Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu sản xuất cốm vi sinh từ hai chủng lợi khuẩn Bacilllus subtilis và bacillus clausii phân lập trên địa bàn tỉnh Hải Dương (09/02/2026)

Hiện nay probiotic được biết đến là một nhóm vi sinh vật mang lại nhiều lợi ích cho con người như: ngăn ngừa nhiễm khuẩn đường ruột, chống lại các tác nhân gây bệnh, tăng cường miễn dịch…

Thời gian gần đây, Bacillus subtilis và Bacillus clausii là probiotics tiềm năng được khai thác ứng dụng trong nhiều sản phẩm dược phẩm và thực phẩm bổ sung. B. clausii còn có ưu thế phát triển ngay cả khi có mặt các kháng sinh, đồng thời thúc đẩy sản sinh ra các men tiêu hóa như amylase và protease hỗ trợ tiêu hóa. Vì vậy, Bacillus subtilis và Bacillus clausii được sử dụng trong thuốc, thực phẩm chức năng và cả thực phẩm để bổ sung hệ vi khuẩn có lợi cho đường ruột, nhờ đó giúp phòng ngừa và phối hợp điều trị rối loạn tiêu hóa cấp và mãn tính, đặc biệt là sau khi dng kháng sinh kéo dài. Tuy nhiên, nguyên liệu sản xuất dược phẩm từ hai chủng này chủ yếu phải nhập khẩu nước ngoài. Tại Việt Nam, nguyên liệu là các chủng chưa được định danh chính xác, chủ yếu dùng trong ngành chăn nuôi, mật độ tế bào thấp, khả năng sống sót kém, sản lượng sinh khối chưa cao.

Việc tìm ra chủng Bacillus subtilis và Bacillus clausii, được định danh chính xác tại Việt Nam làm chủng gốc nghiên cứu, có tiềm năng phát triển nguyên liệu probiotics cho sản xuất và phát triển dòng sản phẩm cốm vi sinh là cần thiết, góp phần đa dạng các dạng bào chế và có nhiều lợi thế cạnh tranh trên thị trường. Ngoài ra, dạng cốm vi sinh có nhiều ưu điểm vượt trội so với các dạng bào chế rắn khác. Dạng cốm giúp bảo vệ probiotics tốt hơn trước điều kiện bất lợi như nhiệt độ, độ ẩm, đồng thời giảm thiểu tác động cơ học trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Bên cạnh đó, cốm vi sinh dễ phân tán trong nước, giúp cải thiện khả năng hấp thu và tiện lợi cho người sử dụng, đặc biệt là trẻ em và người cao tuổi. Ngoài ra, công nghệ bào chế cốm có thể kiểm soát mật độ vi khuẩn sống sót cao hơn, tăng cường tính ổn định và kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm. Điều này giúp nâng cao giá trị sử dụng của sản phẩm, giảm phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu và tạo tiền đề cho các ứng dụng tiếp theo trong lĩnh vực công nghệ dược phẩm và thực phẩm chức năng.

Xuất phát từ thực tế đó, Trường Cao đẳng Dược Trung ương Hải Dương đã triển khai nhiệm vụ  “Nghiên cứu sản xuất cốm vi sinh từ hai chủng lợi khuẩn Bacillus subtilis và Bacillus clausii phân lập trên địa bàn tỉnh Hải Dương” do TS Nguyễn Thị Hường làm chủ nhiệm. Đề tài được triển khai với các nội dung sau:

(1) Phân lập và tuyển chọn 2 chủng lợi khuẩn Bacillus subtilis và Bacillus clausii

Từ 100 mẫu phân thu thập được, phân lập trên 66 mẫu phân đạt yêu cầu thu được 91 loại khuẩn lạc riêng lẻ; Sàng lọc các đặc tính Bacillus thu được 18 chủng có đặc điểm hình thái khuẩn lạc giống Bacillus. Định danh sơ bộ thu được 9 chủng giống Bacillus subtilis và Bacillus clausii bằng nhuộm soi Gram, quan sát kính hình dạng tế bào trên kính hiển vi, các test sinh hóa và kit API CH50. Kết quả thu được bộ 9 chủng Bacillus (gồm M23, 26, 31, 36, 56, 67, 70, 81, 91) và 01 quy trình phân lập chủng.

(2) Xác định một số đặc điểm probiotic, giải trình tự bộ gen để định danh các chủng Bacillus subtilis và Bacillus clausii

Từ 9 chủng thu được sau nội dung 1, đánh giá khả năng sinh bào tử, thấy tất cả các chủng đều có sinh bào tử. Đánh giá khả năng di động, thấy có 6 chủng gồm Bacillus M23, M26, M31, M67, M70, M91 có khả năng di động (+), loại bỏ 3 chủng (-). Đánh giá khả năng hình thành bào tử thấy M31 và M70 cao nhất đạt 10,44 “ 0,45 và 10,44 “ 0,45 (log CF8/m/), có tiềm năng tốt của probiotic. Kết quả phép đo độ bám dính của 2 dung dịch tế bào giảm dần theo thời gian đánh giá, sau 5 giờ, chủng Bacillus M70 còn 72,06%, Bacillus M31 còn 71,43% đạt kết quả tốt.

Tuyển chọn tiếp các kết quả đánh giá khả năng chịu muối mật, cả 2 chủng này đều có khả năng thích ứng tốt và phát triển tốt trong môi trường muối mật đạt 1,090x10⁹ và 1,019x10⁹ CFU/ml.

Đánh giá khả năng chịu pH thấp, Bacillus M31 có khả năng chống chịu môi trường acid tốt, tốt hơn so với chủng Bacillus M70 và các chủng Bacillus khác.

Bacillus M70 nhạy cảm trên 3 kháng sinh CiproIloxacin (S); Clindamycin (S); Erythromycin (S). Bacillus M31 nhạy cảm trên 3 kháng sinh Clindamycin (S); Cloramphenicol (S); Ciprofloxacin (S). Cả 2 chủng Bacillus M70 và M31 có khả năng kháng khuẩn các chủng S.aureus ATCC 6538; E. coli ATCC 8739; C. albicans ATCC 10231; S.147 typhimurium ATCC 13311 với các vòng kháng khuẩn từ 9,52 ± 0,81 đến 18,06 ± 0,32 (mm); chủng Bacillus M70 có vòng kháng khuẩn nhỏ hơn so với Bacillus.

Cả 2 chủng Bacillus M70 và M31 có khả năng sinh enzym ngoại bào amylase và protease, với đường kính vòng phân giải 16,30 ± 0,26 mm, 18,36 ± 0,41 mm nhỏ hơn đường kính vòng phân giải của amylase là 20,15 ± 0,35 và 21,10 ± 0,18 mm M31, chứng tỏ Bacillus M31 có khả năng kháng khuẩn mạnh hơn.

Kết hợp với đặc điểm hình thái, sinh hóa và trình tự nucleotide của bộ gene 16S rRNA của 2 chủng đã được xác định là chủng gốc Bacillus subtilis và Bacillus clausii nhóm nghiên cứu đặt tên là Bacillus subtilis M70 và Bacillus clausii M31 và sử dụng tên này trong các nghiên cứu tiếp theo. Trình tự bộ gene theo phương pháp 16S rRNA của chủng Bacillus M70, M31 đã được đăng ký trên Genbank.

Hai chủng trên được lưu trữ, bảo quản trong tủ lạnh âm sâu, theo dõi định kỳ và đã được sử dụng để xây dựng 01 quy trình lưu trữ và bảo quản chủng giống đồng thời sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo về nuôi cấy và đông khô.

(3) Tối ưu điều kiện nuôi cấy và sản xuất chủng Bacillus subtilis và Bacillus clausii quy mô phòng thí nghiệm và pilot

Nghiên cứu đã tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy hai chủng Bacillus subtilis M70 và Bacillus clausii M31. Kết quả cho thấy, B. subtilis M70 đạt mật độ sinh khối cao nhất (1,60x10⁹ CF8/ml) ở  nhiệt 37^oC, pH 7, thời gian 72 giờ, tỷ lệ tiếp giống 9%, và sử dụng nguồn carbon glucose 0,1% cùng ion kim loại Mg²⁺. Trong khi đó, B. clausii M31 đạt mật độ sinh khối cao nhất (1,31x10⁹CFU/ml)  38^oC, pH 8, thời gian 84 giờ, tỷ lệ tiếp giống 5%, với nguồn carbon sucrose0,1% và ion Mn^2+.

Đã nghiên cứu, khảo sát, áp dụng các thông số: pH, nhiệt độ, thời gian lên men trên qui mô nồi lên men 50 lít đồng thời chuẩn hóa qui trình sản xuất trên nồi lên men 50 lít (pH, tốc độ khuấy, lưu lượng khí ....). Xây dựng được quy trình nuôi cấy Bacillus subtilis và Bacillus clausii rõ ràng, khoa học và dễ dàng ứng dụng.

(4) Nghiên cứu bào chế nguyên liệu đông khô probiotic từ chủng Bacillus subtilis và Bacillus clausii

Sản xuất được 5kg nguyên liệu đông khô mỗi chủng, giữ được hoạt tính cao và an toàn sinh học, độ ổn định tốt, mật độ VSV cao vượt trội đạt 10¹⁰ CFU/g.

(5) Đánh giá chất lượng nguyên liệu thu đƣợc sau đông khô theo tiêu chuẩn Dược Điển Việt Nam V

Nguyên liệu đông khô chứa chủng probiotic đã được đánh giá kỹ lưỡng các chỉ tiêu chất lượng, đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn nguyên liệu dùng trong nghiên cứu và ứng dụng. Xây dựng được 2 Tiêu chuẩn nguyên liệu thu được sau đông khô.

(6) Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất; sản xuất và kiểm nghiệm cốm vi sinh Bacillus với số luợng 100.000 gói cốm đạt Tiêu chuẩn Dƣợc điển Việt Nam V

Đề tài đã triển khai và xây dựng được công thức thành phần sản phẩm cốm vi sinh đạt chất lượng cao và đảm bảo an toàn.

Quá trình sản xuất, kiểm nghiệm II.

Sau khi hoàn thiện công thức và quy trình, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thẩm định quy trình sản xuất để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng ổn định. Tại Trung tâm Nghiên cứu và Kinh doanh Dược - Trường Cao đẳng Dược Trung ương Hải Dương, chúng tôi thực hiện chuyển giao áp dụng vào sản xuất tại cơ sở đủ điều kiện an toàn thực phẩm đạt yêu cầu thực hành sản xuất tốt (GMP) thực phẩm bảo vệ sức khỏe do Cục An Toàn thực phẩm Bộ y tế giấy chứng nhận số 6/2024/QTTP-CNGMP. Đồng thời, tiêu chuẩn chất lượng của cốm vi sinh được xây dựng dựa trên các tiêu chí của Dược điển Việt Nam V, bao gồm 8 chỉ tiêu về độ đồng đều khối lượng, độ ẩm, kích thước, độ tan rã, thành phần vi sinh và các đặc tính vật lý, hóa học khác. Độ ổn định của sản phẩm cũng được kiểm tra trong các điều kiện thực và lão hóa cấp tốc.

Kết quả đánh giá tính an toàn và khả năng hỗ trợ trị tiêu chảy, sản phẩm cốm vi sinh đã được thử nghiệm trên chuột thí nghiệm và đạt kết quả tốt.

Như vậy, nội dung 6 đã hoàn thành các công việc nghiên cứu cần thiết, từ việc xây dựng công thức, tối ưu hóa quy trình sản xuất, đánh giá chất lượng, đến thử nghiệm tính an toàn và hiệu quả. Kết quả đạt được là 100.000 gói cốm (đã được sử dụng để đánh giá thẩm định quy trình, độ ổn định, xây dựng tiêu chuẩntuyên truyền…), 01 Quy trình sản xuất cốm, 01 Tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm cốm vi sinh.

(7) Tuyên truyền kết quả thực hiện đề tài

Đề tài đã đạt được nhiều kết quả nổi bật trong giai đoạn thực hiện, tiêu biểu là việc ký kết và hoàn thành hai hợp đồng tuyên truyền trong các năm 2023 và 2024 với Trung tâm Đo lường, Thử nghiệm và thông tin khoa học. Trong khuôn khổ các hoạt động này, đề tài đã xây dựng và phát hành thành công hai video clip truyền thông trên nền tảng internet, nhằm phổ biến kiến thức khoa học và nâng cao nhận thức cộng đồng. Ngoài ra, đề tài còn công bố một bài báo khoa học trên Tạp chí Y học Việt Nam – một tạp chí chuyên ngành Y Dược có uy tín trong nước. Không chỉ dừng lại ở đó, đề tài đã tham gia báo cáo tại Hội nghị. Khoa học Tuổi trẻ ngành Y tế tổ chức tại Cần Thơ. Bài báo cáo này được đánh giá cao, tuyển chọn và đăng tải trên Tạp chí Trường Đại học Y Dược trong số chuyên đề Hội nghị năm 2024, góp phần khẳng định giá trị khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài.

Kết quả nghiên cứu của nhiệm vụ là cơ sở quan trọng để đưa sản phẩm cốm vi sinh vào thực tiễn. Nhiệm vụ có giá trị khoa học trong lĩnh vực công nghệ sinh học và giá trị thực tiễn khi ứng dụng trên các sản phẩm hỗ trợ điều trị các bệnh tiêu hóa. Sản phẩm cốm vi sinh sẽ được tiếp tục nghiên cứu và đánh giá độ ổn định và đánh giá tác dụng trên lâm sàng từ đó, ứng dụng kết quả nghiên cứu của Đề tài để phát triển sản phẩm thực phẩm bảo vệ sức khỏe sử dụng được trên người.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu dự án tại Trung tâm Công nghệ thông tin và Truyền thông Hải Phòng./.