[123doc.vn] - ung-dung-cong-nghe-sinh-hoc-trong-bao-quan-va-che-bien-thuc-pham.pdf

8/18/2019 [123doc.vn] - ung-dung-cong-nghe-sinh-hoc-trong-bao-quan-va-che-bien-thuc-pham.pdf

1/88

1

Ứ NG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC

TRONG BẢO QUẢN & CHẾ BIẾNTHỰ C PHẨM

GV: Ths. Phạm Ngọc Minh Quỳnh

BM: Công nghệ sinh học

PHẦN 1: CƠ SỞ SINH HỌC CỦA QUÁ

TRÌNH CHẾ BIẾN VÀ BẢO QUẢNTHỰ C PHẨM

Vấn đề 1: Thực phẩmvà giá tr ị dinh dưỡ ngcủa thực phẩm

Vấn đề 2: Sự biến đổichất lượ ng và sự hưhỏng thực phẩm

Vấn đề 3: Bảo quảnthực phẩm


2/88

2

THÀNH PHẦN VÀ GIÁ TRỊ DINH

DƯỠ NG CỦA THỰ C PHẨM

NƯỚ C

CHẤT MÀU,MÙI..

ENZYME

KHOÁNG

VITAMINE

GLUXIT

LIPID

PROTEIN

THỰ C PHẨM

THÀNHPHẦ NHÓA HỌCCỦATHỰ CPHẨM

GÍA TR Ị DINH DƯỠ NG CỦA THỰ C PHẨM Giá tr ị dinh dưỡ ng của thực phẩm là yêu cầu cơ bản đối vớ i

hầu hết các loại thực phẩm. Đượ c xác định bằng thành phầnhóa học, độ đồng hóa và khả

năng sinh năng lượ ng. Thành phần hóa học quyết định giá tr ị dinh dưỡ ng của thực

phẩm Độ đồng hóa là mức độ thực phẩm đượ c cơ thể hấ p thu trong

quá trình tiêu hóa, đượ c biểu hiện bằng phần trăm (%).

Khả năng sinh năng lượ ng của các chất Gluxit, lipit, Protein,khi bị oxy hóa (hoặc phân hủy) sẽ sinh năng lượ ng, đượ c biểuthị bằng kilo calo hay kilo jun trên 100g sản phẩm

THÀNH PHẦN VÀ GIÁ TRỊ DINH

DƯỠ NG CỦA THỰ C PHẨM


3/88

3

SỰ BIẾN ĐỔI CHẤT LƯỢ NG VÀ SỰ

HƯ HỎ NG THỰ C PHẨM

Các biến đổi của nguyên liệu thủy sản sau

khi chết


4/88

4

Các biến đổi của nguyên liệu thủy sản sau

khi chết

Các yếu tố ảnh hưở ng đến quá trình biến

đổi của cá sau khi chết

Yếu tố hóa học: thành phần hóa học của cá,sự phân giải glycogen, ATP, TMAO, pH, sựtạo thành actomyosin

Yếu tố vật lý: điện tr ở của cá, phương phápđánh bắt, phương pháp bảo quản, kích cỡ cá,nhiệt độ…

Yếu tố vi sinh vật: số lượ ng vi sinh vật banđầu, vi sinh vật nhiễm vào trong quá trìnhđánh bắt, vận chuyển, bảo quản…


5/88

5

Sự phân giải glycogen

Sự phân giải ATP





Sự hình thành TMA

Sự tạo thành phức chất actomyosin


6/88

6

Ảnh hưở ng của pH đến sự biến đổi chất

lượ ng cá

Sự biến đổi pH sau khi cá chết


7/88

7

Sự ảnh hưở ng của tr ạng thái cá khi đánh

bắt đến thờ i gian tê cứng

Ảnh hưở ng của vi sinh vật đến sự biến đổi

của thủy sản


8/88

8

Ảnh hưở ng của vi sinh vật đến sự biến đổi

của thủy sản Các vi khuẩn gây thối thườ ng gặp

Vi khuẩn hiếu khí sinh nha bào như Bacillussubtilis; B. mesentericus; Bacillus vulgatus … loạinày có r ất nhiều trong đất, bụi, không khí và

nướ c. Vi khuẩn hiếu khí không nha bào như Escharichia coli;

Aerobacter cloaeae jordon; Pseudomonas fiuoresen;Serratiamarcesens …

Vi khuẩn yếm khí như Clostridium putrificum; Clostridiumbutulinum; Clostridium sporogenes …

Loại vi khuẩn trong ruột cá thườ ng là nhóm E.coli, các loạiyếm khí như Clostridium welchii, Vibrio setique, Bacillusamytobacter, Bacillus sporogenes… ở cá sống trong vùngnướ c bị nhiễm bẩn.

Kiểm t r a – bảo quản nguyên liệu thủy sản

Kiểm tra chất lượ ngnguyên liệu đầu vàotheo các hạng mục: Kích thướ c và độ béo

gầy của nguyên liệu

Mức độ nguyên vẹn

Mức độ tươi ươn


9/88

9

Kiểm t r a – bảo quản nguyên liệu thủy sản

Phương pháp kiểm trađộ tươi của nguyên liệu Cảm quan

Vật lý

Hóa học

Vi sinh

Nguyên liệu thịt

Nguyên liệu chủ yếu để sảnxuất r a t hịt và các sản phẩmthịt là đại gia súc có sừngnhư trâu, bò,… ; gia súc nhưheo, cừu, dê,…và gia cầmnhư gà, vịt, ngỗng, ...

Nguyên liệu thịt là nguồncung cấ p các chất dinhdưỡ ng chủ yếu cho cơ thể

ngườ i như: protein, lipid,khoáng…


10/88

10

Nguyên liệu thịt

Cấu trúc thịt gia súc, gia cầm

Mô cơ

Mô mỡ

Mô liên k ết

Mô xương, sụn

Mô máu


11/88

11



Cấu trúc cơ thịt


12/88

12

Giá tr ị thực phẩm của thịtGiá tr ị thực phẩm của thịt phụ

thuộc vào · n - Tỷ lệ giữa nướ c,

protein, lipid · Hàm lượ ng acid amin

không thay thế · Hàm lượ ng acid béo

không no · Hàm lượ ng vitamin nhóm

B · Các nguyên tố vi lượ ng · Giá tr ị cảm quan

Những biến đổi của thịt gia súc sau khi giết

mổ

Thịt sau khi giết mổ

Tê cứng Tự phân (chín tớ i) Phân hủy- thối r ửa


13/88

13


mổ1. Quá trình tê cứ ng Ngay sau khi chết, mô cơ thịt tươi nóng bị suy yếu, có độ ẩm nhỏ,

môi trườ ng pH gần 6,8 mùi thơm và vị thể hiện không rõ ràng. Saukhi động vật đình chỉ sự sống trong mô cơ sự tê cóng sẽ bắt đầu

Biểu hiện bên ngoài cứng và có sự co ngắn của mô cơ . Thờ i gian têcứng diễnraphụ thuộc vào đặc tính con vật và nhiệt độ môi trườ ng.Thịt bò ở nhiệt độ 15 ÷ 18o C sự tê cóng hoàn toàn bắt đầu xảy đếnsau 10 ÷ 12 giờ ; ở nhiệt độ gần 0oC diễn ra sau 18 ÷ 24 giờ . Vào lúcnày độ r ắn của thịt tăng khoảng 25%, thịt như thế có độ r ắn lớ n k ể cảsau khi nấu.

Tê cóng sau khi chết của bắ p cơ là k ết quả của sự phát triển cácquátrình hóa sinh phức tạ p do enzyme. Chủ yếu là các quá trình phângiải: glycogen, creatinphosphat, adenosintriphosphat, sự tạo thành

phức actomyosin …


mổ

2. Quá trình tự phân (chín tớ i) của thịt Chín tớ i l à tậ p hợ p nhữngbiến đổi về tính chất của thịt, gâynên bở i

sự tự phân sâu sắc, k ết quả là thịt có đượ c những biểu hiện tốt vềhương thơm và vị, tr ở nên mềm mại tươi ngon, so vớ i thịt ở tr ạng tháitê cứng, có độ ẩm lớ n hơn và dễ bị tác dụng của enzyme tiêu hóa hơn.

Tốc độ phát triển quá trình tự phân trong thịt phụ thuộc vào nhiệt độ,loài, tuổi, bộ phận trênsúc thịtvà t r ạng thái động vật trướ c khi giết.

Quá trình tự phân có thể điều chỉnh đượ c bằng cách thay đổi nhiệt độ bảo quản.

Quá trình chín tớ i sinh ra acid lactic, làm giảm môi trườ ng pH xuốngkhoảng 5 ÷6 , hạn chế đượ c sự phát triển của vi sinh vật có tácdụngtốt đến quá trình bảo quản. Ta có thể dựa vào tr ị số pH để đánh giáthịt tươi hay không tươi.

Trong thực tế, tùy theo mục đích chế biến mà ngườ i ta đề nghị thờ igian chín tớ i


14/88

14


mổ3. Quá trình phân hủy thối rữ a

Sau quá trình tự chín nếu bảo quản không tốt thịt đi đến quá trình thối hỏng.Giai đoạn thối r ữa do vi sinh vật gây nên, các vi sinh vật hoạt động tạo racácmen phân hủy protein, lipid thành các hợ p chất Indol, NH3 , H2S …

Sự phân hủy protein là nguyên nhân làm ẩm ướ t bề mặt và xuất hiện chấtnhầy, đồngthờ i vớ i sự tiết chất nhầyt rênbề mặt thịt phân hủy, màu sắc, mùi,độ chắc và các chỉ tiêu khác của thịt cũng bị biến đổi. Thịt màu đỏ đầu tiênchuyển sang màu nhợ t nhạt r ồi sang màu xanh nhạt.

Các dấu hiệu phân hủy thối r ữa ở các mô khác nhau xuất hiện vàocácthờ i k ỳkhác nhau.

Độ bền vững đối vớ i sự phân hủy thối r ữa của các mô tăng lên theo thứ tựnhư sau: mô máu, mô cơ , mô mỡ , mô liên k ết.

Một số hình ảnh gia súc, gia cầm sau giết

mổ


15/88

15

Các dạng hư hỏng của thịtSự thối r ửa Phân hủy thối r ữa l à sự biến đổi phức

tạ p đặc trưng nhất xảy ra trongthịt.Trong đó sự phân giải protein đóngvai trò quan tr ọng trong sự phân hủythối r ữa do hoạt động của các vi sinhvật trên bề mặt thịt gây ra và đượ cchia làm 3 giai đoạn :- Quá trình thủy phân protein dướ i tácdụng của enzyme protease.- Quá trình khử acid amin thànhamoniac, acid (acetic, propyonic, butyric), rượ u (propyolic, butylic,amylic), H2S, indol, skatol.

- Cácchất hữu cơ đượ c tạo thành dosự phân hủy sơ bộ acid amin lại tiế ptục chuyển hóa.

Các dạng hư hỏng của thịt

2. Sự hóa nhầy bề mặt Đây là dạng hư hỏng thườ ng

gặ p ở thịt bảo quản lạnh, nhấtlà độ ẩm của không khí cao(trên 90%) sự hóa nhầygâyra

bở i các giống tr ực khuẩn chịulạnh, hiếu khí, không nha bàothuộc giống Achromobacter vàPseudomonas.

Nhiệt độ tối ưu cho sự hóanhầy khoảng 2 ÷ 10 0C.

Nhiệt độ bảo quản thích hợ p làtừ 0 ÷ 2 0C, ẩm độ tương đốicủa không khí tương ứng là85÷ 90%.


16/88

16

Các dạng hư hỏng của thịt3. Sự lên men chua Hiện tượ ng này thườ ng gặ p

ở thịt không đượ c làmsạchhết máu khi giết mổ vàtrong nhiều trườ ng hợ pkhông làm lạnh.

Vi khuẩn gây ra quá trìnhnày thườ ng là tr ực khuẩnyếm khí Bacillusutripacens.

Sự lên men chua biểu thị

bằng sự xuất hiện mùi chuakhó chịu, thịt bị xám vàmềm nhũn.

Sản phẩm nem chua

Các dạng hư hỏng của thịt

4. Sự mốc thịt Sự mốc thịt gâyra do sự phát

triển của các loài nấm mốc trên bề mặt thịt.

Quá trình mốc thườ ng bắt đầu bằng sự xuất hiện trên bề mặtthịt những vết chấm hoặcnhững mạng tơ có màu tr ắng,về sau những vết đó lây lan dầnvà có màu đậm hơn.

Nấm mốc thuộc họMucoreadae tạo thành nhữngvệt tr ắng xám, Clasosporiumherbarium tạo thành những vếtđen. Nấm Penicillinium tạothành vết xanh.


17/88

17

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO QUẢ N

THỰ C PHẨM

MỤC TIÊU

1. Duy trì chất lượ ng thực phẩm tốt nhất trongthờ i gian dài nhất c ó t hể.

2. Ngăn chặn, hạn chế các quá trình biến đổixấu xảy ra làm hư hỏng thực phẩm.

NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎ NG THỰ C PHẨM

1. Nguyên nhân tự thân: các phản ứng do enzyme nộitại; các phản ứng phân giải, k ết hợ p giữa các thành

phần trong thực phẩm.

2. Do vi sinh vật: có sẵn trong thực phẩm hoặc nhiễmtừ ngoài vào

3. Tác động của các yếu tố bên ngoài: độ ẩm, nhiệt

độ, ánh sáng, hệ vi sinh vật…


THỰ C PHẨM


18/88

18

CÁC NGUYÊN TẮC BẢO QUẢ N THỰ CPHẨM

1. Nguyên tắc Bioza

2. Nguyên tắc Anabioza

3. Nguyên tắc Abioza


THỰ C PHẨM

CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢ N THỰ CPHẨM THEO NGUYÊN TẮC BIOZA:

Ngủ đông, tiềm sinh

Bảo quản trong điều kiện vô trùng


THỰ C PHẨM


19/88

19

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO

QUẢ N THỰ C PHẨMCÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢ N THỰ C PHẨM

THEO NGUYÊN TẮC ANABIOZA:

Sử dụng nhiệt độ cao hoặc thấ p

Sử dụng hóa chất: muối, đườ ng, axit, chitozan, bacteriocin…

Sử dụng áp suất cao (High Pressure)

Sử dụng trườ ng xung điện (Pulsed electric field)

Sử dụng phương pháp bao gói có điều chỉnh thành phần khí quyển

CƠ SỞ SINH HỌC TRONG BẢO

QUẢ N THỰ C PHẨM

CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢ N THỰ CPHẨM THEO NGUYÊN TẮC ABIOZA:

Thanh trùng nhiệt độ cao

Chiếu xạ

Siêu âm

Hóa chất diệt khuẩn

Chất kháng sinh


20/88

20

Vấn đề 4: Ứ ng dụng VSV trong CNTP

SỰ HƯ HỎNG THỰ C PHẨM VÀ

NGỘ ĐỘC THỰ C PHẨM DO VI SINH VẬT


21/88

21

NGUỒ N GỐC CỦA VI SINH VẬT

THỰ C PHẨM 1. Nguồn tự thân 2. Nguồn xâm nhiễm từ

bên ngoài vào

TÌNH HÌNH NGỘ ĐỘC THỰ C PHẨM


22/88

22

131711492012 (5tháng đầunăm)

36632747001482011

39785156641752010

41373552121522009

Số ngườ inhậ p viện

Số ngườ ichết

Số ngườ i bị ngộđộc

Số vụ Năm

TÌNH HÌNH NGỘ ĐỘC THỰ C PHẨM(Nguồn Cục An Toàn Vệ sinh thự c phẩm-Bộ y tế)

Tình hình ngộ độc thự c phẩm trong cả nướ c thờ i gian qua

Nguyên nhân chính các vụ ngộ độc thự c phẩm là do thự c phẩmkhông an toàn. Trong đó:

-Ngộ độc do vi sinh vật chiếm 51%, hoá chất 8% và do thự cphẩm có độc 27%.

- Mớ i đây, Cục Thú y Hà Nội và TP.HCM đã khảo sát thự cphẩm động vật trên 2 địa bàn và phát hiện mẫu bị ô nhiễm visinh vật ở Hà Nội là 81% và TP HCM là 32%.


23/88

23

Các chỉ tiêu vi sinh vật cần quan tâm

khi kiểm nghiệm thực phẩm 1. Tổng vi khuẩn hiếu khí

2. Coliforms

3. E. coli

4. Staphylococcus aureus

5. Shamonella

6. Vibrio parahaemolyticus

7. Bacillus cereus

8. Steptococcus facecalis

9. Pseudomonas aeruginosa 10. Clostridium botulinum

11. Clostridium perfringens

12. Tổng số nấmmen, nấm mốc

13. Shigella spp.

14. Listeriamonocytogenes

Ứ ng dụng CNSH trong chế biến v à bảoquản thực phẩm

Sử dụng vi sinh vật


24/88

24

Nuôi cấy VSV thu sinh khối Khái niệm “sinh khối”

"Sinh khố i l à t ổ ng tr ọng lượ ng của sinh vật số ng trong sinh quyể n hoặc số lượ ng sinh vật số ng trên một đơn vị diện tích, thể tích vùng".

Nuôi cấy VSV thu sinh khối Quy trình cơ bản:

Nhân giốngVSV

Nhân giốngcấ p 1, 2, 3

Chế tạo MT

LÊN MEN

Khử trùng MT

Kiểmtra sự tạo thành sản

phẩm

Thu hồi Sinhkhối


25/88

25

Nuôi cấy VSV hợ p chất thứ cấ p

Quy trình cơ bản:

Nhân giốngVSV

Nhân giốngcấ p 1, 2, 3

Chế tạo MT

LÊN MEN

Khử trùng MT

Kiểmtra sự tạo thành sản

phẩm

Thu Sảnphẩm

Tế bào VSV Dịch MT

Sử dụng VSV chế biếnc á c sản phẩm lên

men


26/88

26

Probiotic, Prebiotic và Synbiotic

Hệ vi sinh đườ ng ruột

Tổng lượ ng vikhuẩn đườ ng ruộtkhoảng 1013 VK

Có hơn 400 loài,ướ c tính khoảng1.0 –1.5 kg


27/88

27

Ruột có 3 phần cơ bản: dạ dày, ruột non, và ruột k ết. Dạ dày có lượ ng vi khuẩn r ất thấ p+ Các VK yếm khí tùy tiện như Lactobacillus,

Streptococcus, và nấ m men hiện diện với lượ ng 100CFU/ml do pH môi trườ ng thấ p

Ruột non chứa lượ ng vi khuẩn nhiều hơn bao gồm các+VK yếm khí tùy tiện như Lactobacillus, Streptococcus,

và Enterobacteria

+VK k ỵ khí như Bifidobacterium spp., Bacteroides spp.,và Clostridia vớ i liều lượ ng khoảng 104 –108 CFU/ml.

Ruột k ết c ó tớ i 1011 –1012 CFU/ml


28/88

28

Vi khuẩn c ó lợ i ( Lactobacillus, Bifidobacteria)

Tổng hợ p vitamin

Hỗ tr ợ tiêu hóa và hấ p thu

Ngăn ngừa nhiễm khuẩn đườ ng ruột

Tăng cườ ng hệ miễn dịch

Tăng cườ ng sức khỏe

Vi khuẩn g â y hại ( E.coli, Staphylococcus, Bacteroides, Clostridium)

Gây các chất hoại tử (NH3, H2S, amines, phenols, indole,...)

Kích thích tạo c á c hợ p chất gây ung thư

Sản xuất độc tố

Suy giảm sức khỏe


29/88

29

Các nhân tố gây rối loạn hệ vi sinh

đườ ng ruột

Chế độ ăn không cân đối

Dùng kháng sinh

Ngộ độc thực phẩm

Sự lão hóa

Stress, làm việc q u á sức

Phá hủy sự cân bằng của hệ VSV đườ ng

ruột

Hậu quả của việc mất câ n bằng hệ vi

sinh đườ ng ruột

Đau bao tử, đầy hơi

Hệ miễn dịch yếu, luôn mệt mỏi

Tiêu chảy, táo bón thườ ng xuyên

Có nguy cơ mắc bệnh nghiêm tr ọng, vd: ungthư


30/88

30

Biện pháp khắc phục

Có chế độ ăn uống hợ p lý

Bổ sung vi sinh vật c ó lợ i (probiotics)

Vận động thể thao

Giảm stress

II. Probiotic

II. 1. Khái niệm về probiotic

Probiotic là một từ gốc tiếng Hy Lạ p có ngh ĩ a là "forlife". Nó đượ c dùng để mô tả các vi khuẩn "thân thiện"thườ ng sống ở đườ ng ruột và có đóng góp vào sức khỏecủa vật chủ.

“Probiotic là nhân tố thúc đẩy tăng trưở ng đượ c sản xuất bở i các vi sinh vật“ (Lilly và Stillwell,1965)

“Probiotic là những vi sinh vật còn sống khi đưa vào cơ thể một lượ ng đầy đủ sẽ có lợ i cho sức khỏe của vậtchủ”, FAO,2001.


31/88

31

II.2 Phân loại probiotic

- Nhóm vi khuẩn lactic (LAB): gồm các chủng thuộcgiống Lactobacilus và Bifidobacterium.

- Nhóm vi khuẩn dị dưỡ ng hoại sinh: các chủng cóhoạt tính amilase và protease (đặc biệt là proteasekiềm). Đây là các chủng vi sinh vật thuộc nhóm Bacillus (B. subtilis, B. Licheniformis...)

- Nhóm vi khuẩn quang tự dưỡ ng: gồm 5 giốngChlorobi, Cyanobacteria, Chloroflexi (filamentousanoxygenic phototrophs), Firmicutes (heliobacteria)và Proteobacteria (vi khuẩn tía có lưu huỳnh vàkhông có lưu huỳnh). Chúng có khả năng đồng hoáH2S và CO2 để xâydựng tế bào và không sinh O2.

Lactobacillus


32/88

32

Streptococcus Bifidobacteria Nấm men

1.3.Ứ ng d ụ ng củ a Probiotic

Trong y họcLợ i ích của việc sử dụng probiotic cho con ngườ i, bao gồm:

- Cải thiện sự cân bằng của hệ vi khuẩn đườ ng ruột.

- Sản xuất enzym lactase và các enzym tiêu hoá, do đó tăng khảnăng tiêu hoá đườ ng lactose và thức ăn.

- Tăng cườ ng hệ miễn dịch, giảm nguy cơ ung thư ruột k ết.

- Hỗ tr ợ trong điều tr ị các bệnh dị ứng do thức ăn, làm giảm mức

LDL cholesterol trong máu, giảm huyết áp- Đóng một vai trò quan tr ọng trong phòng chống và điều tr ị tiêuchảy.


33/88

33

1.3.Ứ ng d ụ ng củ a Probiotic

Trong chăn nuôi

Probiotic đượ c sử dụng để bổ sung vào thức ăn cho động vật nuôivớ i mục đích phòng tr ị bệnh và đượ c coi như một nhân tốthúc đẩy tăng trưở ng:

- Cải thiện tăng trưở ng vật nuôi thông qua việc kiểm soát các bệnhnhiễm trùng đườ ng ruột.

- Cải thiện việc hấ p thu thức ăn, bằng cách tăng hiệu quả của quátrình tiêu hóa hiện có và thúc đẩy sự tiêu hóa chất trướ c đâykhông có khả năng tiêu hoá.

- Giảm r ối loạn đườ ng ruột bao gồm các triệu chứng nônhoặc tiêu chảy, chán ăn và tiêu hóa thức ăn kém.

- Cải thiện sức khỏe bằng cách tăng sức đề kháng vớ i bệnhtruyền nhiễm qua việc cạnh tranh đối kháng vớ i vi khuẩngâybệnh và kích thích miễn dịch.

- Thành lậ p/tái thành lậ p hệ vi khuẩn đườ ng ruột ở các cơ thể còn non, hoặc tái lậ p hệ vi khuẩn đườ ng ruột sau khisử dụng thuốc kháng sinh.

Mỗi loài vật nuôi khác nhau ở những địa phương khácnhau cần có các chế phẩm probiotic vớ i những chủng visinh vật đặc thù và thích hợ p riêng.


34/88

34

Cơ chế tác động của probiotic

Cạnh tranh vị trí bám dính và loại tr ừ vikhuẩn gây bệnh

Sản sinh ra các chất ức chế

Kích thích hệ miễn dịch

Ứ c chế cơ chế dò tìm mật độ tớ i hạn của vikhuẩn gây bệnh


35/88

35

Ưu thế của Probiotic so vớ i kháng sinh

Kháng sinh: Xuất hiện các VSV kháng kháng sinh Tác dụng phụ không mong muốn

Probiotic: Không xâm lấn

Bảo vệ Không gây tác dụng phụ

Probiotic bắt nguồn từ đâu

Hệ VSV của tr ẻ phát triển nhanh chóng saukhi sinh

Ban đầu hệ này phụ thuộc chủ yếu vào:

Hệ vsv của ngườ i mẹ,

Phương thức sinh đẻ,

Môi trường sinh đẻ

R ất hiếm khi là do yếu tố di truyền.


36/88

36

Sau giai đoạn sơ sinh, probiotics đượ c cungcấ p cho chúng ta thông qua thực phẩm tươi,các thực phẩm lên men lactic như yogurt và

phomai, và cả những chất bổ sung probiotic

Lự a chọn probiotic

An toàn (GRAS) Nguồn gốc Chức năng Khả năng sống Khả năng bám dính, làm tổ Các sản phẩm kháng sinh Kích thích miễn dịch

Ổn định về di truyền Khả năng ngăn ngừa các VSV gây bệnh


37/88

37

Điều kiện tiên quyết để chọn 1 chủng vi

khuẩn probiotic Không gây bệnh, k hông gây độc và dị ứng. Có thể sống và trao đổi chất trong môi trườ ng dịch tiêu

hóa và môi trườ ng ruột (chịu đượ c pH thấ p, các acid hữucơ , dịch mật, nướ c bọt)

Nên bắt nguồn từ con ngườ i, có tính di truyền ổn định vàcó khả năng sống sót trong thờ i gian dài

Có khả năng điều tiết miễn dịch và giú p cơ thể kháng bệnh thông qua việc cải thiện khả năng miễn dịch hoặcsản xuất ra các chất kháng sinh trong đườ ng ruột

Bám dính tốt vào đườ ng ruột của con ngườ i vàtác động đến tính thấm của thành ruột

Kháng lại các vsv gây bệnh hoặc gây ung thư Sở hữu những tính chất có lợ i cho sức khỏe, như

bệnh r ối loạn tiêu hóa, tiêu chảy liên tục, viêmruột k ết, tiêu chảy do uống kháng sinh, viêm dạdày cấ p ở tr ẻ sơ sinh

Mang những tính chất công nghệ như có tính ổnđịnh về các tính tr ạng mong muốn trong quátrình chế biến, bảo quản và vận chuyển


38/88

38

Lợ i í c h của việc sử dụng probiotic

Sản sinh lactic acid, làm giảm pH đườ ng ruột vàức chế các VSV gây hại như Clostridium,Salmonella, Shigella, E. coli …

Giảm sản xuất ra các chất chuyển hóa độc hoặcchất gây ung thư

Hỗ tr ợ hấ p thu khoáng, đặc biệt là canxi nhờ tăng tính acid của đườ ng ruột

Tạo ra các enzyme β-D-galactosidase để phângiải lactose

Sản sinh một loạt các loại hợ p chất khángkhuẩn (bacteriocin), giúp kiểm soát VK gây

bệnh.

Sản xuất vitamins (đặc biệt là Vitamin B vàvitamin K)

Đóng vai trò như hàng rào ngăn cản các VK

gây hại khỏi việc bám dính và sinh sôi trongđườ ng ruột


39/88

39

Tiêu chảy do sử dụng kháng sinh

Tiêu chảy do sử dụng kháng sinh


40/88

40

Cách sử dụng probiotic

Tất cả các probiotic đều làm việc có hiệu quả nếuđượ c dùng sau bữa ăn, k hi lượ ng acid ở dạ dày làthấ p nhất

Acid dạ dày tiêu diệt 99.9% probiotic nếu dùng trướ c bữa ăn, nhưng chỉ khoảng 90% bị tiêu diệt nếu dùngsau bữa ăn

Do vậy, dùng sau bữa ăn giú p đảm bảo việc phát tán

cao nhất các probiotic đến ruột non và ruột già Probiotic có ích phần lớ n cho ruột non và ruột già,nhưng cũng giúp miệng và thực quản không bị nhiễmkhuẩn

Các chủng probiotic phổ biến

Lactobacillusspecies

L. acidophilus

L. plantarum

L. casei subspecies rhamnosus

L. brevis

L. delbreuckii subspecies bulgaricus

Bifidobacteriumspecies

B. adolescentis

B. bifidum B. longum

B. infantis

B. breve


41/88

41

Một số chủng khác: Streptococcus salivarius ssp.thermophilus

Lactococcus lactis ssp.lactis

Lactococcus lactis s ssp.cremoris

Enterococcus faecium

Leuconostoc mesenteroides ssp.dextranicum

Propionibacterium freudenreichii

Pediococcus acidilactici

Saccharomyces boulardii

Các chủng probiotic đang sử dụng


42/88

42


43/88

43


44/88

44


45/88

45

Sự phát triển của chế phẩm probiotic

Thế hệ đầu tiên là dạng vi khuẩn không bao (Non-coated) có nhược điểm lớ n nhất là gần như không sốngsót khi đi qua dạ dày và dịch mật .

Thế hệ 2 là dạng bao tan trong ruột (Enteric-coated) đưavào dướ i dạng viên nén hoặc viên nang có lớ p bao bênngoài, là ý tưởng hay nhưng không ứng dụng nhiều dovẫn còn nhiều nhược điểm.

Thế hệ thứ 3 là dạng bao vi nang (Micro-Encapsulated)khắc phục đượ c hạn chế của thế hệ thứ 2

Quy trình sản xuất chế phẩm probioticChủng vi sinh vật probiotic

Lên men

Ly tâmthu sinh khối

Sấy khô

Phối trộn

Bao gói, bảo quản

Nhân giống

Bổ sung phụ gia


46/88

46

Lự a chọ n chủ ng probiotic: chủng probioticđượ c lựa chọn phải phù hợ p vớ i điều kiệnnuôi tr ồng của vật chủ để có thể tồn tại, pháttriểnvà t hể hiện hoạt tính tốt.

Nhân giố ng và lên men: các chủng vi khuẩn probiotic đượ c nuôi cấy độc lậ p trên các môitrườ ng dinh dưỡ ng phù hợ p vớ i các điều kiện

nhiệt độ, pH, sục khí, khuấy tr ộn tối ưu chotừng chủng

Ly tâm thu sinh khố i: sau quá trình lên men, sinh khối tế bào đượ c thu hồi bằng phương pháp ly tâm. Thôngthườ ng sử dụng máy ly tâm lạnh liên tục vớ i lực ly tâm8000xg. Sau khi ly tâm, sinh khối đượ c r ửa bằng nướ cmuối sinh lý ở nhiệt độ 0-4oC.

Sấ y khô: sinh khối tế bào đượ c bổ sung các chất phụ gianhư: lactose, glucose, maltodextrin, sorbitol, skim milk…và đượ c sấy k h ô bằng phương pháp sấy chân không thănghoa, sấy ở nhiệt độ thấ p hoặc sấy phun (vớ i các chủng

sinh bào tử)


47/88

47

Phố i trộ n: sinh khối các chủng probiotic saukhi sấy khô đượ c phối tr ộn vớ i nhau theo cáctỷ lệ thích hợ p và phối tr ộn vớ i một số phụgia thích hợ p hình thành chế phẩm dạng bột.

Bao gói, bả o quả n: chế phẩm đượ c bao góitrong túi kim loại hoặc trong chai nhựa, chaithủy tinh, bảo quản nơi thoáng mát, ở nhiệtđộ thườ ng

PREBIOTICS


48/88

48

THE PREBIOTIC CONCEPT

A prebiotic was first defined in 1995 by Gibson andRoberfroid [2] as

“a non-digestible food ingredient that beneficially affects thehost by selectively stimulating the growth and/or activityof one or a limited number of bacteria in the colon, andthus improves host health.”

Là nhữ ng thự c phẩ m không tiêu hóa đượ c, có lợ i cho vật chủ thông qua việc kích thích sự phát triể n hoặc hoạt tínhcủa một hoặc một số vi khuẩ n chọn lọc trong ruột và do

đ ó cải thiện sứ c khỏe vật chủ.

New definition

“[A prebiotic is] a selectively fermented ingredientthat allows specific changes, both in thecomposition and/or activity in thegastrointestinal microflora that confers benefitsupon host well being and health.”

Prebiotic là nhữ ng thành phần có thể lên men đượ ccó khả năng làm thay đổ i cả về thành phầnvà/hoặc hoạt tính của hệ vi sinh đườ ng ruột,mang lại thể tr ạng t ố t v à sứ c khỏe cho vật chủ


49/88

49

A BRIEF HISTORY OF

PREBIOTICS

A BRIEF HISTORY OF PREBIOTICS

Criteria of Prebiotic

Non-digestibility

Fermentation by the intestinal microbiota

Selective stimulation of growth and activityof intestinal bacteria


50/88

50

ADVANTAGES ANDDISADVANTAGES OF THE

PREBIOTIC STRATEGYAdvantages over probiotics Stable in long shelf life foods and beverages;

Heat and pH stable and can be used in a wide range of processed foodsand beverages;

Have physicochemical properties useful to food taste and texture;

Resistant to acid, protease, and bile during intestinal passage;

Stimulate organisms already resident in the host, and so avoidhost/strain compatibilities, and the need to compete with an alreadyestablished microbiota;

Stimulate fermentative activity of the microbiota and health benefitsfrom SCFA (short chain fatty acids);

Lower intestinal pH and provide osmotic water retention in the gut.

Advantages over antibiotics

Safe for long-term consumption and prophylactic approaches;

Do not stimulate side effects such asantibiotic-associated diarrhea, sensitivity toUV radiation, or liver damage;

Do not stimulate antimicrobial resistance

genes; Not allergenic.


51/88

51

Disadvantages of prebiotic

Unlike probiotics, overdose can causeintestinal bloating, pain, flatulence, ordiarrhea.

Not as potent as antibiotics in eliminatingspecific pathogens.

May exacerbate side effects of simple sugar

malabsorption during active diarrhea.

TYPES OF PREBIOTICS

Most identified prebiotics are carbohydrates. Within these,there is a wide diversity of molecular structures. However,these carbohydrates share a number of physiological

traits important to their beneficial effects. They are nondigestible (or only partially digested); nonabsorbable in the small intestine; poorly fermented by bacteria in the mouth; well fermented by purportedly beneficial bacteria in the gut; poorly fermented by potentially pathogenic bacteria in the

gut.


52/88

52

PRODUCTION OF PREBIOTIC


53/88

53

Synbiotic= Probiotic+ Prebiotic

Khái niệm synbiotics đượ c đưa ra nhằm môtả các TP và chất bổ sung nhằm tăng cườ ngsức khỏe, đượ c dùng như là những thành

phần thực phẩm chức năng bở i conngườ i(Gibson, 2004).

Hợ p lực tiềm năng giữa pro-& prebiotics Cải thiện khả năng sống ở phần đầu của quá

trình tiêu hóa Thúc đẩy hiệu quả của probiotics


54/88

54

Cải thiện khả năng sống của VK trong sản phẩm TP, kéo dài thờ i gian sử dụng

Tăng cườ ng số lượng VK đến ruột k ết ở dạngcòn sống

Kích thích sinh trưở ng và bám dính vào ruộtk ết của cả VK nội sinh và ngoại sinh


55/88

55

Sử dụng hóa chấtđộc hại, có

nguồn gốc khôngrõ ràng

Ngộ độc thực phẩm

Khai thácthủy sản


56/88

56

Thu nhận dịch bacteriocin thô từ vikhuẩn lactic va ̀ khảosát các đặc tính củadịch bacteriocin làmcơ sở để xây dựng quytrình công nghệ bảoquản cá giò nguyên

liệu tươi bằng dịch bacteriocin.

Ứ ng dụng bacteriocin trong bảo quản

thủy sản

EnzymesEnzymes


57/88

57

Các enzyme thườ ng sử dụng Gồm 6 nhóm Enzyme

+ Oxidoreductases (lypoxygenase, polyphenol oxidase)

+ Transferases

+ Hydrolases (protease, amylase, lypase, pectinase…)

+ Lyases

+ Isomerases (glucose isomerase)

+ Ligases

Nguồn thu nhận enzyme

Động vật: dạ dày bê, nội tạng tôm, mực, cá…

Thực vật: đu đủ, dứa, lá muồng trâu, quảsung…

Vi sinh vật: Bacillus subtilis, Streptomyces, Asperillus…


58/88

58

Cơ chế tác động của enzyme protease

Phương pháp chiết tách và thu nhận

enzyme


59/88

59

CHIẾT RÚT VÀ TINH SẠCH

PROTEASE

Quy trình

Thẩm tích

Tinh sạch bằng sắc k í lọc gel

Thu phân đoạn c ó h oạt tínhenzyme

Enzyme có độ tinh sạchcao

Đầu tôm

Nghiền mịn

Chiết r ú t bằng nướ c muối sinh lý, tỷ lệ 1w:3v

Ly tâm 7000 vòng/phút, 20 phút

Xác địnhhoạt độ dịchchiết

K ết tủa dịchchiết bằng aceton 70%

Ly tâm 7000 vòng/phút, 20 phút

Xác địnhhoạt độ chế phẩm thô

Các bướ c tách chiết enzyme bromelain:

K ết tủa

Chồi, thân, ládứa

Xaynhuyễn

Lọc

Ly tâm 1

Bromelin

Ly tâm 2

Sấy

bã

bã

dịch


60/88

60

Ứ ng dụng enzyme trong CNTP Nhóm oxydoreductases

Nhóm hydrolases: nhiều ứng dụng quan tr ọngnhất

Nhóm isomerases

Ứ ng Dụng Protease Trong công nghiệ p: Trong sản xuất

nướ c chấm : Nướ c mắm, tương,chao,…

Trong công nghệ thực phẩm : Làmmềm thịt, tăng hương vị thịt sau khichế biến,…

Trong công nghệ thuộc da : Làmmềm lông, sạch lông, bóng da,…

Trong công nghệ tơ tằm : Làm bóng và tách r ờ i các sợ i tơ . Xà bông, kem giặt có enzyme sẽ tẩy dễdàng các vết bẩn. Đặc biệt ứngdụng giặt sạch vết máu, sữa trên

vải. Trong công nghiệ p sữa, các

protease như renine, pepsine đượ cdùng trong sản xuất formate, sữađông tụ.

Trong nông nghiệ p : Protease đượ c dùng để sản xuất

dịch thủy phân làm giàu đạm bổsung vào thức ăn của lợ n và giacầm.

Trong mỹ phẩm : Ngườ i ta tr ộn một lượ ng nhỏ

protease vào kem xoa, kem cạo râu,dầu gội, dầu bôi tóc, kem mặt,… đểlàm da mềm mại, tẩy bỏ dễ dànglớ p tế bào già.


61/88

61

Ứ ng Dụng ProteaseTrong y học : Protease đượ c dùng

để sản xuất môi trườ ng dinhdưỡ ng nuôi vi sinh vật, sảnxuất huyết thanh miễn dịch. Sửdụng enzyme collagenase trongđiều tr ị cơ gân, mạch máu… bịxơ cứng

Dùng để phân hủycáccục máuđông trong cơ thể, chữa bệnhnghẽn t ĩ nh mạch… Sử dụngcác chất hoạt hóa và kìm hãm

protease để điều tr ị các bệnhđặc trưng.

Sản xuất thuốc làm tăng khảnăng tiêu hóa protein củanhững ngườ i bị tiêu hóa kém…

Trong k ỹ nghệ phim ảnh : Protease từ vi khuẩn đượ c dùng

để tái sinh các nguyên liệu như phim điện ảnh, phimRơnghen…

Protease phân giải và hòa tanlớ p nhũ tương gelatin trên

phim và giấy ảnh, do đó có thểlàm sạch và sử dụng tr ở lại cácloại phim và giấy ảnh quý.

Ứ ng Dụng Protease


62/88

62

EnzymesEnzymes – – General propertiesGeneral properties

All enzymes are proteins that function as biological catalysts They are essential for reactions to occur in living (and dying) cells They can have a dramatic impact on the quality deterioration of many

foods They can be used to perform positive reactions in food and beverage

processing (also textile, leather and pharmaceutical industry) Have specific ability to convert a particular substance into a particular

product Very rapid action Only need small amount Can easily control them by adjusting their environment, e.g. pH, T,

concentration…..

They are all natural and non-toxic

Change in

environment

Enzymes have one (or more) active sites in their structure thathave great specificity for certain substrates (bind only to these)

and catalyze their transformation into specific products


E E-S

E-S#E + P


63/88

63

SucroseLactose



The reason enzymes are able to speed up chemical reactions so much comes from theirability to bind to their substrates with very high specificity and significantly lower theactivation energy (Ea) of the reaction converting a substrate to a product

Speed up reactions by 103-1011 compared to other catalysts; 108-1020 compared touncatalyzed reactions

F r e e

e n e r g y

Progress of reaction

No enzyme

Enzyme

E + S

E-S

E + P

Ea

Ea

A C

A C

E EA


64/88

64


There are six main types/groups of enzymes classified based on theirchemical reaction mechanism

1. Oxidoreductases

Catalyze oxidations or reductions of substrates

Some important food reaction examples:

Lipid oxidation – lipoxygenase (adds an oxygen on fatty acids)

Browning – polyphenol oxidase (oxidizes phenols in food)

2. Transferases

Catalyze a shift of a chemical group from a donor to acceptorsubstrate

Not so important in foods


3. Hydrolases

Catalyze the hydrolysis (with help of water) of substrates (i.e. breaking of bonds)

By far the most important enzymes with respect to food qualityand use in food processing

Some important food reaction examples:

Texture, protein modification – proteases (cleave the peptide bond)

Texture, carbohydrate modification – e.g. amylases (cleaveglycosidic bonds) and pectinases (act on several groups/bonds)

Hydrolytic rancidity, fat crystallization modification – lipases(cleave ester bonds)


65/88

65


4. Lyases

Catalyze the removal or addition of chemical groups tosubstrates

Not so important in foods

5. Isomerases

Catalyze intramolecular rearrangements

An important food reaction example:

Sweetness (Glu Fru) – glucose isomerase (converts aldose toketose)

6. Ligases

Catalyze combinations of substrates Not so important in foods

ss

130


66/88

66

EnzymesEnzymes – – Important food enzymesImportant food enzymes

HYDROLASES They all have in common that they break bonds with the help of water 1. Glycoside hydrolasesA) Enzymes that hydrolyze starch (glycosidic bonds)

-amylase Hydrolyses -1-4 glycosidic bonds within starch Results in dextrins, maltose and maltotriose

-amylase Hydrolyses -1-4 glycosidic bonds from the non-reducing end of starch Results in maltose

Glucoamylase Hydrolyses -1-4 and -1-6 glycosidic bonds in starch Can hydrolyze all the way to glucose

Pullulunase Hydrolyses -1-6 glycosidic bonds in starch

These enzymes are naturally present in the food or are found inmicroorganisms added to the food

132


67/88

67


Food importance of the glycoside hydrolases

Corn syrup production Using a cocktail of enzymes

starch can be converted to aglucose syrup (dextrose)

Start with -amylase to breakamylose and amylopectin tosmaller units

Then use glucoamylase to breakdown to glucose

If maltose is desired use -

amylase and pullulanase


Baking -amylases are important to “dextrinize” the disrupted starch granules

(rupture during milling) and the dextrins are then hydrolyzed to maltose by-amylase gives fermentable sugar for yeast to produce CO2 (essentialfor rising of the bread)

On baking there is further action of the amylases on the gelatinized starch plays an important role in the final texture and quality of bread

Amylases added to bakery products can minimize staling

Need to add -amylases to some flours (what harvested in dry climates)

Brewing High level of amylases in barley malt (no need to add more)

During mashing (milled barley malt and water at 50C) amylases hydrolyzestarch to give maltose for yeast to utilize and produce CO2 and ethanol


68/88

68


B) Invertase

An enzyme that hydrolyzes the glycosidic bond between glucose andfructose in sucrose

Results in invert sugar (free glu and fru)

Popular in the confectionary industry because invert sugar issweeter than sucrose and has less tendency to crystallize

Popular in soft candy fillings

C) Lactase

An enzyme that hydrolyses the glycosidic bond between galactoseand glucose in lactose

Increases sweetness and solubility of the sugar

Done in the dairy industry to minimize crystallinization in icecream and to produce lactose free products


2. Pectinases

Occur widely in fruits and vegetables and are responsible for thedegradation of pectic substances Pectin methyl esterase

Hydrolyze the methyl ester linkages of pectin

Causes loss of cloud in citrus juice (big problem)

Converts colloidal pectin to non-colloidal pectin

We add this enzyme when clarity is desired (e.g. apple juice)

PME

90C for 1 min

O OO

O O OO

C O O C H3

C OO H CO OC H3

O OO

O O OO

C O O C H 3 C O O H C O O C H 3

O OO

O O OO

C O O C H3 C OO H C O O CH 3

O OO

O O OO

C O O C H 3 C OO H C O OC H 3

O OO

O O OO

C OOH C OO CH3

O

O OO

O O OO

C OO H C OO CH3

OCa

O OO

O O OO

C OOH C OO CH3

O

O OO

O O OO

C OO H C OO CH3

OCa

O OO

O O OO

C OOH C OO CH3

O

O OO

O O OO

C OOH C OO CH3

OCa

O OO

O O OO

C OO H CO OC H3

O

O OO

O O OO

C OO H C OOC H3

OCa


69/88

69


3. Proteases Enzymes that hydrolyze peptide bonds in proteins

A) Papain Found in papaya Broad pH (3-11) and temperature stability

For this reason very popular for a variety of food applications1. Used as a meat tenderizer on inferior meat cuts (can also use slice of

pineapple on meat) The enzyme makes its way into the muscle and hydrolyzes

primarily connective tissue proteins (collagen etc.) and softensmuscle

Have to use low amount to prevent liquefaction of muscle If you mix raw papaya into Jell-O it will not form a gel Other popular tenderizing enzymes are ficin (from figs),

bromelain (from pineapple) and microbial proteases


70/88

70


2. Papain can also be used to clear turbidity (chill haze) in beer When bottled or canned beer is kept below 10C (50F) a haze can form

Interactions of proteins/polypeptides and tannins in beer This can be prevented using chill-proofing

Protease (papain mostly used) added during post-fermentationmaturation to hydrolyze the proteins/polypeptides to prevent largeaggregates to form on cooling


B) Digestive proteases Trypsin & Chymotrypsin

Found in animal pancreas

Can cause quality problems in muscle foods if contaminationfrom intestines occurs (e.g. ground products) over-softening ofthe meat

They are often used to make protein hydrolysates for the food, beverage and the pharmaceutical industry

Most active at pH 7-9 Pepsin

Very acidic activity optima (pH 1.8)

Somewhat limits its use Used in cheese making, chillproofing and also in making protein

hydrolysates

animal and fertilizer use primarily, some for food use


71/88

71


Chymosin (rennin)

Essential for the manufacture of good quality cheeses Found in the fourth stomach of suckling calf's

Very expensive and “inhumane” to process now so it has been engineeredinto a bacteria that mass produces it

Has a very specific activity Hydrolyzes only one bond in к-casein, one of the many proteins that make

up the milk casein protein complex (к-, -, -casein)

This breaks up the casein complex (micelle) and it aggregates leading to aclot, the first step in cheese production

Most other proteases can initiate a milk clot like chymosin but they wouldcontinue the casein hydrolysis producing bitter peptides and eventually

breaking the clot


C) Microbial proteases Several fungal and bacterial proteases are used in the food industry Fungal proteases Some have almost equal ability to form cheese cloths like chymosin A protease cocktail from Aspergillus oryzae is used to partially break

down bread proteins (glutens) to reducing mixing time and makingthem more extensible

Some are added to help with flavor and texture development andspeeding up fermentation in fermented dairy products

Fungal proteases are also used to tenderize meat Bacterial proteases Subtilisin from Bacillus subtilisin is popular and is used in

combination with papain in beer chillproofing


72/88

72


4. Lipases Enzymes that all hydrolyze ester bonds between fatty acids and a glycerol

molecule Work at the water-oil interface

Two classesa) 1,3-lipases: preferentially hydrolyze ester bonds at SN1 and SN3

b) 2-lipases preferentially hydrolyze ester bonds at SN2


Lipases have a dramatic impact on the quality of food products

A) Lead to hydrolytic rancidity

BAD when

Free fatty acids released in muscle foods and react to proteins todenature them and give a tough texture (happens on freezing muscle)

they are not inactivated in milk; release short chain fatty acids that arevery volatile and can also oxidize

GOOD when

Used in fermented products

Extremely important in ripening of cheeses and dry-sausages

Short chain fatty acids released from milk fat produces the

characteristic odor and flavor of these products (C:8 especially)


73/88

73


B) They can be used to modify the properties of lipids Very popular application in the margarine industry to modify lipid crystal

structure to give different textures and melting points

Also used to produce mono and diglycerides for use as emulsifiers

A very unique reaction system must be used for these enzymes since they aresoluble in water but act on a lipid substrate

The enzyme is locatedin the water droplet of

a water-in-oil emulsionand acts on the oil

surrounding the waterdroplet


74/88

74


ISOMERASES They all catalyze the intramolecular arrangement

within a molecule

Glucose isomerase The most important for the food industry

Catalyzes isomeric rearrangement of glucose tofructose (converts an aldose to a ketose) Gives a sweeter product than corn syrup

Sweetness glu = 70; fru = 170; sucrose = 100

Product called high fructose corn syrup

Made from corn syrup (which is made by amylasedigestion of starch)

Enzymes are immobilized in large columns wherethe reaction takes place – can reuse them

Glu isomerase

pH 7

50-60C

CornSyrup

42% (HFCS) 52%


OXIDOREDUCTASES Enzymes that catalyze the oxidation or

reduction of substrates

A) Lipoxygenase Found in a wide variety of plants

(primarily legumes) and have also beenidentified in animal tissue (e.g. in the skinof fish)

Specific for the oxidation of fatty acidsthat have a cis, cis penta-1,4-diene unit,so there are three naturally occurring fattyacids that can be substrates Linoleic acid (2 double bonds) Linolenic acid (3 double bonds) Arachidonic acid (4 double bonds)


75/88

75


Importance of lipoxygenases in foods Desirable

The enzyme plays a role in bleaching of wheat and soybean flours It contributes to the formation of S-S bonds in gluten in dough, thus one

does not have to add chemical oxidizers

Undesirable Lipid oxidation and reactions of its products

Breakdown products of hydroperoxides give off-flavors and odors Oxidation products (the free radicals or hydroperoxide) can bind and/or oxidize

proteins to lead to textural problems Lipid oxidation also leads to nutritional loss of essential polyunsaturated fatty acids

Vitamins may also be oxidized by the oxidation products Chlorophylls and carotenes can be bleached

Its action can be effectively delayed by using antioxidants


B) Polyphenol oxidase (PPO)◦ Found in plants (fruits and

vegetables), animals (includinghumans), insects and microbes

◦ Catalyzes the oxidation ofphenolic compounds (monoand/or diphenols) in thepresence of O2 to give quinoneswhich polymerize into melaninpigments (desirable orundesirable)

◦ Its activity can be inhibited by:

Removing O2 pH < 4.5 (lemon juice)

Ascorbic acid (vit-C) (again,lemon juice)

Bi-sulfites

EDTA

Undesirable browning of apples,

bananas, mushrooms, shrimp, lobster,

human freckles?Up to 50% economic loss of tropical

fruit due to PPO activity

Desirable browning of tea, coffee,

cocoa, raisins, prunes, tobacco,

human tan, freckles?

Polymerizes Melanins


76/88

76

Vấn đề 6: Ứ ng dụng CN Gen

Ưu điểm

- Nhân nhanh các giống câytr ồng, vật nuôi.

- Tạo các giống mớ i cho năngsuất cao, phẩm chất tốt.

- Tạo ra các sản phẩm mangtính đột phá, có khả năngứng dụng hiệu quả.

- Làm phong phú, đa dạngcho thế giớ i sinh vật

Nhượ c điểm

- Vấn đề đạo đức?

- Rào cản tâmlý

- Chi phí đầu tư

- Trình độ k ỹ thuật

- Mất cânbằng hệ sinh thái tựnhiên.


77/88

77

Các phương thức tạo cây hoàn chỉnh

in vitro

K ỹ thuật tạo giống cây tr ồng bằng phương

pháp chuyển gen

Chuyển gen có thể đượ c hiểu chung là một quátrình đưa ADN vào tế bào.

Tế bào thự c vật chứ a 3 bộ genôm khác nhau, tồntại trong nhân, ty thể và lạp thể.

Phân tử ADN của các sinh vật có thể bị cắt, ghépvà nhiều thay đổi khác trong điều kiện in vitro.

Nhữ ng kỹ thuật thao tác cho phép các nhà khoahọc tách một trình tự ADN đơn từ một sinh vậtvà ghép nó vớ i ADN của cơ thể sinh vật khác, tạora cấu trúc gọi là ADN tái tổ hợ p.


78/88

78

CÁC ĐIỀU KIỆN CẦN CHO CHUYỂN GEN Ở

THỰ C VẬT Một số đặc tính mà một vectơ mang gen chuyển cần có:

-Kích thướ c của vectơ càng nhỏ càng tốt, và dễ xâm nhập vàotế bào đồng thờ i thuận lợ i trong quá trình sao chép.-Vectơ phải có khả năng tái bản, nhờ đó ADN trên vectơ có thểsao chép và đượ c duy trì trong quần thể tế bào.-Mang nhữ ng đặc tính cho phép phát hiện dễ dàng, đượ c mãhoá bở i các gen chỉ thị chọn lọc-Chứ a í t n hất một vị trí nhận biết của enzym giớ i hạn để dùnglàm vị trí ghép ADN trong tạo thể tái tổ hợ p.

CÁC ĐIỀU KIỆN CẦN CHO CHUYỂN

GEN Ở THỰ C VẬT

Vi khuẩn v à một số vi sinh vật khác cóchứ a các phân tử ADN dạng vòng vàtương đối nhỏ, tách biệt vớ i nhiễm sắc thểvi khuẩn và sao chép độc lập. Nhữ ng phântử này đượ c gọi là plasmid

Ngoài vi khuẩn, các virus cũng đượ c sử dụng làm vectơ và chúng có thể hoạt động

như các phân tử vận chuyển đối vớ i cácđoạn ADN tương đối lớ n.


79/88

79

Sơ đồ quá trình chuyển gen

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂ N GEN ỞTHỰ C VẬT

Có nhiều phương pháp chuyển gen vào thự cvật nhưng có thể phân thành hai nhóm phươngpháp chính: phương pháp chuyển gen gián tiếpvà phương pháp chuyển gen trự c tiếp.

Trong phương pháp chuyển gen gián tiếp, genđượ c chuyển v à o tế bào thự c vật qua một sinh vậttrung gian thườ ng là vi khuẩn hoặc virus.

Ở phương pháp chuyển gen trự c tiếp, gen đượ cchuyển trự c tiếp vào tế bào thự c vật thông qua

nhữ ng thiết bị hoặc thao tác nhất định mà khôngphải nhờ các sinh vật trung gian.


80/88

80

Chuyển gen gián tiế p

Chuyển gen nhờ vi khuẩnAgrobacterium

Agrobacterium là nhóm các vikhuẩn đất Gram âm gây ra cáctriệu chứng bệnh ở cây. Agrobacterium gồm có các loài: A.tumefaciens, A.rhizogenes, A.rubi, A.radiobacter .

Trong tự nhiên thườ ng thấy

các khối u hình thành ở cổ r ễ(chỗ tiế p giáp giữa r ễ và thân)khi cây bị nhiễm vi khuẩn đất A.tumefaciens.

Chuyển gen nhờ vi khuẩn Agrobacterium


81/88

81

Chuyển gen nhờ Agrobacterium tumefaciens

Vi khuẩn Agrobacterium tumefaciens.


82/88

82

Ti plasmid

Bản đồ của các dạng Ti-plasmid. A: dạng tự nhiên ban đầu, B:dạng cis, C: dạng trans.


83/88

83

Ti plasmid và T-DNA

Chuyển gen nhờ virus

Dùng virus làm vectơ chuyển gen vào thự c vật. Ưu điểm:+ Chúng dễ xâm nhập và lây lan nhanh trong cơ thể thự c vật.+ Có thể mang đoạn ADN lớ n hơn so vớ i khả năng của các

plasmid. Một số hạn chế:

+ Các axit nucleic của virus không ghép nối vớ i bộ gen củathự c vật, bở i vậy ADN tái tổ hợ p không di truyền đượ c chocác thế hệ sau thông qua hạt. Do đó nhân giống các câychuyển gen phải qua con đườ ng vô tính.

+ Sự lây nhiễm virus thườ ng làm yếu tế bào thự c vật ở cácmứ c độ khác nhau… Vì thế chuyển gen nhờ virus nhìnchung ít đượ c sử dụng.


84/88

84

Phương pháp chuyển gen tr ực tiế p

Chuyể n gen trự c tiế p bằ ng hoá chấ t Trướ c tiên tế bào thự c vật đượ c loại bỏ thành tế bào bằng

phương pháp enzym tạo r a cấu trúc tế bào trần (protoplast). Tếbào trần có t hể hấp thụ ADN, tổng hợ p thành tế bào và sau đó táisinh cây hoàn chỉnh.

Việc hấp thụ ADN trự c tiếpvàotế bào trần đượ c thự c hiệnnhờ tác động của một số hoá chất như canxi phosphat hoặcpoliethylene glycol (PEG).

Tần số chuyển gen là rất thấp, tuy nhiên các tế bào trần có t hể tạora vớ i số lượ ng lớ n đã khắc phục đượ c hạn chế của phương phápnày.

Chuyển gen bằng hoá chất là phương pháp có thể áp dụng đối vớ inhiều loài thự c vật.


Chuyể n gen bằ ng xung điệ n Phương pháp này dự a trên cơ sở xung điện ca o tạo ra cá c lỗ

tạm thờ i trên màng tế bào, qua đó các phântử lớ n bao gồm cảADN có thể đi vào tế bào. Chuyển gen bằng xung điện c ó một số trở ngại như :-Tỷ lệ các tế bào đượ c chuyển gen còn thấp.-Sứ c sống của tế bào giảm đột ngộtkhibị sốc điện.-Việc tái sinh ở một số loài rất khó khăn.

Mặc dù còn có các hạn chế như trên nhưng phương pháp

chuyển gen bằng xung điện đã đượ c sử dụng trong chuyển gen ở một số loài thự c vật một l á mầm bao gồm: ngô, lúa…


85/88

85


Chuyể n gen bằ ng vi tiêm Phương pháp vi tiêm thườ ng

dùng tế bào trần làm đối tượ ng thaotác cho chuyển gen vào tế bào thự cvật. Theo phương pháp này tế bàođượ c giữ trong ống thuỷ tinh bằngmột lự ch ú t yếu và ADN đượ c tiêmtrự c tiếp vào nhân tế bào qua pipetthuỷ tinh rất nhỏ. Quá trình vi tiêmcần sự hỗ trợ của kính hiểnvivàthiết bị vi thao tác.

Hạn chế của phương pháp là cầndùng các thiết bị có độ chính xác caovà cần kỹ năng phứ c tạp của ngườ isử dụng …


Chuyể n gen qua ố ng phấ n Phương pháp chuyển gen qua ống phấn đượ c Ray

Wu và đồng nghiệp đưa ra năm 1988 trên cơ sở các kếtquả nghiên cứ u ở lúa.

Trong phương pháp này, ADN cần chuyểncóthể theođườ ng ống phấn chui vào bầu nhuỵ cái. Quá trìnhchuyển gen xảy ra ngay sau khi ống phấn mọc qua vòinhuỵ và đưa tinh tử vào thụ tinh cho tế bào trứ ng.

Chuyển gen qua ống phấn đạt kết quả tốt nhất ngay sauquá trình thụ tinh nhưng hợ p tử chưa phân chia.


86/88

86


Chuyể n gen bằ ng súng bắ n gen Chuyển gen dùng súng bắngenlà phương pháp do Sanford

đưa ra năm 1987 và đã đượ c chứ ng minh khá hiệu quả đối vớ i cáctế bào thự c vật.

Nguyên tắc chung của phương pháp là dùng các viên đạn có kíchthướ c nhỏ mang ADN để bắnvàotế bào thự c vật. Đạn l à cá chạtvàng (hoặc Tungsten) rất nhỏ, đượ c bọc plasmid tái tổ hợ p manggen cần chuyển. Viên đạnnàysẽ đượ c bắn vào khối mô nhờ áp lự ccao của luồng khí helium do một thiết bị cung cấp. Nhờ tiếp xúc vớ itế bào, trong một số trườ ng hợ p, qúa trình chuyểngen đã xảy ra.

Phương pháp dùng súng bắngen đã đượ c sử dụng phổ biến trongchuyển gen vào tế bào thự c vật một l á mầm, bao gồm các loài ngô,

lúa, lúa mỳ, đại mạch, mía… (Trigiano và Gray, 1999).

Chuyể n gen bằ ng súng bắ n gen

Thao tác chuyểngenbằng phương thứ c dội bom


87/88

87


Ưu điểm:

- Tần số chuyển gen cao

- Có thể chuyển vàonhân, lục lạp, tế bào.

Nhượ c điểm:

- Đầu tư ban đầu cao.

- Có sự xáo trộn trật tự

của đối tượ ng chuyểngen.



88/88

Thực vật chuyển gen

Cam và cà chua chuyển gen

[123doc.vn] - ung-dung-cong-nghe-sinh-hoc-trong-bao-quan-va-che-bien-thuc-pham.pdf

Documents