Hiện nay, có nhiều phương pháp sấy được sử dụng như sấy tĩnh, sấy phun, sấy tầng sôi và sấy chân không. Các phương pháp sấy có ưu điểm là sử dụng để sản xuất một lượng lớn sản phẩm, giá thành sản xuất rẻ hơn.
Tuy nhiên, đối với các tế bào sinh dưỡng rất khó bảo quản bởi khả năng chịu nhiệt kém. Sau quá trình sấy tỷ lệ chết và bị mất hoạt tính đáng kể do sự bất hoạt nhiệt ở phạm vi nhiệt độ từ 40 đến 60oC.
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng trong quá trình sấy và sau khi sấy và cũng như trong quá trình bảo quản tiếp theo, các tế bào có thể chịu nhiều loại áp lực bao gồm nhiệt, áp suất thẩm thấu và oxy hóa dẫn đến mất khả năng sống và hoạt tính của tế bào, đặc biệt là khi chúng được bảo quản ở nhiệt độ phòng.
Bảo quản các chủng vi sinh vật bằng phương pháp đông khô, một giải pháp hiệu quả giúp hạn chế các yếu tố trên. Công nghệ đông khô hay sấy thăng hoa là công nghệ tiến tiến nhất hiện nay trong bảo quản các chủng vi sinh vật giúp gia tăng độ ổn định, kéo dài thời gian bảo quản và giúp vi sinh vật giữ được hoạt tính sau khi sấy.
Công nghệ đông khô – một công nghệ tiên tiến nhất trong việc làm khô các nguyên liệu vi sinh – đã đem lại sự thay đổi mạnh mẽ cho ngành công nghiệp sản xuất vi sinh ứng dụng. Không chỉ giúp bảo quản các chủng vi sinh một cách hiệu quả, mà còn tối ưu hóa khả năng sử dụng và bảo đảm tính ổn định của chúng trong quá trình sản xuất.
Công nghệ đông khô đã mở ra cánh cửa cho nhiều ứng dụng lớn trong việc tạo ra nguyên liệu vi sinh chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu đa dạng của các ngành công nghiệp.
1. Sấy đông khô là gì?
Sấy đông khô là một phương pháp bảo quản thực phẩm bằng cách loại bỏ hầu hết nước trong thực phẩm mà không làm hỏng cấu trúc và thành phần dinh dưỡng của nó.
Quá trình này bao gồm ba giai đoạn chính: đông lạnh, sấy khô và sấy hấp. Trong đó, giai đoạn sấy khô là giai đoạn quan trọng nhất, trong đó nước được chuyển từ trạng thái rắn trực tiếp sang hơi mà không đi qua trạng thái lỏng.
Về bản chất, Sấy đông khô (Freeze Drying) và Sấy thăng hoa (Lyophilization) là một, hai thuật ngữ thường được sử dụng thay thế nhau, nhưng chúng có thể mang một số khác biệt tùy thuộc vào ngữ cảnh sử dụng.
Mục đích: Dù cả hai đều nhằm mục đích loại bỏ nước mà không làm hỏng cấu trúc của vật liệu, “sấy thăng hoa” có thể nhấn mạnh hơn đến việc bảo toàn chất lượng sản phẩm trong các ứng dụng khoa học.
Sấy đông khô (Freeze Drying)
- Quá trình: Vật liệu được đông lạnh ở nhiệt độ rất thấp. Sau đó, nước trong vật liệu được thăng hoa trực tiếp từ trạng thái rắn (băng) sang trạng thái khí (hơi nước), mà không qua trạng thái lỏng.
- Ứng dụng: Thường được sử dụng trong ngành thực phẩm (như sấy khô trái cây, cà phê hòa tan), dược phẩm (bảo quản thuốc và vaccine), và bảo quản sinh học (vi khuẩn, mẫu sinh học).
Sấy thăng hoa (Lyophilization)
- Quá trình: Thuật ngữ này thường được sử dụng như là đồng nghĩa với sấy đông khô, nhưng thường được sử dụng trong các ngành khoa học và công nghệ để mô tả chi tiết quá trình sấy đông khô.
- Ứng dụng: Chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực như dược phẩm và sinh học, nơi cần bảo quản các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ cao và yêu cầu bảo quản lâu dài.
2. Công nghệ đông khô vi sinh là gì?
Công nghệ đông khô vi sinh là một phương pháp tiến tiến được sử dụng để bảo quản vi sinh vật bằng cách loại bỏ hoàn toàn nước từ chúng thông qua quá trình đông lạnh và sấy khô. Quy trình này giúp bảo vệ và giữ nguyên các đặc tính của vi sinh vật bằng cách ức chế sự phát triển của vi khuẩn thông qua việc loại bỏ nước – môi trường mà chúng cần để sống sót và phát triển.
Đông khô là quá trình tách nước ra khỏi tế bào vi sinh đang ở trạng thái lạnh sâu. Ưu điểm của đông khô giúp hạn chế sự thay đổi các đặc tính của chủng vi sinh và bảo quản được các chủng trong một thời gian dài đặc biệt là bảo quản ở nhiệt độ phòng.
Các chủng vi khuẩn được phối trộn trong môi trường kết hợp với các chất bảo vệ tế bào chuyên biệt đã được nghiên cứu riêng cho mỗi chủng probiotic khác nhau và được làm lạnh trong môi trường chân không.
Trong quá trình đông khô vi sinh, sản phẩm được đặt trong một môi trường đông lạnh đặc biệt.
Nhiệt độ được giữ ở mức thấp để đông lạnh nhanh các tế bào vi sinh, đóng băng phần nước có trong chúng. Sau đó, sản phẩm được đưa vào sấy khô, trong môi trường này nhiệt độ và áp suất được điều chỉnh để phần nước đóng băng đó chuyển từ trạng thái băng sang bay hơi mà không cần trải qua trạng thái lỏng, giúp giữ cho cấu trúc vi sinh vật không bị ảnh hưởng.
Tổng quan quy trình đông khô vi sinh vật
Đông khô vi sinh vật là quá trình tách nước ra khỏi tế vi sinh vật ở trạng thái lạnh qua hệ thống thiết bị theo hai bước cụ thể:
- Đầu tiên vi sinh vật được làm huyền phù trong môi trường thích hợp, sau đó được giữ trong điều kiện lạnh sâu (-70oC) để đóng băng vi sinh vật (sinh khối tế bào được đóng băng ở nhiệt độ lạnh).
- Nhiệt độ đóng băng có thể lên đến -50oC, nhiệt độ dàn ngưng đạt -80oC.
- Ở giai đoạn đầu làm khô, nước đã đóng băng được loại bỏ khỏi mẫu thông qua quá trình thăng hoa bằng cách giảm áp suất chân không trong buồng sấy đến một giá trị thấp hơn áp suất bay hơi của nước để nước chuyển từ mẫu sang bình ngưng.
- Áp suất trong buồng sấy được giảm xuống đạt áp suất chân không lên đến 0.01mbar.
- Môi trường chân không làm đẩy nhanh quá trình thăng hoa của nước. Khoảng 95% lượng nước trong mẫu được loại bỏ ở giai đoạn này.
- Sự giảm áp suất này cho phép nước thăng hoa: Sự biến đổi trực tiếp của một chất từ thể rắn sang pha khí mà không cần nhiệt độ cao do đó không làm ảnh hưởng đến các protein, DNA và màng tế bào của vi khuẩn. Kết thúc quá trình đông khô hàm lượng nước còn lại cuối cùng trong sản phẩm là khoảng 1% đến 4% là rất thấp giúp kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm.
- Sau khi loại bỏ phần lớn lượng nước, giai đoạn làm khô tiếp theo (tách ẩm) nhằm loại bỏ độ ẩm còn sót lại trong mẫu bằng cách tăng nhiệt độ cao hơn giai đoạn đầu.
- Độ ẩm của mẫu lúc này chỉ khoảng 1-5%. Sau đó, mẫu sẽ được hàn kín để đảm bảo mẫu được giữ trong môi trường chân không nhằm tăng thời gian bảo quản.
Ưu điểm của công nghệ đông khô vi sinh:
- Quá trình được xử lý trong điều kiện vô trùng, không bị nhiễm tạp vác vi sinh vật khác.
- Các vi sinh vật không bị ảnh hưởng nhiệt đô cao trong quá trình sấy, giúp bảo vệ màng tế bào tốt nhất.
- Hoạt tính vi sinh ít bị biến đổi sau quá trình đông khô.
- Nguyên liệu có thể được bảo quản ở nhiệt độ phòng trong thời gian dài, độ ổn định cao mà không cần bảo quản trong nhiệt độ lạnh.
- Có thể bảo quản được các chủng vi sinh nhạy cảm với nhiệt độ cao.
Công nghệ đông khô vi sinh được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm thực phẩm, y tế, và cả ngành công nghiệp thủy sản. Trong ngành thủy sản, công nghệ đông khô vi sinh thường được sử dụng để bảo quản các loại vi sinh vật hữu ích như vi khuẩn có lợi hay men tiêu hoá, nhằm cải thiện hiệu suất nuôi trồng thủy sản và duy trì chất lượng môi trường nuôi.
3. Vi sinh thủy sản đông khô có tác dụng gì?
Vi sinh đông khô, đặc biệt là các chủng vi sinh như Lactobacillus, có nhiều tác dụng quan trọng và hữu ích trong nhiều lĩnh vực. Chủng vi sinh Lactobacillus là một loại vi khuẩn có lợi, đã được chứng minh có khả năng hỗ trợ sức đề kháng, cải thiện hệ tiêu hóa và duy trì sự cân bằng của vi khuẩn có lợi trong đường ruột của vật nuôi.
Lactobacillus sp là nhóm vi sinh không sinh bào tử do đó sẽ giảm mật độ và giảm chất lượng do tế bào bị tổn thương nếu làm khô vi sinh bằng phương pháp thông thường, do đó Lactobacillus sp được làm không bằng công nghệ đông khô sẽ giúp đảm bảo mật độ cũng như chất lượng.
Tổng quan quá trình đông khô vi sinh vật thủy sản
Trong ngành thủy sản, vi sinh đông khô có tác dụng quan trọng trong việc cải thiện chất lượng môi trường nước và tăng hiệu suất nuôi trồng. Các chủng vi sinh như Lactobacillus sp được đông khô và ứng dụng thực tế trong việc làm sạch cũng như cân bằng môi trường ao nuôi, ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hại như Vibrio, streptococcus..
Vi sinh đông khô còn giúp duy trì độ pH ổn định và cung cấp các enzyme tiêu hóa để hỗ trợ quá trình tiêu hóa thức ăn, từ đó hỗ trợ tăng sức chống chịu của vật nuôi.
Doanh nghiệp trong ngành thủy sản có thể hưởng nhiều lợi ích từ việc sử dụng vi sinh đông khô để cải thiện hiệu suất nuôi trồng, giảm nguy cơ bệnh tật và cải thiện chất lượng sản phẩm đầu ra. Vi sinh đông khô giúp tăng cường hệ miễn dịch của vật nuôi, từ đó giảm tỷ lệ sử dụng thuốc kháng sinh và các hóa chất, giúp sản phẩm thủy sản luôn an toàn và tốt cho sức khỏe con người.
Thông tin chi tiết vui lòng liên hệ:
Hotline/Zalo: 08888 3 15 17 | Email: labvn.net@gmail.com
LabVN - Chuyên vật tư, dịch vụ và vi sinh thủy sản
