ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
BK
TP HCM
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
CÔNG NGHỆ SINH HỌC ỨNG
DỤNG
TRONG SẢN XUẤT VÀ CHẾ
BIẾN
THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
GVHD : TS. Nguyễn Thúy Hương
SVTH : Vũ Thị Ngọc An - MSSV:
60600031
Nguyễn Kiều Oanh - MSSV:
60601729
Nguyễn Thị Minh Tâm - MSSV:
60602122
TP. Hồ Chí Minh, tháng 06/2010
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt 4 năm học tại trường Đại học Bách Khoa, ngành Công nghệ sinh học,
chúng em đã được trang bị một hành trang vào đời quý báu và một kiến thức chuyên
ngành mà chúng em yêu thích. Đồ án chuyên ngành này là thành quả làm việc nghiêm túc
của từng cá nhân trong nhóm thực hiện suốt một học kì, bước đầu định hướng cho Luận
văn tốt nghiệp, với đề tài : “Công nghệ sinh học ứng dụng trong sản xuất và chế biến thực
phẩm chức năng”.
Để hoàn thành tốt đồ án, ngoài công sức làm việc của mỗi cá nhân trong nhóm
không thể không kể đến công lao to lớn của các thầy cô đã luôn theo sát chúng em. Chúng
em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Quý thầy cô Bộ môn Công nghệ sinh học, đặc
biệt là cô Nguyễn Thúy Hương đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em trong suốt

1.3.1. Trên thế giới.................................................................................................. 6
1.3.2. Tình hình sử dụng thực phẩm chức năng ở Việt Nam.................................. 6
CHƯƠNG 2. PHÂN LOẠI THỰC PHẨM CHỨC NĂNG - VAI TRÒ SINH HỌC...... 8
2.1. Phân loại thực phẩm chức năng........................................................................... 8
2.1.1. Các chất xơ chức năng trong dinh dưỡng ..................................................... 8
2.1.2. Các loại đường đa phân tử chức năng (Oligosaccharides) ........................... 9
http://www.ebook.edu.vn
- ii -
2.1.3. Acid amin, peptide và protein chức năng ..................................................... 9
2.1.4. Vitamin và khoáng chất ................................................................................ 9
2.1.5. Vi khuẩn sinh acid lactic, acid butyric........................................................10
2.1.6. Acid béo chưa no ........................................................................................10
2.1.7. Các loại sắc tố thực vật ...............................................................................11
2.2. Phân loại dựa theo nguyên liệu thực phẩm chức năng ......................................11
2.2.1. Thực phẩm chức năng có nguồn gốc thực vật ............................................11
2.2.2. Thực phẩm chức năng có nguồn gốc động vật ...........................................13
2.3. Vai trò sinh học của một số loại thực phẩm chức năng tới sức khỏe ................16
2.3.1. Thực phẩm chức năng nguồn gốc thực vật .................................................16
2.3.2. Thực phẩm chức năng từ nguồn nguyên liệu sinh vật biển và động vật ....22
2.3.3. Thực phẩm chức năng từ nguồn nguyên liệu nấm......................................27
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP LÀM GIÀU CÁC CHẤT DINH DƯỠNG CHỨC
NĂNG .............................................................................................................................33
3.1. Chọn giống cây trồng vật nuôi giàu chất dinh dưỡng chức năng ......................33
3.2. Làm giàu chất dinh dưỡng thông qua con đường chế biến thực phẩm .............34
3.3. Làm giàu chất dinh dưỡng thông qua kĩ thuật, chăn nuôi .................................35
CHƯƠNG 4. NHỮNG QUY ĐỊNH CHUNG VỀ QUẢN LÝ THỰC PHẨM CHỨC
NĂNG TRÊN THỊ TRƯỜNG ........................................................................................36
4.1. Qui định về sự công nhận tác dụng các chất dinh dưỡng chức năng ................36
4.1.1. Quản lý tiêu chuẩn về mặt khoa học các chất dinh dưỡng chức năng........36
4.1.2. Yêu cầu chấp nhận của cơ quan quản lý nhà nước về an toàn thực phẩm và

- iv -
3.2. Cà chua tăng cường folate thế hệ 1 ......................................................................86
3.2.1. Nguyên lý ......................................................................................................86
3.2.2. Vật liệu và phương pháp ...............................................................................88
3.2.3. Kết quả...........................................................................................................92
3.2.4. Bàn luận.......................................................................................................100
3.3. Cà chua tăng cường folate thế hệ 2 ....................................................................102
3.3.1. Vật liệu và phương pháp .............................................................................102
3.3.2. Kết quả.........................................................................................................103
3.4. Gạo tăng cường folate ........................................................................................105
3.4.1. Vật liệu và phương pháp .............................................................................105
3.4.2. Kết quả.........................................................................................................106
3.5. Những thành tựu và hướng phát triển ................................................................112
3.5.1. Thành tựu.....................................................................................................112
3.5.2. Hướng phát triển..........................................................................................114
3.6. Kết luận về các loại cây trồng chuyển gen được làm giàu folate ......................117
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VỀ CÁC LOẠI CÂY CHUYỂN GEN GIÀU CHẤT DINH
DƯỠNG CHỨC NĂNG ...............................................................................................118
PHẦN 3. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VI SINH TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM
CHỨC NĂNG .................................................................................................................120
CHƯƠNG 1. TẢO SPIRULINA ...................................................................................121
1.1. Giới thiệu chung ..............................................................................................121
1.2. Tổng quan về tảo Spirulina .............................................................................123
1.2.1. Lịch sử phát hiện.......................................................................................123
1.2.2. Phân loại ...................................................................................................123
1.2.3. Đặc điểm sinh học của tảo Spirulina ........................................................123
http://www.ebook.edu.vn
- v -
1.2.4. Thành phần hóa học của Spirulina ...........................................................126
1.2.5. Tình hình nuôi trồng và phát triển Spirulina ............................................129

2.3.2. Nguyên liệu và phương pháp ....................................................................223
2.3.3. Kết quả và bàn luận ..................................................................................224
2.4. Cố định tế bào nấm mốc Aspergillus japonicus vào chất mang gluten và ứng
dụng sản xuất đường fructooligosaccharide .............................................................226
2.4.1. Tóm tắt nghiên cứu ...................................................................................226
2.4.2. Nguyên liệu và phương pháp ....................................................................227
2.4.3. Kết quả ......................................................................................................228
2.5. Sản xuất FOS cao độ từ sucrose sử dụng hệ enzyme -fructofuranosidase và
glucose oxidase .........................................................................................................233
2.5.1. Tóm tắt nghiên cứu ...................................................................................233
2.5.2. Nguyên liệu và phương pháp ....................................................................233
2.5.3. Kết quả và bàn luận ..................................................................................235
2.6. Ứng dụng công nghệ enzyme để thu nhận đường chức năng FOS từ dịch mía ở
Việt Nam ...................................................................................................................244
2.6.1. Tóm tắt nghiên cứu ...................................................................................244
2.6.2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ........................................................244
2.6.3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận: .............................................................245
2.7. Nghiên cứu sử dụng đường FOS trong sản xuất một số thực phẩm chức năng ở
Việt Nam ...................................................................................................................252
2.7.1. Sản xuất bột dinh dưỡng trẻ em ................................................................252
2.7.2. Sản xuất bánh bích quy .............................................................................254
http://www.ebook.edu.vn
- vii -
2.7.3. Sản xuất kẹo ..............................................................................................257
2.8. Kết luận chung về sản xuất FOS và ứng dụng cho đến nay ............................259
KẾT LUẬN CHUNG ĐỀ TÀI .......................................................................................261
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................262
http://www.ebook.edu.vn
- viii -
DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.9: Môi trường bổ sung 2.......................................................................................138
Bảng 1.10: So sánh mẫu thử nghiệm từ 1 đến 10 với mẫu chuẩn ....................................151
Bảng 1.11: Các mẫu so sánh không bổ sung đường được so sánh với mẫu chuẩn ..........152
Bảng1.12: So sánh hàm lượng phycocyanin giữa các mẫu ..............................................153
Bảng 1.13: Mức độ mã hóa thử nghiệm của các yếu tố dùng trong thiết kế Box-Behnken
..........................................................................................................................................160
Bảng 1.14: Ma trận thiết kế bởi Box-Behnken cùng với thí nghiệm và dự đoán giá trị hiệu
suất của dịch chiết. ...........................................................................................................163
Bảng 1.15: Thành phần và hàm lượng tương đối của acid béo trong dịch chiết từ .........166
Bảng 1.16: Những thành phần có thể đóng góp trong chất hoạt động chống oxy hóa từ
S.platensis .........................................................................................................................166
Bảng 1.17: Số lượng tồn tại (log CFU/ml) của Streptococcus thermophilus, Lactobacillus
acidophilus, và Bifidobacterium spp. trong sữa lên men bổ sung Spirulina và lên men
thông thường trong thời gian bảo quản ở 15°C. ...............................................................174
http://www.ebook.edu.vn
- x -
Bảng 1.18: Tỷ lệ % tồn tại của Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, và
Bifidobacterium spp. trong sữa lên men bổ sung Spirulina và lên men thông thường trong
thời gian bảo quản ở 15°C. ...............................................................................................174
Bảng 1.19: pH và độ chua của sản phẩm sữa lên men bổ sung Spirulina và lên men thông
thường trong thời gian lưu trữ ở 150C. .............................................................................176
Bảng 1.20: Số lượng tồn tại (logCFU/ml) của Streptococcus thermophilus, Lactobacillus
acidophilus, và Bifidobacterium spp. trong sữa lên men bổ sung Spirulina và lên men
thông thường trong thời gian bảo quản ở 4°C. .................................................................177
Bảng 1.21: Tỷ lệ % tồn tại của Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus, và
Bifidobacterium spp. trong sữa lên men bổ sung Spirulina và lên men thông thường trong
thời gian bảo quản ở 4°C. .................................................................................................177
Bảng 1.22: pH và độ chua của sản phẩm sữa lên men bổ sung Spirulina và lên men thông
thường trong thời gian lưu trữ ở 40C. ...............................................................................179
Bảng 2.1: Hàm lượng FOS của một số loại cây quả (mg/g chất khô)..............................186

PHẨM CHỨC NĂNG
Hình 1.1 : Diện tích cây trồng CNSH trên thế giới từ 1996 đến 2007 ...............................42
Hình 2.1: Vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens nhìn dưới kính hiển vi. ..........................59
Hình 2.2: Khối u ở thực vật do Agrobacterium tumefaciens gây ra...................................59
Hình 2.3: Công thức cấu tạo của opine (octopin, nopalin) ................................................60
Hình 2.4: Sơ đồ gen của Ti-plasmid trong vi khuẩn A. tumefaciens .................................64
Hình 2.5: Sơ đồ plasmid tái tổ hợp dựa trên nguyên tắc của Ti-plasmid ..........................64
Hình 2.6: Quá trình tạo cây chuyển gen nhờ A.tumefaciens. .............................................65
Hình 2.7 : Súng bắn gen (Hãng Biorad) .............................................................................66
Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của súng bắn gen ...................................................67
Hình 2.9 : Sơ đồ màng phospholipid kép ..........................................................................68
Hình 2.10 : Cuvette nhựa có điện cực ................................................................................68
Hình 2.11: Sơ đồ bố trí mạch cơ bản của máy xung điện ..................................................69
http://www.ebook.edu.vn
- xiii -
Hình 2.12 : Sơ đồ plasmid chứa DNA ngoại lai đi qua các lỗ tạm thời trên màng bào chất
............................................................................................................................................70
Hình 2.13: Vi tiêm gen ngoại lai vào nhân của protoplast .................................................71
Hình 2.14 : Sơ đồ tạo động vật chuyển gen .......................................................................72
Hình 2.15: Trứng cá chạch (Misgurnus anguillicaudatus) trước và sau khi khử màng thứ
cấp (chorion) .......................................................................................................................75
Hình 2.16 : Phức hợp DNA-calcium phosphat ..................................................................78
Hình 2.17: Sự kết hợp giữa DEAE-dextran và DNA .........................................................78
Hình 3.1: Cấu trúc hóa học của folate ................................................................................82
Hình 3.2: Con đường sinh tổng hợp folate .........................................................................87
Hình 3.3: Cấu trúc vector pMON10086 .............................................................................88
Hình 3.4: Vùng 5’ của cDNA GCHI tổng hợp...................................................................89
Hình 3.5: Nguyên lý tạo cây cà chua chuyển gen thế hệ 1.................................................89
Hình 3.6: Phân tích HPLC huỳnh quang những pteridine oxi hóa trong quả chín đỏ (Cột
Ultramex C18 IP) .................................................................................................................93

Hình 1.5: Hoạt chất chống oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp ức chế quá trình
peroxide hóa của acid linoleic .........................................................................................165
Hình 2.1: Công thức cấu tạo của FOS .............................................................................187
Hình 2.2: Sự thay đổi nồng độ insulin trong máu ...........................................................191
http://www.ebook.edu.vn
- xv -
Hình 2.3: Sự thay đổi nồng độ glucose trong máu ..........................................................191
Hình 2.4: Sự thay đổi nồng độ fructose trong máu .........................................................192
Hình 2.5: Quy trình sản xuất FOS từ FTS vi sinh vật .....................................................201
Hình 2.6: Sơ đồ quy trình sản xuất FOS liên tục và không liên tục .................................202
Hình 2.7: Cơ chế chuyển hóa tạo FOS từ sucrose của FTS A.pullulans .........................206
Hình 2.8: Quá trình oxy hóa glucose dưới tác dụng của enzyme GOD ..........................208
Hình 2.9: Phản ứng oxy hóa glucose dưới tác dụng của hệ 2 enzyme GOD và CAT .....209
Hình 2.10: Sắc ký trao đổi ion DEAE-Sepharose ...........................................................216
Hình 2.11: Sắc ký lọc gel Ultrogel AcA44 của -fructofuranosidase .............................217
Hình 2.12: Kết quả điện di SDS-PAGE của -fructofuranosidase .................................218
Hình 2.13: Ảnh hưởng của pH lên hoạt tính và độ ổn định của -fructofuranosidase ....219
Hình 2.14: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính và độ ổn định của -fructofuranosidase
..........................................................................................................................................220
Hình 2.15: Sự thay đổi pH và hoạt tính FTS trong quá trình nuôi cấy nhiều chu kì A.
oryzae CFR 202 ................................................................................................................225
Hình 2.16: Hàm lượng FOS sinh ra bởi FTS qua các chu kì nuôi cấy A. oryzae ............225
Hình 2.17: Nồng độ và phần khối lượng của các loại đường theo thời gian ...................229
Hình 2.18: Sản xuất FOS sử dụng tế bào cố định và tế bào không cố định .....................230
Hình 2.19: Ảnh hưởng của lượng tế bào cố định trong mạng gluten ...............................231
Hình 2.20: Phần khối lượng FOS và năng suất tạo FOS theo tốc độ dòng chảy .............232
Hình 2.21: Ảnh hưởng của nhiệt độ (A) và pH (B) lên hỗn hợp enzyme ........................236
Hình 2.22: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tỉ lệ FOS tạo thành ..........................................237
Hình 2.23: Ảnh hưởng của tốc độ khuấy trộn đến tỉ lệ FOS tạo thành ............................238
http://www.ebook.edu.vn

: Food and Drug Administration: tổ chức Thực phẩm và Thuốc Hoa Kỳ
: Fructooligosaccharide
: Fructosyltransferase
GC-MS : Gas Chromatography-Mass Spectometry – Sắc kí khí-khối phổ.
GCHI :enzyme GTP cyclohydrolase I
GOD
NTD
: Glucose oxidase
: neural tube defects: dị tật ống thần kinh
PAPA : p-aminobenzoate
RSM : Response Surface Method – Phương pháp bề mặt đáp ứng.
SC-CO2: Supercritical carbon dioxide – CO2 siêu tới hạn.
THF : tetrahydrofolate
Trolox : 6-hydroxyl-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylicacid.
WT : wild type: chủng hoang dại
http://www.ebook.edu.vn
- xviii -
LỜI NÓI ĐẦU
Trong hơn 20 năm qua, người dân cũng như giới khoa học đã có thêm một cái nhìn
nữa về thực phẩm. Thực phẩm không chỉ là để duy trì sự sống mà còn thêm khả năng tăng
cường sức khỏe, giảm thiểu các bệnh mãn tính do thiếu cân bằng dinh dưỡng. Từ đó khơi
nguồn cho sự tìm hiểu và chế biến loại thực phẩm trong đó ngoài việc cung cấp nhu cầu
dinh dưỡng cơ bản mà các thành phần cấu tạo còn có tác dụng tích cực vào những nhiệm
vụ khác nhau của cơ thể. Đó là “ Thực phẩm chức năng”.
Các nhà khoa học trên thế giới đã dự báo rằng: thức ăn của con người trong thế kỉ
XXI sẽ là thực phẩm chức năng. Các hoạt chất mà thực phẩm chức năng mang lại cho con
người chính là những vị thuốc quý, giúp con người tăng cường miễn dịch, chống lão hóa,
kéo dài tuổi thọ, phòng và chữa các bệnh mãn tính, kể cả ung thư.
Loại thực phẩm chức năng đầu tiên được kể đến là những thực phẩm mà khi ở dạng
tự nhiên đã có những hoạt chất có lợi cho con người. Tiếp đó là nhóm thực phẩm có ít

Association): Thực phẩm chức năng là bao gồm tất cả các thành phần có trong nó và cũng
là thực phẩm được làm mạnh them, làm giàu thêm hoặc nâng cao thêm yếu tố nào đó, có
hiệu quả tiềm năng đến sức khỏe khi tiêu thụ một phần nó trong khẩu phần có nhiều loại
một cách thường xuyên với mức độ có tác dụng.
Theo FDA thì : Thực phẩm chức năng là loại thực phẩm cung cấp các chất dinh dưỡng
cơ bản có ích cho sức khỏe. Thực phẩm chức năng là thực phẩm mà nếu ăn nó, thì sức khỏe
sẽ tốt hơn khi không ăn nó. Ví dụ như rau xanh và trái cây có chứa đủ chất để làm tăng
cường sức khỏe. Những chất có hoạt tính sinh học trong thực phẩm chức năng có ích cho
sức khỏe hoặc có ảnh hưởng sinh lý theo hướng mong muốn.
Theo IFIC (The International Food Information Council) thì thực phẩm chức năng là
thực phẩm có lợi cho sức khỏe bởi các chất dinh dưỡng cơ bản.
- 2 -
Chương 1: Khái niệm thực phẩm chức năng
Theo ILSI (The International Life Sciences Institute of North America) thì thực phẩm
chức năng là loại thực phẩm có chứa hoạt tính sinh học có ích cho sức khỏe trên cơ sở các
chất dinh dưỡng cơ bản.
Viện nghiên cứu Y học của Viện hàn lâm khoa học Mỹ cho rằng : thực phẩm chức
năng là thực phẩm có chứa một hay nhiều hơn những nguyên liệu thực phẩm có sửa đồi để
nâng cao hiệu quả cho sức khỏe.
Ở Trung Quốc thì thực phẩm chức năng được coi là thực phẩm bao gồm các chất dinh
dưỡng như thực phẩm bình thường, nhưng đặc biết có chứa yếu tố thứ hai hay thứ ba có tác
dụng phòng chống bệnh như là dược liệu.
Tại Việt Nam từ 1990 – 1991, Viện Dinh dưỡng đã xác định : Thực phẩm chức năng là
thực phẩm có chứa các chất có hoạt tính sinh học cần thiết cho sức khỏe bao gồm cả thực
phẩm chế biến cải tiến, thức ăn cổ truyền dân tộc và các thành phần không dinh dưỡng khác
có tác động đặc biệt và cần thiết cho sức khỏe.
Thuộc tính chức năng nói lên vai trò sinh học của một hay nhiều chất dinh dưỡng chức
năng có trong thực phẩm truyền thống, nó được phát hiện ra với những thành phần các chất
đặc biệt có hữu ích cho sức khỏe. Cần phải có sự kết hợp nghiên cứu yểm trợ để xác định
hiệu quả sức khỏe cũng như nguy cơ của thực phẩm chức năng khi ăn đơn điệu chúng với

Là thực phẩm phải đạt yêu cầu cao trong chế biến và phối trộn các thành phần dinh
dưỡng cùng với các hoạt chất có tác dụng dược lý theo tiêu chuẩn kỹ thuật của ngành dược
và ngành thực phẩm, phải đạt tiêu chuẩn thuốc uống và vệ sinh an toàn thực phẩm, phải
đăng kí theo tiêu chuẩn thuốc và thực phẩm của Bộ Y tế. Theo FDA ở Mỹ, từ năm 1938 thì
- 4 -