Nghiên cứu kỹ thuật sản xuất chế phẩm probiotic
dùng trong chăn nuôi lợn và gia cầm
Trần Quốc Việt
1
; Bùi Thị Thu Huyền
1
; Dơng Văn Hợp
2
; Vũ Thành Lâm
2

1
Viện Chăn nuôi;
2
Trung tâm Công nghệ Sinh học-Đại học Quốc gia Hà nội.

1. Đặt vấn đề
Đờng tiêu hoá của ngời và vật nuôi là nơi c trú của nhiều (400-500) loài
vi sinh vật (Tannock, 1999). Số lợng tế bào vi sinh vật c trú trong đờng tiêu hoá
của vật nuôi cao gấp 10 lần số lợng tế bào cấu tạo nên toàn bộ cơ thể (Fonty và
ctv, 1995). Sự thay đổi về số lợng và cơ cấu của khu hệ vi sinh vật ruột ảnh hởng
trực tiếp đến sức khoẻ của vật chủ. Có nhiều yếu tố ảnh hởng đến sự thay đổi ấy,
trong số đó thức ăn và thành phần của khẩu phần giữ vị trí rất quan trọng. Theo
Metchnikoff (1907) Sự phụ thuộc của các vi sinh vật đờng tiêu hoá vào thức ăn
mở ra khả năng có thể thay đổi quần thể vi sinh vật này theo hớng có lợi cho sức
khoẻ của con ngòi và vật nuôi. Đó là ý tởng đầu tiên mở đờng cho các nghiên
cứu sản xuất và sử dụng các sản phẩm probiotic, chất bổ sung vi sinh vật sống có
tác dụng tăng cờng sức khoẻ vật nuôi và con ngời thông qua việc cải thiện sự
cân bằng của hệ vi sinh vật đờng ruột (Fuller, 1989). Các loài vi khuẩn đợc sử
dụng nh nguồn probiotic rất phong phú nh: Bacillus, Bifidobacterium,
Enterococcus, Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus và nấm men

3
.
Trong đó MT là môi trờng phòng thí nghiệm (MRS đối với vi khuẩn lactic; môi
trờng thạch thờng đối với vi khuẩn Bacillus). MT
1
; MT
2
và MT
3
là các môi
trờng tự tạo, chúng khác nhau về hàm lợng nớc chiết giá đỗ, đờng gluco,
thành phần một số loại muối khoáng và độ pH. Để xác định đợc môi trờng lên
men thích hợp, trong nhóm vi khuẩn lactic chọn đủ 6 chủng, nhóm Bacillus chọn
chủng H4 để nghiên cứu. Các chủng giống này đợc lên men riêng rẽ trong các
môi trờng khác nhau để tạo sinh khối bằng thiết bị lên men của Nhật (B.E.
Marubishi) với tốc độ khuấy 220 vòng/phút, điều kiện yếm khí hoàn toàn, nhiệt độ
lên men là 37
o
C. Sau thời gian lên men (48-56 giờ) mật độ của từng chủng giống
đợc đánh giá để xác định môi trờng thích hợp nhất.
2.2.2. Xác định chất mang thích hợp
Để xác định đợc chất mang thích hợp, mỗi loại chủng giống chọn ra 1
chủng (nhóm lactic chọn chủng 6H2; nhóm bacillus chọn chủng H4) lên men (lên
men riêng rẽ từng chủng) tạo sinh khối và kiểm tra nồng độ vi sinh vật, dịch lên
men đợc hoà loãng với 3 loại chất mang khác nhau: tinh bột sắn; bột Whey và
hỗn hợp tinh bột sắn + Whey (tỷ lệ 1/1 theo khối lợng) và đem sấy phun. Sau khi
sấy phun, sản phẩm thu đợc đợc đánh giá chất lợng thông qua việc xác định
mật độ vi sinh vật (cfu/g) (mật độ VSV đợc xác định bằng các phơng pháp
nghiên cứu VSV thông thờng).
2.2.3 Sản xuất chế phẩm Probiotic dạng bột

probiotic
Mật đô vi sinh vật (cfu/ml)
Chỉ tiêu theo dõi
MT MT1 MT2 MT3
Vi khuẩn Bacillus - chủng H4 1,8 x 10
14

1 x 10
8
5,2 x 10
10

8 x 10
13

Vi khuẩn Lactic
Chủng 6H2 9,2 x 10
9
3,2 x 10
7
5,8 x 10
8
5 x 10
9

Chủng 1K8 5,3 x 10
9
2 x 10
7
6,1 x 10


Chủng 5M2 7,1 x 10
8
2,8 x 10
6
8,2 x 10
7
1 x 10
8

MT2; MT3: Môi trờng 1; 2 và 3; MT : Môi trờng phòng thí nghiệm

Kết quả bảng 1 cho thấy môi trờng phòng thí nghiệm là tốt nhất cho sự
phát triển của vi khuẩn Lactic và Bacillus. Đợc lên men trong cùng một môi
trờng MRS, các chủng 6H2, 1K8, C3 và Đ7 phát triển tốt (mật độ đạt 10
9
cfu/ml),
kém hơn là các chủng 3K2 và 5M2. Chủng vi khuẩn Bacillus H4 phát triển rất tốt
trong môi trờng thạch thờng (mật độ đạt 1,8 x 10
14
/ml). Trong các môi trờng tự
tạo thì môi trờng MT3 tỏ ra thích hợp nhất. Mật độ của các chủng vi khuẩn Lactic
nh 6H2, 1K8 vẫn đạt mức 10
9
cfu/ml, các chủng Đ7, C3 và 5M2 đạt 10
8
cfu/ml.
Phát triển kém hơn cả là chủng 3K2. Với môi trờng MT3 vi klhuẩn Bacillus H4
phát triển tốt, mật độ đạt 8 x 10
13

1
7,2 x 10
10

20 x 10
5
12 x 10
5
8 x 10
5
5,7 x 10
5
4 x 10
5
2,8 x 10
5

Tinh bột sắn
2
7,2 x 10
10

20 x 10
5
10 x 10
5
6 x 10
5
3,7 x 10
5

3,3 x 10
8
3 x 10
8
2,4 x 10
8
2,1 x 10
8
1,5 x 10
8

TBS + Whey
1
5 x 10
10
3,8 x 10
8
3,5 x 10
8
3,2 x 10
8
3 x 10
8
2,8 x 10
8
1,8 x 10
8

TBS + Whey
2

Bảng 3
. ảnh hởng của chất mang đến mật độ của các vi khuẩn Bacillus (H4) trong sản
phẩm probiotic trớc và sau khi sấy phun bảo quản ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau
Mật độ vi khuẩn (cfu/g) sau khi sấy phun và bảo quản (ngày) Chất mang Trớc sấy
(cfu/ml)
0 7 15 30 45 60
Tinh bột sắn
1
5 x10
13
3,8 x10
8
3,1 x10
8
2,4 x10
8
1,6 x10
8
1,1 x10
8
0,7 x10
8

Tinh bột sắn
2
5 x10
13
3,8 x10
8
2,3 x10


5 x10
12
3,8 x10
8
3 x10
8
2,2 x10
8
1,8 x10
8
1,3 x10
8
0,8 x10
8

TBS + Whey
1
3 x10
12
3 x10
8
1,8 x10
8
1,5 x10
8
1,1 x10
8
0,9 x10
8

2004; Duc và ctv, 2004; Jadamus et al, 2002). Từ kết quả ở bảng 2 và 3 cho thấy,
mật độ vi khuẩn sau khi sấy phun giảm ít ở trong sản phẩm mà chất mang là bột
sữa whey, sau đó là hỗn hợp whey và tinh bột sắn và thấp nhất ở sản phẩm có chất
mang là tinh bột sắn. Nhng do bột sữa whey chứa nhiều đờng lactose (> 40%)
nên sau khi sấy phun, sản phẩm rất dễ hút ẩm khi tiếp xúc với không khí, gây khó
khăn cho quá trình sử dụng. Vì những lý do đó mà chất mang bao gồm hỗn hợp
whey và tinh bột sắn (tỷ lệ 1/1 theo khối lợng) đợc coi là chất mang thích hợp
cho sản xuất chế phẩm Probiotic bằng phơng pháp sấy phun.
3.3. ảnh hởng của sấy phun và các điều kiện bảo quản khác nhau đến mật độ của
các chủng vi khuẩn Lactic và Bacillus trong sản phẩm Probiotic.
Sau khi đợc đánh giá là chất mang thích hợp nhất cho sản xuất probiotic,
hỗn hợp whey và tinh bột sắn đợc sử dụng để sản xuất các chế phẩm probiotic
đơn chủng. Tất cả 6 chủng vi khuẩn lactic và 2 chủng Bacillus đợc lên men riêng
rẽ, tạo sinh khối, hoà loãng với chất mang, sấy phun tạo sản phẩm dạng bột và bảo
quản trong các điều kiện khác nhau. Kết quả đợc trình bày ở bảng 4.
Bảng 4
. Mật độ của các chủng vi khuẩn trong sản phẩm probiotic đợc bảo quản ở nhiệt
độ lạnh (4
o
C) và nhiệt độ phòng trong các khoảng thời gian bảo quản khác nhau (cfu/g)
Thời gian bảo quản sau khi sấy phun (ngày)
Kí hiệu
chủng
Trớc sấy
(cfu/ml)
0 7 15 30 45 60
6H2
1
5 x 10
10

6

1K8
1
3 x 10
9
8 x 10
6
5,2 x 10
6

2 x 10
6
9,2 x 10
5

7,2 x 10
5

4 x 10
5

1K8
2
3 x 10
9
8 x 10
6
1 x 10
6

Đ7
2
7,2 x 10
8
3,4 x 10
6

1 x 10
6
5 x 10
5
2 x 10
5
1,5 x 10
5

1,2 x 10
4

C3
1
8 x 10
8
7 x 10
6
6,2 x 10
6

4,4 x 10
6

3K2
1
7 x 10
7
3 x 10
7
2,6 x 10
7

2,3 x 10
7

8,5 x 10
6

3,8 x 10
6

1,8 x 10
6

3K2
2
7 x 10
7
3 x 10
7
5,5 x 10
6



5M2
2
1 x 10
8
8 x 10
6
4,5 x 10
6

1,6 x 10
6

6,8 x 10
5

2,8 x 10
5

1,2 x 10
5

H3
1
8 x 10
8
3 x 10
7
2,5 x 10
7

7

H4
1
3 x 10
12
3 x 10
8
1,8x10
8
1,5x10
8
1,1x10
8
0,9x10
8
0,5x10
8

H4
2
3 x 10
12
3 x 10
8
1,6x10
8
1,4x10
8
0,9x10

So với các chủng vi khuẩn lactic, mật độ của các chủng vi khuẩn Bacillus tơng
đối ổn định theo thời gian và biến đổi không nhiều trong các điều kiện bảo quản
khác nhau. Sau 60 ngày, ngay cả khi đợc bảo quản trong nhiệt độ phòng, mật độ
của chủng H4 vẫn đạt 10
8
cfu/g, chủng H3 thấp hơn (10
7
cfu/g). Theo kết quả
nghiên cứu của Lê Tấn Hng và ctv (2003), khi bảo quản chế phẩm BIO II (chế
phẩm Probiotic gồm các chủng vi khuẩn lactic (Lactobacillus. sp) và Bacillus
(Bacillus. sp) đợc sản xuất theo phơng pháp đông khô) trong túi nhôm, ở nhiệt
độ phòng mật độ các vi khuẩn này cũng có giảm nhng không nhiều, sau 90 ngày
mật độ các vi khuẩn lactic đạt 10
10
cfu/g. Từ đó cho thấy với công nghệ sấy phun
bằng máy của Trung Quốc, việc đạt đợc mật độ các vi khuẩn hữu ích cao (từ 10
9

cfu/g trở lên) là khó khăn.
4. Kết luận và đề nghị
4.1. Kết luận
Từ các kết quả trên, một số kết luận đợc rút ra nh sau:
- Môi trờng nuôi cấy thích hợp đối với các chủng vi khuẩn Lactic (6H2;
1K8; Đ7; C3; 3K2; 5M2) và Bacillus (H3 và H4) là môi trờng MT3.
- Chất mang thích hợp cho sản xuất chế phẩm probiotic dạng bột bằng
phơng pháp sấy phun là hỗn hợp tinh bột sắn và bột sữa whey theo tỷ lệ 1/1 (theo
khối lợng). Với chất mang này mật độ vi khuẩn probiotic (cả Lactic và
acillus)
sau khi sấy phun đạt từ 10
6

5. Fuller, R. 1989. Probiotics in man and animals. Journal of Applied Bacteriology, 66, 365-378.
6. Gardener, G. E, E. OSullivan, J. Kelly. 2000. Comperative survival rates of human-derived
probiotic Lactobacillus paracasei and L. salivarius strains during heat treament and spray drying.
Applied and environmental microbiology. Vol 66, No. 6, p. 2605-2612.
7. adamus, A., W. Vahjen, K. Schafer, and O.Simon. 2002. Influence of the probiotic strain Bacillus
cereus var. Toyoi on the development of enterobacterial growth on selacted parameters of bacterial
metabolism in digesta samples of piglets. J. Anim. Nutr. 86. 42-54.
8. Lê Tấn Hng, Võ Thị Hạnh, Lê Thị Bích Phợng, Trơng Thị Hồng Vân., Võ Minh Sơn. 2003.
Nghiên cứu sản xuất chế phẩm probiotic BIO II và kết quả thử nghiệm trên ao nuôi tôm. Tuyển tập
báo cáo tại Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc năm 2003. 75-79.
9. Metchnikoff. 1907. Trích theo: FAO/WHO. 2001. Reprot of a Joint FAO/WHO Expert
Consultation on Evaluation of Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food including
Powder Milk with Live Lactic Acid Bacteria.
10. Nguyễn Thị Hồng Hà, Lê Thiên Minh, Nguyễn Thuỳ Châu. 2003. Nghiên cứu công nghệ sản xuất
chế phẩm vi khuẩn lactic probiotic. Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc. p 251-254
11. Simon. O, A. Jadamus and W. Vahjen. 2001. Probiotic feed additives effectiveness and expected
modes of action. J. Animal Feed. Sci. 10. 51-67.
12. Tannock. G.W. 1999. Analysis of the intestinal microflora: A renaissance. Antonie van
Leenwenhoek. 76. 265-278.

Phụ lục

Qui trình sản xuất chế phẩm probiotic

Sấy phun riêng rẽ

Phối trộn và đóng gói

Phân
lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn ProbioticCác chủng vi sinh vật có đặc tính probiotic ChÕ phÈm probiotic hoµn chØnh