Mô tả sản phẩm

Giới thiệu sản phẩm:

Trong các lĩnh vực công nghiệp thực phẩm, nguyên liệu thức ăn từ thực vật thường được sử dụng. Tuy nhiên, các nguyên liệu này cũng chứa các thành phần không mong muốn có thể gây độc ảnh hưởng đến sức khỏe và tăng trưởng của vật chủ. Hơn nữa, suy dinh dưỡng và các bệnh liên quan đến đói gây ra hơn 60% số ca tử vong ở các vùng nghèo. Xóa bỏ nạn đói và suy dinh dưỡng là một trong những thách thức cơ bản nhất mà nhân loại phải đối mặt. Chất lượng dinh dưỡng thực phẩm là yêu cầu quan trọng cũng như ảnh hưởng của phần thực phẩm được chấp nhận. Vì vậy, nghiên cứu về chất kháng dinh dưỡng đặt ra những câu hỏi thiết yếu về sức khỏe con người và góp phần hiểu biết về những gì mọi người thực sự ăn và những tác động có thể xảy ra. Ngũ cốc và các loại đậu được coi là lương thực chính ở các nước châu Á và được tiêu thụ trên toàn thế giới vì chúng chứa hàm lượng cao các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng. Trong nhu cầu trong ăn uống của con người và một số động vật, sự sẵn có của các chất vi lượng với hàm lượng lớn và hoạt tính sinh học khả dụng của chúng đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động chuyển hóa. Tuy nhiên, chúng cũng chứa hàm lượng cao các thành phần không mong muốn, hay còn gọi là yếu tố kháng dinh dưỡng (ANF, anti-nutritional factors) làm giảm khả dụng sinh học của các thành phần khác nhau. Thiếu hụt các chất vi lượng, chẳng hạn như vitamin và khoáng chất, là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây rối loạn sức khỏe chuyển hóa ở các vùng thu nhập thấp. Bên cạnh đó, sản phẩm protein có nguồn gốc thực vật (PNGTV) được xem là đặc trưng bởi sự mất cân bằng amino acid và chứa hàm lượng lớn các ANF bao gồm polysaccharides phi tinh bột (non-starch polysaccharides, NSPs), phytic acid, tanin, saponin cũng như alkaloid, ảnh hưởng đến việc sử dụng chất dinh dưỡng này trong dinh dưỡng động vật. Các ANF sẽ làm giảm sự khả dụng sinh học của các thành phần khác nhau. Một trong các ANF điển hình là phytate (myo-inositol hexakisphosphate, IP6) và được biết đến với hoạt động bắt giữ kim loại (chủ yếu như canxi, sắt, đồng và kẽm). Chúng có thể được tìm thấy trong nhiều hệ sinh thái và được tạo ra chủ yếu bởi thực vật (chứa nhiều trong hạt). Trong các loại ngũ cốc như gạo, lúa mì và kê, phytate chủ yếu được tìm thấy trong các lớp nhân bên ngoài thường được loại bỏ trong quá trình xay xát. Ngược lại, ở bắp, phytate được tìm thấy trong nội nhũ. Phần lớn phytate trong cấu trúc chứa phospho (P) tồn tại dưới dạng phức hợp muối canxi hoặc magiê. Tổng số P trong hạt ngũ cốc, hạt có dầu và các loại đậu hạt là phytate P, với 1-25% tổng số P được tìm thấy ở các dạng rễ và củ khác nhau và một lượng nhỏ ở lá, trong khi cám gạo và các loại hạt có dầu khác chiếm 56-77% P trong tổng số. Phytate có khả năng liên kết mạnh với các bề mặt khoáng chất, đặc biệt là đất sét, và tạo thành các phức hợp kim loại không hòa tan. Những đặc điểm này có thể thúc đẩy phytate chống lại sự khoáng hóa của vi khuẩn, dẫn đến sự tích tụ của nó trong đất. Các cation dương đa hóa trị như các dẫn xuất của nhóm Mg2+, Zn2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+ và amino trong các phân tử protein có thể bị chelate hóa bởi phytic acid, dẫn đến khả năng hòa tan dinh dưỡng, tính khả dụng sinh học và khả năng hấp thụ ở động vật thấp hơn. (Tham khảo doi: 10.1080/10408398.2012.660251) Tannin là một polyphenol chống oxy hóa đáng kể với các đặc tính đa chức năng cho sức khỏe con người. Các oligome flavan-3-ols và flavan-3, 4-diols này được tìm thấy trong phần cám của các loại đậu. Ngoài ra, loại polyphenol tan trong nước này được tìm thấy trong nho và trà xanh. Một số nghiên cứu đã xác định rằng dê có khả năng chống lại các chất tanin này, nhưng gia súc và cừu rất nhạy cảm. Khi hấp thụ tanin, chúng tạo thành các hợp chất với protein, gây ra sự vô hiệu hóa nhiều enzyme tiêu hóa và giảm khả năng tiêu hóa protein. (Tham khảo doi: 10.3390/foods8060199) Saponin là các hợp chất thực vật thứ cấp được tìm thấy trong các loại đậu, hạt hướng dương, lá rau bina, lá trà, hạt quinoa, củ cải đường và các loài allium. Do tác dụng ức chế của các enzyme tiêu hóa như amylase, glucosidase, trypsin, chymotrypsin và lipase, những chất kháng dinh dưỡng này có thể gây ra các vấn đề sức khỏe liên quan đến chứng khó tiêu. Đặc biệt, saponin chứa các phân tử lưỡng tính với các gốc đường ưa nước và khung cấu trúc của triterpene pentacyclic kỵ nước, khiến chúng trở nên quan trọng để thay thế cholesterol trong màng tế bào. Do đó, các chất chứa saponin này là các thành phần tan máu không mong muốn phải bị phá hủy để được sử dụng trong thức ăn chăn nuôi. (Tham khảo doi: 10.1007/s11418-016-1026-9) Quan trọng hơn, một số ANF có khả năng gây hại tồn dư trong các loại thực phẩm chế biến do một trong số chúng ổn định với nhiệt. Nhiều phương pháp và công nghệ truyền thống như quá trình lên men, nảy mầm, tách hạt, hấp tiệt trùng, ngâm và các quy trình khác được sử dụng để khử hoạt tính của đậu tương (chất ức chế trypsin) hoặc sử dụng enzyme phytase để khử hoạt tính phytate. Có thể giảm thiểu mức độ chất kháng dinh dưỡng trong thực phẩm bằng cách sử dụng nhiều chiến lược một mình hoặc kết hợp. Để loại bỏ các chất kháng dinh dưỡng, chất gây dị ứng và độc tố, quá trình lên men được coi là một trong những phương pháp chế biến hiệu quả nhất. Ngoài ra, phương pháp lên men và bảo quản bằng vi khuẩn sinh axit lactic (LAB) được cho là kỹ thuật hiệu quả nhất để bảo quản các chất dinh dưỡng và hoạt chất trong các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật, cũng như là một cách độc đáo để cung cấp thức ăn thô xanh giàu dinh dưỡng trong các mùa không canh tác được.

Tính năng cơ bản:

Các tác giả đã tiến hành các phân tích sâu rộng về đặc điểm di truyền của hàng loạt các chủng vi sinh vật từ các nguồn gốc khác nhau và có mang đa dạng các đặc điểm di truyền tham gia xử lý các thành phần không mong muốn trong nguyên liệu thức ăn từ thực vật. Các kết quả đạt được là sự phát hiện các chủng mang một hoặc nhiều đặc điểm mong muốn dùng để tạo hỗn hợp vi sinh thỏa mãn các chức năng theo thiết kế ban đầu, và nhờ đó hoàn thành giải pháp. Đó là, giải pháp về hỗn hợp vi sinh vật có các thành phần và các đặc điểm cụ thể như sau: • Gồm các loài/chủng vi sinh vật có nguồn gốc không liên quan mẫu bệnh với các đặc điểm phân lập và nuôi cấy được trình bày trong Bảng 2; • Mang các đặc điểm di truyền của các hoạt động chuyển hóa ANF, bao gồm (1) sản phẩm của các gene tổng hợp enzyme thủy phân như tannase, phytase, saponin-degrading enzyme, (2) sản phẩm các gene tham gia chuyển hóa Myo-inositol (phytase metabolic involvement), lectin synthesis, phenolic related metabolic genes, trypsin, α-galactosidase (α-Gal) tham gia chuyển hóa các thành phần không mong muốn.

Xuất xứ sản phẩm:

Giải pháp được thực hiện bởi nhóm Nghiên cứu mạnh MABIS, Trường Đại học công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Mô tả cơ bản:

Các giải pháp hỗ trợ tăng cường hấp thu dinh dưỡng từ thực vật đã được nghiên cứu đột phá từ trước những năm 2000. Ví dụ, tannin không có khả năng được hấp thụ và vận chuyển đến các tế bào, nên việc kích hoạt các enzyme giải độc gan bằng tannin dường như không đóng bất kỳ vai trò quan trọng nào trong việc thích ứng của động vật với tannin. Do đó, việc kích hoạt bộ máy giải độc đường ruột bằng tannin được chứng minh là các cơ chế xảy ra ở động vật có khả năng kháng tannin. Vào giữa những năm 1990, một số nghiên cứu cho thấy tiềm năng vô hiệu hóa tác dụng của tanin bằng cách chuyển vi khuẩn từ động vật "thích nghi" sang động vật "không thích nghi", nhưng có lẽ do các tác động có lợi không được quan sát một cách nhất quán nên không nhiều tiến bộ đã được thực hiện trong việc khai thác thực tế của phương pháp này.

Quá trình lên men nguyên liệu thức ăn cũng đã được sử dụng để giảm nồng độ các ANF, cũng như các chất độc hại trong thức ăn chăn nuôi. Ví dụ: hàm lượng phytic acid và polyphenol từ bột ngũ cốc có thể được giảm bằng cách lên men với Lactobacillus acidophilus ở 37°C trong 24 giờ. Trong khi đó, tác dụng có lợi của việc sử dụng thức ăn dựa trên sản phẩm lên men từ thực vật (phổ biến là ĐN) đối với nhiều loại động vật nhai lại cũng như không nhai lại, trên cả con non và con trưởng thành, đã được nhiều nghiên cứu thực hiện và đều cho thấy sự gia tăng phần lớn các yếu tố thúc đẩy tăng trưởng cũng như các chỉ số sức khỏe được thấy ở động vật trang trại, gia cầm cũng như một số loài động vật thủy sản.

Để cải thiện chất lượng dinh dưỡng của các loại đậu và ngũ cốc, phần lớn các tác động có hại của các ANF có thể được loại bỏ bằng các phương pháp chế biến như ngâm, ủ, đun sôi, hấp khử trùng, lên men, thao tác di truyền, v.v. các loại cây trồng khác nhau làm cho nó trở thành một quy trình phổ biến để vô hiệu hóa ANF. Tuy nhiên, một số ANF có thể được phân loại là ổn định nhiệt (tannin, saponin, phytic acid, alkaloid, axit amin phi protein, v.v.) và không bền với nhiệt (chất ức chế protease, lectin, amino acid độc hại và glycoside cyanua, v.v.). Đặc biệt, nấu ở nhiệt độ cao và thời gian dài có thể gây ra những thay đổi hóa lý không mong muốn đối với protein, tinh bột và các thành phần nhạy cảm với nhiệt có giá trị khác của hạt ăn được. Khi việc sử dụng nhiệt, enzyme, nước, men hoặc chiếu xạ không được mong muốn trong quá trình sản xuất các sản phẩm cuối cùng, thì có thể cân nhắc sử dụng phương pháp xử lý cơ học như tách vỏ và xay xát như một cách để giảm ANF, nhưng có nguy cơ loại bỏ các thành phần có lợi và bổ dưỡng như vitamin và khoáng chất. Các chế phẩm LAB hiện nay được áp dụng rộng rãi vào lên men cải thiện giá trị dinh dưỡng bằng cách xử lý loại bỏ một vài thành phần ANF cụ thể (phytic acid và/hoặc tannin). Ngoài ra, có nhiều loại nguyên liệu thực vật với hàm lượng và số lượng/loại ANF khác nhau, lên men tự nhiên có hoặc không có kết hợp với một vài chủng nhưng thời gian xử lý còn kéo dài và tồn dư lượng ANF cao. Ví dụ:

(1) Lactobacillus thường được báo cáo trong protein từ thực vật trong các nghiên cứu thức ăn chăn nuôi để tăng giá trị dinh dưỡng và giảm hàm lượng chất kháng dinh dưỡng.

 (2): Chủng Lb. crustorum phân lập từ sữa bò có khả năng sản xuất β-glucuronidase tham gia ly giải saponins trong hạt trà;

 (3): Lb. plantarum bổ sung vào lên men cao lương (Sorghum) sau 120 giờ cho hiệu quả giảm chất ức chế trypsin, chất ức chế protease, phytate và tannin; sau 120 giờ sử dụng Lb. brevis lên men giúp giảm chất ức chế trypsin; chất ức chế protease; phytate và tannin. Tuy nhiên, sự tồn dư các chất trên còn cao (khoảng 30%) trong sản phẩm sau lên men. 

(4) Lb. acidophilus là một chủng được sử dụng như một loại vi khuẩn có lợi trong thức ăn cho cá nhưng nó vẫn được đánh giá là một loại vi khuẩn lên men tiềm năng cho các thành phần thức ăn.

(Tham khảo: https://doi.org/10.3390/ani12060690; https://doi.org/10.1038/s41418-018-0070-2; https://doi.org/10.5923/j.fs.20160601.03).

Quan trọng hơn, các đánh giá chỉ mới tập trung đánh giá kiểu hình các vi sinh vật có lợi phân lập từ các nguồn thức ăn lên men mà chưa tập trung khai thác đặc điểm di truyền bộ gene của đồng hợp chủng vi sinh vật để đồng bộ và tối hóa khả năng loại bỏ ANFs của cùng chủng vi sinh vật. Đặc biệt, các kết quả nghiên cứu thường sử dụng các vi khuẩn đơn giống (genus) truyền thống như Lactobacillus, Leuconostoc hay Pediococcus nhưng còn ít có nghiên cứu kết hợp từ 2 họ vi khuẩn.

Các phương pháp xử lý truyền thống hiện có chắc chắn là phù hợp và kinh tế để giảm lượng ANF càng nhiều càng tốt, nhưng không một phương pháp nào được báo cáo là có hiệu quả trong việc loại bỏ hoàn toàn tất cả các ANF hiện có. Sự kết hợp của các phương pháp xử lý khác nhau dường như phù hợp hơn trong việc giảm mức ANF hiệu quả hơn nữa. Ví dụ, phương pháp kết hợp giữa nảy mầm hạt và tách vỏ mang lại sự cải thiện chất lượng tốt hơn cho các loại đậu bằng cách giảm ANF và tăng cường khả dụng sinh học cũng như khả năng tiêu hóa của các chất dinh dưỡng so với khi áp dụng từng phương pháp xử lý riêng biệt (Tham khảo doi:  10.1016/j.lwt.2006.08.002).

Hiện tại, chưa có báo cáo nào về hỗn hợp các chủng vi sinh vật bổ trợ xử lý đồng thời và nhanh chóng nhiều loại ANF và áp dụng trên nhiều loại nguyên liệu thức ăn khác nhau. Do đó, các tác giả đã phát hiện ra rằng các vấn đề trên có thể được giải quyết bằng cách tạo hỗn hợp vi sinh vật lên men nhiều loại nguyên liệu thực vật là nguồn dinh dưỡng thay thế trong chế biến thức ăn chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản.

Yêu cầu đối với cơ sở hạ tầng cần thiết để triển khai ứng dụng sản phẩm:

Giải pháp đề xuất một số hỗn hợp vi sinh vật để đáp ứng khả năng xử lý các loại ANF có nguồn gốc từ nhiều loại nguyên liệu thức ăn từ thực vật (mỗi loại chứa một vài ANFs đặc trưng, ví dụ nguyên liệu từ cây điều, cây trà, v.v.) khác nhau. Quan trọng hơn, hỗn hợp các vi sinh vật này sẽ thúc đẩy quá trình xử lý nhanh chóng và đồng bộ tốt hơn so với phương pháp lên men ngẫu nhiên hoặc kết hợp với một chủng vi sinh vật chỉ có khả năng loại bỏ một số ANF nhất định.
Giải pháp dựa trên nguyên tắc ủ chua lên men bằng vi khuẩn lactic acid (LAB), một chiến lược được coi là hiệu quả nhất để bảo tồn chất dinh dưỡng và hoạt chất trong các thành phần gốc thực vật. Nó cũng được sử dụng như một cách mới để cung cấp rau xanh giàu dinh dưỡng, thức ăn trong suốt thời gian không canh tác được. Đặc biệt, lên men cũng đã được sử dụng để giảm hàm lượng ANF cũng như các hợp chất độc hại hoặc nguy hiểm khác trong thức ăn chăn nuôi. Vì vậy, chế phẩm LAB chủ yếu tập trung vào sự thay đổi giá trị dinh dưỡng và hàm lượng hoạt chất sau khi ủ chua, chỉ với một vài báo cáo về ANF giảm. Do đó, sáng chế này đề xuất tạo hỗn hợp vi sinh vật lên men có thể tối đa hóa hoạt động làm giảm hàm lượng ANF đặc trưng sẵn có trong nhiều loại nguyên liệu có nguồn gốc thực vật như các loại đậu và ngũ cốc.

Sản phẩm được phát triển trong khoảng thời gian:

Số người tham gia làm: 2

Sản phẩm có mặt trên thị trường hoặc đưa vào ứng dụng rộng rãi trong khoảng thời gian: Dưới 3 tháng

Phạm vi thị trường và ngành ứng dụng:

Công nghiệp sản xuất thực phẩm, nguyên liệu thức ăn

Tiêu chí tự đánh giá sản phẩm ý tưởng dự thi

Tính sáng tạo, đổi mới và công nghệ:

Hỗn hợp đề xuất được điều chế có các thành phần vi sinh được được tuyển chọn di truyền. Mỗi thành phần vi sinh được tuyển chọn có chứa khả năng tham gia chuyển hóa ít nhất ba ANF. Hợp phần các thành phần vi sinh trong sáng chế được đề xuất để thu được hỗn hợp có chứa khả năng chuyển hóa ít nhất 8 ANF từ nhiều loại nguyên liệu thực vật khác nhau (ví dụ: ngũ cốc, đậu nành, cây trà, cây điều, v.v.). Hỗn hợp vi sinh vật trong sáng chế được tuyển chọn dựa vào đặc điểm di truyền và nguồn gốc phân lập không liên quan đến mẫu bệnh. Hỗn hợp được chia thành 3 công thức sử dụng tùy loại hỗn hợp nguyên liệu cần xử lý có tỷ lệ phytic acid khác nhau. Giải pháp sử dụng đồng hợp chủng vi sinh vật để đồng bộ và tối hóa khả năng loại bỏ ANFs tốt hơn so với việc sử dụng đơn chủng.

Tính ứng dụng:

Giải pháp thuộc lĩnh vực công nghệ thực phẩm và đề cập đến hỗn hợp vi sinh vật lên men tăng cường giá trị dinh dưỡng của nguyên liệu từ thực vật. Cụ thể, sáng chế đề xuất hỗn hợp chứa các vi sinh vật có lợi được tuyển chọn di truyền ứng dụng lên men nguyên liệu thức ăn từ thực vật. Hỗn hợp trong sáng chế có khả năng xử lý đồng thời nhiều loại chất kháng dinh dưỡng và hỗ trợ bảo quản tự nhiên nguyên liệu áp dụng vào quy trình sản xuất thức ăn trong ngành chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản.

Tính hiệu quả:

1. Hỗn hợp vi sinh vật lên men tăng cường giá trị dinh dưỡng của nguyên liệu thức ăn từ thực vật tùy theo số lượng và loại ANF, hỗn hợp xử lý được 3 loại ANFs chính gồm tannin, phytic acid, saponin và tăng hiệu quả chuyển hóa 5 loại ANF khác. 2. Hỗn hợp theo điểm 1, trong đó chia thành ba công thức tùy theo mục đích sử dụng: • Hỗn hợp LHF_1 có thêm khả năng hỗ trợ bảo quản tự nhiên nguyên liệu. • Hỗn hợp LHF_2 có thêm khả năng tăng cường loại bỏ phytic acid và tăng chuyển hóa các thành phần phenolic so với hỗn hợp LHF_1. • Hỗn hợp LHF_3 có khả năng hỗ trợ bảo quản tự nhiên nguyên liệu và tăng cường loại bỏ phytic acid và tăng chuyển hóa các thành phần phenolic, α-galactosides so với hỗn hợp LHF_1 và hỗn hợp LHF_2.

Tiềm năng phát triển:

Lĩnh vực sản xuất thực phẩm là nhu cầu cấp thiết và có liên hệ mật thiết đến an ninh và an toàn thực phẩm của quốc gia. Kết quả của nghiên cứu tạo ra giải pháp là hỗn hợp lên men loại bỏ đồng thời và nhanh chóng nhiều thành phần không mong muốn trong nguyên liệu thức ăn có nguồn gốc thực vật. Cụ thể hơn, giải pháp đề cập đến hỗn hợp các chủng vi sinh vật có khả năng loại bỏ đồng thời các thành phần chính bao gồm phytic acid, tannins, saponin, và một số thành phần không mong muốn khác.

Tài liệu mô tả kỹ thuật cơ bản và hướng dẫn sử dụng sản phẩm:

https://drive.google.com/file/d/15TA7_bBSTVo6ChqRDKaA8iphqCnPNOig/view?usp=sharing