Nghiên cứu bổ sung Bacillus sinh Carotenoid vào sữa chua

Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Học 267 NGHIÊN CỨU BỔ SUNG BACILLUS SINH CAROTENOID VÀO SỮA CHUA Trần Hữu Tâm*, Trần Thị Thanh Thảo**, Trần Cát Đông** TÓM TẮT Mở đầu: Sữa chua thường chứa vi khuẩn thuộc nhóm lactic như Lactobacillus, Streptococcus, giúp cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột. Trong những năm gần đây, Phòng Thí nghiệm Vi sinh Công nghệ Dược đã phân lập được một số chủng Bacillus có khả năng sinh carotenoid từ nước, đất. Việc bổ sung các vi khuẩn này vào sữa chua có thể tạo ra sản phẩm nhằm cung cấp carotenoid, một chất chống oxi hóa tự nhiên có khả năng ngăn ngừa một số loại ung thư. Mục tiêu: Trong nghiên cứu này, nhằm khảo sát việc bổ sung bột bào tử của Bacillus indicus HU36, Bacillus marisflavi DD1.1, Bacillus firmus GB1 vào sữa chua và độ ổn định của bào tử trong điều kiện bảo quản lạnh. Phương pháp: Các đặc tính cảm quan của sữa chua probiotic chứa Bacillus sinh carotenoid như màu sắc, hương vị, mùi và kết cấu được so sánh với sữa chua truyền thống. Sự ổn định của bào tử trong sữa chua lưu trữ được kiểm tra trong 45 ngày bằng phương pháp đếm sống. Kết quả: Sữa chua bổ sung bào tử vi khuẩn sinh carotenoid với mật độ bào tử 108 CFU/ml có màu tăng đáng kể so với mẫu sữa chua truyền thống và mật độ 5.108 CFU/ml có màu rất đậm so với mẫu sữa chua truyền thống. Ngoài ra, việc thêm bào tử vi khuẩn làm thay đổi mùi, hương vị và kết cấu của yogurt so với mẫu đối chứng. Yogurt bổ sung bào tử ở mật độ bào tử lớn hơn 2,5.108 CFU/ml có mức độ ưa thích thấp (<50%), trong khi các mẫu yogurt có mật độ bào tử thấp hơn có cảm quan tương tự mẫu đối chứng. Và mật độ bào tử trong sữa chua ổn định trong suốt thời gian bảo quản 45 ngày ở 2 – 8oC. Kết luận: Kết quả nghiên cứu cho thấy sữa chua bổ sung vi khuẩn sinh carotenoid ổn định về mặt cảm quan và mật độ bào tử trong thời gian bảo quản. Từ khóa: sữa chua, carotenoid, Bacillus, bào tử. ABSTRACT STUDY ON ADDITION OF CAROTENOGENENIC BACILLUS IN YOGURT Tran Huu Tam, Tran Thi Thanh Thao, Tran Cat Dong * Y Hoc TP. Ho Chi Minh * Vol. 18 - Supplement of No 2 - 2014: 267 - 271 Background: Yogurt often contains the lactic acid bacteria group such as Lactobacillus, Streptococcus, which help to balance the intestinal microorganisms. In recent years, at Laboratory of Pharmaceutical Biotechnology, some carotenogenenic Bacillus strains were isolated from water, soils. The addition of these bacteria in yogurt can provide carotenoid, a natural antioxidant which is thought to be able to prevent some kinds of cancer. Objectives: This study focused on the supplementation of spore powder of Bacillus indicus HU36, Bacillus marisflavi DD1.1, Bacillus firmus GB1 in yogurt and the evaluation of stability of the Bacillus spores in these products during refrigerated storage. Methods: Sensory properties of carotenogenic Bacillus probiotic yogurt such as colour, odour, taste and * Trung tâm Kiểm chuẩn xét nghiệm TP. Hồ Chí Minh ** Khoa Dược, Đại học Y Dược TP. Hồ Chí Minh Tác giả liên lạc: PGS. Trần Cát đông ĐT: 0907011100 Email: trancatdong@uphcm.edu.vn Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Chuyên Đề Dược Học 268 texture were compared to standard yogurt. Stability of the spores in yogurt was examined during 45 days of storage by viable count method. Results: The addition of carotenogenic Bacillus spores in yogurt at concentration of 108 CFU/ml is significantly increased the intensity of yogurt colour, and at 5.108 CFU/ml, there was dark yogurt colour. The presence of carotenogenic Bacillus spores resulted in change of odour, taste and texture in comparison to the control product. Yogurt with more than 2.5.108 CFU/ml of spores show the lower percentage of like (< 50%) while yogurt with lower spore density show the similar trends to the control product. And the number of spore count in yogurt was stable during 45 days of storage time. Conclusions: The results showed that the sensory properties and spore concentration of carotenogenic Bacillus yogurt are stable during refrigerated storage. Keywords: probiotic yogurt, carotenoid, Bacillus, spore. ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, thực phẩm chức năng đóng một vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ và tăng cường sức khỏe cho vật chủ. Các sản phẩm probiotic được ứng dụng rộng rãi cho người, gia súc và nuôi trồng thủy sản. Trong đó, Bacillus là chủng vi khuẩn được sử dụng phổ biến giúp ngăn ngừa và chữa các bệnh về dạ dày ruột . Ngoài ra, một số chủng Bacillus đã được chứng minh có khả năng sinh carotenoid, một chất chống oxi hóa tự nhiên có khả năng ngăn chặn một số bệnh ung thư thông qua việc bảo vệ tế bào tránh các tổn thương do tia UV và các tác nhân oxi hóa khác. Các chủng Bacillus sinh carotenoid có thể ở dạng tế bào sinh dưỡng và dạng bào tử như Bacillus firmus, Bacillus indicus, Bacillus marisflavi; các chủng vi khuẩn này cũng đã được chứng minh an toàn để sử dụng như probiotic(1). Probitic có thể bổ sung vào cơ thể ở các dạng bào chế khác nhau như bột sinh khối, cốm, dung dịch uống chứa bào tử. Đặc biệt, sữa chua được sử dụng hàng ngày như một nguồn cung cấp probiotic và được sự chấp nhận rộng rãi của người tiêu dùng. Bên cạnh đó đã có các nghiên cứu chứng minh rằng sữa chua có thể sử dụng kết hợp với các chủng vi sinh vật probiotic để tăng thêm giá trị và hiệu quả sử dụng(4,7). Trong nghiên cứu này, chúng tôi nghiên cứu việc kết hợp các chủng Bacillus có khả năng sinh carotenoid với yogurt và sự ổn định của bào tử vi khuẩn trong sữa chua trong suốt thời gian sử dụng của sản phẩm là 45 ngày. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Vật liệu Bột bào tử đông khô của 3 chủng vi khuẩn sinh carotenoid có mật độ bào tử 1010/g bào tử gồm: Bacillus indicus HU36 (màu vàng đậm), Bacillus firmus GB1 (màu hồng nhạt), Bacillus marisflavi DD1.1 (màu vàng nhạt) được cung cấp từ Phòng Thí nghiệm Vi sinh Công nghệ Dược, đã được chứng minh có khả năng sinh carotenoid và được công nhận an toàn để sử dụng như probiotic(9,10). Chuẩn bị yogurt bổ sung vi khuẩn sinh carotenoid Sữa chứa 1% chất béo và 5% đường được thanh trùng ở 80oC trong 30 phút. Sau đó làm nguội về 37oC. Thêm 2% chủng vi khuẩn của sữa chua truyền thống gồm Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus và Streptococcus thermophilus(2). Bổ sung bột bào tử của các vi khuẩn nghiên cứu vào dung dịch sữa đã chuẩn bị với mật độ bào tử bổ sung lần lượt là: 106, 5.106, 1.107, 2.5.107, 5.107, 7.5.107, 108, 2.5.108, 5.108CFU/ml. Sau khi bổ sung bào tử, ủ sữa ở 45oC trong 6h, sau đó làm lạnh và bảo quản sữa chua ở 4oC trong thời gian nghiên cứu(1,2). Đánh giá cảm quan sữa chua bổ sung vi khuẩn sinh carotenoid Phân tích mô tả được thực hiện trên 30 người Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Học 269 trên mỗi mẫu sữa chua gồm cả mẫu có bổ sung bào tử của Bacillus và mẫu sữa chua đối chúng. Trong đó, 45 ml mẫu được cho vào ly nhựa trong, giữ ở 4 ± 2oC và dán nhãn các mã số một cách ngẫu nhiên. Các mẫu được thử nghiệm trong phòng dành riêng để phân tích cảm giác. Người thử mẫu được phát một phiếu khảo sát để đánh giá các chỉ tiêu về cảm quan trên các mẫu sữa chua. Sau khi thử mỗi mẫu, người thử sẽ dùng nước cất để thanh vị. Trong nghiên cứu này chúng tôi đánh giá các tiêu chí về cảm quan của mẫu sữa chua bổ sung Bacillus như mùi, hương vị và kết cấu, đồng thời tiến hành đánh giá các chỉ tiêu cảm quan này trên mẫu sữa chua đối chứng. Các tiêu chí cảm quan được đánh giá trên thang gồm 9 mức độ ưa thích như sau: 9 = rất thích, 8 = thích nhiều, 7 = thích, 6 = hơi thích, 5 = không thích cũng không ghét, 4 = không thích một chút, 3 = không thích, 2 = không thích nhiều, 1 = rất không thích). Tỷ lệ phần trăm (%) ưa thích được tính toán bằng tổng số điểm của mỗi tiêu chí /điểm tối đa của tiêu chí đó (270 điểm). Cường độ màu của mẫu được so sánh với thang màu cho mỗi chủng khác nhau. Các đánh giá về cảm quan được thực hiện trên mẫu sữa chua có chứa probiotic sau thời gian bảo quản 45 ngày(3). Khảo sát độ ổn định của bào tử Bacillus trong sữa chua Số lượng bào tử vi khuẩn trong mẫu sữa chua bổ sung với mật độ bào tử 108 CFU/ml được kiểm tra trên môi trường TSA (Tryptic soy agar) vào các ngày 1, 7, 14, 21, 30 và 45. Do các mẫu sữa chua thường có thời gian bảo quản 45 ngày. Tổng số tế bào và bào tử vi khuẩn được xác định bằng phương pháp đếm sống trước và sau khi đun ở 60oC trong 30 phút(6). KẾT QUẢ Đánh giá cảm quan của sữa chua bổ sung bào tử vi khuẩn sinh carotenoid Tiến hành khảo sát cảm quan sữa chua được bổ sung bào tử với mật độ từ 1.106, 5.106, 1.107, 2.5.107, 5.107, 7.5.107, 108, 2.5.108, 5.108 CFU/ml. Bảng 3: Đánh giá cảm quan của sữa chua bổ sung bào tử Bacillus indicus HU36 CFU/ml Đối chứng 1.106 5.106 1.107 2.5.107 5.107 7.5.107 1.108 2.5.108 5.108 Thang màu Màu mẫu thử Vị (%) 81,67 81,67 82,78 82,22 80,56 76,67 55,00 50,56 40,56 31,67 Mùi (%) 80,56 80,00 79,44 81,67 79,44 76,67 58,33 52,78 34,44 23,89 Kết cấu (%) 70,45 70,21 70,18 70,15 70,12 68,51 66,52 60,72 50,84 45,27 Bảng 4:. Đánh giá cảm quan của sữa chua bổ sung bào tử Bacillus marisflavi DD1.1 CFU/ml Đối chứng 1.106 5.106 1.107 2.5.107 5.107 7.5.107 1.108 2.5.108 5.108 Thang màu Màu mẫu thử Vị (%) 81,67 81,11 82,22 82,22 78,33 78,89 78,33 81,11 50,56 45,04 Mùi (%) 80,56 80,00 81,11 80,56 80,56 80,00 81,67 82,78 50,56 48,89 Kết cấu (%) 70,45 70,4 70,35 70,21 70,16 70,01 65,14 60,52 50,78 48,76 Nghiên cứu Y học Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Chuyên Đề Dược Học 270 Bảng 5: Đánh giá cảm quan của sữa chua bổ sung bào tử Bacillus firmus GB1 CFU/ml Đối chứng 1.106 5.106 1.107 2.5.107 5.107 7.5.107 1.108 2.5.108 5.108 Thang màu Màu mẫu thử Vị (%) 81,67 80,00 81,11 80,56 76,11 60,56 59,44 50,00 43,89 27,22 Mùi (%) 80,56 80,00 80,00 79,44 65,56 56,67 56,11 39,44 36,67 25,56 Kết cấu (%) 70,45 70,35 70,22 70,15 70,09 65,71 60,50 55,67 40,28 20,61 Kết quả khảo sát cho thấy ở các mẫu có mật độ bào tử bổ sung từ 5.107 trở lên có màu sắc khác biệt rõ so với mẫu sữa chua đối chứng. Ở mẫu có mật độ bào tử 108 CFU/ml có màu sắc trung bình, và mẫu có mật độ bào tử 5.108 CFU/ml có màu đậm, với mẫu HU36 có màu cam, mẫu DD1.1 có màu vàng và mẫu GB1 có màu hồng. Như vậy khi bổ sung bào tử vào các mẫu sữa chua sẽ làm tăng giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm sữa chua truyền thống. Đối với mẫu sữa chua chứa HU36, bổ sung bào tử với mật độ 2,5.107 CFU/ml không có sự khác biệt về cảm quan (mùi, vị, kết cấu) so với mẫu đối chứng. Khi tăng mật độ bào tử bổ sung tăng từ 5.107 đến 108 CFU/ml giá trị cảm quan của mẫu thử giảm so với mẫu sữa chua chứng tuy nhiên mức độ ưa thích vẫn lớn hơn 50%, và ở mật độ cao hơn mức độ ưa thích của mẫu giảm xuống nhỏ hơn 50% (Bảng 1). Đối với mẫu sữa chua chứa DD1.1, giá trị cảm quan về mùi, vị và kết cấu không khác biệt so với mẫu chứng ở mật độ bào tử bổ sung là 108 CFU/ml, ở mật độ bào tử cao hơn giá trị cảm quan của mẫu thử giàm đáng kể (Bảng 2). Đối với mẫu sữa chua chứa GB1, các đánh giá cảm quan về mùi, vị và kết cấu cho thấy bổ sung bào tử ở mật độ 5.107 CFU/ml không ảnh hưởng đến cảm quan của mẫu sữa chua; ở mật độ bào tử bổ sung là 108 và 2,5.108 CFU/ml, giá trị cảm quan của mẫu thử giảm so với mẫu đối chứng (Bảng 3). Vậy mật độ bào tử bổ sung vào sữa chua từ 5.107 đến 108 CFU/ml đối với tất cả các chủng vi khuẩn sinh carotenoid khảo sát đều có mức độ ưa thích lớn hơn 50% và có màu sắc khác biệt đáng kể so với mẫu sữa chua đối chứng. Trong nghiên cứu của Tamime (2005) về mật độ vi khuẩn bổ sung có vai trò như probiotic, mật độ vi khuẩn bổ sung nằm trong khoảng từ 108 đến 1010 CFU mỗi ngày(8). Như vậy, kết quả nghiên cứu này phù hợp với nghiên cứu của Tamime, khi bổ sung mật độ bào tử 5.107 đến 108 CFU/ml sữa chua tương ứng với 5.109 đến 1010 bào tử trên 1 hũ sữa chua 100 ml. Độ ổn định của bào tử vi khuẩn sinh carotenoid trong sữa chua Bảng 6: Độ ổn định của bào tử vi khuẩn sinh carotenoid trong sữa chua Ngày Số mật độ tế bào (x 107CFU/ml) HU36 DD1.1 GB1 Tổng số tế bào Bào tử Tổng số tế bào Bào tử Tổng số tế bào Bào tử 0 10 10 10 10 10 10 1 5,91 3,29 4,78 2,21 6,72 3,29 7 6,90 3,76 5,30 2,43 7,72 3,44 14 6,66 3,60 5,08 2,37 8,34 3,87 21 6,34 3,55 5,29 2,49 8,86 4,24 30 6,67 3,86 5,31 2,41 8,64 4,12 45 6,65 4,12 5,19 2,69 8,71 4,25 Dựa vào kết quả trong Bảng 4, chúng tôi nhận thấy sau khi bổ sung bào tử vi khuẩn vào mẫu sữa chua và tiến hành lên men cùng với hệ vi sinh vật truyền thống để tạo thành sữa chua, bào tử nảy mầm và tổng số tế bào giảm khoảng 2 Y Học TP. Hồ Chí Minh * Tập 18 * Phụ bản của Số 2 * 2014 Nghiên cứu Y học Chuyên Đề Dược Học 271 lần so với lượng bào tử được bổ sung khi đếm số tế bào và bào tử sau 1 ngày. Tuy nhiên khi xét trên tổng số tế bào và bào tử sau 45 ngày thì sự thay đổi không đáng kể so với ngày 1, thậm chí có xu hướng tăng nhẹ. Vậy, bào tử vi khuẩn bổ sung ổn định trong suốt thời gian bảo quản sữa chua từ ngày 1 đến ngày thứ 45. Bên cạnh đó, carotenoid được bổ sung vào sữa chua ở dạng bào tử của Bacillus, do đó số lượng bào tử vi khuẩn bổ sung ổn định trong quá trình bảo quản của sữa chua sẽ đảm bảo lượng carotenoid cung cấp của sản phẩm. KẾT LUẬN Sữa chua bổ sung bào tử của Bacillus sinh carotenoid với mật độ 5.107 đến 108 CFU/ml vẫn giữ được giá trị cảm quan tương đối tốt so với mẫu sữa chua truyền thống và bào tử vi khuẩn ổn định trong thời gian bảo quản 45 ngày. Kết quả này cho thấy có thể tạo ra chế phẩm sữa chua thương mại chứa bào tử của các chủng Bacillus sinh carotenoid để sử dụng như thực phẩm chức năng có khả năng làm giảm nguy cơ mắc phải một số bệnh ung thư. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Al-Mendalawi MD, Heydarian F (2010). Comparison between traditional yogurt and probiotic yogurt in non-inflammatory acute gastroenteritis. Saudi Med J, 31(9):1071-1075. 2. Anukam KC, Osazuwa EO et al. (2008). Yogurt containing probiotic Lactobacillus rhamnosus GR-1 and L. reuteri RC-14 helps resolve moderate diarrhea and increases CD4 count in HIV/AIDS patients. J Clin Gastroenterol, 42(3):239-243. 3. Hekmat S, Reid G (2006). Sensory properties of probiotic yogurt is comparable to standard yogurt. Nutrition research (New York, N.Y.), 26(4):163-166. 4. Hekmat S, Soltani H et al. (2009). Growth and survival of Lactobacillus reuteri RC-14 and Lactobacillus rhamnosus GR- 1 in yogurt for use as a functional food. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 10(2):293-296. 5. Hong HA, Huang JM et al. (2008). The safety of Bacillus subtilis and Bacillus indicus as food probiotics. J Appl Microbiol, 105(2): 510-520. 6. Khaneja R, Perez-Fons L et al. (2010). Carotenoids found in Bacillus. Journal of Applied Microbiology, 108(6):1889-1902. 7. Lourens-Hattingh A, Viljoen BC (2001). Yogurt as probiotic carrier food. International Dairy Journal, 11(1–2):1-17. 8. Tamime AY, Saarela M., et al. (2005). Production and maintenance of viability of probiotic microorganisms in dairy products. In A Y. Tamime (eds). Probiotic Dairy Products, pp 39-72. Blackwell Publishing Ltd, Oxford, UK. 9. Trần Thị Thanh Thảo, Lê Minh Trí, và cs. (2011). Thử nghiệm độc tính cấp và bán cấp của một số chủng Bacillus sinh carotenoid trên chuột nhắt trắng. Tạp Chí Dược Học, 427:48- 51. 10. Vũ Thanh Thảo, Trần Hữu Tâm, và cs. (2011). Khảo sát sự tạo carotenoid theo thời gian ở pha sinh dưỡng của một số chủng Bacillus Tạp Chí Y Học TP.HCM, 15: 190-195. Ngày nhận bài báo: 11.12.2012 Ngày phản biện nhận xét bài báo: 24.12.2013 Ngày bài báo được đăng: 10.03.2014