VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Đề tài: “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm synbiotic từ vi khuẩn sinh
bào tử và cám gạo”

Mã số: KC.04.TN01/11-15, thuộc Chương trình khoa học và công nghệ
trọng điểm cấp Nhà nước KC.04/11-15
Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Thị Mai Phương
Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ sinh học 9720

Hà Nội, tháng 11 năm 2012

0917500965
Fax: 38363144 E-mail:
Tên tổ chức đang công tác: Viện Công nghệ Sinh học
Địa chỉ tổ chức: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu giấy, Hà Nội
Địa chỉ nhà riêng: 39/41 ngõ Thịnh Quang, Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội
3. Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:
Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Công nghệ Sinh học
Điệ
n thoại: 04-38362599 Fax: 84-4-38363144
E-mail:

2
Website: http://www. ibt.ac.vn
Địa chỉ: . 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
Họ và tên thủ trưởng tổ chức: GS.TS. Trương Nam Hải
Số tài khoản: 3711
Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Ba Đình, Hà Nội.
Tên cơ quan chủ quản đề tài: Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam
.

II. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
1. Thời gian thực hiện đề tài/dự án:
- Theo Hợp đồng đã ký kết: từ ngày 05 tháng 01 năm 2012 đến 05 tháng 01
năm 2013
- Thực tế thực hiện: từ 05 tháng 01 năm 2012 đến 31 tháng 12 năm 2012

- Được gia hạn (nếu có):
- Lần 1 từ tháng…. năm…. đến tháng…. năm….
- Lần 2 ….
2. Kinh phí và sử dụng kinh phí:

Đơn vị tính: Triệu đồng
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
TT
Nội dung
các khoản chi
Tổng SNKH Nguồn
khác
Tổng SNKH Nguồn
khác
1 Trả công lao động
(khoa học, phổ
thông)
400 400 0 400 400 0
2 Nguyên, vật liệu,
năng lượng
300 300 0 300 300 0
3 Thiết bị, máy móc

4 Xây dựng, sửa
chữa nhỏ

5 Chi khác
70 70 0 70 70 0

Tổng cộng 770 770 0 770 770 0
- Lý do thay đổi (nếu có): 3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

Số
TT
Tên tổ chức
đăng ký theo
Thuyết minh
Tên tổ chức
đã tham gia
thực hiện
Nội dung
tham gia chủ
yếu
Sản phẩm
chủ yếu đạt
được
Ghi
chú*
1 Phòng thí
nghiệm
Trọng điểm
công nghệ
Enzyme –
Protein.
Phòng thí
nghiệm
Trọng điểm
công nghệ
Enzyme –
Protein.
Nghiên cứu tạo
chế phẩm

chiếm > 60%. 3 Học Viện
Quân Y
Học Viện
Quân Y
Đánh giá tác
dụng sinh học
của chế phẩm
synbiotic tạo
thành trên mô
hình in vivo
trên chuột.

- Các số liệu
về độc tính
cấp, về thể
trạng, miễn
dịch.
- Mô hình
gây rối loạn
đại tiện và
các số liệu
hoạt tính sinh
học của chế
phẩm lên mô
hình này.

- Lý do thay đổi (nếu có):

-Bài báo khoa học
-Sản phẩm XOS và 5
báo, viết báo cáo
tổng kết đề tài
-Nghiên cứu lựa
chọn nguyên
liệu phù hợp và
xác định phương
pháp xử lý.
-Nghiên cứu quy
trình công nghệ
sản xuất XOS và
dẫn xuất.
-Nghiên cứu tạo
chế phẩm
probiotic dạng
bào tử từ chủng
vi khuẩn
probiotic sinh
bào tử Bacillus.
-Sản xuất 30 kg
chế phẩm
synbiotic chứa
XOS và bào tử
vi khuẩn
Bacillus.
-Đánh giá tác

probiotic dạng
bào tử từ chủng
vi khuẩn
probiotic sinh
bào tử Bacillus.
- Xác định được tiêu
chuẩn nguyên liệu
đầu vào.
- Tuyển chọn được
chủng vi khuẩn
Bacillus subtilis
HU58 đồng hóa
được XOS.
- Số liệu về giá thành
các sản phẩm XOS,
probiotic và
synbiotic P&P 6
- Đánh giá hiệu
quả kinh tế của
việc sản xuất
chế phẩm
synbiotic.
(đồng/kg).
3
Nguyễn Thị
Vân Anh
Nguyễn Thị


Nguyễn Lĩnh
Toàn
Hồ Anh
Sơn
Đánh giá tác
dụng sinh học
của chế phẩm
synbiotic tạo
thành trên mô
hình in vivo trên
chuột.

-Các số liệu về độc
tính cấp, thể trạng,
miễn dịch của chuột.
-Mô hình gây rối
loạn đại tiện và các
số liệu về hoạt tính
sinh học của chế
phẩm trên mô hình
này.

5
Phạm Thị
Thu Phương
Phạm Thị
Thu Phương
-Nghiên cứu tạo
chế phẩm

Nghiên cứu quy
trình công nghệ
sản xuất XOS và
dẫn xuất.
- Chế phẩm XOS và
dẫn xuất thu được
chiếm > 60%.
- Đánh giá chất
lượng sản phẩm
XOS.

7
Đỗ Thị Liên Đỗ Thị Liên
Nghiên cứu quy
trình công nghệ
sản xuất XOS và
- Tuyển chọn được
chủng vi khuẩn
Bacillus subtilis 7
dẫn xuất. HU58 đồng hóa
được XOS.
-Chế phẩm XOS và
dẫn xuất thu được
chiếm > 60%.
- Đánh giá chất
lượng sản phẩm
probiotic.

pháp xử lý. - Xác định nguyên
liệu đầu vào.
- Quy trình sản xuất
XOS ở quy mô
phòng thí nghiệm.

10
Trần Thị
Nhung
Trần Thị
Nhung
-Nghiên cứu lựa
chọn nguyên
liệu phù hợp và
xác định phương
pháp xử lý
-Nghiên cứu quy
trình công nghệ
sản xuất XOS và
dẫn xuất.
- Xác định tiêu
chuẩn nguyên liệu
đầu vào.
- Quy trìnhsản xuất
XOS ở quy mô
phòng thí nghiệm.
-Tinh sạch XOS.


1
2
- Lý do thay đổi (nếu có):

7. Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Tổ chức 03 seminar nhóm tại Viện
Công nghệ sinh học
Số
TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Thực tế đạt được
(Nội dung, thời gian, kinh phí,
địa điểm )
Ghi
chú*
1 -Tổ chức ngày 24/4/2012 tại
Viện CNSH.
-Nôi dung: Giới thiệu về đề tài
và các vấn đề nghiên cứu liên
quan.
-Kinh phí: 3.590.000 đồng.
-Tổ chức ngày 24/4/2012 tại Viện
CNSH.
- Nôi dung: Giới thiệu về đề tài và
các vấn đề nghiên cứu liên quan
-Kết quả: Đã có 3 báo cáo được
trình bày với sự tham gia của 25
cán bộ, sinh viên , học viên cao

nghiên cứu của đề tài đến thời
điểm tháng 9/2012.
- Kết quả: Đã có 4 báo cáo từ các
cơ quan phối hợp nghiên cứu của
đề tài được trình bày với sự tham
gia của 22 cán b
ộ, sinh viên, học
viên cao học tại Viện CNSH và cơ
quan đối tác. - Lý do thay đổi (nếu có):

9
8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:
(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong
nước và nước ngoài)
Thời gian
(Bắt đầu, kết thúc
- tháng … năm)
Số
TT
Các nội dung công việc
chủ yếu
(Các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Người,

cứu,
Viện CNSH
- NTVA và
nhóm nghiên
cứu,
Đại học KHTN
5 Nghiên cứu sản xuất thử
nghiệm 30 kg chế phẩm
synbiotic.

9/2012 9/2012 -NTMP và
nhóm nghiên
cứu,
Viện CNSH

6 Đánh giá tác dụng sinh học
của chế phẩm synbiotic tạo
thành trên mô hình in vivo
trên chuột.

10-
11/2012
9-11/2012 -NTMP và
nhóm nghiên
cứu,
Viện CNSH
- HAS và nhóm
nghiên cứu,
Học viện Quân


hoạch
Thực tế
đạt được
1
Sản phẩm chất xơ hòa
tan
xylooligosaccharide
(XOS) từ cám gạo.
kg 3,5 3,5 3,5
2 Sản phẩm probiotic
Bacillus dạng bào tử.
kg 3,5 3,5 3,5
3 Sản phẩm synbiotic
P&P có tính năng kết
hợp của
xylooligosaccharide
(XOS) và probiotic
Bacillus dạng bào tử.
kg 30 30 30
- Lý do thay đổi (nếu có):

b) Sản phẩm Dạng II:

11
Yêu cầu khoa học
cần đạt


định ở quy mô
phòng thí
nghiệm, cho
phép sản xuất
sản phẩm đáp
ứng yêu cầu
công nghệ và
chất lượng sản
phẩm, đã được
hội đồng khoa
học cấp cơ sở
phê duyệt.

2
Quy trình lên men tạo chế
phẩm probiotic Bacillus
dạng bào tử.
Quy trình ổn
định ở quy mô
phòng thí
nghiệm, cho
phép sản xuất
sản phẩm đáp
ứng yêu cầu
công nghệ và
chất lượng sản
phẩm, đã được
hội đồng khoa
học cấp cơ sở
phê duyệt.

1 Bài báo khoa học

01 02 - Tạp chí Khoa học và công
nghệ (Đã nhận đăng)
- Tạp chí Sinh học (Đã nhận
đăng).

12
- Lý do thay đổi (nếu có):

d) Kết quả đào tạo:
Số lượng
Số
TT
Cấp đào tạo, Chuyên
ngành đào tạo
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
Ghi chú
(Thời gian kết
thúc)
1 Thạc sỹ 0 1 12/2012
2 Tiến sỹ 0 0
3 Cử nhân 0 1 6/2012
- Lý do thay đổi (nếu có):

đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền đối với giống
cây trồng:

1
2

2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài, dự án mang lại:
a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:
(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ
so với khu vực và thế giới…)
- Đã đưa ra được quy trình sản xuất XOS từ cám gạo mới sử dụng công nghệ đa
enzyme mới thân thiện với môi trường, đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Đề tài đã đào tạo được 1 Cử nhân và 1 Thạc sỹ có chất lượng cao. Đây là đóng
góp nổi bật của đề tài cho việc đào tạo đội ngũ cán bộ về lĩnh vực công nghệ
protein enzyme
ở trong nước.

13
b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:
(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra so với các sản phẩm
cùng loại trên thị trường…)
- Hiện nay, việc sản xuất các TPCN ở Việt Nam đã trở nên khá phổ biến do nhu
cầu sử dụng các thực phẩm hỗ trợ sức khỏe, phòng chống bệnh tật ngày càng
tăng cao. Do đó, quy trình công nghệ sản xuất synbiotic XOS và B. subtilis
HU58 dạng bào tử được nghiên cứu trong đề tài này sẽ được các công ty thực
phẩm và dược phẩm trong nước quan tâm, liên hệ và hợp tác để đưa vào sản
xuất chế phẩ
m thương mại phục vụ cho việc nâng cao sức khỏe cộng đồng.
- Các quy trình nghiên cứu nghiên cứu trong đề tài giúp các doanh nghiệp chủ
động sản xuất trong nguồn thực phẩm chức năng giá rẻ, chất lượng tốt cho cộng
đồng. Như vậy, góp phần vào phát triển kinh tế cho các doanh nghiệp trong
nước nói riêng và đem lại lợi ích kinh tế cho người tiêu dùng, đặc biệt là người
nghèo nói chung.

đã hoàn thành và hoàn thành
vượt mức một số chỉ tiêu
trong các nội dung nghiên
cứu đã đăng ký.
- Đề tài đã đảm bảo tốt tiến độ
công việc đã đề ra. Đề nghị
hoàn chỉnh báo cáo theo góp
ý của hội đồng và tiến hành
nghiệm thu cấp nhà nước.
IV Nghiệm thu cấp nhà nước 19/02/2013 - Chủ tịch hội đồng: GS.TS.
Phạm Văn Ty.
- Kết luận: Nhóm nghiên cứu
đã hoàn thành và hoàn
thành vượt mức một số chỉ
tiêu trong các nội dung
nghiên cứu đã đăng ký.
- Đề tài đã đảm bảo tốt tiến độ
công việc đã đề ra. Đề nghị
hoàn chỉnh báo cáo theo
góp ý của hội đồng và tiếp
tục cho phát triển giai đoạ
n
2.

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.2.2. Xác định độ ẩm 34
2.2.3. Xác định hàm lượng glucid (tinh bột) 34
2.2.4. Xác định hàm lượng tro tổng số 34
2.2.5. Phương pháp xác định chất xơ tổng số 35
2.2.6. Phương pháp xác định aflatoxin 35
2.2.7. Phương pháp xác định lipid 35
2.2.8. Xác định protein 35
2.2.9. Xác định đường khử theo phương pháp Somogyi Nelson 35
2.2.10. Định lượng xylose và xylan và arabinoxylan 36
2.2.11. Xác định hoạt tính xylanase (Endo-1,4-β-xylanase – EC 3.2.1.8) 37
2.2.12. Sắc ký lớp mỏng định tính đường XOS 38
2.2.13. Đánh giá độ sạch đường XOS bằng sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC)38
2.2.14. Phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật 38
2.2.15. Xác định kim loại nặng 42
2.2.16. Đo mức độ tăng trưởng tế bào 42
2.2.17. Định lượng axit béo bằng sắc ký khí 43
2.2.18. Đánh giá độc tính cấp 43
2.2.19. Đếm vi khuẩn trong phân chuột 44
2.2.20. Đánh giá thể trạng chuột và một số thông số hóa sinh, miễn dịch trong
máu chuột 44
2.2.21. Xác định số lượng tế bào macrophage 45
2.2.22. Xác định IgA bằng kit ELISA chuột 46
2.2.23. Xác định IFN-γ bằng kit ELISA chuột 46
2.2.24. Đánh giá tác dụng của chế phẩm synbiotic lên hội chứng rối loạn đại
tiện 47
2.2.25. Phương pháp xử lý số liệu 49
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 50
.1. XÂY DỰNG QUY TRÌNH SẢN XUẤT XYLOOLIGOSACCHARIDE.50
3.1.6.1. Định tính XOS 75
3.1.6.2. Độ sạch của chế phẩm XOS 75 3.1.6.3. Phân tích chất lượng sản phẩm XOS 76
3.2. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PROBIOTIC BACILLUS DẠNG BÀO
TỬ 78
3.2.1. Tuyển chọn chủng probiotic Bacillus có khả năng đồng hóa XOS 78
3.2.1.1. Khả năng sinh trưởng của Bacillus trong môi trường có chứa XOS.79
3.2.1.2. Khả năng đồng hóa XOS của Bacillus subtilis HU58 80
3.2.1.3. Khả năng hình thành butyrate của Bacillus subtilis HU58 khi đồng
hóa XOS 82
3.2.2. Xây dựng qui trình lên men B. subtilis HU58 ở qui mô 1 lít/mẻ 83
3.2.2.1. Tìm đ
iều kiện thích hợp cho nuôi cấy B. subtilis HU58 83
3.2.2.2. Qui trình lên men B. subtilis HU58 dạng bào tử ở qui mô 1 lít/mẻ88
3.2.3. Xây dựng qui trình lên men B. subtilis HU58 ở qui mô 20 lít/mẻ 88
3.2.3.1. Tối ưu hóa môi trường nuôi cấy 88
3.2.3.2. Qui trình thu nhận B. subtilis HU58 dạng bào tử ở qui mô 20 lít/mẻ.93
3.2.4. Đánh giá chất lượng sản phẩm probiotic B. subtilis HU58 94
3.2.4.1. Chỉ tiêu cảm quan 95
3.2.4.2. Độ ẩm 95
3.2.4.3. Các chỉ tiêu vi sinh vật 95
3.2.4.4. Định tính và định lượng vi khu
ẩn B. subtilis HU58 95
3.3. TẠO SẢN PHẨM SYNBIOTIC 99
3.3.1. Tạo chế phẩm synbiotic P&P 99
3.3.2. Đánh giá chất lượng của chế phẩm P&P 99
3.3.2.1. Chỉ tiêu cảm quan 100
3.3.2.2. Độ ẩm 100

3.5.1. Tính giá thành sản xuất của sản phẩm probiotic B. subtilis HU58 120
3.5.2. Tính giá thành sản xuất của sản phẩm xylooligosaccharide (XOS) từ
cám gạo 121
3.5.3. Tính giá thành sản xuất của sản phẩm synbiotic P&P 122
IV. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 124
V. TÁC ĐỘNG ĐỐI VỚI KINH TẾ
, XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG126
5.1. HIỆU QUẢ KINH TẾ TRỰC TIẾP 126 5.2. MỨC ĐỘ TÁC ĐỘNG ĐỐI VỚI KINH TẾ, XÃ HỘI VÀ MÔI
TRƯỜNG 127
5.3. MỨC ĐỘ SẴN SÀNG CHUYỂN GIAO, THƯƠNG MẠI HÓA KẾT
QUẢ NGHIÊN CỨU 127
VI. KẾT LUẬN 127
VII. KIẾN NGHỊ 128
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 129
1

MỞ ĐẦU

Thực phẩm bổ sung như probiotic và prebiotic là một dòng sản phẩm của
thực phẩm chức năng (TPCN). Theo định nghĩa của Viện Y học Hoa Kỳ
(National Institute of Health, NIH), TPCN (functional foods) "là những thực
phẩm chứa các chất có khả năng tốt cho sức khỏe. Các thực phẩm này bao
gồm bất cứ thực phẩm chế biến hoặc thành phần nào có thể cung cấp lợi ích
cho sức khỏe ngoài giá trị dinh dưỡng cố
hữu của thực phẩm". Theo định
nghĩa này, các sản phẩm chất xơ (prebiotic) và probiotic là một trong những
sản phẩm TPCN tiêu biểu.

số
KC.04 TN-01/11-15 và chính thức được cấp kinh phí thực hiện trong thời
gian 01 năm từ 1/2012-12/2012 với tổng kinh phí là 770 triệu đồng.
- Mục tiêu của đề tài là: Nghiên cứu phát triển thực phẩm chức năng
synbiotic từ vi khuẩn probiotic sinh bào tử và chất xơ hòa tan
xylooligosaccharide (XOS) từ cám gạo.
- Các nội dung thực hiện của đề tài gồm:
• Xây dựng quy trình công nghệ hiệu quả sản xuất chất xơ hòa tan
xylooligosaccharide và dẫn xuất (prebiotic) từ cám g
ạo sử dụng công
nghệ đa enzyme với qui mô 20 kg cám gạo/mẻ.
• Xây dựng quy trình công nghệ tạo chế phẩm probiotic dạng bào tử sử
dụng công nghệ vi sinh với qui mô 20 lít/mẻ.
• Sản xuất được 30 kg chế phẩm thực phẩm bổ sung synbiotic mới có
tính kết hợp của probiotic và prebiotic.
• Đánh giá được tác dụng sinh học của chế phẩm synbiotic trên mô hình
chuột.
• Bước đầu đánh giá
được hiệu quả kinh tế của việc sản xuất synbiotic
dựa trên quy trình công nghệ nghiên cứu và tận dụng nguồn nguyên
liệu, nhân công trong nước.
Đề tài nghiên cứu khoa học KC.04.TN01/11-15 được xây dựng hoàn
toàn mới, không kế thừa từ bất cứ đề tài nghiên cứu và phát triển công nghệ
(R&D) nào trước đây.
3

I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. NGHIÊN CỨU VỀ CHẤT XƠ THỰC PHẨM (PREBIOTIC)
1.1.1. Khái niệm về chất xơ thực phẩm
Chất xơ thực phẩm (food fiber hay prebiotic) bao gồm lignin và các

hệ thống tiêu hóa, các nghiên cứu đã chứng minh các chất prebiotic có khả
năng ức chế sự xâm chiếm của các tác nhân gây bệnh khác, chống lại các
bệnh ác tính và mãn tính của đường ruột như bệnh tiêu chảy, hội ch
ứng kích
thích ruột (IBD) [116], chống ung thư ruột [7], tăng cường sự hấp thu canxi
và chất khoáng, loại bỏ các chất có chứa nitơ [7]. Chất xơ còn có tác dụng
tích cực đối với sức khỏe thông qua việc làm giảm lượng cholesterol máu,
duy trì ổn định đường máu, ngăn ngừa béo phì, cải thiện chức năng tiêu hóa
và tăng cường miễn dịch [69]. Chính vì vậy, thị trường tiêu thụ chất xơ ngày
một phát triển và tỏ
ra rất tiềm năng. Theo số liệu thống kê 2010, hiện có hơn
400 sản phẩm prebiotic thực phẩm đang được thương mại (chủ yếu ở châu Âu
và châu Á) (nguồn trích dẫn: URL1)
Nghiên cứu về chất xơ và ứng dụng đã và đang thu hút sự quan tâm
nghiên cứu một cách mạnh mẽ. Các chất xơ đã được tách ra từ nhiều nguồn
nguyên liệu khác nhau và được sử dụng trong chế biế
n thực phẩm như sản
xuất bánh qui, sữa chua, mì ăn liền, jelly, và trong dược phẩm để làm chế
phẩm prebiotic. Thompson [113] và sau đó Prakongpan & cs [89] đã tiến
hành nghiên cứu sản xuất chất xơ thực phẩm và cellulose từ lõi dứa bằng
phương pháp phân tách với cồn và chiết với dung dịch kiềm. Tổng số chất xơ
thực phẩm và cellulose thu được từ lõi dứa đạt tới > 95,2% (so với lượng chấ
t
khô). Pectin cũng đã được tách ra từ quả táo [87] hay vỏ cam [24]. Nhóm
nghiên cứu của Jacob & cs [56] đã nghiên cứu thành công công nghệ tách
chiết chất xơ thực phẩm từ quả chuối. Hàng loạt công nghệ tách chiết các chất
xơ cũng được công bố với vỏ chanh, đậu tương, ngô, chanh dây [19, 20, 21,
22].
1.1.2. Chất xơ hòa tan oligosaccharide (OS)
Oligosaccharide là carbohydrate, được cấu tạo từ 2 - 10 phân tử đường