 tế bào trong 1l , sử dụng kết hợp với phương pháp vi lọc . Với kích thước lỗ lọc là 0.2 µm . 2-Cô đặc Bao bì Thanh trùng Cô đặc Sấy thăng hoa Xử lý Bao gói Sữa bột non IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 19 - Mục đích quá trình cô đặc là tách bớt một lượng nước ra khỏi sữa để tiết kiệm chi phí năng lượng cho quá trình sấy sữa tiếp theo. Để hạ nhiệt độ cô đặc, người ta thường sử dụng phương pháp cô đặc chân không. Nhiệt độ sữa trong quá trình cô đặc không vượt quá 76oC. Trong sản xuất hiện nay, người ta thường dùng thiết bị cô đặc nhiều cấp dạng màng rơi. 3-Sấy Quá trình sấy tách nước trong sữa dưới tác dụng của nhiệt độ để hàm ẩm trong sản phẩm cuối cùng không quá 5% và thu được sản phẩm dạng bột. 4-Xử lý Sữa bột sau khi sấy phun sẽ được đưa qua hệ thống rây rồi vào thiết bị đóng gói. III-THIẾT BỊ 1 – Thiết bị thanh trùng -Thiết bị trao đổi nhiệt : dạng bảng mỏng -Thông số công nghệ :72oC trong 15 giây Hình 7: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bảng mỏng Bộ phận chính của thiết bị là những tấm bảng hình chữ nhật, rất mỏng và được làm bằng thép không gỉ. Mỗi tấm bảng có bốn lỗ tại bốn góc và hệ thống các đường rãnh trên khắp bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tích truyền nhiệt. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 20 - Khi ghép các tấm bảng lại với nhau trên bộ khung của thiết bị sẽ hình thành hệ thống đường vào và ra của sữa và tác nhân gia nhiệt. Sữa lần lượt đi qua các vùng gia nhiệt, giữ nhiệt và làm nguội. Có thể bố trí để sữa đi ra ở vùng làm nguội trao đổi nhiệt với sữa đi vào ở vùng gia nhiệt. Hình 8: Thiết bị truyền nhiệt dạng bảng mỏng Tetra Plex CD 2- Thiết bị membrane tách vi sinh vật Phương pháp phân riêng bằng membrane cho phép chúng ta tách các cấu tử ra khỏi hỗn hợp ở mức độ phân tử hoặc ion. Đối tượng của quá trình thường là dung dịch chứa các cấu tử hòa tan có phân tử lượng khác nhau. Động lực của quá trình phân riêng là áp suất. Kết quả của quá trình phân riêng bằng membrane cho ta hai dòng sản phẩm: + Dòng sản phẩm qua membrane được gọi là permeate. + Dòng sản phẩm không qua membrane được gọi là retentate. Trong công nghiệp chế biến sữa, thường sử dụng bốn quá trình: vi lọc(Micro- Filtration - MF), siêu lọc (Ultra-Filtration – UF), lọc nano (Nano-Filtration – NF) và thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis – RO). IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 21 - Để tách VSV ra khỏi sữa, người ta sử dụng quá trình vi lọc. Kích thước membrane được chọn là 0,2μm. Quá trình vi lọc chỉ thực hiện được trên dòng sữa gầy vì chất béo trong sữa dễ bị hấp thụ lên membrane, dẫn đến hiện tượng tắt nghẽn màng lọc. Dòng sữa gầy sau khi qua thiết bị ly tâm tách béo sẽ được đưa qua thiết bị vi lọc membrane để tách VSV. Sản phẩm không qua membrane (retentate) sẽ được tiệt trùng riêng với phần cream. Hình 9: Thiết bị lọc membrane OBRAT Vật liệu membrane: ceramic  Ưu điểm của phương pháp kết hợp membrane trong thanh trùng:  Chỉ có phần cream và dòng sữa giàu vi sinh vật được tiệt trùng ở nhiệt độ cao nên ít làm thay đổi chất lượng sữa.  Quá trình ít tiêu tốn năng lượng.  Nhược điểm  Nhược điểm lớn của phương pháp phân riêng bằng membrane là dễ xảy ra hiện tượng tắt nghẽn màng lọc. Vì vậy phải chọn vật liệu membrane thích hợp để quá trình phân riêng đạt hiệu quả cao. 3 – Thiết bị cô đặc Quá trình cô đặc sẽ tách bớt một lượng nước ra khỏi sữa để tiết kiệm chi phí cho quá trình sấy sữa tiếp theo. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 22 - Phương pháp : sử dụng cô đặc menbrane do: - Quá trình xảy ra ở nhiệt độ thường nên chất lượng sản phẩm tốt, ít tiêu tốn năng lượng -Hàm lượng béo trong colostrum thấp Sữa sau quá trình cô đặc, chuẩn bị cho quá trình sấy phun có nồng độ chất khô khoảng 45-55%. Do đó thiết bị được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là nhóm bốc hơi màng rơi Thiết bị cô đặc membrane  Nguyên tắc Membrane là một bề mặt mỏng chỉ cho một số cấu tử khuếch tán qua nó trong quá trình phân ly. Những cấu tử có kích thước phân tử nhỏ hơn đường kính lỗ màng sẽ chui qua. Dòng nguyên liệu đầu vào được tách làm hai dòng retentate và permeate. Trong quá trình cô đặc ta cần tách sữa ra khỏi sữa nguyên liệu, nên màng được chọn sử dụng ở đây là màng thẩm thấu ngược. Kích thước lỗ màng : 0.1-0.2 µm IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 23 - Hình 10 :Thiết bị cô đặc membrane của hãng AP Hình 11:Thiết bị cô đặc membrane của hãng ALPMA 4- Thiết bị sấy phun Thiết bị này hiện đang được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp sản xuất sữa bột, hoạt động theo nguyên tắc phun vật liệu lỏng thành những hạt nhỏ li ti trong buồng sấy. Thời gian tiếp xúc giữa sữa và không khí nóng rất ngắn nên nhiệt độ sữa không tăng quá cao, sản phẩm thu được ở dạng bột mịn. Cấu tạo: Thiết bị sấy phun thường gồm những bộ phận sau:  Caloriphe dùng để gia nhiệt và hệ thống vận chuyển không khí sau khi gia nhiệt: tác nhân gia nhiệt dùng trong caloriphe thường là hơi nước. Quạt ly tâm được dùng để vận chuyển toàn bộ tác nhân sấy qua hệ thống. Người ta có thể bố trí một quạt hay hai quạt, ở đầu và cuối hệ thống có gắn bộ phận chắn gió để điều khiển vận tốc khí.  Thiết bị phun sương: phun nguyên liệu sữa thành các hạt nhỏ. Có ba dạng đầu phun: - Đầu phun áp lực (pressure nozzle): chất lỏng được đẩy bằng bơm áp suất có thể lên tới 200 at. Để phun đều người ta cấu tạo những vòi phun có đường kính nhỏ hơn 0.5 mm với lưu lượng lớn nhất là 100l/h. - Đầu phun khí động (two-fluid nozzle): dùng vòi phun trong đó chất lỏng được đẩy bằng khí nén với áp suất từ 2.5-3.5 at. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 24 - - Đầu phun ly tâm (centrifugal atomiser): cho chất lỏng rơi vào một đĩa có đường kính từ 2in (5.08 cm) đến 30in (76.2 cm) quay nhanh với tốc độ từ 50000- 4000 vòng/phút, dưới tác dụng của lực quán tính ly tâm do đĩa quay, chất lỏng bị văng ra thành những hạt sương. Trục thiết bị Đầu phun ly tâm Trong ba phương pháp trên thì ly tâm là phương pháp được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp sản xuất sữa bột.  Buồng sấy: là nơi trộn tác nhân sấy với vật liệu sấy. Tác nhân sấy có thể đi cùng chiều, ngược chiều hay hỗn hợp so với vật liệu sấy. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 25 - Ngược chiều Hỗn hợp Cùng chiều  Bộ phận thu hồi sản phẩm: trong thiết bị sấy phun, phần lớn nguyên liệu sẽ rơi xuống dưới đáy thiết bị sau đó được vận chuyển đi, một phần nhỏ sẽ bị cuốn theo không khí ra khỏi thiết bị sấy. Vì vậy người ta luôn bố trí cyclon để thu hồi lượng sản phẩm bị cuốn theo không khí. Trong sản xuất công nghiệp, người ta có thể bố trí thiết bị sấy phun một giai đoạn, hai giai đoạn hoặc ba giai đoạn: Thiết bị sấy hai giai đoạn Hoạt động cũng tương tự như thiết bị sấy một giai đoạn nhưng hệ thống vận chuyển khí động được thay thế bằng hệ thống sấy tầng sôi. Trong thiết bị sấy một giai đoạn, ở giai đoạn cuối khi lượng ẩm trong nguyên liệu còn thấp thì việc tách ẩm rất khó khăn đòi hỏi nhiệt độ tác nhân sấy ở đầu ra phải rất cao, điều này có thể gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng sữa bột thành phẩm. Hệ thống thiết bị sấy hai giai đoạn giúp khắc phục nhược điểm trên. Sữa bột sau khi ra khỏi thiết bị sấy phun sẽ có hàm ẩm cao hơn hàm ẩm yêu cầu là 2-3%. Sau đó thiết bị sấy tầng sôi sẽ tiếp tục tách phần ẩm còn lại và làm nguội sản phẩm. Từ đó sẽ hạn chế sự ảnh hưởng của nhiệt độ cao làm biến đổi chất lượng sản phẩm, nâng cao hiệu quả truyền nhiệt, giảm chi phí vận hành. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 26 - Hình 12: Thiết bị sấy hai giai đoạn  Thiết bị sấy phun kết hợp với băng tải Filtermal: dạng này được ứng dụng phổ biến trong sản xuất. Hình 13: Thiết bị sấy Filtermat Thiết bị gồm một buồng sấy chính (3) và ba buồng sấy phụ (8, 9, 10): buồng sấy (8) để kết dính các hạt tạo thành những khối hạt mới, buồng sấy (9) để tách ẩm, buồng sấy (10) để làm nguội. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 27 - Nguyên liệu đưa vào buồng sấy (3) qua cơ cấu phun sương (2) trộn với tác nhân sấy có nhiệt độ khoảng 280oC. Sự tách ẩm chủ yếu xảy ra trong giai đoạn các hạt nguyên liệu rời thiết bị phun sương rơi xuống băng tải phía dưới buồng sấy. Hàm ẩm của nguyên liệu sau giai đoạn này còn 8-10 % sẽ tiếp tục được vận chuyển trên băng tải với tốc độ khoảng 1m/ph đi qua các buồng sấy phụ. Tại các buồng sấy phụ, không khí nóng được gia nhiệt đến nhiệt độ 130oC sẽ được thổi qua lớp bột đang nằm trên băng tải để tách toàn bộ lượng ẩm còn lại rồi thoát ra ngoài ở phía dưới đáy buồng. Nhiệt độ khí thoát khoảng 74-76oC. Cuối cùng toàn bộ sản phẩm sẽ được đưa vào buồng làm nguội. Người ta sử dụng tác nhân làm nguội là không khí đã qua tách ẩm và có nhiệt độ 15-20oC. Một khối lượng nhỏ sữa bột có kích thước bé sẽ bị cuốn theo dòng tác nhân sấy hay làm nguội qua bộ phận cyclone để thu hồi. Phần sữa bột sau khi thu hồi sẽ được tuần hoàn trở lại vào trong buồng sấy chính hay buồng sấy phụ để chúng kết dính với nhau tạo thành những khối hạt mới. Sau đó toàn bộ sản phẩm thu được từ bộ phận tháo liệu (11) sẽ được đi qua hệ thống sàng rồi bao gói  Ưu nhược điểm của hệ thống sấy phun + Ưu điểm Đại lượng Đơn vị Hai giai đoạn Ẩm bay hơi kg/h 2000 Lượng sản phẩm kg/h 1980 Hàm lượng chất khô % 48 Nhiệt độ không khí đầu vào thiết bị sấy phun 0 C 230 Nhiệt độ không khí đầu ra thiết bị sấy phun 0 C 85 Hàm ẩm của nguyên liệu ra khỏi thiết bị sấy phun % 6.5 Nhiệt làm nóng MJ/h 7453 Điện tiêu thụ kW 151 Nhiệt làm nguội MJ/h 90 IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 28 - Thời gian sấy nhanh; sản phẩm thu được dưới dạng bột mịn mà không cần nghiền. Nhờ sấy nhanh nên nhiệt độ của vật liệu không vượt quá nhiệt độ cho phép của nó mặc dù nhiệt độ của tác nhân sấy rất cao. Điều này rất thích hợp cho các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ. + Nhược điểm Kích thước phòng sấy lớn, vận tốc của tác nhân sấy nhỏ do đó cường độ sấy (lượng ẩm bay hơi trong một 1m3 thiết bị trong một đơn vị thời gian) nhỏ (khoảng 2-25kg/m 3 h); tiêu tốn năng lượng lớn; cấu tạo phức tạp đặc biệt là cơ cấu phun sương và thu hồi bột trong khí thải. PHẦN IV SẢN PHẨM Hiện nay trên thị trường có các sản phẩm về sữa non với hàm lượng Ig từ 16-20% Hàm ẩm : < 5% IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 29 - IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 30 - Sữa non dạng lỏng được sấy phun ở nhiệt độ thấp để hoạt tính sinh học đảm bảo là cao nhất. Sản phẩm được thanh trùng để đáp ứng tiêu chuẩn thế giới ( 72oC trong 15 giây) Thành phần chính Protein (dry basis) 82.8%, Lactose 4.6%, Độ ẩm 5.6%, Fat 1.2%, Ash 5.6%. Thành phần chính có hoạt tính sinh học Immunoglobulin G w/w HPLC 15-25%; Immunoglobulin G w/w HPLC-MC* 6-9%; Immunoglobulin A 9.1 mg/g; Immunoglobulin M 5.1 mg/g; Lactoferrin 1.7 mg/g; Lactoperoxidase 0.6 units* */g; Lysozyme 43.1 units* */g; Growth Factors IGF 1:774 ng/g IGF 2: 624 ng/g; TGFbeta1: 156 ng/g; TGFbeta2: 1683 ng/g. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 31 - Nhà sản xuất : Good Health New Zealand THÀNH PHẦN Sữa non từ bò mẹ NZ cung cấp 5250mg IgG/ 350g IgG: 45mg / một khẩu phần (3g) Bảng dinh dưỡng: Thành phần Trên khẩu phần Trên 100g IgG 45mg 1.500mg Năng lượng 45.600j 1.520kj Protein 1.100mg 37.000mg Chất béo, tổng số < 1g <1g - bão hòa < 1g < 1g Hyđrat-cacbon 1.500mg 50.000mg - Đường tự nhiên 1.2g 40g Natri 10.5mg 352mg Canxi 39mg 1300mg Kali 48mg 1600mg Vitamin B1 8.3mcg 278mcg Vitamin B2 53mcg 1800mcg Vitamin B6 8.3mcg 276mcg Vitamin B12 0.14mcg 4.7mcg Axít Folic 2.1mcg 69.5mcg IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 32 - PHẦN V HƯỚNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu này đã phát hiện ra một phương pháp mới để chữa trị và chống lại căn bệnh viêm khớp mãn tính.Phương pháp này sử dụng cách chủng ngừa thụ động để chống lại những vi khuẩn gây bệnh.Việc này được thực hiện bằng cách cho hấp thụ IgG có trong sữa của những con bò đã được tiêm chủng để chống lại nhóm vi khuẩn gây bệnh.Những vi khuẩn gây bệnh có trong công thức vaccine được sử dụng để chủng ngừa cho những gia súc cho sữa.Kháng thể IgG trong sữa của những con bò chính là sản phẩm của nghiên cứu này. I-NỀN TẢNG CỦA NGHIÊN CỨU Có hai phương pháp cơ bản được sử dụng để chữa trị: chủng ngừa chủ động và thụ động để chống lại những tác nhân gây bệnh hoặc là sử dụng kháng sinh như penicilin, tetacydine,ampicilin…Kháng sinh thì không có tính đặc hiệu nó tiêu diệt cả vi khuẩn có lợi và có hại.Mặt khác việc chủng ngừa thì đặc hiệu.Những kháng thể được sản xuất để chống lại những phản ứng của vi khuẩn có hại mà không gây ảnh hưởng đến những vi khuẩn khác.Kháng thể không như kháng sinh, nó là sản phẩm tự nhiên của cơ thể.Đối tượng của nghiên cứu là điều khiển sự kháng các vi khuẩn đặc trưng mà không ảnh hưởng đến vi khuẩn có lợi trong đường ruột và việc chủng ngừa là phương pháp được lực chọn. Có hai cách để chống lại sự nhiễm bệnh.Chủng ngừa chủ động là vật chủ sẽ được tiêm vaccine để kích thích hệ miễn dịch của vật chủ sản xuất ra kháng sinh để chống lại các yếu tố gây bệnh trong vaccine.Chủng ngừa thụ động là khi kháng thể được chuyển từ một cá thể được chủng ngừa chủ động sang một cá thể thứ hai.Trong phương pháp này,kháng thể sẽ được chuyển từ vật chủ sang người nhận.Chủng ngừa thụ động khác với chủng ngừa chủ động ở chỗ việc bảo vệ chỉ là tạm thời trong một khoảng thời gian nhất định.Chủng ngừa chủ động thì lâu hơn vì hệ thống miễn dịch của vật chủ có thể tiếp tục sản xuất ra kháng thể bảo vệ. Sữa bò cung cấp nguồn kháng thể thích hợp trong nghiên cứu.Điều đặc biệt là sữa bò chứa một loại kháng thể phổ biến IgG,nó phản ứng lại với những vi khuẩn đã xác định và những phản ứng này có hiệu quả có lợi,nó chữa trị và chống lại bệnh viêm khớp mãn tính. II-SẢN PHẨM CỦA NGHIÊN CỨU Sản phẩm của nghiên cứu này là một loại sữa bột ít béo chứa một loại kháng thể tự nhiên IgG chống lại vi khuẩn trong bảng 1 IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 33 - Bảng 4: Kháng nguyên của vi khuẩn IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 34 - Sữa kháng khuẩn chứa tất cả những thành phần tìm thấy trong sữa bột ít béo thông thường.Thành phần chính trong sữa kháng khuẩn được nêu ra trong bảng sau : Bảng 5 : Thành phần và hàm lượng các chất trong sữa kháng khuẩn Sữa kháng khuẩn và sữa bò thông thường chứa những thành phần có tỉ lệ khối lượng như nhau.Tuy nhiên hàm lượng IgG trong sữa kháng khuẩn và sữa thường là khác nhau.Sữa kháng khuẩn khong chứa thuốc hay những thành phần không tự nhiên. Kháng thể được sản xuất bằng cách tiêm chủng cho bò kháng nguyên đã được chuẩn bị.Những con bò sẽ được tiêm 5cc kháng nguyên chứa 20x108 tế bào vi khuẩn vào chân sau.Phương thức này sẽ được lặp lại sau một tuần cho 4 tuần liên tiếp.Việc tiêm chủng chủ yếu tiếp theo là những mũi tăng cường với cùng loại kháng nguyên vào mỗi 14 ngày.Phương pháp này sẽ cho lượng kháng thể tối đa. Sữa được thu nhận từ những con bò đã kháng bệnh trong những phòng sản xuất hiện đại.Hệ thống thu nhận và phân phối sữa trong điều kiện hoàn toàn vệ sinh.Hệ thống vắt sữa tự động được kết nối trực tiếp với những tank làm lạnh bằng các ống khép kín.Hệ thống hoàn toàn sạch sẽ và được tiệt trùng để đảm bảo điều kiện vệ sinh tối đa. Điều quan trọng là các bước được thực hiện cẩn thận để chống lại sự phát triển của vi khuẩn trong sữa trong suốt quy trình. Sữa được vận chuyển hằng ngày từ hệ thống tank giữ lạnh đến nơi sản xuất sữa bằng xe bồn.Sau đó sử dụng hệ thống có nhiệt độ cao trong thời gian ngắn để tiệt trùng sữa kháng khuẩn.Máy này sẽ cung cấp nhiệt liên tục 1550F trong thời IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 35 - gian ngắn hơn 15s.Nhiệt độ và thời gian khắt khe giúp cho kháng thể không bị phá hủy bởi nhiệt.Kháng thể trong sữa sẽ bị phá hủy ở nhiệt độ trên 1650F nếu giữ trong khoảng thời gian dài hơn 1 phút. Sau khi thanh trùng sẽ ngay lập tức được làm lạnh và chất béo sẽ được tách ra.Sữa tách béo được cô đặc chân không ở 100-1100 F.Sau đó sữa được sấy phun để tạo thành dạng bột.Hệ thống sấy phun bằng không khí nóng (3500F) được thổi với tốc độ cao.Các bước trên đều được kiểm tra khắc khe để không bị nhiễm khuẩn và làm giảm lượng kháng thể. Sữa kháng khuẩn có lợi cho bệnh nhân thấp khớp mãn tính vì nó chứa kháng thể làm vô hiệu vi khuẩn và sản phẩm trao đổi chất của vi khuẩn. IMMUNOGLOBULIN TRONG SỮA BÒ GVHD:PGS.TS LÊ VĂN VIỆT MẪN - 36 - PHẦN VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 1-PGS. TS. Lê Văn Việt Mẫn, “Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống, Tập 1: Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa”, NXB Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2004, 296p 2- www.wikipedia.com.vn