Công nghệ sản xuất synbiotic CNTP-hcmute

Ngày nay khi điều kiện sống của con người được nâng cao thì nhu cầu cần sử dụng thực phẩm tốt cho sức khỏe hàng ngày càng tăng và đang từng bước chuyển dần từ loại có chứa các chất các các chất dinh dưỡng cho cơ thể cũng như tác dụng ngăn ngừa hay chữa bệnh. Một trong những xu hướng thực phẩm hướng tới trong tương lai là những thực phẩm chức năng mang lại nhiều lợi ích cho con người, mang bản chất tự nhiên là chính, kích thích sự phát triển của chính cơ thể người sử dụng, đặc biệt là hệ vi sinh vật có ích cho cơ thể người sử dụng. Hệ tiêu hóa của chúng ta chứa thường trực trên 400 loại vi khuẩn khác nhau với tổng số trên 100 000 tỉ vi khuẩn. Đây là những vi khuẩn có ích cho cơ thể. Chúng tạo thành hệ vi sinh vật đường ruột. Đây là những vi khuẩn đồng minh của cơ thể chúng ta, chúng đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người. Từ những nghiên cứu về lợi ích của những vi khuẩn lên men trong thực phẩm như sữa chua đối với sức khỏe con người, dòng sản phẩm bổ sung vi khuẩn sống hay cơ chất cho khuẩn sống prebiotic ra đời, chúng là những chất bột đường glucide không tiêu hóa được và vẫn còn nguyên vẹn khi vào đến ruột già (colon). Prebiotic được đánh giá là có nhiều tác dụng bổ dưỡng cho người tiêu dùng ở mọi lứa tuổi và một số người bị bệnh đường tiêu hóa … Chúng kích thích sự hoạt động của probiotics đặc biệt là nhóm Bifidobacterium.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM



MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN SỮA

Đề tài: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

SYNBIOTIC

TP Hồ Chí Minh – 12/2018

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

ĐIỂM GVHD: ThS Đặng Thị Ngọc Dung Nhóm: 14 1 Nguyễn Thành Nghĩa 2 Nguyễn Vương Thảo Nguyên 3 Trần Lê Tri

4 Nguyễn Thị Mai Nương

16116155 16116159 16116186 16116164

Mục Lục

LỜI MỞ ĐẦU 1

1 Tổng quan về synbiotic 3

1.1 Synbiotic là gì? 3

1.2 Vai trò của synbiotic 3

1.2.1 Trong y học 3

1.2.2 Trong ngành thực phẩm 4

1.2.3 Trong chế biến thức chăn nuôi 5

2 Thành phần của synbiotic 5

2.1 Prebiotic 5

2.1.1 Prebiotic là gì? 5

2.1.2 Vai trò của Prebiotic 5

2.1.3 Nguồn sản xuất Prebiotic 11

2.2 Probiotic 30

2.2.1 Probiotic là gì? 30

2.2.2 Vai trò của probiotic 30

2.2.3 Nguồn sản xuất probiotic 34

3 Quy trình sản xuất Synbiotic 43

3.1 Quy trình sản suất synbiotic từ Lactobacillus plantarum và prebiotic (inulin và gum acacia) bằng phương pháp sấy thăng hoa 45

3.1.1 Nguyên tắc thực hiện 45

3.1.3 Mô tả quy trình 45

3.1.4 Sơ đồ quy trình 47

3.1.5 Mục đích, sự biến đổi và ảnh hưởng trong các công đoạn sản xuất 48

3.2 Sản xuất synbiotic theo công nghệ vi bao kết hợp sấy phun 54

3.2.1 Công nghệ vi bao 55

3.2.2 Nguyên liệu 59

3.2.3 Sơ đồ quy trình 60

3.2.4 Mô tả quy trình và các biến đổi 60

3.2.5 Đặc điểm của sản phẩm 66

4 Một số dòng sản phẩm chứa synbiotic 67

4.1 Sữa chua synbiotic dạng đặc 68

4.1.1 Nguyên liệu 68

4.1.2 Quy trình sản xuất sữa chua synbioyic dạng đặc 76

4.1.3 Mô tả quy trình 77

4.2 Chocolate mousse synbiotic 77

4.2.1 Nguyên liệu 78

4.2.2 Qui trình sản xuất chocolate synbiotic 80

4.2.3 Mô tả quy trình 81

4.3 Sữa chua synbiotic dạng uống 81

4.3.1 Nguyên liệu 81

4.3.2 Quy trình sản xuất sữa chua Synbiotic dạng uống theo mẻ 85

4.3.3 Mô tả quy trình 86

4.4 Sữa chua synbiotic dạng kem lạnh 87

4.4.1 Nguyên liệu 88

4.4.2 Sơ đồ quy trình sản xuất Sữa chua synbiotic dạng kem lạnh 89

4.4.3 Mô tả quy trình 90

Kết luận 91

5 Hướng phát triển tương lai 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

Dạnh mục sơ đồ Sơ đồ 1: Quy trình sản suất synbiotic từ Lactobacillus plantarum và prebiotic (inulin và gum acacia) bằng phương pháp sấy thăng hoa 47

Sơ đồ 2: Sản xuất synbiotic theo công nghệ vi bao kết hợp sấy phun 60

Sơ đồ 3: Quy trình sản xuất sữa chua synbioyic dạng đặc 76

Sơ đồ 4: Sản xuất chocolate mousse 80

Sơ đồ 5: Quy trình sản xuất sữa chua Synbiotic dạng uống theo mẻ 85

Sơ đồ 6: Sơ đồ quy trình sản xuất Sữa chua synbiotic dạng kem lạnh 89

Danh mục hình

Hình 1: Phân loại Prebiotic 11

Hình 2 Cấu tạo của Lactulose 15

Hình 3 Cấu tạo của Galacto-oligosaccharide 17

Hình 4: Cấu tạo của Oligosaccharides 18

Hình 5: Cấu tạo của Lactosucrose 19

Hình 6: Sản phẩm chứa soy-oligosaccharides 20

Hình 7: Cấu tạo của Isomaltooligosaccharide 22

Hình 8: Cấu tạo của xylooligosaccharide 23

Hình 9: Cấu tạo của xylo-oligosacarit 24

Hình 10: Cấu tạo của transgalactooligosaccharides 25

Hình 11: Cấu tạo của inulin 27

Hình 12: Sản phẩm của prebiotic dạng sợi 28

Hình 13: Vi khuẩn Lactobacillus acidophilus 36

Hình 14: Tế bào vi khuẩn Bifidobacterium 38

Hình 15: Hình tế bào vi khuẩn Streptococcus 39

Hình 16: tế bào vi khuẩn Lactococcus 40

Hình 17: tế bào vi khuẩn Pediococcus 41

Hình 18: nấm men 42

Hình 19: nấm mốc 42

Hình 20: Khả năng sống của Lactobacillus trong môi trường 52

Hình 21: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản 53

Hình 22: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống sấy phun (Masters, 1991) 64

Hình 23: a: ảnh của toàn bộ vi hạt; b: Hình ảnh mặt cắt của vi hạt 66

Hình 24: Sản phẩm sữa chua synbiotic 68

Hình 25: Sản phẩm chocolate mousse 78

Danh mục bảng: Bảng 1: Nguồn thực phẩm chứa prebiotic và phân loại 12

Bảng 2: Phân loại sợi dinh dưỡng (Trích nguồn: Slavin và cộng sự., 2009) 28

Bảng 3: Các vi sinh vật hiện tại được sử dụng làm probiotic 35

Bảng 4: Synbiotics phổ biến và các nguồn vi sinh vật của chúng 44

Bảng 5: Thành phần hóa học của sữa sử dụng trong sản xuất sữa chua (Chandan, 1997, 2008, 2011) 71

Bảng 6: Thành phần và khối lượng tương ứng (g.kg-1) được sử dụng cho sản xuất chocolate mousse (Hasıssa R Cardarelli và cộng sự, 2008) 79

Bảng 7: Các chủng vi khuẩn probiotic phổ biến và lợi ích 83

Bảng viết tắt

SCFA Short-chain fatty acids acid béo mạch ngắn

GIT In gastrointestinal tract đường tiêu hoá

IBD Inflammatory bowel disease bệnh viêm ruột

FOS Fructo-oligosaccharides

GOS Galacto oligosaccharides

SOS Soy-oligosaccharides

OF Oligofructose

IMO Isomalto-oligosaccharides

OS Oligosaccharide

XOS Xylo-oligosaccharides

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay khi điều kiện sống của con người được nâng cao thì nhu cầu cần

sử dụng thực phẩm tốt cho sức khỏe hàng ngày càng tăng và đang từng bướcchuyển dần từ loại có chứa các chất các các chất dinh dưỡng cho cơ thể cũngnhư tác dụng ngăn ngừa hay chữa bệnh

Một trong những xu hướng thực phẩm hướng tới trong tương lai là nhữngthực phẩm chức năng mang lại nhiều lợi ích cho con người, mang bản chất tựnhiên là chính, kích thích sự phát triển của chính cơ thể người sử dụng, đặc biệt

là hệ vi sinh vật có ích cho cơ thể người sử dụng

Hệ tiêu hóa của chúng ta chứa thường trực trên 400 loại vi khuẩn khácnhau với tổng số trên 100 000 tỉ vi khuẩn Đây là những vi khuẩn có ích cho cơthể Chúng tạo thành hệ vi sinh vật đường ruột Đây là những vi khuẩn đồngminh của cơ thể chúng ta, chúng đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe conngười

Từ những nghiên cứu về lợi ích của những vi khuẩn lên men trong thựcphẩm như sữa chua đối với sức khỏe con người, dòng sản phẩm bổ sung vikhuẩn sống hay cơ chất cho khuẩn sống prebiotic ra đời, chúng là những chấtbột đường glucide không tiêu hóa được và vẫn còn nguyên vẹn khi vào đến ruộtgià (colon) Prebiotic được đánh giá là có nhiều tác dụng bổ dưỡng cho ngườitiêu dùng ở mọi lứa tuổi và một số người bị bệnh đường tiêu hóa … Chúng kíchthích sự hoạt động của probiotics đặc biệt là nhóm Bifidobacterium

Prebiotic giúp vào việc cải thiện hệ miễn dịch, giúp hấp thụ calcium, và

có thể làm giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư Đây là một trong những xu hướngphát triển mới của ngành thực phẩm Phát triển những sản phẩm bổ dưỡng chosức khỏe người tiêu dùng

Ruột có vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa các chất dinh dưỡngkhác nhau để duy trì sức khỏe con người Một số nghiên cứu về prebiotics vàsynbiotic đã được báo cáo là có hiệu quả lâm sàng trong việc duy trì sự cân bằngcủa hệ vi sinh đường tiêu hóa để cải thiện tình trạng sức khỏe Do đó, cần có sựcân bằng tối ưu trong hệ vi sinh đường ruột của vật chủ Dưới những điều kiệncăng thẳng nhất định, nó có thể được thay đổi mà biểu hiện như rối loạn đườngruột Prebiotic từ thực phẩm là chất xơ lên men có chọn lọc thức ăn vi khuẩn cólợi trong hệ vi sinh đường ruột, để duy trì một môi trường vi sinh khỏe mạnh.Probiotic thực phẩm bổ sung với vi khuẩn sống, cho thấy tác dụng hỗ trợ miễndịch ở đường tiêu hóa Tuy nhiên, cả prebiotic và probiotic đã được báo cáo làhoạt động tốt nhất khi kết hợp với nhau Điều này kết hợp hiệu quả của cả hai,kết quả trong synbiotics Prebiotic thực phẩm vẫn không thay đổi trong đườngtiêu hóa, như các enzyme dạ dày không thể tác động trên chúng Chúng tiếp xúcvới ruột già nguyên vẹn và được chọn lọc lên men để tạo ra các tác dụng có lợi.Bài tiểu luận này tập trung vào thực phẩm prebiotic, giá trị dinh dưỡng , đặctính, tiêu thụ an toàn, hiệu quả điều trị và cơ chế hoạt động và vai trò của chúngtrong synbiotics.

1 Tổng quan về synbiotic

1.1 Synbiotic là gì?

Synbiotic về cơ bản là một sự kết hợp chủ yếu của probiotic và prebiotic,với tác dụng hỗ trợ cho việc điều trị một số loại bệnh Prebiotic thúc đẩy sự pháttriển của probiotic trong ruột già Do đó, synbiotic là rất cần thiết và tốt cho sứckhỏe đại tràng, phòng ngừa bệnh tật, và là giải pháp để giảm nguy cơ mắc cácbệnh tật khác (Bengmark và cộng sự, 2001)

1.2 Vai trò của synbiotic

1.2.1 Trong y học

Để tăng hiệu quả tối ưu của probiotic, hiện tại các bác sĩ có khuynh hướng

sử dụng liệu pháp synbiotic trong những thử nghiệm lâm sàng Liệu phápsynbiotic là an toàn hơn liệu pháp dùng kháng sinh để điều trị, giảm nhiều tácdụng phụ, giảm thời gian điều trị ở bệnh viện… Chẳng hạn như ứng dụngsynbiotic trong việc chữa trị những bệnh nhân bị viêm ruột nghiêm trọng do Hộichứng ruột ngắn, ứng dụng trong ngăn ngừa sự nhiễm sau phẫu thuật làm giảmtình trạng tái phát bệnh ung thư bàng quang (Gillor và cộng sự, 2008)

Vào năm 2004, Kanamori và cộng sự đã tiến hành thử nghiệm liệu phápsinh tổng hợp cải thiện những triệu chứng bệnh viêm ruột kết nghiêm trọng ởhội chứng ruột ngắn Bảy trẻ thiếu dinh dưỡng bị viêm ruột non do hội chứngruột ngắn được điều trị với liệu pháp sinh tổng hợp trong thời gian hơn một năm(dao động từ 15- 55 tháng) Liệu pháp sinh tổng hợp trong thời gian dài này làmbình thường hóa hệ vi sinh vật đường ruột, ức chế sự phát triển các vi sinh vậtgây hại trong ruột, và làm tăng đáng kể hàm lượng các acid béo chuỗi ngắntrong phân Sự thay đổi môi trường vi sinh vật trong đường ruột này ức chế sựphát triển tình trạng viêm ruột non, kết quả là làm tăng cân nhanh chóng 6 trong

7 trẻ Tình trạng thiếu dinh dưỡng cũng được cải thiện ở 5 trong số 6 bệnh nhântăng cân

Sugawara và cộng sự (2006) đã tiến hành thử nghiệm liệu pháp synbiotic

(bao gồm hai chủng probiotic L.casei Shirota , Bifidobacterium breve Yakult và

prebiotic TOS) trên các bệnh nhân đang trong tiến trình phẫu thuật ung thư mật

Họ tiến hành thử nghiệm liệu pháp synbiotic trên hai nhóm: nhóm dùngsynbiotic sau khi phẫu thuật, nhóm dùng synbiotic trong thời gian phẫu thuật(perioperative), và các thử nghiệm lâm sàng khác của 2 nhóm Đối với nhómperioperative, kết quả cho thấy có sự gia tăng đáng kể số lượng tế bào bạchhuyết (lymphocyte) và có hiệu quả ức chế đáng kể hiệu ứng viêm toàn phát saukhi phẫu thuật Khi so sánh với nhóm dùng synbiotic sau khi phẫu thuật thìnhóm dùng synbiotic trong thời gian phẫu thuật cho thấy mức độ cải thiện hệ visinh vật đường ruột tốt hơn và làm giảm đáng kể tình trạng nhiễm sau phẫuthuật cho thấy mức độ cải thiện hệ vi sinh vật đường ruột tốt hơn và làm giảmđáng kể thời gian điều trị tại bệnh viện sau khi phẫu thuật và rút ngắn thời gianđiều trị kháng sinh ở nhóm dùng synbiotic trong thời gian phẫu thuật

1.2.2 Trong ngành thực phẩm

Việc sử dụng của synbiotic như thành phần thực phẩm chức năng là mộtlĩnh vực mới Những nghiên cứu thực hiện cho đến nay với synbiotic đã xem xétảnh hưởng của chúng các vi sinh đường ruột Trong một nghiên cứu ở các đối

tượng khỏe mạnh, một sản phẩm sữa lên men có chứa Bifidobacterium spp có

18g inulin đã được bổ sung vào, dùng trong 12 ngày Kết quả lên men sản phẩmsữa (probiotic) tăng đáng kể tỷ lệ bifidobacteria trong ruột (Gillor và cộng sự,2008)

1.2.3 Trong chế biến thức chăn nuôi

Bổ sung synbiotic vào thức ăn gia cầm, ví dụ sản phẩm Biomin là sản

phẩm kết hợp chủng probiotic Enterococcus faecium và prebiotic

fructooligosaccharide (FOS) dùng bổ sung vào thức ăn cho gà, giúp duy trì và

ổn định hệ vi sinh vật đường ruột FOS kích thích chọn lọc sự phát triển của các

nhóm khuẩn có lợi Bifidobacteria trong ruột già và vì vậy đánh bại vi sinh vật gây bệnh Samonella sp và E coli (Gillor và cộng sự, 2008).

2.1.2 Vai trò của Prebiotic

Tầm quan trọng của prebiotic là mang lại sức khoẻ cho con người Các tácdụng sinh lý cho cơ thể mà prebiotic mang lại như tăng cường hệ thống miễndịch (tức là giảm tỷ lệ mắc bệnh hoặc thời gian nhiễm trùng), cải thiện thànhphần lipid máu (ví dụ: giảm lượng cholesterol và triacylglycerol) và cải thiện chỉ

số đường huyết, giảm nguy cơ mắc các loại ung thư (ví dụ: ung thư đại tràng),điều chỉnh các cơ chế nội tiết tố để kiểm soát sự hấp thu thực phẩm và kiểm soátviệc sử dụng năng lượng, tạo cảm giác no (ví dụ: giảm carbohydrate, chất béo vàtổng năng lượng), kiểm soát sự hấp thụ canxi (ví dụ: cải thiện sức khoẻ củaxương) và các khoáng chất khác (ví dụ: Mg, Zn, và Fe), và kiểm soát sự co bóp

thường xuyên của ruột và việc đi đại tiện đều đặn, làm giảm thời gian vậnchuyển phân (Ogawa và cộng sự, 2006)

Prebiotic kích thích sự tăng trưởng của các vi sinh vật có lợi nhưbifidobacteria; và vì lý do này, prebiotic trước đó được gọi là yếu tố bifidogenic.Các nhóm vi khuẩn khác cũng có thể được kích thích bởi prebiotic Kích thíchnày được thể hiện bởi sự tích tụ các chất chuyển hóa, chủ yếu là SCFA (acetate,butyrate, và propionate) chịu trách nhiệm duy trì một hệ vi sinh vật động và hỗtrợ miễn dịch đặc hiệu quan trọng đối với sức khỏe vật chủ (Roberfroid, Slavin,2002)

 Hỗ trợ trong cho bênh ung thư

Prebiotic có tác dụng bảo vệ chống lại các chất gây ung thư liên quan đếnung thư đại tràng SCFA: chẳng hạn như propionate, có tác dụng chống viêmtrên các tế bào ung thư đại tràng Butyrate thu được từ quá trình lên men củaGalacto-oligosaccharides điều chỉnh quá trình gây chết tế bào và làm giảm dicăn trong các dòng tế bào đại tràng Nó cũng bảo vệ cơ thể khỏi các chất gâyung thư bằng cách tăng cường sự biểu hiện của các enzym liên quan đến giảiđộc, ức chế sự biểu hiện của yếu tố phiên mã trong dòng tế bào (Puolakkainen

và cộng sự, 2005) Trong khi acetate làm tăng quá trình sản xuất kháng thể vàtăng hoạt động tế bào tự nhiên ở bệnh nhân ung thư (Macfarlane và cộng sự,2008)

Ung thư đại tràng đã được nghiên cứu là có liên quan đến chế độ ăn ít chất

xơ và dẫn đến prebiotics giảm xuống và tăng nguy cơ ung thư đại tràng, chủ yếu

sử dụng kỹ thuật in vitro và mô hình động vật Kết quả từ các nghiên cứu trênđộng vật với các điểm kết thúc như tổn thương DNA, crypt feral dị thường cũngnhư các khối u trong đại tràng, từ đó cho thấy prebiotic có thể làm giảm nguy cơ

 Cải thiện sức khỏe đường ruột

Bổ sung prebiotic để điều chỉnh hệ vi sinh đường ruột Các phản ứngmiễn dịch trong ruột và mô bạch huyết liên quan của nó (GALT) tăng cường sảnxuất cytokine và các chức năng miễn dịch khác(Patel và Goyal, 2012)

Inulin, FOS, và arabino galactans là những chế phẩm dinh dưỡng trị liệu

hỗ trợ chức năng ruột tối ưu, và ủng hộ sự gia tăng của hệ vi khuẩn thôngthường đã đánh giá hiệu quả của các giải pháp bù nước bằng đường uống (ORS)tăng cường kẽm và prebiotics (FOS và XOS) để điều trị tiêu chảy ở trẻ em trên

72 giờ Họ báo cáo rằng một sự kết hợp kẽm và prebiotic làm giảm thời gian tiêuchảy ở bệnh nhân bằng cách kích thích sự tái hấp thu nước và điện giải qua niêmmạc ruột và ức chế các tác nhân gây bệnh (Bodera, 2008; Passariello và cộng sự,2011)

 Hỗ trợ chống lại vi sinh vật có hại

Khả năng sử dụng prebiotic có thể đã được báo cáo trong các nghiên cứuthực nghiệm và động vật, đối với nhiễm trùng đường tiêu hóa Chúng có khảnăng bảo vệ chống lại một loạt các vi khuẩn gây bệnh tiềm tàng, như Salmonellaenterica serovar typhimurium (S Typhimurium), Listeria monocytogenes vàEscherichia coli bằng cách làm theo một số cơ chế như sản xuất các yếu tố ứcchế (bacteriocin, SCFA), loại trừ cạnh tranh (Licht và cộng sự, 2012)

Vamanu và Vamanu (2010) đã nghiên cứu ảnh hưởng của prebiotic, ví dụ,inulin từ rau diếp xoăn và dahlia, raffinose và lactulose trong quá trình tổng hợp

vi khuẩn từ chủng Lactobacillus paracasei CMGB16 Họ quan sát thấy sự giatăng đáng kể hoạt tính của bacteriocin khi môi trường được bổ sung inulin,lactulose và raffinose (sau 25 - 96 giờ) Prebiotic sorbitol có ảnh hưởng tích cực

đến sản xuất bacteriocin từ Pediococcus acidilactici LAB 5 phân lập từ thịt(Vamanu, 2010).

Prebiotics cải thiện sự tăng trưởng và chức năng của vi khuẩn đại tràngtrong quá trình lên men của chúng SCFA như Lactates, acetate, propionate vàbutyrate là các sản phẩm cuối cùng của prebiotics được chuyển hóa SCFA cóvai trò quan trọng trong cơ chế chịu trách nhiệm ức chế các tác nhân gây bệnhbằng cách làm giảm độ pH của đường tiêu hóa Độ pH thấp này có thể làm giảm

sự suy thoái peptide Các hợp chất độc hại như amoniac, amin, và các hợp chấtphenolic được tác động bởi các enzym vi khuẩn để ngăn chặn các tác hại củachúng SCFA kích thích sự phát triển của các tế bào mật tràng, làm giảm nguy

cơ đột biến trong ruột, giúp tổng hợp protein dẫn đến sinh khối vi sinh vật tănglên (Fooks, Gibson và cộng sự, 2002), SCFA có thể kết nối thụ thể ghép proteinG-41 (Gpr41), một bộ điều chỉnh mạnh về cân bằng năng lượng chủ có tác độngphụ thuộc vào hệ vi sinh đường ruột (Samuel và cộng sự, 2008) Nói chung,butyrate là một nguồn năng lượng cho các tế bào ruột kết và cũng có thể duy trìmột quần thể tế bào đại tràng bình thường, ngăn ngừa đột biến Vì vậy, nó hoạtđộng như một yếu tố bảo vệ chính chống lại rối loạn đại tràng (VernazzaSazawal và cộng sự, 2010)

Một số prebiotics (GOS) cho thấy tác dụng chống dính trên vi khuẩn cóhại ở đường tiêu hóa (GI) Hệ điều hành hoạt động như một mồi thụ thể phân tử

có thể ức chế cạnh tranh sự bám dính của vi khuẩn và cũng như ức chế các yếu

tố độc lực bằng cách kìm nén biểu hiện gen ở một số vi khuẩn đường ruột.Chúng có thể dính chặt vào các vị trí liên kết của vi khuẩn trên bề mặt tế bàoruột dẫn đến việc ngăn chặn sự bám dính của vi khuẩn gây bệnh với các tế bàobiểu mô ruột (Shoaf và cộng sự, 2006)

Prebiotic có nguồn gốc từ sữa có cấu trúc giống với saccharide chứaglycoprotein mà nhiều tác nhân gây bệnh liên kết với nhau, trong các tế bàođường ruột Đây có thể hoạt động như một chất tương tự thụ thể và do đó ức chếnhiễm trùng, nếu tế bào gây bệnh liên kết với các oligosaccharides hơn là để lưutrữ các thụ thể tế bào Một số nghiên cứu với các chế phẩm khác nhau của GOSluôn cho thấy rằng, trong ống nghiệm, prebiotic có khả năng làm giảm sự tuânthủ của E coli enteropathogenic, cũng như Salmonella với các dòng tế bào biểu

mô Ngoài ra prebiotics không có nguồn gốc từ sữa đã được chứng minh là ứcchế sự lây nhiễm mặc dù tương tác trực tiếp với mầm bệnh Pectin và hệ thốngpectic được báo cáo là làm giảm hoạt động của shiga như các độc tố do vi khuẩn

E coli O157: H7 tạo ra, có khả năng ức chế sự gắn kết độc tố (VernazzaSazawal và cộng sự, 2010)

 Hỗ trợ miễn dịch

Prebiotics có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hệ thống miễn dịch

và tăng cường sự bảo vệ vật chủ đã nghiên cứu tác dụng điều hòa miễn dịch của

hệ điều hành prebiotic cụ thể, ví dụ: Galactooligosaccharides, oligosaccharides và hệ thống có tính axit có nguồn gốc từ pectin Việc sử dụngprebiotics giúp tăng cường sản xuất các cytokine chống viêm bằng cách ức chếcác cytokine gây viêm làm giảm tình trạng viêm ruột tổng thể (Schiffrin và cộng

Fructo-sự, 2007)

 Phòng chống bệnh tim mạch

Các loại xơ thực phẩm như chuỗi Fructo-oligosaccharides ngắn mạch, cácloại ngũ cốc nguyên hạt và các loại thực phẩm đậu nành giàu prebiotic làm giảmnguy cơ mắc bệnh tim mạch vành Việc sử dụng prebiotic thường xuyên làmtăng nồng độ acid ferulic huyết tương, gây ra cảm giác no, giảm cholesterol

lipoprotein mật độ thấp và tăng lipoprotein tỷ trọng cao Prebiotics cũng cảithiện cân bằng nội môi glucose và giảm nguy cơ béo phì và bệnh tim mạch(Harris và cộng sự, 2010)

 Thúc đẩy sự hấp thu khoáng chất

Prebiotic / synbiotic đã được chứng minh là làm tăng hấp thụ khoáng chất,đặc biệt là Ca và Mg (De Preter V và cộng sự, 2011; Demignes C và cộng sự,2008).Các cơ chế cơ bản là đa dạng: tăng độ hòa tan của khoáng chất do tăngsản xuất vi khuẩn của các axit béo chuỗi ngắn, được thúc đẩy bởi nguồn cunglớn hơn chất nền; mở rộng bề mặt hấp thu bằng cách thúc đẩy sự tăng sinh tếbào ruột qua các sản phẩm lên men vi khuẩn, chủ yếu là lactate và butyrate; tăng

sự biểu hiện của các protein liên kết Ca, cải thiện sức khỏe đường ruột, suy thoáiacid phytic phức tạp khoáng sản, giải phóng các yếu tố điều biến xương nhưphytoestrogen từ thực phẩm, và ổn định hệ thực vật và sinh thái đường ruột(Scholz-Ahrens KE và cộng sự,2007) Do đó, sự hấp thu canxi tăng sẽ tạo rafructans loại inulin, những chất hứa hẹn có thể giúp cải thiện nguồn cung cấpbằng canxi có sẵn trong dinh dưỡng của con người, góp phần vào sức khỏe củaxương (Coxam V, 2007; Metugriachuk Y và cộng sự, 2006) Việc bổ sungprobiotic và sữa chua ảnh hưởng đến vi khuẩn đại tràng, và tăng số lượng cácnhóm vi khuẩn đại tràng chính, đặc biệt đối với bifidobacteria, có thể đóng vaitrò quan trọng trong việc làm giảm các triệu chứng không dung nạp lactose(Zhong Y và cộng sự, 2006)

2.1.3 Nguồn sản xuất Prebiotic

Hình 1: Phân loại Prebiotic

Các prebiotic thường được sử dụng bao gồm: (FOS), oligofructose (OF),galactooligosaccharides (GOS), oligosaccharides đậu nành (SOS),xylooligosaccharides (XOS), pyrodextrin, isomaltooligosaccharides (IMO) vàlactulose Bên cạnh những điều đã nói ở trên, có một số thành phần thực phẩmcũng có thể được coi là prebiotic Chúng bao gồm rượu đường, oligosaccharidespectic, gluco-oligosaccharides, lactosucrose, tinh bột kháng, levans, vàxylosaccharides (Spindler-Vesel và cộng sự, 2007)

Các loại đậu, trái cây và rau quả như lúa mì, bột yến mạch, lúa mạch, đậunavy, đậu trắng, đậu đen, đậu lăng, đậu tây, đậu xanh, cà chua, hành, tỏi, raudiếp xoăn, rau xanh, tỏi tây, hẹ tây, măng tây, rau spinach, atisô Jerusalem ,chuối và quả rất giàu sợi prebiotic Nói chung, các tác nhân prebiotic có lợi được

phân loại là polyols, oligosaccharides và chất xơ hòa tan (Crittenden và Payne,2008).

Bảng 1: Nguồn thực phẩm chứa prebiotic và phân loại

Lớp prebiotic Các loại prebiotic Nguồn thực phẩm

GOS Sữa mẹ và sửa bòXOS Măng, trái cây, rau, sữa, mật ong và cám lúa mì

Isomalto-oligosaccharides

đậu nành, nước sốt, rượu sake, tất cả thực phẩm chứa tinh bột

Raffinose oligosaccharides

Hạt giống các loại đậu, đậu lăng, đậu Hà Lan, đậu, đậu xanh

Soy-oligosaccharides Đậu nànhIsomaltulose Mật ong, nước ép míaArabinoxylooligosaccharides Cám lúa mì

InulinsSoligosaccharides, OF, galactosyl lactose và pyrodextrinsare

Tỏi, hành tây, măng tây, rau diếp xoăn, atisô và lúa mì Ngũ cốc, các loại đậu, bột, khoai tây, rau và trái câyDạng Sợi

Cellulose, dextrins, pectins,beta-glucans, waxes, and lignin,inulin-type fructans

Ngũ cốc, các loại đậu, bột, khoai tây, rau và trái cây

Dạng khác

Thực phẩm có nguồn gốc từ legume Hạt sợ LupinChiết xuất nước việt quất, dâu

tằm, nấm thanh long và rễ Yacon

Selenium chứa trà xanh (SGT) và trà xanh Trung

Na hoặcKOH, NaCO3 và MgO (Zhu và cộng sự, 2016) Phương pháp enzyme sửdụng enzyme β-galactosidases (EC 3.2.1.23) và enzyme cellobiose-2-epimerases(CE, EC 5.1.3.11) (Shen và cộng sự, 2016).

như thuốc nhuận tràng (Zhu và cộng sự, 2016) Dựa trên tất cả các nghiên cứu

đã được đưa ra, Ủy ban An toàn Thực phẩm Châu Âu (EFSA) đã xác nhận rằngviệc tiêu thụ lactulose (10 g / ngày) giúp giảm thời gian vận chuyển phân trongđường ruột

Hơn nữa, theo (Seo và cộng sự, 2016), lactulose có thể ức chế vi khuẩnsản sinh amoniac và do đó làm giảm nồng độ amoniac trong máu Đây là mộtcách hiệu quả để điều trị bệnh não do gan, rối loạn tâm thần và độc tố trung giangây rối loạn thần kinh trong não Vì lý do này, lactulose được xếp là thuốc chữabệnh ở Hoa Kỳ, Liên minh châu Âu và Nhật Bản theo (Waghray và cộng sự,2015)

Lactulose đến ruột già sẽ được các vi sinh vật ở đây (như Bifidobacteria

và Lactobacilli) lên men tạo ra một lượng các acid béo chuỗi ngắn có lợi choviệc tiêu hoá Đồng thời chúng làm giảm pH và tăng áp suất thẩm thấu làm thúcđẩy nhu động của ruột Ngoài ra sự giảm pH còn giúp ức chế sự hình thành cácchất gây hại như ammonia bởi vi khuẩn Nó còn kích thích sự phát triển của visinh vật có lợi, giúp tăng cường hàng rào miễn dịch của cơ thể, giúp phòng bệnh(L Abecia và cộng sự, 2013)

Ngoài ra, lactulose còn có tác dụng ức chế bệnh nhiễm khuẩn đường tiêuhóa, kiểm soát đường huyết và insulin, kích thích sự hấp thụ khoáng chất, hìnhthành sỏi mật, giảm lipid trong huyết thanh, cũng như giảm chất độc và chốngung thư (Nooshkam và Madadlou, 2016)

Hình 2 Cấu tạo của Lactulose

b Oligosaccharides

Oligosaccharides là sự kết hợp của các loại đường với một mức độ trùnghợp khác nhau và được coi là nguồn chính của prebiotic Chúng không tiêu hóađược; do đó, có sẵn cho sự thủy phân bằng các enzym thủy phân trong đại tràng

và có lợi cho sự phát triển của vi khuẩn có lợi so với các vi khuẩn có hại

 Galacto-oligosaccharide (GOS)

 Định nghĩa:

Là thành phần tương tự như chất xơ tan có nguồn gốc từ lactose trong sữa

mẹ, sữa bò và yogurt GOS bao gồm các chuỗi đường đơn galactose nối vớinhau và ở cuối chuỗi là đường glucose và một chuỗi ngắn thì bao gồm 3-10phân tử glucose và galactose liên kết với nhau bởi liên kết glucozit GOS tạo rathông qua phản ứng transgalactosylation (chuyển nhóm galactosyl) nhờ enzymexúc tác là β-galactosidase chỉ ra rằng trong quá trình thủy phân lactose, nhómgalactosyl vẫn gắn ở trung tâm hoạt động của enzyme trong khi glucose đã đượcgiải phóng từ enzyme (Fischer và Kleinschmidt, 2015)

Galactosyl được chuyển đến cho một chất nhận có một nhóm OH; nếuchất nhận này là nước, thì phản ứng này được gọi là phản ứng thủy phân, nhưngnếu chất nhận là một phân tử đường khác, thì phản ứng này được gọi làtransgalactosylation (phản ứng chuyển nhóm galactosyl) và GOS được tạothành Chiều dài chuỗi cũng có thể được tăng lên (Fischer và Kleinschmidt,2015).

Bằng cách là hỗn hợp oligosaccharides có nhiều chuỗi có chiều dài khácnhau và các oligosaccharide này liên kết lại với nhau thông qua phản ứng trên vàhình thành liên kết glycosidic tạo nên GOS mạch dài GOS thường chứa mộtphân tử glucose và tối đa sáu phân tử galactose, các phân tử này liên kết lại vớinhau thông qua các liên kết glycosidic khác nhau, chẳng hạn như liên kết β-(1,2), β- (1,3), β- (1,4) và β- (1,6) GOS cũng có thể chỉ chứa duy nhất các phân

tử galactose (Neri và cộng sự, 2011)

 Công dụng:

+ Thúc đẩy sự phát triển của quần thể vi khuẩn có lợi trong đường ruột

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tác đụng của GOS đối với hệ vi sinh vậtđường ruột ở người lớn khỏe mạnh, người lớn tuổi và các bệnh nhân mắc cácbệnh liên quan đến đường ruột, cũng như trẻ sơ sinh, trẻ non tháng, phụ nữmang thai Trong một số nghiên cứu về việc cung cấp một lượng GOS vào cơthể mỗi ngày, với lượng GOS cung cấp là 2,5–15 g / ngày Và hầu hết các nghiêncứu đều cho thấy sự gia tăng đáng kể của quần thể vi khuẩn có lợi

Bifidobacteria (Davis và cộng sự, 2010)

+ Giảm nguy cơ mắc bệnh táo bón và giúp ức chế cũng như ngăn ngừa các loại bệnh liên quan đến đường ruột

Cần ít nhất 5g GOS mỗi ngày để thúc đẩy việc đi đại tiện diễn ra đều đặn(Sako và cộng sự, 1999), giúp ngăn ngừa nguy cơ mắc bệnh táo bón Ngoài ratrong hầu hết các nghiên cứu, ngoài việc tăng cường hệ vi khuẩn có lợiBifidobacteria, GOS còn có tác dụng tăng cường sự phát triển của vi khuẩn cólợi Lactobacilli và đồng thời ức chế các tác nhân gây bệnh (Fischer vàKleinschmidt, 2015).

Hơn thế nữa, sự kết hợp của GOS và FOS còn giúp ngăn chặn các bệnhnhiễm trùng đường ruột và nhiễm khuẩn đường hô hấp ở người trẻ tuổi(Bruzzese et al., 2009) và giảm tỷ lệ mắc bệnh táo bón (Puccio và cộng sự,2007) GOS là một prebiotic được ứng dụng rộng rãi được lên men trong đạitràng và chủ yếu là biến thành các axit béo mạch ngắn như: acetate, propionate,lactate và butyrate, do đó chúng có thể cải thiện khả năng hấp thụ canxi vàmagie của cơ thể (Sako và cộng sự, 1999)

Hình 3 Cấu tạo của Galacto-oligosaccharide

 Fructo-oligosaccharides (FOS)

 Định nghĩa:

FOS là một chuỗi oligosaccarit ngắn bao gồm các phân tử D-glucose vàD- fructose dài từ 3-5 monosaccarit Oligofructose là sản phẩm thuỷ phân bởienzyme inulin bao gồm hỗn hợp các chuỗi có đầu fructose và glucose, độ dàichuỗi gồm 2-7 đơn vị được tìm thấy trong actiso, hành củ, tỏi tây, một số loạingũ cốc và mật ong- có vị ngọt dịu

Hình 4: Cấu tạo của Oligosaccharides

FOS có khả năng chống chịu, không bị tiêu hoá ở dạ dày trên, do đó cókhả năng kích thích sự phát triển của chủng Lactobacillus và Bifidobacterium ởruột già nhưng không kích thích mầm bệnh FOS cũng làm tăng khả năng hấpthụ Ca, Mg và đồng thời làm giảm triglycerit Ở động vật FOS có khả năngchống ung thư, ngăn cản hình thành các khối u ở đường ruột (Lorenzoni và cộng

sự, 2014)

 Lactosucrose

Lactosucrose – β là sản phẩm kết hợp lactose và surcose bởi liên kiếtfructofuronosidase Lactosucrose là prebiotic tổng hợp do sự phân giải củaenzyme Lactosucrose kháng lại sự phân giải trong dạ dày và trong ruột non, tácđộng lên hệ vi sinh vật đường ruột làm gia tăng đáng kể sự phát triển của cácloài Bifidobacterium Lactosucrose được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm chứcnăng và yogurt (Woo-CheulHan và cộng sự, 2007)

Hình 5: Cấu tạo của Lactosucrose

 Soy Oligosaccharides

 Định nghĩa:

Các thành phần chính của SOS là sucrose, raffinose (một trisaccharide cóchứa galactose liên kết với đơn gốc glucose của sucrose thông qua liên kết α-(1,6)), và stachyose (một tetrasaccharide có chứa galactose được liên kết với gốcgalactose nằm cuối mạch raffinose nhờ liên kết α- (1,6))

Hình 6: Sản phẩm chứa soy-oligosaccharides

SOS được trích ly từ whey đậu nành, và chính bản thân nó là một sảnphẩm phụ trong quá trình sản xuất đậu trích ly protein đậu nành SOS cũng cóthể được chiết xuất từ rỉ mật đường của đậu nành, được tạo ra trong quá trìnhsản xuất protein đậu nành cô đặc

 Công dụng:

Raffinose và stachyose thúc đẩy sự phát triển của Bifidobacterium và các

vi khuẩn axit lactic khác (LAB) và giảm số lượng mầm bệnh (Shi và cộng sự,2013) Các oligosaccharide có trong đậu nành có thể giúp giảm đáng kể lượngđường trong máu, giảm lượng chất và các gốc oxy hóa khi thí nghiệm ở mô hìnhđộng vật Ở người, việc tiêu thụ quá nhiều oligosaccharide có thể gây khó chịu ởruột, đầy hơi, và tiêu chảy do tốc độ lên men oligosaccharide tăng cao, tạo ra khígây hiện tượng đầy hơi (Yang và cộng sự, 2011)

 Isomaltooligosaccharide (IMO)

 Định nghĩa:

IMO là prebiotic tổng hợp từ sự phân giải của enzyme glucosyltransferase IMO được lên men bởi các loài thuộc nhóm Bifidobacteria, ngoạitrừ Bifidobacterium (Kohmoto và cộng sự, 1988)

IMO là hỗn hợp các carbohydrate mạch ngắn chứa gốc glucose chiếm từ40% –95% và liên kết với nhau bởi liên kết α- (1,6) liên kết glycosidic Vì cácliên kết α- (1,6) không dễ bị thủy phân trong đường tiêu hóa của con người, vàchỉ một phần của IMO được tiêu hóa, nó được coi là một chất prebiotic IMOvới DP từ 2 đến 6 có thể được sản xuất từ tinh bột ngô bằng phản ứng nối mạchcủa tinh bột nhờ enzyme α-amylase, β-amylase và transglucosidase được tổnghợp từ vi khuẩn Aspergillus niger (Zhang và cộng sự, 2009) Leuconostoc spp.cũng có khả năng tổng hợp IMO Nó tạo ra dextran polyme bằng cách tiết raenzyme dextransucrase, và xúc tác phản ứng transglycosyl hóa với sự hiện diệncủa maltose bằng cách chuyển một phần glucose từ sucrose sang maltose (Cho

và cộng sự, 2015)

 Công dụng:

Một số nghiên cứu cho thấy IMO ngăn ngừa sâu răng khi sử dụng cùngvới sucrose Các nghiên cứu khác cho thấy IMO có tính chọn lọc trong việc thúcđẩy sự phát triển của Bifidobacterium và Lactobacillus (Tanriseven và Gokmen,1999)

Hình 7: Cấu tạo của Isomaltooligosaccharide

 Xylooligosaccharide (XOS)

 Định nghĩa:

Pyrodextrin được hình thành từ tinh bột thông qua quá trình xử lý nhiệt vàthường có sự xúc tác của các ion Sự tạo thành Pyrodextrin từ tinh bột là quátrình thủy phân tinh bột và đôi khi có thể là phản ứng tái polyme hóa cácglucans Các liên kết điển hình trong tinh bột là liên kết α- (1,4) và α- (1,6)glycosidic Ngoài ra một phần nhỏ pyrodextrin ở khoai tây có thể có các liên kếtkhông điển hình, chẳng hạn như α- (1,3) và α- (1,2)

Một số các nghiên cứu cho thấy pyrodextrin không bị tiêu hóa trong ruộtnon, do đó chúng có thể được xếp vào loại tinh bột kháng (là tinh bột , kể cả cácsản phẩm phân hủy của nó, thoát ra khỏi quá trình tiêu hóa trong ruột non củacác cá nhân khỏe mạnh

 Công dụng:

Các pyrodextrin được lên men một phần, và tạo ra nhiều butyrate hơnnonstarch polysaccharides, và giảm pH của đại tràng Trong một thử nghiệmtrên người, các prebiotic này có thể làm giảm cholesterol trong huyết thanhnhiều hơn so với việc tạo ra nhiều axit béo mạch ngắn hơn để giảm lượngcholesterol trong huyết thanh nhờ hệ vi sinh vật trong cơ thể (Laurentin vàEdwards, 2004)

XOS được cho rằng hiểu quả hơn FOS trong việc gia tăng khuẩn probiotic

và làm giảm khuẩn gây hại XOS có tiềm năng cải thiện hàm lượng đường trongmáu và sự trao đổi chất béo, phục hồi sự rối loạn của hệ vi sinh vật trong đườngruột do dùng kháng sinh, liệu pháp hoá trị hay xạ trị Gia tăng sự hấp thu khoáng

và sự hình thành vitamin nhóm B và làm giảm sự hình thành các chất gây hạitrong ruột (Finegold và cộng sự, 2014)

Hình 8: Cấu tạo của xylooligosaccharide

 Xylo- oligosaccarit

Tạo thành bởi các oligosaccarit chứa xylose liên kết với nhau bởi liên kết

β Xylo- oligosaccarit có mức độ polymer hoá từ 2-4, là sản phẩm của quá trìnhthuỷ phân xylan bởi enzyme Chúng không bị tiêu hoá ở ruột non và có tác dụngkích thích sự phát triển của loài Bifidobacterium trong ruột già, có khả năng làmtăng nồng độ đường trong máu, tăng cường trao đổi chất béo, tăng khả năng hấpthụ khoáng và vitamin B đồng thời làm giảm khả năng nhiễm trùng ruột (Alonso

và cộng sự, 2003)

Hình 9: Cấu tạo của xylo-oligosacarit

 Transgalactooligosaccharide (TOS)

TOS bao gồm các phân tử đường glucose và galactose Chúng được tạo ra

từ lactose bởi sự phân giải của enzyme thu nhận từ nấm mốc Aspergillus oryzae.TOS kháng lại sự phân giải trong đoạn dạ dày ruột trên, vì vậy chúng có khảnăng kích thích sự phát triển của các loài Bifidobacteria trong ruột già TOS đãđược chứng minh là có hiệu quả hấp thu Ca và ngăn ngừa bệnh loãng xương(Silk và cộng sự, 2009)

Hình 10: Cấu tạo của transgalactooligosaccharides

 Inulin

Inulin là một carbohydrate được cấu tạo từ một gốc glucose và 2 - 60 gốcfructose được liên kết với nhau nhờ các liên kết β- (2,1) glycosidic Inulin đượctạo ra từ phản ứng trùng hợp (tức là polyme hóa) các gốc đường đơn, và inulinthường có chỉ số trùng hợp lớn hơn hoặc bằng 9 Hiện nay trên thị trường có cácloại inulin có chứa oligofructose (mà các oligofructose này không chứa gốcglucose), và đoạn inulin mạch ngắn (ví dụ, hỗn hợp của kestose, nystose,fructosylnystose, vv ) và các inulin mạch dài Do đó inulin còn được gọi là cácinulin cao phân tử

 Nguồn nguyên liệu để sản xuất inulin

Inulin đóng vai trò như một nguồn dinh dưỡng dự trữ của thực vật, đứngsau khi tinh bột, và nó thường dự trữ carbohydrate cho rau Nó có mặt ở hơn36.000 loài thực vật, bao gồm lúa mì, hành tây, tỏi, tỏi tây, chuối và măng tây.Trong hầu hết các loài thực vật, hàm lượng inulin chỉ chiếm vài phần trăm Do

đó nguyên liệu chính được sử dụng trong sản xuất inulin theo quy mô công

nghiệp là rau diếp xoăn (Cichorium intybus) Ngoài ra, Atisô Jerusalem(Helianthus tuberosus) và cây thược dược (Dahlia spp.) cũng đóng vai trò lànguyên liệu để sản xuất inulin theo quy mô công nghiệp vì chúng có chứa

∼20% inulin (Glibowski và cộng sự, 2013)

Bên cạnh đó, inulin còn được chiết xuất từ củ cải đường Thông qua quátrình xử lý công nghệ thì ta thu được các oligofructose hoặc các inulin mạch dài(Franck, 2002) Inulin được sản xuất theo quy mô công nghiệp thường ở dạngbột có màu trắng hay trắng ngà và có độ hòa tan trong nước phụ thuộc vào chỉ sốtrùng hợp (DP) và cấu trúc tinh thể

Các inulin mạch dài thì thường có độ hòa tan trong nước thấp, nhất là khi

ở nhiệt độ thấp, tuy nhiên ở nhiệt độ cao trên 60 độ C thì tất cả các inulin đềutan Các inulin cao phân tử thì có khả năng hòa tan được trong nước ngay cả ởnhiệt độ thấp, và các inulin được sản xuất ở dạng bột hoặc ở dạng syrup sử dụngliền (Glibowski and Pikus, 2011)

 Công dụng

Đặc tính quan trọng của inulin là khả năng tạo gel giống chất béo Inulin

là carbohydrate không tiêu hóa được và được vận chuyển toàn bộ đến đại trựctràng (Glibowski and Rybak, 2016) Do ở người thiếu hệ enzyme tiêu hóa chất

xơ nên inulin được xếp vào loại chất xơ hòa tan

Inulin thúc đẩy hệ thống tiêu hóa thức ăn, tăng khối lượng phân, cải thiệnnhu động ruột và tăng số lần đi đại tiện (Den Hond và cộng sự, 2000; Kleessen

và cộng sự, 1997)

Ngoài ra inulin còn đóng vai trò là thành phần prebiotic giúp thúc đẩy sựphát triển của vi khuẩn probioitic trong cơ thể người, đặc biệt là các chủngBifidobacterium và Lactobacillus, inulin tác động trực tiếp đến chỉ số lipid trong

huyết tương và tăng sự hấp thụ các tiểu phân tử và đại phân tử (Griffin và cộng

sự, 2003; Roberfroid và cộng sự, 1998)

Inulin không bị phân giải trong ruột non mà chỉ bị phân giải bởi vi sinhvật trong ruột già và kích thích sự phát triển của Bifidobacterium trong ruột già.Bên cạnh đó, trong một số nghiên cứu khác, inulin còn có thể giúp giảm nguy cơmắc bệnh ung thự đại tràng Không chỉ vậy, inulin còn được sử dụng như mộtthành phần bổ sung vào các sản phẩm thực phẩm với giá trị calo thấp mà khônglàm mất đi giá trị cảm quan của sản phẩm (Glibowski and Kowalska, 2012)

Hình 11: Cấu tạo của inulin

c Từ sợi

Mặc dù tất cả prebiotics là chất xơ, tuy nhiên không phải tất cả các sợiđều là prebiotics Các loại ngũ cốc, các loại đậu, bột, khoai tây, rau và trái cây lànhững nguồn chất xơ phổ biến nhất Các loại sợi thực phẩm là carbohydratekhông tiêu hóa được, chủ yếu là một số polysaccharides không là tinh bột nhưcellulose, dextrins, pectin, beta-glucans, sáp và lignin Chúng cho thấy nhữngảnh hưởng sinh lý tương tự đối với sức khỏe con người giống như fructans loạiinulin Do đó, chất xơ là nguồn cung cấp prebiotics tốt (Slavin và cộng sự,

Hình 12: Sản phẩm của prebiotic dạng sợi Bảng 2: Phân loại sợi dinh dưỡng (Trích nguồn: Slavin và cộng sự., 2009)

Sợi hòa tan

Pectin, β –glucans, gums, wheat dextrin and psyllium

Sợi không hòa tan Cellulose, lignin

Sợi lên men Pectin, inulin, β –glucans

Sợi không lên men Cellulose, lignin

Sợi nhớt Pectins, β-glucans, psyllium, glucomannan

d Từ các nguồn thực phẩm bổ sung

Prebiotics cho thấy một số đặc điểm về dinh dưỡng Chúng có thể đượckết hợp vào thức ăn để tăng cường sự phát triển của vi sinh trong đường tiêu hóanhờ đó cải thiện chất lượng của thực phẩm Prebiotics cung cấp độ tươi và mới

lạ hơn trong thực phẩm và giúp giữ ẩm cho thực phẩm trong một thời gian dài(Wichienchot và cộng sự, 2010)

Chúng có thể được pha chế dưới dạng bột hoặc syrup và được quảng cáodưới dạng chất bổ sung hoặc được kết hợp thành các sản phẩm thực phẩm (vídụ: sữa chua và bánh mì) Sữa mẹ tự nhiên chứa prebiotics (oligosaccharides) ởmức 10-12 g/l có lợi cho sự tăng trưởng của bifidobacteria ở ruột non (Rao vàcộng sự, 2009)

Chức năng của prebiotic cũng có trong các sản phẩm thực phẩm bao gồmbánh quy, bánh ngọt, nước sốt, bánh mì, mì ống, đồ ăn nhẹ, các sản phẩm ănkiêng, sữa chua đông lạnh, sữa trứng, món tráng miệng, nước ngọt, kẹo, nướcgiải khát, nước ép trái cây, vi khuẩn axit lactic, cà phê và đồ uống Nhu cầuprebiotic toàn cầu đã tăng trưởng đáng kể trong 10 năm qua lên khoảng 500.000tấn mỗi năm (Douglas và cộng sự)

Việc bổ sung prebiotics như oligofructose (OF) vào sữa chua không chỉlàm tăng lượng vi khuẩn có lợi trong ruột non mà còn làm giảm giá trị calo của

nó OF có độ hòa tan cao, ngọt hơn và có ít calo hơn so với inulin và có thể được

sử dụng để thay thế một phần sucrose Nó không kết tinh cũng không kết tủa vàkhông để lại một cảm giác khô hoặc cảm giác như còn dạng hạt tinh thể trongmiệng, và có một độ nhớt tương tự như sucrose Hơn nữa, nó có nhiệt ổn định

lên đến khoảng 1400C và có thể được sử dụng trong chế biến thực phẩm(Balthazar và cộng sự, 2017).

2.2 Probiotic

2.2.1 Probiotic là gì?

Probiotic là một loại lợi khuẩn thuộc nhóm các vi khuẩn sống và là những

vi sinh vật sống, chủ yếu là vi khuẩn, tương tự các vi sinh vật có lợi tự nhiênđược tìm thấy trong đường ruột Chúng còn được gọi là "vi khuẩn thân thiện"hay "vi khuẩn có lợi" (vi khuẩn có lợi cho con người), những vi khuẩn này được

bổ sung vào chế độ bữa ăn hoặc uống nhằm cân bằng hệ vi khuẩn đường ruột đểcải thiện sức khỏe Đây là những vi sinh vật còn sống khi đưa vào cơ thể mộtlượng phù hợp sẽ có lợi cho sức khỏe của ký chủ (Sanders và cộng sự, 2003)

2.2.2 Vai trò của probiotic

 Chức năng dinh dưỡng

Các nhóm vi khuẩn probiotic cụ thể sản sinh ra các vitamin và có thểđóng góp vào khả năng cung cấp vitamin cho kí chủ Ngoài vitamin K, vitaminB12, và pyridoxine, các vitamin khác, chẳng hạn như biotin , folate, axitnicotinic , và thiamin cũng có thể được sản xuất bởi các vi sinh vật đường ruột.Đây là loại hoạt động có thể ảnh hưởng đến sức khỏe kí chủ và do đó có thểđược coi là một probiotic tiềm năng

Thiếu lactase gây mất lactose, dẫn đến đau bụng, buồn nôn và đầy bụng.Các chủng probiotic có tính chất lactase dương tính đã được áp dụng thành công

để làm giảm sự khó chịu do không dung nạp lactose (M de Vrese và cộng sự,2001)

Ngoài ra, việc chuyển đổi tiền chất phytoestrogen thành các chất chuyểnhóa sinh học bằng các vi sinh vật bổ sung là một con đường tiềm năng cho các

ứng dụng probiotic trong tương lai Ví dụ: trước đây đã phân lập được một tổhợp vi khuẩn chuyển đổi daidzein có nguồn gốc từ đậu nành thành equol có hoạttính sinh học trong khi Possemiers và cộng sự thực hiện một cuộc điều tra invitro về tiềm năng probiotic của chủng Eubacterium limosum để chuyển đổiisoxanthohumol thành hợp 8-prenylnaringenin (Possemiers và cộng sự, 2008).

và lactic SCFA giúp duy trì pH thích hợp ở đường ruột, đại tràng, cái cơ chế nàybắt buộc phải có do sự hiện diện của 1 lượng lớn ezyme vi khuẩn và do có sựhiện diện của các sp trao đổi chất ngoại lai và các chất gây ung thư trong ruột(Kareem và cộng sự, 2014)

Người Hồi giáo (Islam và cộng sự, 2016) cũng đưa ra một loạt các hợpchất chống gây bệnh như: bacteriocins, etanol, axit hữu cơ, diacetyl,acetaldehydes , hydrogen peroxide (H2O2) và peptide được sản xuất bởi nhiềuloại Probiotic Trong số các hợp chất này, peptide và bacteriocin, đặc biệt là khảnăng thấm qua màng tế bào đích dẫn đến khử cực làm thay đổi điện thế màng tếbào dẫn đến tế bào sẽ chết (S Ammor và cộng sự, 2006)

Một số hợp chất này có thể hoạt động bằng cách làm giảm pH bằng acidhữu cơ như acid lactic và acid acetic (Kareem và cộng sự, 2014) Ngoài việc sảnxuất các hợp chất chống gây bệnh có hoạt tính sinh học ảnh hưởng trực tiếp đếnmầm bệnh, Probiotic cũng kích thích một số con đường phòng chống bệnh khác,chẳng hạn như kích thích tham gia vào việc sản xuất các chất bảo vệ có cationicpeptide chống lại vi khuẩn sản xuất trong một số loại tế bào như: ruột non và các

tế bào biểu mô ruột (Figueroa-Gonzalez và cộng sự, 2011)

 Probiotic tham gia chống bệnh tiểu đường

Theo Liên đoàn Tiểu đường Quốc tế (IDF) ở Đông Nam Á, có 425 triệungười mắc bệnh tiểu đường trên toàn thế giới bao gồm 78 triệu người ở khu vựcĐông Nam Á Việc quản lý rối loạn này bao gồm nhiều loại thuốc mặc dù không

có cách chữa dứt khoát cho bệnh tiểu đường Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cấutrúc phân tử và dược lý đã có những tiến bộ trong việc tìm hiểu tầm quan trọngcủa synbiotics trong việc chữa trị chứng rối loạn Do đó, việc tăng cường hệ vikhuẩn có lợi bằng cách sử dụng các probiotic dự kiến sẽ đóng một vai trò quantrọng trong việc trung hòa rối loạn (N.larsen và cộng sự, 2010)

Quản lý bệnh tiểu đường loại 2 bằng cách điều chỉnh các hormon đườngruột , như polypeptide ức chế dạ dày và peptide-1 giống glucagon-1, thông quacan thiệp probiotic và prebiotic là một chiến lược thuyết phục Hiện tại, nghiêncứu tập trung vào việc tạo ra prebiotic mới, như arabinoxylan và arabinoxylanoligosaccharides , cho thấy kết quả đầy hứa hẹn trong việc chống lại các rối loạnchuyển hóa liên quan, bởi vì cả carbohydrate đã được liên kết với giảm tìnhtrạng béo phì (S.Grover và cộng sự, năm 2012)

 Hỗ trợ điều trị hội chứng ruột kích thích (IBS)