ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC
W  X
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

http://www.ebook.edu.vn - ii -MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ i
MỤC LỤC ............................................................................................................................ ii
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................... xiii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ......................................................................................... xviii
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................... xix

PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG ........................................... 1
CHƯƠNG 1. KHÁI NIỆ
M THỰC PHẨM CHỨC NĂNG ............................................. 2
1.1. Khái niệm thực phẩm chức năng ....................................................................... 2
1.2. Phân biệt thực phẩm chức năng với một số thực phẩm khác .............................. 4
1.2.1 Thực phẩm thông thường (Ordinary food ingredients) ................................ 4
1.2.2 Thực phẩm chức năng (Functional Foods) ................................................... 4
1.2.3 Thực phẩm thuốc (Medical Foods) ............................................................... 4
1.2.4 Thuốc và dược liệu (Drug) ........................................................................... 5
1.3. Lịch sử nghiên cứu thực phẩm chức năng trong n
ước và trên thế giới ............... 6
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

4.1.1. Quản lý tiêu chuẩn v
ề 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
dược phẩm trước khi đưa ra thị trường tiêu thụ ...................................................... 37
4.2. Qui định về tên gọi và dán nhãn, lưu hành trên thị trường ................................ 37
4.1.1. Mục tiêu của dán nhãn thực phẩm thông thường và TPCN ....................... 37 http://www.ebook.edu.vn - iv -4.1.2. Cơ quan quản lý dán nhãn thực phẩm ........................................................ 37
PHẦN 2. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN TRONG SẢN XUẤT THỰC
PHẨM CHỨC NĂNG ...................................................................................................... 39
CHƯƠNG 1.THÀNH TỰU PHÁT TRIỂN CỦA THỰC PHẨM CHUYỂN GEN ...... 40
1.1. Tình hình phát triển của thực phẩm chuyển gen trên thế giới và ở Việt Nam ..... 40
1.1.1. Trên thế giới .................................................................................................. 40
1.1.2. Tình hình phát triển thực phẩm chuyển gen ở Việt Nam .............................. 47
1.2. Những đặc tính mới của sinh vật chuyển gen được dùng trong thực phẩm chức
năng ............................................................................................................................. 48
1.2.1. Thực vật ......................................................................................................... 48
1.2.2. Động vật ........................................................................................................ 51
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN GEN .................................................. 57
2. 1.Thực vật................................................................................................................ 57
2. 1.1. Phương pháp chung ...................................................................................... 57
2.1.2. Kỹ thuật cơ bản ............................................................................................. 58
2.2. Độ
ng vật ............................................................................................................... 71
2.2.1. Nguyên tắc ..................................................................................................... 71
2.2.2. Các phương pháp ........................................................................................... 76

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 - vi -1.2.4. Thành phần hóa học của Spirulina ........................................................... 126
1.2.5. Tình hình nuôi trồng và phát triển Spirulina ............................................ 129
1.2.6. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng Spirulina ........................................... 130
1.2.7. Công nghệ nuôi trồng tảo Spirulina .......................................................... 136
1.2.8. Các phương pháp phá vỡ tế bào S.platensis ............................................. 140
1.3. Nghiên cứu tình huống .................................................................................... 142
1.3.1. Nghiên cứu xử lý tảo Spirulina ................................................................. 142
1.3.2. Nghiên cứu chiết suất các hợp chất chống oxy hóa từ S.platensis ........... 154
1.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng củ
a sinh khối Spirulina platensis lên hệ vi khuẩn
của sữa lên men ABT trong suốt thời gian bảo quản ............................................ 167
1.4. Giới thiệu một số sản phẩm Spirulina hiện nay .............................................. 180
1.5. Kết luận ............................................................................................................ 182
CHƯƠNG 2. FRUCTOOLIGOSACCHARIDE (FOS) ............................................... 184
2.1. Tổng quan về FOS ........................................................................................... 184
2.1.1. Khái niệm FOS ......................................................................................... 184
2.1.2. Nguồn gốc FOS – Cấu tạo ........................................................................ 185
2.1.3. Tính chất của FOS: ................................................................................... 189

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 - viii -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 - ix -DANH MỤC BẢNG

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
Bảng 1.1: Phạm trù giữa thực phẩm và thuốc ...................................................................... 5
Bảng 2.1: Hệ thống phân loại FOSHU ............................................................................... 15
Bảng 2.2: Hàm lượng lycopene trong một số sản phẩm cà chua ....................................... 19
Bảng 2.3: Khả năng ức chế các gốc tự do của các hợp chất trong trà xanh ....................... 21

biến từ tảo Spirulina ......................................... 131
Bảng 1.7: Môi trường cơ bản( môi trường Zarrouk) ........................................................ 137
Bảng 1.8: Môi trường bổ sung 1 ....................................................................................... 138
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: Mứ
c 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 chố
ng 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 - xi -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 15
0


Bảng 2.12: Thành phần của bột dinh dưỡng trẻ em ......................................................... 253
Bảng 2.13: Kết quả đánh giá cảm quan bột dinh dưỡng trẻ em ....................................... 254
Bảng 2.14: Thành phần của bánh bích quy ...................................................................... 256
Bảng 2.15: Kết quả đánh giá cảm quan bánh bích quy .................................................... 257
Bảng 2.16: Thành phần của hai loại kẹo .......................................................................... 259
Bảng 2.17: Kết quả đánh giá cảm quan của hai loại kẹo .................................................. 259

http://www.ebook.edu.vn - xiii -DANH MỤC HÌNH

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ THỰC PHẨM CHỨC NĂNG
Hình 2.1: Công thức cấu tạo Soyasaponin I – IV .............................................................. 17
Hình 2.2: Công thức cấu tạo isoflavone và dẫn xuất ......................................................... 17
Hình 2.3: Công thức hóa học của lycopene ........................................................................ 18
Hình 2.4: Công thức cấu tạo các hợp chất catechin trong trà xanh ................................... 20
Hình 2.5: Các hợp chất curcumin trong củ nghệ ................................................................ 22
Hình 2.6: Giới thiệu hình ảnh một số loại nấm .................................................................. 32
PHẦN 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ DI TRUYỀN TRONG SẢN XUẤT THỰC
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

IP) ................................................................................................................. 93
Hình 3.7: Sự thay đổi trong lượng pteridine tổng của quả đối chứng (V2) và quả GCHI+
trong suốt quá trình chín ..................................................................................................... 94
Hình 3.8 : Các giai đoạn chín của cà chua ........................................................................ 94
Hình 3.9: Định lượng các pteridine chính trong quả chín đỏ của 3 thể biến nạp GCHI+ đại
diện ..................................................................................................................................... 95
Hình 3.10: Phân tích HPLC huỳnh quang peak 1 và 2 chưa biết trước và sau khi xử lý với
HCl, α-glucosidase hoặc β-glucosidase ............................................................................. 96
Hình 3.11: Hàm lượng folate tổng trong quả chín đỏ của 12 thể biến nạp GCHI+ và 10 thể
biến nạp đối chứng ............................................................................................................. 97 http://www.ebook.edu.vn - xv -Hình 3.12: Phân tích folate trong quả GCHI+ và quả đối chứng ...................................... 98
Hình 3.13: Ảnh hưởng của PABA ngoại sinh đến hàm lượng folate ................................ 99
Hình 3.14: Nguyên lý tạo cây cà chua chuyển gen thế hệ 2 ............................................ 103
Hình 3.15: Hàm lượng folate, PABA, và pteridine tích lũy trong các dòng AtADCS+,
GCHI+ và GCHI+/AtADCS+ ......................................................................................... 104
Hình 3.16: Giản đồ đại diện của T-DNA trong các vector dùng để chuyển gen ............ 105
Hình 3.17: Mức PABA và folate tổng trong những dòng A ........................................... 107
Hình 3.18: Mức pterin và folate tổng trong những dòng G ............................................. 108
Hình 3.19: Mức PABA, pterin và folate tổng trong những dòng GA ............................. 108
Hình 3.20: So sánh thành phần các loại folate chính trong dòng GA so với dòng WT ... 110
Hình 3.21: Tỷ lệ tương đối của polyglutamate và monoglutamate folate của dòng GA và
WT ................................................................................................................................... 111
Hình 3.22: Sự thay đổi mức folate tổng trong hạt của dòng GA khi nấu ........................ 112

PHẦN 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VI SINH TRONG SẢN XUẤT THỰC PHẨM

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 h
ưởng 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 - xvii -Hình 2.24: Ảnh hưởng của lưu lượng oxy đến sản xuất FOS ......................................... 239
Hình 2.25: Ảnh hưởng của nồng độ sucrose đến tỉ lệ tạo FOS ....................................... 240
Hình 2.26: Ảnh hưởng của nồng độ glucose oxidase lên tỉ lệ tạo FOS .......................... 241
Hình 2.27: Tỉ lệ các loại đường trong hỗn hợp phản ứng ở điều kiện tối ưu .................. 242
Hình 2.28: Sắc ký đồ HPLC của FOS và FOS cao độ .................................................... 242
Hình 2.29:
Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng vận chuyển Fructose ........................ 246
Hình 2.30: Ảnh hưởng của pH đến khả năng vận chuyển Fructose ................................ 247
Hình 2.31: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng vận chuyển Fructose ...................... 247
Hình 2.32: Sắc ký đồ của đường FOS và các loại đường trong mẫu nghiên cứu ........... 250
Hình 2.33: Sắc ký đồ của đường FOS chuẩn .................................................................. 250
Hình 2.34: Sơ đồ quy trình sản xuất siro FOS t
ừ nước mía sử dụng Pectinex Ultra SP-L

NTD : neural tube defects: dị tật ống thần kinh
PAPA :

p-aminobenzoate

RSM : Response Surface Method – Phương pháp bề mặt đáp ứng.
SC-CO
2
: Supercritical carbon dioxide – CO
2
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 - xix -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”.

- 2 -

CHƯƠNG 1
KHÁI NIỆM THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

1.1. Khái niệm thực phẩm chức năng
Khái niệm và tên gọi về thực phẩm chức năng bắt nguồn từ Nhật Bản. Vào năm 1980
Bộ Y tế và Sức khỏe của nước này bắt đầu xây dựng hệ thống tổ chức trong Bộ, tổ chức này
có nhiệm vụ điều chỉnh và công nhận những loại thực phẩm có hiệu quả cải thi
ện sức khỏe
của cộng đồng dân cư. Họ cho phép ghi trên nhãn hiệu hàng hóa thực phẩm sử dụng cho sức
khỏe con người, được viết tắt từ cụm từ tiếng Anh là FOSHU
(Foods for Specified Health Use). Sau hơn 20 năm hoạt động trên lĩnh vực này, đến tháng 9
năm 2001 đã có trên 271 sản phẩm thực phẩm mang nhãn hiệu FOSHU. Ở Nhật, thực phẩm
chức năng được định nghĩa như sau : Nhữ
ng loại thực phẩm có hiệu quả lên sức khỏe bởi
các chất dinh dưỡng truyền thống và các hoạt chất sinh học có chứa trong nó, người ta gọi
là thực phẩm chức năng. Sau đó, thực phẩm chức năng xuất hiện trên nhiều nước khác.
Ở Mỹ quan điểm về thực phẩm chức năng của ADA (The American Dietetic
Association): Thực phẩm chức năng là bao gồm tất c
ả 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 chứ
c 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.

cơ quan truyền thong phải có những chỉ dẫn chính xác rõ ràng về mặt khoa học của thực
phẩm và dinh dưỡng để người tiêu thụ biết cách áp dụng.
Khi nghiên cứu về thực phẩm chức năng và thuốc trị bệnh, người ta thấy nó như là
vùng giao thoa giữa thực phẩm và thuốc. Nó vừa chứa các chất dinh dưỡng như là thực
phẩm truyền thống, lại vừa có hoạt chất sinh họ
c có tác dụng phòng trị bệnh như là thuốc
[3].
Chương 1: Khái niệm thực phẩm chức năng

- 4 -

1.2. Phân biệt thực phẩm chức năng với một số thực phẩm khác
Sự khác biệt giữa Thực phẩm chức năng, Thực phẩm thuốc và Thực phẩm thông
thường được thể hiện qua sơ đồ sau : 1.2.1 Thực phẩm thông thường (Ordinary food ingredients)
Là thực phẩm với các thành phần và giá trị dinh dưỡng cơ bản được ghi trên nhãn và
phải đảm bảo yêu c
ầu vệ sinh an toàn thực phẩm được cộng đồng và cơ quan quản lý thực
phẩm chấp nhận. Khi ăn loại thực phẩm này thì cơ thể phát triển một cách bình thường
trong điều kiện bình thường [3].
1.2.2 Thực phẩm chức năng (Functional Foods)
Là thực phẩm ngoài chất dinh dưỡng cơ bản ra, còn chứa một số hoạt chất chức năng
đặc biệt ở mức độ
cao, có tác dụng phòng chống bệnh tật, đảm bảo cho sức khỏe bền vững.
Thực phẩm chức năng phải được công bố thành phần các chất dinh dưỡng chức năng trong

cầu sử dụng và dán nhãn trên bao bì.
Bảng 1.1: Phạm trù giữa thực phẩm và thuốc
Phạm trù Sản phẩm
Thuốc và dược liệu Dược phẩm có qui định sử dụng, Bác sĩ kê đơn.
Dược phẩm không có qui định kê đơn của Bác sĩ, có
hướng dẫn.
Thực phẩm thuốc Sản xuất theo qui trình sản xuất thuốc, thực phẩm.
Được Bác sĩ chẩn đoán dinh dưỡng và kê đơn.
Thực phẩm chức năng Thế hệ I: Chọn lựa thực phẩm chức năng có trong tự
nhiên.
Thế hệ II: Thực phẩm được bổ sung tăng cường hoạt chất
chứ
c năng.
Thế hệ III: Thực phẩm được phối hợp các hoạt chất chức
năng.
Thực phẩm thông thường Thực phẩm mới
Thực phẩm dinh dưỡng đặc biệt.
Thực phẩm thông thường
[3]