Probiotic là những vi khuẩn sống có lợi hoặc nấm men, khi đưa vào cơ thể với lượng vừa đủ sẽ giúp sản sinh ra các enzyme tiêu hóa, vitamin và các hoạt chất có tính kháng khuẩn, tạo ra tác động tích cực, giúp cơ thế hấp thụ dưỡng chất tốt hơn. Ngoài ra, probiotic sẽ giúp ngăn chặn khả năng bám dính của các tác nhân gây bệnh và giảm lượng độc tố trên biểu mô ruột, duy trì trạng thái cân bằng vi khuẩn đường ruột, tăng cường sức khỏe đường ruột, từ đó tăng cường hệ thống miễn dịch cho cơ thể.

Probiotic còn có khả năng cạnh tranh các chất dinh dưỡng cới các vi sinh vật gây bệnh. Sử dụng probiotic giúp tăng cường đáp ứng miễn dịch, nhất là miễn dịch tự nhiên, làm tăng dung nạp của cơ thể với lactose, giúp  trẻ tránh khỏi tình trạng đầy hơi, khó tiêu khi hấp thu những loại thức ăn có chứa nhiều lactose. Ngoài ra tác dụng của probiotic là cung cấp các chất quan trọng cho cơ thể như folic acid, niacin, riboflavin, vitamin B6 và B12. Có thể nói probiotic có tác dụng lớn và quan trọng trong việc bảo vệ niêm mạc đường ruột, làm gia tăng lượng vi khuẩn có lợi trong cơ thể. Chúng có thể bổ sung qua đường ăn uống, có hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện triệu chứng tiêu chảy do tác dụng phụ của kháng sinh, táo bón, rối loạn tiêu hóa…

Chính vì vậy, các chế phẩm sinh học chứa lợi khuẩn probiotic có vai trò quan trọng đối với sức khỏe. Hiện nay, probiotic được chiết xuất và sử dụng trong hầu hết các ngành sản xuất sản phẩm phục vụ sức khỏe con người (sữa chua, phô mai, men vi sinh…) và sản xuất thức ăn cho ngành chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản. Tuy nhiên, vi khuẩn Probiotic có nhiều chi khác nhau trong đó chi Bacillus subtilis sản sinh ra nhiều enzyme, trong đó chủ yếu nhất là các men tiêu hóa alpha amylase và protease. Đây là các enzyme xúc tác cho các phản ứng phân hủy tinh bột, chất béo, protein, biến đổi chất xơ thành các loại đường dễ tiêu.  Trước những lợi ích của men vi sinh Probiotic, nhất là Bacillus subtilis, nhóm tác giả trường đại học Lạc Hồng đã nghiên cứu, xây dựng giải pháp tối ưu hóa thành phần môi trường lên men rẻ tiền chủng Bacillus subtilis LH1 bằng phương pháp đáp ứng bề mặt phục vụ sản xuất Probiotic.

Giải pháp sử dụng các phương pháp quy hoạch thực nghiệm làm công cụ để lựa chọn và tối ưu hóa thành phần môi trường lên men chủng Bacillus subtilis LH1. Quá trình thực hiện gồm 3 bước: đầu tiên là tiến hành khảo sát đơn yếu tố, chọn nguồn Cacbon là rỉ đường và nguồn Nitơ là (NH4)2SO4. Bước tiếp theo là sử dụng thiết kế Plackett-Burman và chọn ra được 3 yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất đến sinh khối chủng Bacillus subtilis LH1 là (NH4)2SO4, K2HPO4 và NaCl. Cuối cùng, thông qua thiết kế Box-Behken tối ưu được hàm lượng  của 3 yếu tố trên trong môi trường lên men. Kết quả có ý nghĩa với P-Value <0.05, ở mức độ tin cậy là 95%. Giá trị sinh khối OD tối đa đạt được là 0.189, phương trình hồi quy Y = 0.16 + 0.16X1 +0.003X2 + 0.007X3 + 0.002X1X2 + 0.01X1X3 – 0.0002X2X3 + 0.0001X12 + 9x10-6X22 + 5x10-5X32 với Y là sinh khối chủng Bacillus subtilis LH.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, thành phần môi trường lên men tối ưu cho chủng Bacillus subtilis LH1 gồm rỉ đường 10g/l, (NH4)2SO4 15g/l và nguồn khoáng: MgSO4 1g/l, CaCl2 0.2g/l, K2HPO4 2.13g/l, NaCl 7.5g/l, thì thu được sinh khối cao đạt mật độ tế bào 9.4 x 109 cfu/ml và giảm chi phí môi trường lên men ước tính rẻ hơn 7 lần so với môi trường MRS thông thường. Giải pháp đã thực hiện trên bồn lên men Bioreator có tổng thể tích 35 lít.

Giải pháp sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ tiếp cận tại Đồng Nai giúp giảm giá thành sản phẩm. Cách áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trong đề tài còn giúp tiết kiệm thời gian và chi phí nghiên cứu. Ứng dụng giải pháp sản xuất Probiotic này tại công ty TNHH thương mại – sản xuất Việt Thọ mang lại kết quả khá khả quan. Ngoài ra, nhóm tác giả đến từ Khoa Kỹ thuật hóa học và Môi trường còn tiến hành nghiên cứu và xây dựng quy trình sản xuất kẹo sữa mềm và sữa chua lên men Probiotic từ sữa tươi tại công ty Domilk.