Hoàn thiện công nghệ sản xuất hoạt chất kìm hãm α- glucosidase từ đỗ đen lên men bởi Aspergillus oryzae và ứng dụng tạo thực phẩm chức năng bảo vệ sức khỏe
Xã hội ngày càng phát triển với những thành tựu lớn của khoa học công nghệ và sự nghiệp Công nghiệp hóa - Hiện đại hóa. Bên cạnh những thành tựu đạt được là hậu quả ảnh hưởng tới môi trường sống của nhân loại mà con người là đối tượng trực tiếp gánh chịu hậu quả đó. Môi trường ô nhiễm kéo theo sự ảnh hưởng không nhỏ tới lương thực thực phẩm dẫn tới những căn bệnh hiểm nghèo trong số đó phải kể đến bệnh đái tháo đường (ĐTĐ). Theo dự báo của Hiệp hội đái tháo đường Quốc tế IDF, trong một thập kỉ trở lại đây, bệnh ĐTĐ có xu hướng phát triển nhanh chóng. Ước tính năm 2010, thế giới có khoảng 221 triệu người mắc bệnh ĐTĐ và dự báo đến năm 2025 sẽ lên tới 330 triệu người (chiếm khoảng 6% dân số toàn cầu).
Tỷ lệ người mắc bệnh ĐTĐ ở các nước phát triển khoảng 42%, tỷ lệ này tăng lên 170% ở các nước đang phát triển (như Việt Nam). Theo Tổ chức Y tế thế giới WHO (World Health Organization), trong vòng 20 năm tới chỉ tính riêng châu Á, bệnh ĐTĐ bùng phát với khoảng 330 triệu người mắc bệnh sẽ nguy hiểm hơn AIDS hay cúm gà. Ở châu Âu, năm 2005 có khoảng 19 triệu người mắc tương đương với 4% dân số và con số này được dự báo tăng lệ 26 triệu vào năm 2030. Bệnh đái tháo đường (ĐTĐ) và thừa cân béo phì đã trở thành căn bệnh phổ biến không chỉ ở các nước phát triển mà còn ở nước đang phát triển, do thay đổi trong lối sống của người dân và thói quen ăn uống. Chất kìm hãm α-glucosidase (AGIs) thường được sử dụng để ngừa bệnh ĐTĐ loại II. Với cơ chế tác dụng là AGIs kết hợp với α- glucosidase ở ruột làm kìm hãm sự thủy phân tạo thành glucose, ngăn hấp thụ glucose đường huyết sau ăn. AGIs có thể được tạo ra bằng nhiều con đường khác nhau như: Chiết xuất từ thực vật, tổng hợp bằng con đường hóa học hoặc bằng con đường sinh học nhờ các vi sinh vật. Các AGIs có nguồn gốc tự nhiên được đặc biệt quan tâm vì không gây phản ứng phụ, do đó AGIs tự nhiên là một trong những liệu pháp hấp dẫn để điều trị tăng đường huyết và thừa cân béo phì. Gần đây có nhiều nghiên cứu về các AGIs từ nguồn vi sinh vật như Bacillus subtilis, Actinoplanes spp, Aspergillus oryzae (A. oryzae). AGIs được tìm thấy trong nhiều thực phẩm lên men, được đánh giá cao về hoạt tính kìm hãm α-glucosidase, ứng dụng hỗ trợ trị bệnh ĐTĐ và thừa cân béo phì. Sử dụng A. oryzae bằng lên men bề mặt trên môi trường rắn đỗ tương đang là hướng mới cho chất chiết xuất có hoạt tính kìm hãm α-glucosidase, sản phẩm AGIs từ đỗ tương lên men bề mặt trên môi trường rắn bằng A. oryzae hiện đang được phát triển ở nhiều quốc gia, với mục đích hỗ trợ kiểm soát đường huyết, hỗ trợ kiểm soát thừa cân béo phì. Trong các nghiên cứu đã công bố chủ yếu sử dụng đỗ tương (Glycine max) lên men bằng A. oryzae để thu nhận AGIs. Tuy nhiên các thông tin công bố về bản chất và cơ chế hình thành của AGIs từ các loại đậu đỗ lên men bề mặt trên môi trường rắn bằng A. oryzae còn hạn chế. Chính vì thế, việc nghiên cứu có hệ thống thu nhận AGIs từ A. oryzae lên men trên các nguồn nguyên liệu trong nước và hướng ứng dụng ở điều kiện hiện tại của Việt Nam là vấn đề cấp thiết, mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Việc nghiên cứu và khai thác được nguồn nguyên liệu trong nước cho lên men bởi A. oryzae để thu nhận hoạt chất sinh học có tác dụng AGIs đem lại ý nghĩa lớn về khoa học và ứng dụng.
Xuất phát từ những lý do trên, ThS. Nguyễn Thị Thanh Huyền cùng các cộng sự tại Viện cơ điện nông nghiệp và công nghệ sau thu hoạch, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã thực hiện dự án: “Hoàn thiện công nghệ sản xuất hoạt chất kìm hãm α- glucosidase từ đỗ đen lên men bởi Aspergillus oryzae và ứng dụng tạo thực phẩm chức năng bảo vệ sức khỏe” nhằm hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm hoạt chất kìm hãm α- glusidase (AGIs) từ đỗ đen lên men bởi A. oryzae quy mô 200 kg nguyên liệu/ mẻ và ứng dụng sản xuất được các sản phẩm thực phẩm chức năng bảo vệ sức khỏe hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường và béo phì từ hoạt chất AGIs.
Sau một thời gian thực hiện, dự án nghiên cứu đã giải quyết được các vấn đề cơ bản sau:
1. Đưa ra được quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm hoạt chất kìm hãm α- glusidase (AGIs) từ đỗ đen lên men bởi A. oryzae:
Xác định được chu kỳ đảo trộn 20 giờ lên men/lần và thời gian lên men cho tổng hợp AGIs cao là 56 giờ lên men, ở quy trình này cho thấy hoạt tính kìm hãm α-glucosidase tăng khoảng 6% và rút ngắn thời gian lên men khoảng 2 giờ so với quy trình công nghệ lên men cũ trước khi nghiên cứu hoàn thiện; công đoạn chiết xuất bỏ qua khâu xử lý sấy khô môi trường đỗ đen sau lên men, giúp giảm nhân công và phí năng lượng, tiết kiệm dung môi ethanol cho chiết xuất và giảm thời gian chiết xuất. Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm hoạt chất kìm hãm α- glusidase (AGIs) từ đỗ đen lên men bởi A. oryzae;
2. Đưa ra được quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm chức năng bảo vệ sức khỏe chứa chế phẩm AGIs dạng túi bột uống liền, cho sản phẩm thực phẩm chức năng bảo vệ sức khoẻ (thực phẩm bảo vệ sức khoẻ) chứa chế phẩm AGIs dạng túi bột uống liền; đạt chi tiêu ATVSTP; thời hạn bảo quản 24 tháng;
3. Đưa ra quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm chức năng bảo vệ sức khỏe chứa chế phẩm AGIs dạng viên, 500 mg/viên; đạt chi tiêu ATVSTP; Thời hạn bảo quản 24 tháng;
4. Đưa ra được quy trình công nghệ sản xuất thực phẩm chức năng bảo vệ sức khỏe chứa chế phẩm AGIs dạng siro; đạt chi tiêu ATVSTP; thời hạn bảo quản 24 tháng;
5. Xây dựng được 01 mô hình công nghệ và thiết bị lên men sản xuất AGIs từ đỗ đen xanh lòng lên men (quy mô 200 kg nguyên liệu/mẻ), sản xuất thực phẩm chức năng bảo vệ sức khỏe chứa chế phẩm AGIs cho hỗ trợ điều trị bệnh tiểu đường và béo phì dạng túi bột uống liền chứa chế phẩm AGIs ở quy mô 100 kg/mẻ, viên nang chứa chế phẩm AGIs ở quy mô 100 kg/mẻ và siro chứa chế phẩm AGIs ở quy mô 100 lít/mẻ, mô hình vận hành tốt và tạo được sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng.
6. Xây dựng được 01 bộ hồ sơ bộ tiêu chuẩn cơ sở cho sản phẩm túi bột uống liền chứa chế phẩm AGIs; 01 bộ hồ sơ bộ tiêu chuẩn cơ sở cho sản phẩm viên nang chứa chế phẩm AGIs; 01 bộ hồ sơ bộ tiêu chuẩn cơ sở cho sản phẩm siro chứa chế phẩm AGIs phù hợp quy định về ATVSTP theo quy định hiện hành.
7. Về sản xuất chế phẩm, sản phẩm
- Sản xuất được 1015 kg chế phẩm AGIs đảm bảo chỉ tiêu ATVSTP và có thời hạn bảo quản 24 tháng
- Sản xuất được 500 kg sản phẩm dạng túi bột uống liền, đảm bảo chỉ tiêu ATVSTP và thời hạn bảo quản 24 tháng;
- Sản xuất được 500 kg sản phẩm dạng viên: 500 mg/viên, sản phẩm đảm bảo chi tiêu ATVSTP và hời hạn bảo quản 24 tháng;
- Sản xuất được 500 lít sản phẩm dạng siro: Sản phẩm đảm bảo chỉ tiêu ATVSTP và hời hạn bảo quản 24 tháng.
Tổ chức sản xuất và kinh doanh sản phẩm cho thấy đây là kết quả bước đầu góp phần làm phong phú thêm nguồn thu các chất có hoạt tính kìm hãm α-glucosidase để ngăn ngừa bệnh đái tháo đường và béo phì cho thấy tiềm năng phát triển sản phẩm ở quy mô sản xuất lớn có tiềm năng về hiệu quả kinh tế cao và bước đầu đã xác định giá thành sản phẩm, hiệu quả kinh tế cho thấy tiềm năng về khả năng sản xuất chế phẩm AGIs ở quy mô lớn. Dự án kiến nghị cần tiếp tục nghiên cứu triển khai phát triển sản xuất ở quy mô sản xuất công nghiệp và hoàn thiện phần thử nghiệm lâm sàng sản phẩm tạo ra ở quy mô lớn.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 20074/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
