Phương pháp lên men công nghệ cao: Ứng dụng vượt trội trong sản xuất dược phẩm!

Tác giả: Metaherb

Phương pháp lên men đang được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, điển hình là bào chế dược phẩm. Vậy cụ thể lên men là gì và quy trình như thế nào? Cùng tham khảo thông tin được cập nhật trong bài viết dưới đây.

Lên men là gì?

Đây là một trong những khái niệm khá quen thuộc và được sử dụng rộng rãi trong đời sống. Thực chất, lên men chính là quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra sinh khối hoặc thúc đẩy vi sinh vật tạo ra sản phẩm trao đổi chất. Điển hình như chuyển đổi đường thành sản phẩm như: axit, khí hoặc rượu… của nấm men hoặc vi khuẩn, hoặc trong trường hợp lên men axit lactic trong tế bào cơ ở điều kiện thiếu khí oxy.

Lên men công nghệ cao mang đến nhiều lợi ích cho con người

Phương pháp lên men đơn thuần chưa phát huy hết lợi ích nên việc ứng dụng công nghệ cao đang ngày càng được nhiều chuyên gia nghiên cứu, phát triển và ứng dụng rộng rãi. Công nghệ lên men hiện đại mang đến nhiều giá trị cho con người.

Các phương pháp lên men phổ biến

Theo các chuyên gia, dựa vào mục đích cũng như cách thức sử dụng mà lên men được chia làm 3 phương pháp phổ biến như sau:

Lên men lactic

Với phương pháp này, các phân tử pyruvate từ chuyển hóa glucose (glycolysis) có thể được lên men thành acid lactic. Quá trình này chuyển hóa kị khí đường dưới tác động của vi khuẩn lactic và tạo thành axit lactic (axit sữa). Thông thường, kiểu lên men lactic được sử dụng nhiều trong việc sản xuất các loại yaourt, sữa chua, phô mai, bơ,…

Lên men propionic

Thực chất, đây là phản ứng hóa học mà trong đó axit lactic và muối lactate được chuyển hóa thành axit propionic dưới tác dụng của men vi sinh vật. Cụ thể, axit propionic được biết đến là một dạng chất lỏng, không màu, mùi hăng, có tác dụng bảo quản thực phẩm khỏi nấm mốc. Thực tế, trong quy trình chế biến thực phẩm, axit propionic chủ yếu được dùng để lên men và làm ra các loại bánh mì.

Lên men ethanol

Quá trình lên men này khá phổ biến hiện nay. Rượu, bia,… là những sản phẩm điển hình được hình thành từ dạng lên men ethanol này. Tuy nhiên, cần lưu ý khi hàm lượng pectin cao sẽ tạo ra một lượng nhỏ methanol độc hại cho sức khỏe con người.

Ứng dụng của phương pháp lên men công nghệ cao

Trong sản xuất và chế biến thực phẩm

Quá trình lên men được ứng dụng để tạo ra nhiều món ăn ngon, quen thuộc với người dân Việt, điển hình như: dưa món, cà pháo, nem chua, chao, các loại mắm, mẻ hay sản xuất rượu, bia,… Trong ngành công nghiệp thực phẩm, quá trình lên men được ứng dụng khá phổ biến.

Phương pháp lên men ứng dụng trong chế biến thực phẩm

Trong bảo vệ môi trường

Một trong những ứng dụng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công tác bảo vệ môi trường chính là lên men để xử lý nước thải. Tùy thuộc vào nhu cầu với những loại nước thải cụ thể mà công tác lên men sẽ có sự khác biệt.

Trong lĩnh vực y tế, sản xuất dược phẩm

Có thể nói đây là ứng dụng đặc biệt nổi trội, mang ý nghĩa và giá trị to lớn đối với con người. Lên men giúp cho chuyển hóa các chất cao phân tử thành các chất có khối lượng phân tử thấp hơn và làm cho chúng trở thành một phân tử mới, không độc, dễ hấp thu, hoặc hoạt tính mạnh hơn. Thậm chí, sau quá trình lên men có thể xuất hiện hoạt tính hoàn toàn khác với chất ban đầu. Các sản phẩm sau khi lên men cũng tạo ra các chất có tính chất hóa lý khác làm cho quá trình tinh chế chúng trở nên dễ dàng hơn,…

Lên men công nghệ cao được ứng dụng phổ biến hiện nay trong phòng thí nghiệm với mục đích nâng cao hiệu quả, tác dụng dược lý của thảo dược. Đây là phương pháp trong bào chế nhiều loại dược phẩm, thực phẩm chức năng có nguồn gốc từ thảo dược thiên nhiên.

Quy trình lên men thảo dược trong phòng thí nghiệm

Một số nghiên cứu và thông qua các phân tích sinh hóa mà các nhà khoa học đã đánh giá được chất lượng của sản phẩm trước và sau khi lên men. Trong quy mô phòng thí nghiệm cho phép tối ưu được quy trình lên men và mô phỏng quy trình và thiết bị trước khi tiến hành ở quy mô công nghiệp.

Quá trình lên men trong phòng thí nghiệm vô cùng khoa học

Quá trình lên men thông thường được chia làm các giai đoạn như sau:

Trước lên men: Tiến hành xử lý, chế biến, phối trộn, khử trùng nguyên liệu và thiết bị lên men;
Lên men trong thiết bị phản ứng sinh học (bioreacter): với điều kiện thích hợp để tạo nhiều sản phẩm mục tiêu;
Sau lên men: Thu sản phẩm lên men, tinh chế, bảo quản sản phẩm.
Ở quy mô phòng thí nghiệm, lên men bao gồm các công đoạn:
Lựa chọn chủng lên men
Phân lập chủng
Lưu giữ chúng
Nhân giống

Đồng thời, phân lập, tạo dòng để tạo ra nguồn giống chính xác và cần thiết về số lượng sẽ phục vụ đắc lực cho quá trình lên men, cụ thể:

Tạo môi trường dinh dưỡng và chuẩn bị giống

Tùy thuộc vào đặc hiệu về nhu cầu dinh dưỡng của bản thân vi sinh vật mà tạo ra các môi trường nuôi cấy trong các dụng cụ chứa phù hợp. Đây là bước góp nguồn dinh dưỡng sống còn cho chủng vi sinh vật lên men (lên men lấy sản phẩm) cũng như chuẩn bị để loại bỏ các phế phẩm cần được lên men (lên men loại phế phẩm).

Khử trùng môi trường

Bước này nhằm mục đích tạo độ vô trùng, tăng độ tinh khiết của sản phẩm, tăng hiệu suất lên men cũng như hồ hóa các thành phần chứa sinh vật.

Tiến hành lên men

Trong phòng thí nghiệm, sau khi tiến hành những bước trên thì tiến đến nuôi ủ giống trong môi trường trong điều kiện đặt sẵn về pH, nhiệt độ, độ ẩm, thời gian, hàm lượng oxy… Trong một số trường hợp cần bổ sung phụ gia lên men.

Quá trình lên men là chờ đợi vi sinh vật sử dụng môi trường để trao đổi chất. Quá đó, sinh vật phát triển cả về số lượng và kích thước cũng như tiết ra các sản phẩm trao đổi chất. Khi đó, dựa vào điều kiện sống của giống và mục đích lên men mà người ta tối ưu quá trình lên men theo những cách khác nhau như: lên men lỏng, lên men rắn, lên men mẻ, lên men liên tục, lên men bán liên tục,…

Thu sản phẩm

Với trường hợp lên men lấy sản phẩm: thu sản phẩm là các dịch tiết trao đổi chất của vi sinh vật, hoặc chính sinh khối của vi sinh vật đó.
Trường hợp lên men khử phế phẩm: không có sản phẩm lên men. Quá trình lên men nhằm mục đích loại bỏ phế phẩm, ví dụ như lên men Penicillium pinophilum để loại bỏ thành phần lignin trong rác thải thành phần gỗ.

Sản phẩm ứng dụng phương pháp lên men nổi bật trong y học

Hiện nay có nhiều loại dược phẩm ứng dụng công nghệ lên men. Trong đó, lên men thảo dược nổi bật nhất chính là tỏi đen. Thực chất đây không phải thực phẩm có sẵn trong tự nhiên mà chúng trải qua quá trình lên men từ tỏi trắng thành tỏi đen.

Quá trình này đảm bảo nhiều tiêu chuẩn như: Nhiệt độ phải từ 50 độ C –70 độ C, độ ẩm trong khoảng từ 80 – 90 độ C. Để lên men tỏi thành công, quá trình trên phải kéo dài từ 30 – 60 ngày.

Khi lên men từ tỏi trắng thành tỏi đen sẽ xuất hiện thêm rất nhiều hàm lượng các nhóm hoạt chất. Trong loại tỏi này có chứa rất nhiều sulfur hữu cơ mà ít gây mùi cay nồng không như các hợp chất này tồn tại trong tỏi trắng. Đặc biệt, hàm lượng S-allyl-L-cysteine (SAC) tăng lên từ 6-10 lần so với tỏi trắng, loại đường Fructose làm cho tỏi có vị ngọt.

Ngoài ra, polyphenol là một nhóm chất có khá nhiều tác dụng có mặt trong nhiều loại thảo dược khác nhau mà giữ vai trò tác dụng chính thì cũng có mặt trong tỏi lên men với hàm lượng khá cao, hàm lượng này tăng từ 5-10 lần so với tỏi trắng. Ngoài những thành phần được bổ sung thì hàm lượng của những hoạt chất dược tính cũng tăng cao. Điều này mang đến tác dụng với cơ thể thường nhanh và mạnh gấp 4 lần so với tỏi trắng.

Phía trên là những thông tin chúng tôi cung cấp về phương pháp lên men công nghệ cao. Hy vọng bài viết hữu ích cho nhiều người. Nếu có bất cứ băn khoăn nào cần giải đáp, hãy để lại bình luận để được chuyên gia Metaherb tư vấn chi tiết!