LUẬN VĂN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM TỔNG QUAN VỀ THỰC PHẨM PROBIOTIC

Sự hiện diện của vi khuẩn có lợi trong đườngruột là một yếu tố vô cùng quan trọng, khi vi khuẩn có lợi cân bằng hoặc chiếm ưu thế sẽ tạo các ảnh hưởng tốt cho sức khỏe không chỉ cho chức

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-o0o -KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

TỔNG QUAN VỀ THỰC PHẨM PROBIOTIC

Chuyên nghành: Công Nghệ Sinh HọcMã số nghành: C73

GVHD: TS NGUYỄN HOÀI HƯƠNGSVTH: CAO THỊ KIM YẾN

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2010

LỜI CẢM ƠN

Xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến

TS Nguyễn Hoài Hương người đã khơi gợi cho tôi đề tài và đã hướng dẫntận tình chu đáo, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn này

Chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô trường Đại Học Kỹ Thuật CôngNghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình dạy dỗ tôi trong suốt quá trình học tậptại trường, đặc biệt các thầy cô Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học đãtruyền đạt cho tôi những kiến thức quý giá về chuyên môn

Với tất cả lòng yêu thương và kính trọng con xin cảm ơn ba mẹ đã độngviên và tạo mọi điều kiện cho con học tập trong thời gian qua

Và tôi cũng xin cảm ơn bạn bè thân thương đã động viên gắn bó với tôitrong những năm tháng học tập

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 07 năm 2010

Cao Thị Kim Yến

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

Trang

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 2

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 3

1.2 MỤC ĐÍCH 4

1.3 NỘI DUNG 4

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

2.1 TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT PROBIOTIC 6

2.1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG 6

2.1.1.1 Lên men lactic đồng hình 7

2.1.1.2 Lên men lactic dị hình 8

2.1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT PROBIOTIC 9

2.1.2.1 Ảnh hưởng của quá trình tiêu hóa ở dạ dà 9

2.1.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố trong môi trường ruột 9

2.1.2.3 Ảnh hưởng của prebiotic 10

2.1.2.4 Ảnh hưởng trong quy trình sản xuất tạo chế phẩm probiotic 11

2.1.3 TIÊU CHUẨN XÁC ĐỊNH VI SINH VẬT PROBIOTIC 12

2.1.4 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA VI SINH VẬT PROBIOTIC 14

2.1.4.1 Khả năng kết bám trên biểu mô ruột 14

2.1.4.2 Tổng hợp các chất có hoạt tính kháng vi sinh vật 16

2.1.5 VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT PROBIOTICS 24

2.1.5.1 Lợi ích về dinh dưỡng 25

2.1.5.2 Gia tăng khả năng tiêu hóa Lactose 25

2.1.5.3.Làm giảm Cholesterol trong máu 25

2.1.5.4 Cải thiện sự chuyển động của ruột 26

2.1.5.5 Ngăn chặn và xử lí nhiễm khuẩn Helicobacter pylori 26

2.1.6 ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT PROBIOTICS 26

2.1.6.1 Trong công nghiệp thực phẩm 26

2.1.6.2 Công nghiệp hóa chất 27

2.1.6.3 Ứng dụng trong nơng nghiệp và mơi trường 28

2.1.6.4 Ứng dụng trong y học 29

2.2 TỔNG QUAN VỀ THỰC PHẨM PROBIOTIC 29

2.2.1 ĐỊNH NGHĨA BẰNG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG 29

2.2.2 CÁC DẠNG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG 30

2.2.2.1 Nhóm thực phẩm chức năng bổ sung vitamin và khoáng chất 30

2.2.2.2 Nhóm thực phẩm chức năng dạng viên 30

2.2.2.3 Nhóm thực phẩm chức năng “không béo” , “không đường”, “giảm năng lượng” 30

2.2.2.4 Nhóm các loại giải khát và tăng lực 31

2.2.2.5 Nhóm thực phẩm giàu chất xơ tiêu hóa 31

2.2.2.6 Nhóm các chất tăng cường chức năng đường ruột 31

2.2.2.7 Nhóm thực phẩm chứ năng đặc biệt 31

2.2.3 BỔ SUNG VI SINH VẬT PROBIOTICS VÀO THỰC PHẨM 33

2.2.4 CÁC DẠNG THỰC PHẨM PROBIOTIC TRÊN THẾ GIỚI 34

2.2.5 THỊ TRƯỜNG PROBIOTICS VÀ TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN 37

2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT PROBIOTIC 39

2.3.1 PHÂN LẬP CHỦNG THUẦN KHIẾT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẢI 40

2.3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH DANH VI KHUẨN LACTIC 40

2.3.2.1 Định tính nhuộm Gram 40

2.3.2.3 Phương pháp nhuộm bào tử 41

2.3.2.4 Phương pháp thử Catalase 42

2.3.2.5 Phương pháp khảo sát đặc tính sinh acid 43

2.3.2.6 Phương pháp kiểm tra khả năng di động 44

2.3.2.9 Phương pháp khảo sát khả năng sinh bacteriocin 45

2.3.2.8 Phương pháp khảo sát khả năng kháng khuẩn 45

2.3.2.10 Phương pháp xác định nhanh vi sinh vật probiotics bằng PCR (Polymerase Chain Reaction) 46

2.4 QUY TRÌNH SẢN XUẤT SỮA UỐNG PROBIOTIC CỦA CÔNG TY YAKULT 52

2.4.1 NGUYÊN LIỆU LÊN MEN 52

2.4.2 NGUYÊN LIỆU ĐÓNG GÓI 53

2.4.3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT 54

2.5 PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 59

2.5.1 KỸ THUẬT PHÂN TÍCH CẢM QUAN THỰC PHẨM 59

2.5.2 TIÊU CHUẨN HÓA LÝ 60

2.5.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU VI SINH 61

2.5.3.1 Phương pháp xác định vi sinh vật tổng số hiếu khí 61

2.5.3.2 Phương pháp xác định tổng số Coliforms 63

2.5.3.3 Phương pháp định tính E coli 64

2.5.3.4 Định lượng Starphilococcus aureus 66

2.5.3.5 Xác định Salmonella 67

2.5.3 PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH LƯỢNG ACID LACTIC 68

2.5.4 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HOẠT TÍNH BACTERIOCIN 69

CHƯƠNG III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

3.1 KẾT LUẬN ………72

3.2 KIẾN NGHỊ……… ……….73 Tài liệu tham khảo

Phụ lục

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MRS Deman – Rogosa – Sharpe

PCR Polymerase Chain Reaction – Phản ứng tổng hợp dây chuyền

DNA Desoxyribonucleic Acid

SDS-PAGE Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis – Điện

di trên gel polyacrylamide có SDS

LAB Lactic acid bacteria – Vi khuẩn lactic

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 2.1 Danh sách bacteriocin do LAB tổng hợp và hoạt tính kháng khuẩn của

chúng (Piard, 1992) 21

Bảng 2.2.2 Hệ thống phân loại thực phẩm probiotic trên thị trường theo hệ thống

phân loai FOSHU (Food for Specific Health Use) 32

Bảng 2.2.3 Một số thực phẩm probiotics bổ sung vi khuẩn Lactobacillus hoặc kết

hợp với một số vi khuẩn lactis khác 34

Bảng 2.2.4 Các dạng thực phẩm lên men trên thế giới sử dụng Lactobacillus hoặc

kết hợp với các vi khuẩn khác 36

Bảng 2.5.1 Tiêu chuẩn cảm quan đối với sản phẩm sữa chua Yoghurt ( TCVN

7030:2002) 60

Bảng 2.5.2 Tiêu chuẩn hóa lý đối với sản phẩm sữa chua Yoghurt ( TCVN

7030:2002) 60Bảng 2.5.3 Tiêu chuẩn vi sinh đối với sản phẩm sữa chua Yoghurt( TCVN

7030:2002) 61

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1.1 Gới thiệu một số vi sinh vật có hoạt tính probiotics 7

Hình 2.1.4.1 Tác động của Probiotic trong đường tiêu hóa (Davis CP, 1996) 15

Hình 2.1.4.2 Cơ chế kháng vi sinh vật của bacteriocin 19

Hinh 2.3 Sơ đồ phân lập và định danh vi khuẩn lên men lactic đến cấp giống bằng phương pháp cổ điển (theo Bergey,s Manual, 1957.) 39

Hình 2.4.1.2 Giới thiệu chủng vi khuẩn sử dụng trong quá trình sản xuất 52

Hình 2.4.1.3 Sữa bột gầy 52

Hình 2.4.1.4.Đường Glusose 52

Hình 2.4.1.5 Đường cát trắng 52

Hình 2.4.2.1 Nhựa polystyren 53

Hình 2.4.2.2 Phôi nhựa 53

Hình 2.4.2.3 Nắp nhôm 53

Hình 2.4.2.4 Phôi nhôm 53

Hình 2.4.2.5 Bao bì (nhựa Opp) 53

Hình 2.4.3 Quy trình sản xuất sữa uống lên men Yakult 54

Hình 2.4.3.1 Sơ đồ thuyết trình quy trình sản xuất sữa uống lên men Yakult 56

Hình 2.4.3.2 Giới thiệu một hình ảnh trong quá trình sản xuất sữa uống lên men Yakult (nguơn Cơng Ty TNHH Yakult)………57

LỜI MỞ ĐẦU

Sức khỏe con người, hệ vi sinh vật đường ruột và bệnh tật luôn là vấn đềđược mọi người quan tâm Trong hệ vi khuẩn đường ruột có hai loại đó là vikhuẩn có lợi và vi khuẩn có hại Sự hiện diện của vi khuẩn có lợi trong đườngruột là một yếu tố vô cùng quan trọng, khi vi khuẩn có lợi cân bằng hoặc chiếm

ưu thế sẽ tạo các ảnh hưởng tốt cho sức khỏe không chỉ cho chức năng tiêu hóathức ăn, bài tiết, chuyển hóa mà còn liên quan đến sự tổng hợp các yếu tố vilượng, các nội tiết tố đường ruột và đặc biệt là các chất kháng sinh tự nhiên giúpcon người chống lại một số bệnh tật Ngày nay với sự phát triển không ngừng củakhoa học và kỹ thuật, cùng với nhu cầu sống ngày càng nâng cao của con người

vì vậy việc tiêu thụ sản phẩm có chất lượng cao và đảm bảo các tính năng bổdưỡng là điều cần thiết Do vậy vấn đề tìm hiểu và nghiên cứu về thực phẩmprobiotics đang cần được quan tâm nhiều hơn Khi biết được các yếu tố như sinhlý, sinh hóa, con đường trao đổi chất của vi sinh vật probiotics hay các tác nhâncó thể làm ảnh hưởng đến chúng thì hiệu quả của quá trình sản xuất sẽ tăng đồngthời giảm chi phí vận hành và thời gian sản xuất

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Việc sử dụng vi sinh vật sống nhằm tăng cường sức khỏe con ngưới khôngphải là mới Từ hàng nghìn năm về trước, khi chưa tìm ra thuốc kháng sinh, conngười đã biết tiêu thụ các thực phẩm chứa vi sinh vật sống có lợi như các sảnphẩm lên men có nguồn gốc từ sữa Theo Ayurveda, một trong những ngành yhọc lâu đời nhất khoảng 2500 năm trước công nguyên, sự tiêu thụ sữa chua (1 sảnphẩm sữa lên men) đã được ủng hộ để duy trì sức khỏe tốt (Chopra và Doiphode,2002) Các vi khuẩn có lợi trong ruột tạo ảnh hưởng tốt cho cơ thể bằng cáchngăn cản các khối ung thư, làm bất hoạt các virus, tạo ra các enzyme và cáckháng thể tự nhiên, làm giảm cholesterol Bên cạnh đó chúng còn có thể ức chếsự tăng trưởng của các vi khuẩn có hại qua việc tiết ra môi trường các acid hữu

cơ, các chất kháng khuẩn, đặc biệt là sự tạo thành bacteriocin

Trong khi đó các vi khuẩn có hại lại tạo ra các sản phẩm có hại cho vậtchủ như các độc tố và các chất gây ung thư Khi các vi khuẩn có hại này chiếm ưuthế, sẽ cạnh tranh các chất dinh dưỡng với tế bào vật chủ và đồng thời nồng độcác chất có hại tăng lên Các chất này đôi khi không tác động ngay lập tức mà cóthể tích lũy trong cơ thể vật chủ theo thời gian, vì vậy chúng được xem như là làcác yếu tố gây ra sự lão hóa, ung thư, xơ vữa động mạch, giảm khả năng miễndịch

Ngoài ra, các rối loạn chức năng nhu động ruột, phẫu thuật dạ dày, cácbệnh gan thận, rối loạn chức năng miễn dịch, ung thư, sử dụng thuốc kháng sinh,chế độ ăn uống thiếu các chất dinh dưỡng tạo điều kiện cho vi khuẩn có hạiphát triển mạnh gây mất cân bằng hệ vi sinh đường ruột Tuy nhiên, sự cân bằngcủa hệ vi sinh vật đường ruột có thể được duy trì hoặc phục hồi bằng một chế độăn uống hợp lý hay sử dụng các chế phẩm chứa vi sinh vật sống gọi là probiotics

Probiotic là một loại sản phẩm chứa vi sinh vật sống trong thành phần đồ

ăn thức uống, khi tiêu thụ loại sản phẩm này sẽ có ảnh hưởng tốt đến sức khỏe

vật chủ như điều hòa hệ thống miễn dịch, đồng thời cải thiện cân bằng dinhdưỡng và cân bằng vi sinh trong bộ máy dạ dày- ruột.

1.2 MỤC ĐÍCH

Mục đích của khóa luận này là tìm hiểu về thực phẩm chứa các vi sinh vật cóhoạt tính probiotic và quy trình sản xuất thực phẩm probiotic

1.3 NỘI DUNG

Nội dung chính của khóa luận này gồm các phần như sau:

Chương I: Đặt vấn đề

Chương II: Tổng quan tài liệu

2.1 Tổng quan về vi sinh vật probiotic

2.2 Tổng quan về thực phẩm probiotic

2.3 Phương pháp phân lập tuyển chọn vi sinh vật probiotic

2.4 Quy trình sản xuất sữa uống probiotic của Công ty Yakult

2.5 Phương pháp kiểm tra chất lượng sản phẩm

Chương III: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG II:

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT PROBIOTIC

2.1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG

Vi sinh vật probiotic có thể tìm thấy ở nhiều nơi như ở các cơ chất chứacarbohydrat, các môi trường khác nhau như màng niêm mạc người và gia súc(khoang bụng, ruột và âm đạo), ở thực vật hoặc các vật liệu có nguồn gốc thựcvật, trong phân và thực phẩm lên men

Vi sinh vật probiotics thường là các vi khuẩn lactic thuộc họ

Lactobacterianceae, chúng được phân thành các giống như: Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Pediococcus, Leuconstoc [18] Đây là những trực

khuẩn, cầu khuẩn không tạo bào tử và hầu hết không di động, hô hấp tùy tiện.Chúng có khả năng lên men nhiều loại đường đơn và đường đôi nhưng không cókhả năng lên men các loại glucid phức tạp và tinh bột Môi trường sinh trưởng của

vi khuẩn lactic ngoài glucid, muối amonium, còn cần vitamin nhóm B, vitaminnhóm H, folic acid, nicotinic acid và các amino acid Để vi khuẩn lactic hoạt độngtốt nhất trong quá trình lên men thì phải đạt điều kiện pH từ 5,5 ÷ 6, khoảng nhiệtđộ thích hợp 100C ÷ 400C [63]

Lactobacillus bulgaricus Streptococcus cremorie.

Hình 2.1.1 Gới thiệu một số vi sinh vật có hoạt tính probiotics.

Len men lactic là một trong những loại hình lên men phát triển nhất trongthiên nhiên Acid lactic được tạo ra từ quá trình chuyển hóa kị khí đường nhờ các

vi khuẩn lactic như Bacterium lactis hay Streptococcus lactis nhằm ức chế sự

phát triển của các vi khuẩn có hại Người ta dựa vào quá trình lên men và các cơchế hạt động khác nhau của các vi khuẩn lactic cho ra sản phẩm chính , phụ khácnhau từ đó chia vi khuẩn lactic thành hai loại: vi khuẩn lactic lên men đồng hìnhvà dị hình

2.1.1.1 Lên men lactic đồng hình

Acid lactic tạo thành chiếm hơn 90% Chỉ một lượng nhỏ pyruvate bị khửcacbon để tạo thành acid acetic, ethanol, acetone và CO2 Lượng sản phẩm phụtạo thành phụ thuộc vào sự có mặt của O2

 Một vài đại diện:

+ Lactobacillus casei: Đây là những trực khuẩn rất ngắn gây chua sữa tự

nhiên Yếm khí tùy tiện, lên men tốt glucose, maltose, lactose tạo ra môi trườngcó từ 0,8 ÷ 1% acid lactic Ơû điều kiện bình thường gây chua sữa trong vòng 10đến 12 giờ, nguồn N2 cho vi khuẩn này là peptone Nhiệt độ tối thiểu cho chúng

phát triển là 100C tối ưu là 350C và tối đa là 450C, chúng phân hủy cazein vàgelatin rất yếu.

+ Streotococcus cremoris: Thường tạo thành chuỗi dài, phát triển ở nhiệt độ

thấp hơn Lactobacterium casei, nhiệt độ tối ưu từ 250C ÷ 300C, lên men glucose vàgalactose

+ Lactobacterium bulgaricus: Đây là trực khuẩn rất dài, nhiệt độ phát triển

tối ưu là 200C, có khả năng lên men glucose, lactose Có khả năng tạo độ acid cao(3,7% acid lactic)

+ Lactobacterium delbruckii: Thường gặp trên hạt dại mạch, đây là trực

khuẩn lớn Trong quá trình phát triển chúng có khả năng tạo thành sợi Nhiệt độphát triển tối ưu từ 450C ÷ 500C, sự khác biệt giữa Lactobacterium delbruckii

đốivới những loài khác như Lactobacterium bulgaricus; Streptococcus cremoris;

Lactobacterium casei là chúng không có khả năng lên men đường lactose vì vậy

chúng không được dùng trong chế biến sữa

+ Lactobacterium cueumerisfermenti: Thường tìm thấy trong sữa ủ chua Là

trực khuẩn không di động, thường tạo thành tế bào đơn và có khi tạo thành chuỗitrong quá trình lên men Khả năng tạo acid tối đa trong môi trường từ 0,9% ÷1,2%

2.1.1.2 Lên men lactic dị hình

Lên men lactic dị hình (không điển hình) 50% lượng đường tạo thành acidlactic, ngoài ra còn có các sản phẩm phụ khác như acid acetic, ethanol, CO2 Cácsản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm

 Một vài đại diện:

+ Streptobacterium hassicefermentatae: Lên men rau cải chua tạo thành acid

lactic, acid axetic, rượu etylic và CO2 Lên men đường saccharose tốt hơn đườnglactose

+ Lactobacterium lycopersici: Là trực khuẩn Gram +, sinh hơi và có khả năng

tạo bào tử, tế bào sinh dưỡng thường chết ở nhiệt độ 800C Khi lên men chúng tạothành acid lactic, rượu etylic, acid axetic và CO2

2.1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN VI SINH VẬT PROBIOTIC

2.1.2.1 Ảnh hưởng của quá trình tiêu hóa ở dạ dày

Vi khuẩn từ thực phẩm và môi ttrường vào miệng được rữa trôi với nướcbọt rồi vào dạ dày Hầu hết vi khuẩn bị tiêu diệt trong dạ dày bởi acid dạ dày vàcác enzyme tiêu hóa trong dịch vị Dịch vị được tiết vào mỗi ngày khoảng 1,5-2lít pH của dạ dày của trẻ sơ sinh từ 3.8- 5.8, ở người lớn pH từ 1.5- 2 Thànhphần chủ yếu gồm: nước, acid HCl; các enzyme: pepsin, lipase và prezue (mensữa có ở trẻ còn bú)

Trong hệ thống dạ dày ruột thì acid dạ dày là bộ máy phòng vệ chính củavật chủ chống lại sự lây nhiễm những vi khuẫn gây bệnh từ con đường ăn uống.Acid dịch vị cũng góp phần quan trọng trong việc duy trì một lượng nhỏ vi khuẩntrong phần trên của ruột non, bởi vì chỉ những vi sinh vật kháng lại acid tốt nhấtmới có thể sống sót khi đi qua dạ dày

2.1.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố trong môi trường ruột

Trong môi trường ruột dịch mật và các enzyme tiêu hóa tác động lên hệ visinh vật đường ruột trong đó có dịch mật là yếu tố quan trọng nhất Cơ chế tácđộng của dịch mật đối với vi khuẩn là phân chia lớp đôi lipid khi màng tiếp xúcvới dịch mật làm mất sự nguyên vẹn của màng và hình thành hỗn hợp chuỗi phântử Trong dịch mật thì muối mật là thành phần chính tác động lên vi khuẩn

Muối mật là muối natri của các acid mật và chúng được tổng hợp từcholesterol Muối mật được tạo thành trong gan, lưu trữ trong túi mật và vậnchuyển qua ống mật đến ruột non khi thực phẩm được chuyển qua Muối mật làsteroid được sử dụng để nhũ hóa lipid Khi thực phẩm được chuyển qua ruột muốimật nhũ hóa mỡ và hấp thu chúng qua thành ruột non

Ngoài ra ác chuyển động của ruột cũng ảnh hưởng khả năng cư trú của vikhuẩn trong ruột Nếu vi khuẩn không kết bám được vào niêm mạc ruột thì cácloại chuyển động ruột sẽ nhanh chóng đào thải chúng ra ngoài.

2.1.2.3 Ảnh hưởng của prebiotic

Prebiotic là những thành phần không thể tiêu hóa được có trong thức ăn,chúng có ảnh hưởng tốt cho cơ thể bằng việc kích thích có chọn lọc sự tăng trưởngvà hoạt động của một số loài vi khuẩn đã có trong ruột già, vì thế cải thiện sứckhỏe cho cơ thể Prebiotic trong thức ăn có thể điều hòa đáng kể hệ vi sinh đườngruột bằng cách tăng một số loài vi khuẩn đặc biệt và như thế làm thay đổi sốlượng của các thành phần trong hệ vi sinh

Nhìn chung những oligosaccharid không tiêu hóa được và một số oligosaccharide là prebiotic Prebiotic điều hòa sự trao đổi lipid chủ yếu qua sựlên men các sản phẩm Những ảnh hưởng có lợi của prebiotic có lẽ từ sự ức chếnhững vi khuẩn có hại hoặc kích thích những vi khuẩn có lợi cho sức khỏe của cơthể

fructo-Những oligosacccharid không tiêu hóa được bao gồm: chicoryfructooligosaccharid (một thành phần thực phẩm tự nhiên); chuỗi ngắnfructooligosaccharid (sản phẩm thủy phân bởi enzyme của cơ chất sucrose vàlactose); oligosaccharid của đậu nành và polydextro hoặc polydextrin (là sảnphẩm sau khi xử lí carbohydrate với hóa chất

Chicory fructooligosaccharid có thể xem như là thành phần trung tính Bêncạnh hoạt động kích thích vi khuẩn có lợi, hợp chất chicory còn có thể gây ranhiều hoạt động chức năng khác bao gồm sự điều hòa những thông số lý hóa củasự tiêu hóa cũng như cải thiện giá trị sinh học của những chất khoáng cần tiết vàlàm giảm triglyceridemia bằng việc giảm tạo mỡ trong gan

Cả hai loại (probiotic và prebiotic) bổ sung tương ứng với sự cố gắng táitạo lại hệ vi sinh ruột để các thành phần vi sinh tác động qua lại một cách có lợi

hơn chống lại những ảnh hưởng có hại do thói quen ăn uống và áp lực môi trườngdẫn đến.

2.1.2.4 Ảnh hưởng trong quy trình sản xuất tạo chế phẩm probiotic

a) Quá trình lên men

Trong quá trình lên men yếu tố ảnh hưởng quyết định đến sinh khối củacuối cùng là thành phần môi trường nuôi cấy Ngoài các yếu tố môi trường vàđiều kiện nuôi cấy như pH, nhiệt độ, oxy cũng ảnh hưởng lên năng suất sinh khốicủa sản phẩm Thông thường LAB có khả năng tăng sinh khối tốt ở pH trung tính,

370C trong điều kiện yếm khí không bắt buộc nên không có nhu cấu sục khí Sảnphẩm do LAB tổng tích lũy trong môi trường lên men như acid hữu cơ có thể ứcchế tăng trưởng và nhanh chóng dẫn đến pha chết Sau cùng chính nồng độ tế bàoảnh hưởng lên khối lượng bacteriocin được tổng hợp theo cơ chế gọi là biểu hiệngen phụ thuộc vào nồng độ tế bào (Cotter et al., 2005) Đến lượt khối lượngbacterriocin quyết định hoạt tính kháng vi sinh vật của probiotic

b) Các quá trình thu hồi sản phẩm

Các quá trình thu hồi sản phẩm lên men thu sinh khối bao gồn tách pharắn/ lỏng (ly tâm) và tách ẩm để thu được sản phẩm cuối cùng là pha rắn Cơ chếgây tổn thương cho quá trình này là do nhiệt (sấy phun), lạnh (sấy đông khô) vàtình trạng mất nước của tế bào (Santivarangkna et al., 2008)

i) Tổn thương do nhiệt sảy ra khi sấy phun

Vi khuẩn LAB không sinh bào tử nên rất dễ bị tổn thương do nhiệt khi sấyphun Trong quá trình sấy phun giai đoạn đầu là giai đoạn phun huyền phù tế bào

vi khuẩn, nhiệt độ chưa lên quá cao vì đây là giai đoạn nước bay hơi Giai đoạntiếp theo là giai đoạn rơi trong buồng sấy, các yếu tố ảnh hưởng đến tỉ lệ sốngsót: nhiệt độ khí vào và ra, thời gian lưu và tốc độ bơm nhu động Nhiệt độ vikhuẩn khi rời khỏi buồng sấy được coi là thông số quyết định ảnh hưởng đến tỉ lệsống sau sấy phun (Santivarangkna, 2008) Nhiệt độ < 640C, tổn thương sảy ra ở

màng tế bào Khi nhiệt độ vượt quá 650C, quá trình biến tính protein và ribosomdễ dàng sảy ra và là nguyên nhân gây chết tế bào.

ii) Tổn thương tế bào do sấy đông khô

Ngược lại với sấy phun, tổn thương tế bào do sấy đông khô lại do trạngthái đông đá Sấy đông khô là quá trình làm mất nước đã được làm lạnh đông nhờthăng hoa Sấy đông khô gồm hai giai đoạn: làm lạnh đông và thăng hoa ở ápsuất thấp Trong quá trình lạnh đông, tinh thể băn ngoại bào hình thành trước làmtăng nồng độ chất hòa tan ngoại bào, dẫn đến nước di chuyển từ trong tế bào rangoài Trong giai đoạn này tốc độ lạnh đông (0C/ phút) là yuế tố quyết định đếnhiệu suất thu hồi sản phẩm Nếu tốc độ này quá thấp, nước từ nội bào đủ thờigian khuếch tán ra bên ngoài, nhưng kéo dài thời gian đông đá không lợi về mặtnăng lượng Ngược lại với tốc độ làm lạnh quá nhanh, màng phospholipid, cáckênh co thắt hạn chế sự thoát nước đồng thời hình thành đá nội bào sắc cạnh gâytổn hại các bào quan của vi sinh vật, song song đó là nồng độ môi trường tăngcao, áp suất thẩm tấu cùng lúc tăng nhanh lên bề mặt màng, gây stress tế bào visinh vật khi hyrate hóa sau này, giảm tỉ lệ phục hồi và gây tổn hại cho ribosomes.Như vậy tồn tại một tốc độ làm lạnh được gọi là tối ưu hóa khi nồng độ dung dịch

ở môi trường ngoài tăng nhanh hình thành tinh thể cao hơn nhưng vẫn đạt sựkhuếch tán của nước ra môi trường ngoài và giảm thiểu sự tổn thương tế bào dotinh thể nước đá nội bào (Strasser et al., 2009)

iii) Tổn thương do mất nước

Dù sấy bằng phương pháp nào, khi mất nước màng tế bào (lớp lipid đôi) sẽdễ dàng bị tổn thương nhất, làm nất tính lỏng vốn có của màng tế bào và thay đổicấu trúc không gian màng tế bào (Strasser et al., 2009) [15-16]

2.1.3 TIÊU CHUẨN XÁC ĐỊNH VI SINH VẬT PROBIOTIC

Các vi khuẩn lactic ( hay lactic acid bacteria (LAB)) được sử dụng làmprobiotic nhiều nhất vì chúng được sử dụng trong thực phẩm lẹn men truyền

thống từ xa xưa hoặc thuộc hệ vi sinh vật đường rột của các cơ thể khỏe mạnh.Người ta xếp chúng vào vi sinh vật GRAS (Generally Recognized As Safe) (Lee

Y K và Salminen S., 2009) [7]

Vi sinh vật probiotics phải đạt được nhiều tiêu chuẩn quan trong như:chúng phải an toàn, kháng được acid trong thời gian đủ dài để vượt qua quá trìnhtiêu hóa, tăng trưởng được trong môi trường có dịch mật, kết bám với tế bào biểumô ruột, tạo ra nhiều chất kháng khuẩn, điều hòa đáp ứng miễn dịch và kháng lạiquá trình xử lí trong qui trình sản xuất chế phẩm probiotics Do đó cơ sở khoa họccho sự lựa chọn vi sinh vật probiotics gồm: sự an toàn, các hoạt động chức năngprobiotics và các đặc điểm về kỹ thuật sản xuất [11]

Các tiêu chuẩn an toàn trong những năm gần đây đã được xác minh xácminh trong nhiều nghiên cứu của Lee và Salminen (1995), Domohue và Salminen(1996), Salminen và cộng sự(1996, 1998), Adams (1999) Người ta thấy rằng hầuhết các chủng có khả năng Probiotic có nguồn gốc từ người Do vậy các tiêuchuẩn đánh giá mức độ an toàn gồm:

+ Các chủng có nguồn gốc từ người thích hợp hơn cho các chế phẩm

Probiotic cho người

+ Chúng được phân lập tử bộ máy dạ dày- ruột của những người khỏe mạnh.+ Không gây bệnh hoặc liên hệ đến các bệnh viêm nhiễm hoặc rối loạn tiêu

hóa

+ Không mang gen kháng kháng sinh [11]

 Các tiêu chuẩn về hoạt động chức năng probiotics gồm:

- Có khả năng sống sót qua đường tiêu hóa nghĩa là chịu được acid và dịch

tiêu hóa dạ dày (dịch mật, dịch vị, dịch tụy ) đ

- Có khả năng kết dính trên biểu mô ruột và tồn tại lâu dài bên trong đường

tiêu hóa người

- Có hoạt tính đối kháng chống lại các vi sinh vật gây bệnh như Escherichia

coli, Listeria monocytogenes, Samonella spp., Helicobacter pylori

- Kích thích miễn dịch nhưng không có những phản ứng tiền viêm

- Kháng đột biến và kháng ung thư (Mattila et al., 2002 ) [7-8]

2.1.4 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA VI SINH VẬT PROBIOTIC

Vi sinh vật Probiotic góp phần tạo nên hệ vi sinh vật đường ruột lànhmạnh Chúng kết bám vào biểu mô ruột với số lượng lớn và đa dạng và nhờ đócải thiện chế độ bảo vệ đối với vật chủ bằng cách:

(1) Cạnh tranh với VSV gây bệnh về thức ăn và vị trí kết bám

(2) Tổng hợp các chất kháng VSV gây bệnh

(3) Cảm ứng huy động tế bào miễn dịch và hoạt hóa đáp ứng miễn dịch thíchhợp [8]

2.1.4.1 Khả năng kết bám trên biểu mô ruột

Vị trí hoạt động của Probiotic là trên bề mặt của biểu mô ruột Vì vậy việcduy trì tế bào vi khuẩn trong bộ máy dạ dày ruột là cần thiết nhằm ngăn cản sựđào thải nhanh chóng bởi sự co bóp của ruột Tại đó, trước tiên chúng phải có khảnăng bám dính để cạnh tranh vị trí và nguồn dinh dưỡng với vi sinh vật gây bệnhvà duy trì vi khuẩn trong bộ máy dạ dày- ruột người Muốn vậy chúng phải sốngsót khi đi qua dạ dày, nơi có pH acid và enzyme tiêu hóa (Hình 1.1) [8]

Hình 2.1.4.1 Tác động của Probiotic trong đường tiêu hóa (Davis CP, 1996) .

Chauviere và cộng sự (1989) thấy rằng chỉ một vài chủng LAB là có khảnăng kết bám với tế bào ung thư ruột kết (Caco-2) hoặc dòng tế bào HT-29

Conway và Kjellberg (1989) đã xác định một loại protein ngoại bào từ Lb.

fermentum là trung gian cho sự kết bám đặc trưng giữa vi khuẩn và cơ thể vật chủ.

Một số nghiên cứu khác (Brooker và Fuller, 1975) cũng cho thấy vai tròcủa carbohydrat trong sự kết bám của LAB

Thành phần protein cũng chứng tỏ có ảnh hưởng đến sự kết bám của vikhuẩn tới biểu mô vảy trong dạ dày heo (Henrickson, Szewzyk và Coway, 1991).Các nhân tố kết bám của LAB dựa vào nhiều bộ máy gồm nhiều cấu trúc bề mặttế bào khác nhau cần cho sự xâm chiếm của LAB trong ruột

Elo và cộng sự (19910 báo cáo rằng Lactobacillus casei GG từ sản phẩm

mẫu sữa và sản phẩm đông khô đều liên kết với dòng tế bào Caco-2 trong môitrường có ái lực mạnh, chúng định cư nhanh chóng và tồn tại được trong đườngruột của người

Green và Klaenhammer (1994) nghiên cứu những yếu tố liên quan đến sự

kết bám của các chủng LAB phân lập thừ người như: L acidophilus BG2FO4, L.

acidophilus NCFM/N2 và L gasseri ADH với các tế bào Caco-2 từ người và thấy

rằng: đối với 3 chủng thì sự kết bám phụ thuộc giá trị pH, kết bám tốt hơn ở pHacid Sự oxi hóa từng thời kỳ của carbohydrat bề mặt tế bào vi khuẩn rất đáng

quan tâm vì chúng làm giảm sự kết bám của L gasseri ADH, trung hòa sự kết bám của L acidophilus BG2FO4 và không ảnh hưởng đến sự kết bám của L.

Những kết quả trên cho thấy rằng Lactobacillus kết bám với tế bào ruột

qua nhiều bộ máy mà bao gồm nhiều sự kết hợp khác nhau giữa protein vàcarbohydrat của vi khuẩn và tế bào nhân thật Hơn nữa ảnh hưởng của pH trênnhững tế bào Caco-2 cũng góp phần đáng kể vào sự kết bám của chủng này trongdịch nuôi cấy [13, 14, 15]

2.1.4.2 Tổng hợp các chất có hoạt tính kháng vi sinh vật

Probiotic có khả năng kháng vi sinh vật gây bệnh như ngăn cản sự kếtbám, sự cư trú, sự sinh sản và những hoạt động gây bệnh của một số vi khuẩnđường ruột đăïc trưng Những hoạt động này có được là do:

+ Làm giảm pH môi trường thông qua sự tổng hợp các acid hữu cơ như acid

lactic, acid acetic và acid propionic

+ Làm giảm khả năng oxi hóa – khử của môi trường ruột

+ Sản xuất H2O2 trong điều kiện kị khí

+ Đặc biệt tạo những hợp chất ức chế như bacteriocin [15]

i) Ảnh hưởng của acid lactic và acid acetic

Acid lactic là sản phẩm cuối chính của quá trình trao đổi chất carbohydrattạo ra từ pyruvate bởi enzyme lactic acid dehydrogenase, còn acid acetic là sảnphẩm phụ trong quá trình lên men Sự tích tụ acid lactic và acid acetic đi kèm vớisự làm giảm pH của môi trường làm hạn chế sự phát triển các vi khuẩn Gramdương và Gram âm với phổ rộng [15]

Acid acetic có hoạt độ kháng vi sinh cao hơn acid lactic Dựa vào pH acid,hằng số phân ly (pK) và nồng độ mole là những nhân tố xác định hoạt độ ức chế

của acid lactic và acid acetic trong môi trường Acid acetic có pK= 4,756; còn acidlactic pK= 3,860 Ở pH của ruột 8,4% acid acetic và 1,1% acid lactic ở dạngkhông phân ly Đây là yếu tố quan trọng vì acid không phân ly được xem như làchất đối kháng chống lại sự tăng trưởng của nhiều loại vi khuẩn gây bệnh và vikhuẩn gây thối Những acid lactic và acid ở dạng không phân ly có thể thấm vàomàng tế bào vi khuẩn, khi ở môi trường nội bào với pH cao chúng phân ly tạo raion hydrogene, ảnh hưởng đến các hoạt động chức năng trao đổi chất của tế bàonhư sự di chuyển cơ chất và sự phosphoryl hóa

Acid lactic và acid ecetic được biết là có khả năng hạn chế Staphilococcuss

aureus, tuy nhiên khả năng này chỉ xảy ra ở giai đoạn sớm và không sảy ra ở giai

đoạn sau của sự phát triển của vi khuẩn Goepfert và Hicks (1986) cho rằng

Salmonella bị kiềm hãm ở pH thấp hơn 4,4 đối với acid lactic và 5,4 với acid

acetic [15-16]

ii) Khả năng kháng khuẩn của hydrogene peroxide (H2O2)

Trong sự hiện diện của hydrogene vi khuẩn lactic tạo ra hydrogene peroxidthông qua quá trình vận chuyển điện tử nhờ các enzyme flavin Sự hình thànhH2O2 bởi LAB và ảnh hưởng của nó đối với nhiều loài vi sinh vật khác nhau đãđược nghiên cứu và báo cáo trong nhiều năm qua Các chủng LAB tạo H2O2 trongđiều kiện kỵ khí với một phức hợp môi trường cơ bản chứa glucose Sự tích lũyH2O2 trong suốt quá trình trao đổi chất đồng thời với việc tăng các hoạt động củacác enzyme NADH oxidase, pyruvate oxidase và NADH peroxidase Khi có sựhiện diện của H2O2 các ion oxi hóa mạnh hình thành dạng gốc hydroxy phóng xạ

H0 Quá trình này có thể dẫn đến sự oxi hóa màng lipid và làm tăng tính thấm củamàng Các ảnh hưởng này góp phần vào việc oxi hóa tế bào vi khuẩn cũng nhưphá hủy acid nucleic và protein tế bào Ngoài ra H2O2 có thể tương tác với cácthành phần trong tế bào và môi trường để hình thành thêm các chất ức chế khác[17]

iii) Ảnh hưởng của carbon dioxide

Carbon dioxide là sản phẩm chính trong quá trình lên men dị hình hexosecủa vi khuẩn lactic Một số vi khuẩn lactic có thể tạo CO2 từ malate và citrate,quá trình trao đổi chất arginine qua con đường khử amin của arginine và quátrình khử carboxyl của một số acid amin như histidine, tyrosine cũng có thể tạothành CO2

CO2 cũng góp phần vào hoạt động kháng khuẩn của vi khuẩn LAB Vai tròcủa CO2 là tạo ra môi trường kỵ khí bởi việc thay thế sự tồn tại của phân tửoxygen, có khả năng làm giảm pH môi trường ngoại bào và nội bào và hệ quảlàm phá vỡ cấu trúc màng tế bào làm cho CO2 có khả năng kháng lại nhiều loại

vi sinh vật Vai trò bảo vệ này của CO2 rất quan trọng , đặc biệt trong quá trìnhlên men rau quả, ngăn cản sự gây thối của vi khuẩn và nấm mốc [17-18]

iv) Khả năng kháng khuẩn của diacety và acetaldehyd

Diacetyl (2,3- butadione ) là sản phẩm cuối trong quá trình trao đổi chấtpyruvate bởi sự lên men citrat của vi khuẩn lactic Diacetyl gây ra hoạt độngkháng khuẩn, kháng lại nhiều loại vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm và những

vi sinh vật gây thối Diacetyl có ảnh hưởng kháng vi khuẩn gram âm, nấm men vànấm mốc mạnh hơn vi khuẩn gram dương Diacetyl ở nồng độ cao (0.4mg/ml) chohiệu quả kháng hầu hết vi sinh vật Motlagh và cộng sự (1991) thấy rằng khảnăng kháng khuẩn của diacetyl ở nồng độ 334 ppm, có thể kháng lại các chủng

Yersinia enterocolitica, Aeromonas hydrophila, E Coli và Salmonella anatum

nhưng không kháng Listeria.

Acetaldehyde hình thành trong quá trình lên men dị hình carbohydrate của

vi khuẩn lactic Acetaldehyd đem lại mùi hương đặc trưng cho Yogurt.Kulshrestha và Marth (1974) đã nghiên cứu và thấy rằng acetaldehyde (nồng độ

10-100 ppm) có thể kháng lại các vi khuẩn gây bệnh có trong thực phẩm như E.

Coli, Salmonella typhimurium và S Aureus [18].

vi) Tổng hợp Bacteriocin

Bộ máy dạ dày ruột chứa nhiều protein kháng vi sinh vật như colicindefensin, cecropin và mageinin Đây là những chất lưỡng cực có trọng lượng phântử thấp, tích điện dương và có khuynh hướng kết tụ các tế bào tạo ra chúng Vikhuẩn lactic cũng tạo ra nhiều loại chất đối kháng tương tự các sản phẩm trao đổichất, những chất giống chất kháng sinh và những protein kháng khuẩn gọi chunglà bacteriocin Những chất kháng sinh này đặc trưng cho loài và hoạt động gâychết của chúng thông qua sự hấp phụ với những chất nhận chuyên biệt nằm trênbề mặt ngoài của những vi khuẩn nhạy cảm, kéo theo sự thay đổi về quá trìnhtrao đổi chất, đặc điểm sinh học và hình dạng tế bào, kết quả của các tác động đógiết chết vi khuẩn Các loại bacteriocin khác nhau có phổ hoạt động, kiểu hoạtđộng, trọng lượng phân tử, độ bền nhiệt, nguồn gốc gene và đặc tính sinh hóakhác nhau Bacteriocin có thể được tạo ra liên tục hoặc giảm dần Các gene tạobacteriocin hầu hết nằm trên các plasmid trừ một vài ngoại lệ được mã hóa trênnhiễm sắc thể [19]

 Bacteriocin: Là nhóm peptide hoặc protein được tổng hợp nhờ ribosome

và có hoạt tính kháng vi sinh vật nhờ các cơ chế (Hình 1.2)

Hình 2.1.4.2: Cơ chế kháng vi sinh vật của bacteriocin (Cotter et al., 2005) (1) Bacteriocin class I (đại diện: nicin của Lactococcus lactic) gắn vào lớp

lipide II, ngăn cản sự vận chuyển các tiểu đơn vị peptidoglycan từ tế bào chất đến

vách tế bào, do đó ngăn sự tổng hợp vách tế bào hoặc do bám được vào lớp lipide

II, các phân tử nicin tạo lỗ xuyên màng tế bào dẫn đến tiêu bào

(2) Bacteriocin class II (đại diện cho sakacin của Lactobacillus sake) là các

peptide lưỡng tính có khả năng xuyên màng tạo kênh/ lỗ trên màng

(3) Lớp III (còn gọi là bacteriolycin như lysostaphin)- protein không bền

nhiệt, tác động trực tiếp lên vách tế bào đích [9-10]

Bảng 2.1 Danh sách bacteriocin do LAB tổng hợp và hoạt tính

s

Lb helveticus β- haemeolytic streptococi Leuconostoc sp Clostridium Sp

Kozak et al (1978)

Lacticin 481 L lactis Lb helveticus

Leuconostoc sp Lactococcus sp

S thermophilus

Lb bulgaricus Ctyrobylycicum

Piard et al (1990)

sp

Lactococcus sp Lactobacillus sp

Geits et al (1983)

Leuconostoc sp

E laccalis Pediococcus sp Clostridium Sp

Lb bulgaricus

Lb casei

Lb leichmanii

Barefoot and Klaenhammer (1983)

Lactacin F Lb acidophilus Idem + Lb

fermentum + E

faecalis

Muriana and Klaenhammer (1987)

Caseicin 80 Lb casei Lb casei Rammelsberg et al

(1990)Plantaricin A Lb plantarum Lactobacillus Sp Daeschel et al (1990)

E faecalis Pediococcus sp

Plantaricin B Lb plantarum Lb plantarum

Jimenez – Diaz et al (1990)

Lactocin S Lb sake Lactobacillus

Rammelaberg and Radler (1990)

Pediocin A P pentosaceus Lactic acid

bacterial

Daeschel and Klaenhammer (1995)

L

monocytogenes

S aureus

Spelhaug and Harlander (1989)

2.1.5 VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT PROBIOTICS

Trong những năm gần đây, có rất nhiều phát hiện mới về vai trò củaprobiotic và tác động của những chất tiền sinh học của chúng lên đặc điểm sinhlý bên trong và bên ngoài ruột của vật chủ Những ảnh hưởng của probiotic vàhoạt động tiền sinh học bao gồm: sự đáp ứng điều hòa miễn dịch qua trung giantế bào, sự hoạt hóa hệ thống mạng lưới nội chất, gia tăng các con đường cytokinevà kích thích các con đường tiền viêm cũng như sự điều hòa các interleukin vàcác yếu tố hủy hoại ung thư

Bình thường các vi khuẩn này hiện diện trong hệ tiêu hóa và trong lớpmàng nhầy tử cung của người và động vật Chúng có khả năng chuyển hóa thànhacid lactic và acid ecetic Đồng thời vi sinh vật probiotic có khả năng cân bằng hệ

vi sinh vật trong đường ruột và âm đạo bằng cách làm giảm pH môi trường và sảnsinh ra các chất có khả năng ngăn chặn vi khuẩn có hại Chúng rất phong phútrong tự nhiên và đem lại nhiều lợi ích cho cơ thể người và động vật như :

2.1.5.1 Lợi ích về dinh dưỡng

Qua nhiều nghiên cứu y khoa cho thấy: các thực phẩm lên men với

Lactobacillus làm tăng chất lượng, khả năng tiêu hóa và đồng hóa các chất dinh

dưỡng Các nghiên cứu trên chuột cho thấy sự cải thiện về tốc độ tăng trưởng khi

chuột được cho ăn với yogurt chứa Lactobacillus Mặc dù một số loài

Lactobacillus cần vitamin B cho sự tăng trưởng, nhưng một số loài có thể tổng

hợp một số vitamin nhóm B Tương tự khả năng hấp thu kim loại như đồng, sắt

kẽm, Mn cũng tăng lên khi chuột được cho ăn yogurt Như vậy Lactobacillus

được cho là nhân tố kích thích sự hấp thu dinh dưỡng

2.1.5.2 Gia tăng khả năng tiêu hóa Lactose

Tăng cường khả năng hấp thu các chất khó tiêu trong cơ thể, điển hình làLactose đây là một loại đường mà cơ thể không thể hấp thu trực tiếp mà phảiđược chuyển hóa thành glucose và galactose nhờ enzyme lactase nằm trên màngcủa các tế bào biểu mô ruột non Khi thiếu enzyme lactase, đường lactose sẽkhông thể tiêu hóa được và lưu lại trong ruột non Khi đó các vi khuẩn Probiotictrong ruột chúng sinh trưởng và cung cấp enzyme β- galactosidase thủy phânlactose Lactose được chuyển hóa thành acid lactic giúp cơ thể hấp thu dễ dàngvà làm giảm triệu chứng dị ứng lactose

2.1.5.3.Làm giảm Cholesterol trong máu

Các bệnh về van tim thường liên hệ đến lượng cholesterol cao trong huyếtthanh Các nghiên cứu của Hepner và cộng sự (1979) khi nghiên cứu những ngườikhỏe mạnh không có tiền sử mắc bệnh tim mạch ăn bổ sung với yogurt có chứa

Lb acidiphilus kết quả cho thấy nồng độ cholesterol trong huyết thanh giảm rõ

rệt Các tác giả kết luận rằng các chủng Lactobaciilus liên kết với cholesteroltrong khoang ruột vì thế làm giảm hấp thu nó vào máu

2.1.5.4 Cải thiện sự chuyển động của ruột

Vi khuẩn Lactobacillus có khả năng làm giảm chứng táo bón và chuyển

động của ruột Lactose không được thủy phân bởi disacharidase và không hấp thuđược trong ruột nhưng nó được chuyển đổi chủ yếu trong ruột kết thành acid lactic

và acid acetic bởi nhiều laoị vi sinh vật, trong đó có loài Lb acidophilus Độ acid

và sự giảm pH là kết quả của quá trình lên men lactose do vi khuẩn lactic trongruột kết có thể kích thích sự chuyển động ruột và làm giảm chứng táo bón

2.1.5.5 Ngăn chặn và xử lí nhiễm khuẩn Helicobacter pylori

Helicobacter pylori là một trong những loại vi khuẩn có khả năng sống

trong niêm mạc dạ dày, trong một số trường hợp chúng gây viêm hoặc ung thư dạ

dày Rất nhiều phương pháp được sử dụng để loại bỏ sự nhiễm Helicobacter

pylori bao gồm cả việc sử dụng các chế phẩm probiotic Liệu pháp sinh học này

thường được sử dụng như một chất bổ sung cho các liệu pháp kháng sinh truyềnthống trong việc điều trị bệnh Các thử nghiệm y khoa đã xác nhận tỷ lệ chết của

Helicobacter pylori và khả năng chịu đựng nhiều chế độ điều trị kháng sinh tăng

lên khi điều trị bằng phương pháp kháng sinh kết hợp với probiotic

Ngoài ra chúng có khả năng giúp cơ thể ngăn ngừa một số bệnh tật như:bệnh tiêu chảy, viêm loét, nhiễm khuẩn đường ruột, viêm loét đường hô hấp [26-30]

2.1.6 ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT PROBIOTICS

Vi khuẩn probiotics, đặc biệt là Lactobacillus được ứng dụng rộng rãi trong

nhiều lĩnh vực khác nhau như trong công nghiệp, nông nghiệp, bảo quản và chếbiến thực phẩm, trong y dược, tạo chế phẩm probiotic

2.1.6.1 Trong công nghiệp thực phẩm

Vi khuẩn probiotics có một vai trò quan trọng trong đời sống hằng ngày,

chúng hiện diện trong nhiều thực phẩm lên men như Lactobacillus được thêm vào

quá trình lên men để ngăn ngừa sự nhiễm khuẩn các cơ chất lên men và tạonhiều sản phẩm rất đa dạng Các sản phẩm này được sử dụng làm chất bảo quản,chất dinh dưỡng và chất tạo hương thơm

Lactobacillus phối hợp với các vi khuẩn lactic khác trong việc sản xuất bơ

sữa như Acidophilus là một sản phẩm bơ sữa có sử dụng Lb acidophilus, Lb.

bulgaricus kết hợp với Streptococcus thermophilus để tạo ra các sản phẩm sữa có

hương thơm và bổ dưỡng hơn

Lactobacillus còn tham gia trong các sản phẩm lên men rau củ như dưa cải

chua, bắp cải muối chua nhờ lượng acid chúng tạo ra có thể bảo quản sản phẩmlâu hơn và tạo ra mùi vị đặc trưng cho món ăn Bên cạnh đó chúng còn có vai tròthiết yếu trong công nghiệp bánh mì, sử dụng trong quá trình lên men tạo bột

chua Các chủng thường sử dụng trong sản xuất bánh mì là Lb acidophilus, Lb.

farciminis, Lb brevis, Lb fermentum

2.1.6.2 Công nghiệp hóa chất

Lactobacillus được sử dụng để lên men thu nhận acid lactic, acid lactic sản

xuất trong công nghiệp được ứng dụng trong nhiều nghành công nghiệp khác

Do vị chua dễ chịu và đặc tính dễ bảo quản nên một luỗng lớn acid lacticđược sử dụng trong công nghiệp thực phẩm Nó được sử dụng như một chất gia vịđối với các laoị đồ uống nhẹ, tinh dầu, dịch quả, mứt, siro Acid lactic được dùngđể acid hóa rượu vang, hoa quả nghèo acid, acid hóa dịch đường trong côngnghiệp sản xuất rượu mạnh và để tạo bột cgua trong sản xuất bánh mì Ngoài raacid lactic còn được sử dụng trong nghành công nghiệp thuộc da, công nghiệp dệt,chất dẽo

Hiện nay người ta thường sử dụng các chủng Lb leichamannii, Lb.

bulgaricus, Lb delbrueckii để sản xuất acid lactic Những vi khuẩn này thuộc

nhóm lên men đồng hình có biên độ tăng trưởng tối ưu từ 45-480C, đây là một lợithế hạn chế sự lây nhiễm trong quá trình sản xuất

2.1.6.3 Trong nông nghiệp và môi trường

Hiện nay, nông nghiệp và các vấn đề về môi trường sống luôn là mối quantâm hàng đầu của nhiều nước trên thế giới

Trong nông nghiệp, các vi sinh vật cũng được tham gia trong quá trình sảnxuất như việc ủ chua thức ăn gia súc sử dụng vi khuẩn lactic Trong quá trình lênmen ngoài các sản phẩm acid, các vi sinh vật còn tạo ra một số chất có giá trịnhư: chất thơm, vitamin, chất kháng sinh Do đó thức ăn gia súc ủ chua sẽ đượcgia tăng giá trị dinh dưỡng, làm cho gia súc ngon miệng, tiêu hóa tốt, chóng lớngóp phần làm tăng năng xuất chăn nuôi Trong thực tế người ta thường dùng các

chủng Lactobacills casein, Lactobacillus plantarium để ủ rơm, ủ rau cỏ cho gia súc và đặc biệt là chủng Lactobacillus plantarium được sử dụng ngày càng rộng rãi.

Để tăng năng xuất công nghiệp và bảo vệ môi trường sống, cùng với cácbiện pháp hóa học, các chế phẩm sinh học cũng ra đời để đáp ứng cho mục tiêutreb6, hiện nay chế phẩm được quan tâm nhiều là chế phẩm EM (EffectiveMicrobiology) hay chế phẩm vi sinh hữu hiệu Chế phẩm này có hiệu quả rấtmạnh trong việc cải tạo đất, tăng ngăng suất cây trồng và giải quyết các vấn đềvề ô nhiễm môi trường Chế phẩm là một tổ hợp gồm 80 chủng vi sinh vật với vaitrò tạo acid lactic Acid lactic có khả năng ức chế sinh sản của một số vi khuẩn có

hại, tạo điều kiện phân hủy nhanh các đại phân tử hữu cơ Lactobacillus còn có

khả năng phân giải các hợp chất khó phân giải như lignin, cellulose Vi khuẩnlactic có khả năng lên men những nguyên liệu này nhưng không tạo ra các sảnphẩm độc hại cho vi sinh vật sống trong chế phẩm cũng như môi trường sống vàcây trồng

Lactobacillus còn có khả năng hạn chế sự phát triển của Fusarium, một

loại nấm gây bệnh quan trọng trong nông nghiệp Nấm Fusarium khi phát triển sẽ

làm cây yếu đi tạo cơ hội cho giun tròn gây hại cây trồng phát triển và gia tăng

đột ngột Giun tròn sẽ biến mất khi vi khuẩn Lactobacillus hạn chế sự phát triển và hoạt động của Fusarium.

2.1.6.4 Ứng dụng trong y học

Acid lactic, sản phẩm của quá trình lên men bởi Lactobacillus được sử dụng để điều chế một số loại thuốc, ngoài ra Lactobacillus còn dùng để sản xuất

một số loại dược phẩm “men tiêu hóa sống” là chế phẩm vi sinh vật sống đượcgiữ dưới dạng đông khô dùng làm thuốc phục hồi hệ vi sinh đường ruột

2.2 TỔNG QUAN VỀ THỰC PHẨM PROBIOTIC

Thực phẩm không chỉ là duy trì sự sống, mà còn mang thêm khả năng tăngcường sức khỏe và giảm thiểu các bệnh mãn tính do mất cân bằng dinh dưỡng Từđó nãy sinh ra các vấn đề tìm hiểu và chế biến các loại thực phẩm trong đó cácthành phần cấu tạo có tác dụng tích cực vào những nhiệm vụ khác nhau của cơthể

2.2.1 ĐỊNH NGHĨA BẰNG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

Năm 1991, Thực phẩm chức năng (Fonctional Food) được đưa ra với ý nghĩban đầu là“những thực phẩm chế biến chứa các hoạt chất có thể giúp một vàichức năng cơ thể hoàn thành nhiệm vụ khả quan hơn ngoài công dụng dinhdưỡng”

Viện Y học Hoa Kỳ đưa ra định nghĩa: “Thực phẩm chức năng là nhữnngthực phẩm có chứa các chất có khả năng tốt cho sức khỏe Các thực phẩm nàybao gồm bất cứ thực phẩm chế biến hoặc thành phần nào có thể cung cấp lợi íchcho sức khỏe ngoài giá trị dinh dưỡng cố hữu của thực phẩm”

Tổ chức y tế Canada: “Thực phẩm chức năng có hình dáng bên ngoàitương tự như thực phẩm thông thường Ngoài khả năng dinh dưỡng cố hữu, cácthực phẩm này còn phải được chứng minh một cách khoa học là có thể cung cấpnhững lợi ích sinh học và có khả năng giảm thiểu rủi ro mắc các bệnh mãn tính”

Tổ chức y tế Hàn Quốc xem thực phẩm chức năng là “các thực phẩm chứacác chất dinh dưỡng và các chất khác dưới dạng cô đặc, có tác dụng nuôi sốnghoặc sinh học với mục đích phụ thêm cho thực phẩm tự nhiên”.

Hiệp hội thực phẩm sức khỏe và dinh dưỡng bộ y tế Nhật Bản: “Thựcphẩm chức năng là thực phẩm bổ sung một số thành phần có lợi hoặc loại bỏ mộtsố thành phần bất lợi, việc bổ sung hay loại bỏ phải được cân nhắc và chứng minhmột cách khoa học và được Bộ y tế cho phép xác định hiệu quả của thực phẩmđối với sức khỏe”

Tại Việt Nam, thông tư số 08/TT-BYT ngày 23-08-2004 của Bộ Y Tế quyđịnh: “Thực phẩm chức năng là thực phẩm để hổ trợ các chức năng của các bộphận trong cơ thể, có tác dụng dinh dưỡng tạo cho cơ thể tình trạng thoải mái,tăng sức đề kháng và giảm bớt nguy cơ bệnh”

2.2.2 CÁC DẠNG THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

2.2.2.1 Nhóm thực phẩm chức năng bổ sung vitamin và khoáng chất

Đây là nhóm sản phẩm bổ sung một số vitamin và khoáng chất thiết yếunhư việc bổ sung iode vào muối ăn, sắt vào gia vị, vitamin A vào đường, vitaminvào nước giải khát Nhằm giải quyết vấn đề thiếu vi chất dinh dưỡng (thiếu vitamin, thiếu sắt, thiếu iode)

2.2.2.2 Nhóm thực phẩm chức năng dạng viên

Đây là nhóm thực phẩm phong phú và đa dạng nhất Tùy theo nhà sản xuấtmà có các dạng viên nang , viên nén, viên sủi, chứa các hoạt chất sinh học,vitamin và khoáng chất

2.2.2.3 Nhóm thực phẩm chức năng “không béo” , “không đường”, “giảm năng lượng”

Hay gặp là nhóm trà thảo dược Được sản xuất và chế biến để hổ trợ giảmcân, giảm béo, phòng chống rối loạn một số chức năng sinh lí thần kinh, tiêu hóa,

để tăng cường sức lực và sức đề kháng, loại thực phẩm thường dành cho ngườimuốn giảm cân và người bệnh tiểu đường.

2.2.2.4 Nhóm các loại giải khát và tăng lực

Được sản xuất và chế biến để bổ sung năng lượng, vitamin, khoáng chấtcho cơ thể khi vận động thể lực, thể dục thể thao

2.2.2.5 Nhóm thực phẩm giàu chất xơ tiêu hóa

Ở nhóm thực phẩm này sử dụng chất sơ là các polysaccharide không phảilà tinh bột, là bộ khung, giá đỡ cho các mô, tế bào thực vật và có sức chống đỡcác men tiêu hóa của người Chất xơ có tác dụng làm nhuận tràng, tăng khốilượng phân do đó chóng được táo bón và ung thư đại tràng Ngoài ra chất xơ còncó vai trò đối với chuyển hóa cholesterol, phòng ngừa nguy cơ suy vành mạch, sỏimật, tăng cảm giác no, giảm bớt cảm giác đói do hỗ trợ việc giảm cân, hỗ trợ đáitháo đường

2.2.2.6 Nhóm các chất tăng cường chức năng đường ruột

Nhóm thực phẩm này bao gồm tiêu hóa sinh học (Probiotic) và tiền sinhhọc (Prebiotic) đối với hệ vi khuẩn cộng sinh ở ruột già

Các vi khuẩn cộng sinh (Probiotics) là các vi khuẩn sống trong cơ thể, ảnhhưởng có lợi cho vật chủ nhờ cải thiện hệ vi khuẩn đường ruột Các vi khuẩn nàykích thích chức phẩn miễn dịch bảo vệ của cơ thể Thực phẩm chức năng loại nàythường được chế biến từ các sản phẩm của sữa, tạo sự cân bằng trong hệ vi sinh

trong ruột Ví dụ Lactobacillus casei là một loại vi khuẩn gram (+), không gây

bệnh, sử dụng rộng rải trong chế biến sữa và đã thấy cải tạo hệ miễn dịch tế bào

của người Bifidobacteria có hoạt tính tăng cường miễn dịch và khả năng tạo phân

bào cao

2.2.2.7 Nhóm thực phẩm chứ năng đặc biệt

Nhóm thực phẩm chức năng đặc biệt này gồm có:

+ Thức ăn cho phụ nữ có thai