Cùng với sự phát triển của Khoa học kỹ thuật tại Việt Nam cũng như trên thế giới, các nhà khoa học của trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đã nghiên cứu chế tạo thành công chế phẩm Bacteriocin có hoạt tính cao, giúp tăng cường bảo quản rau, củ, quả lên 1,5 - 2 lần. Ngoài đặc tính không độc hại, chế phẩm Bacteriocin của trường Đại học Công nghiệp Việt Trì còn có giá thành rẻ, dễ sử dụng, do vậy có tiềm năng lớn để phát triển thương mại trong và ngoài nước.
 
Hiện nay trên thế giới có sự gia tăng đáng kể về tỷ lệ hư hỏng của các loại trái cây và rau quả. Theo số liệu thống kê thì thiệt hại cho rau quả trong quá trình bảo quản chiếm khoảng 40% tổng thu hoạch, đây là một vấn đề đáng lo ngại đối với ngành công nghiệp thực phẩm. Hư hỏng thực phẩm là một quá trình phức tạp do sự thay đổi các yếu tố sinh lý và sinh hóa dẫn đến sự phân hủy vi sinh, từ đó dẫn đến suy giảm màu sắc, kết cấu và mùi vị. Các biện pháp kiểm soát khác nhau bao gồm việc sử dụng hóa chất (các chất tẩy rửa, diệt trùng và kháng sinh) đã được báo cáo để ức chế/giết chết vi khuẩn trong các sản phẩm thực phẩm. Việc sử dụng hóa chất có thể dẫn đến sự thay đổi thành phần, dinh dưỡng và các tính chất hữu ích của thực phẩm và cũng có thể dẫn tới độc tính đối với con người.

Sự phát triển của chất bảo quản sinh học dựa trên Bacteriocin của vi sinh vật là một cách đầy hứa hẹn để tăng thời hạn sử dụng của trái cây và rau quả, do thực tế là vi khuẩn có đặc tính đối kháng và có một số lợi thế so với chất bảo quản hóa học và kháng sinh. Do đặc tính bền nhiệt, bền trong điều kiện pH axit hoặc trung tính, bacteriocins là một giải pháp hay trong bảo quản thực phẩm lên men cũng như không lên men. Đối với thực phẩm lên men, người ta bổ sung vào đó các chủng vi khuẩn lactic phân lập từ thịt có khả năng sinh bacteriocin như là giống khởi động. Các vi khuẩn lactic này tạo ra pH thấp và bacteriocins ức chế các vi sinh vật gây thối cũng như các vi sinh vật gây bệnh vốn có trong các sản phẩm tự nhiên. Do đó, sản phẩm lên men vừa có hương vị thơm ngon lại vừa an toàn cho sử dụng. Đối với các sản phẩm thực phẩm không lên men (thịt, cá, rau xanh…), bacteriocins đóng vai trò là chất bảo quản, giữ cho thực phẩm được tươi sống lâu hơn do nó ức chế sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật gây thối, vi sinh vật gây bệnh trong sản phẩm tự nhiên. Bacteriocins không những bảo quản thực phẩm được lâu hơn, tươi hơn mà còn không tạo ra màu sắc, mùi khó chịu cho sản phẩm bảo quản. Hơn nữa, chúng được coi là an toàn đối với người sử dụng và làm hạn chế hiện tượng kháng thuốc.

Các nhà khoa học từ trường Đại học Công nghiệp Việt Trì đã thành công trong việc phân lập và nuôi cấy chủng Bacillus safensis NBRC 100820 từ hành tây, từ đó chiết xuất và tinh chế ra được Bacteriocin ứng dụng làm chế phẩm sinh học bảo vệ rau quả.

Quy trình công nghệ chế tạo chế phẩm sinh học bao gồm các bước sau:

+ Bước 1. Phân lập, nhân giống và bảo quản các chủng Bacillus safensis NBRC 100820 từ bề mặt của hành tây: hành tây được rửa kỹ bằng nước cất, cắt nhỏ trong điều kiện vô trùng. Sử dụng mẩu nhỏ đã rửa sạch chà nhẹ phần vỏ ngoài lên bề mặt của đĩa petri chứa môi trường dinh dưỡng thạch LB. Các đĩa được ủ tĩnh ở nhiệt độ 30±2 °C trong 24 giờ. Quá trình sàng lọc được thực hiện và tiến hành đến khi thu được chủng vi sinh vật thuần khiết.

+ Bước 2. Nuôi cấy và thu nhận sinh khối các chủng Bacillus safensis NBRC 100820: các chủng Bacillus safensis NBRC 100820 được nuôi cấy trên môi trường LB với tỷ lệ giống:môi trường nuôi cấy = 1:100 (ml:ml), điều kiện nuôi cấy là 30±2 °С, pH 6,5, 18 giờ, bổ sung 5 g/l sucrose và 1,5 g/l urê. Sau đó sinh khối của các chủng Bacillus được tách ra khỏi môi trường dinh dưỡng bằng phương pháp ly tâm với tốc độ 4200 vòng/phút trong 30 phút.

+ Bước 3. Chiết xuất bacteriocin từ sinh khối của các chủng Bacillus safensis NBRC 100820 bằng phương pháp gây kết tủa với amoni sulfat: Cho amoni sulfat 90% vào sinh khối để kết tủa bacteriocin. Kết tủa được tách ra bằng phương pháp ly tâm ở tốc độ 4200 vòng/phút trong 40 phút. Kết tủa sau đó được hòa tan lại trong 20 mM đệm axetat pH 5,0. Ly tâm dung dịch hòa tan trong 30 phút ở tốc độ 4200 vòng/phút, tách phần kết tủa không hòa tan. Sau đó, phần kết tủa không hòa tan được rửa lại trong dung dịch đệm axetat 20 mM, pH 5,0. Cuối cùng, tất cả phần dịch hòa tan thu hồi được ly tâm lại trong 40 phút ở tốc độ 4200 vòng/phút, loại bỏ kết tủa và thu phần dịch chứa bacteriocin.

+ Bước 4. Tinh chế bacteriocin từ dịch chiết bacteriocin bằng cột sắc ký trao đổi cation SP Sepharose Fast Flow: Cột trước hết được cân bằng bằng dung dịch đệm ban đầu - đệm axetat 20 mM pH 5,0 chứa 1 M (NH4)2SO4. Toàn bộ chế phẩm sau chiết xuất được đưa vào cột với tốc độ 1,0 ml/phút. Cột được rửa giải bằng hai lần thể tích đệm ban đầu với tốc độ 1,0 ml/phút, mỗi phân đoạn được thu hồi tự động có thể tích 0,5 ml. Thu lại các phân đoạn có hoạt tính kháng khuẩn.

+ Bước 5. Thu hồi và bảo quản chế phẩm bacteriocin: Bảo quản chế phẩm ở nhiệt độ 4±2 °C, pH = 5±1.

Dựa vào quy trình trên các nhà khoa học đã thu nhận được chế phẩm bacteriocin với nồng độ protein trong chế phẩm là 17,5±0,2 mg/ml, độ pH của chế phẩm khoảng 5,0±0,2 và đơn vị hoạt tính là 732,2 AU/mg. Tiến hành phân tích các chỉ tiêu hóa lý và vi sinh vật của chế phẩm bacteriocin sau tinh chế thu hồi cho thấy chế phẩm không chứa các vi sinh vật gây bệnh như E. Coli, Salmonella, S. Arueus, coliforms, nấm men và nấm mốc, đồng thời chế phẩm cũng không chứa các kim loại nặng như Hg, As, Pb, Cd. Sau đó tiến hành bảo quản cà chua bằng phương pháp phun chế phẩm bacteriocin lên bề mặt giúp tăng thời gian bảo quản cà chua lên khoảng 2,0 lần so với đối chứng.

Đánh giá chất lượng sản phẩm của rau quả sau bảo quản cho thấy, trong thời gian quy định rau quả được bảo quản bằng chế phẩm sinh học không thay đổi màu sắc, mùi vị, thành phần, đồng thời các chỉ tiêu vi sinh vật, kim loại nặng và một số chất bảo vệ thực vật đều nằm trong ngưỡng cho phép.

Chi phí để bảo quản 1kg rau quả bằng chế phẩm sinh học trên chỉ hết khoảng 180 đồng, rẻ hơn khi so sánh với sử dụng hóa chất hoặc màng bọc.

Tóm lại, chế phẩm sinh học bacteriocin được chế tạo thân thiện, hoạt tính cao, rẻ tiền do vậy có sức cạnh tranh rất lớn, hoàn toàn có thể thay thế được các chất hóa học và các phương pháp bảo quản khác, chế phẩm có lợi thế để cạnh tranh được trên thị trường trong và ngoài nước.