Bài giảng thực phẩm chức năng full

Hóa thực vật phytochemical• Là các hợp chất hóa học tự nhiên có ở thực vật, có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe • Có nhiều chất có tác dụng tốt với sức khỏe  được sử dụng như dược phẩm gi

THỰC PHẨM CHỨC NĂNG

Mục tiêu:

1 Phân biệt một số loại chất dinh dưỡng chức năng

2 Nêu được các yêu cầu đối với prebiotic

3 Trình bày và giải thích các yêu cầu đối với probiotic

4 Trình bày vai trò, chức năng của probiotic

Một số khái niệm

Khoa học dinh dưỡng

Dinh dưỡng

Khoa học dinh dưỡng

Khoa học dinh dưỡng quan trọng do:

• Nhận thức đúng đắn về mối liên quan giữa dinh dưỡng và sức khỏe

• Tăng tần suất các bệnh liên quan đến chế độ dinh dưỡng

• Tiến bộ trong nghiên cứu về dinh dưỡng, sinh học

• Chi phí dành cho chăm sóc sức khỏe gia tăng

• Sự phát triển của công nghệ thực phẩm

dinh dưỡng tổng quát

• Gồm có chất xơ, oligosaccharid (prebiotic), acid béo không no, chất chống oxy hóa, vitamin, khoáng chất,

vi sinh vật có lợi (probiotic),…

Hóa thực vật (phytochemical)

• Là các hợp chất hóa học tự nhiên có ở thực vật, có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe

• Có nhiều chất có tác dụng tốt với sức khỏe  được

sử dụng như dược phẩm giúp ngăn ngừa hay làm

chậm các bệnh thoái hóa mạn tính

• Có hoạt tính sinh học đa dạng: kháng viêm, giảm

đau, kháng ung thư, chống oxy hóa…

• Ví dụ: phytoestrogen (cỏ ba lá đỏ), phytosterol (dầu thực vật: dầu bắp, dầu đậu nành, )

• Ví dụ: vitamin E, B, D, khoáng chất…

• Có thể bào chế thành các dạng khác nhau: viên nén, viên nang, viên nang mềm,…

Dược mỹ phẩm (cosmeceutical)

• Là sự kết hợp giữa mỹ phẩm và dược phẩm  có tác dụng như thuốc

• Có thể chứa vitamin, enzym, tinh dầu, các chất hóa thực vật,

• Thường được dùng ngoài dưới dạng thuốc kem,

mỡ, lỏng,…

• Ví dụ: kem chống lão hóa, chất dưỡng ẩm,…

• Được Marcel Roberfroid (Bỉ) nhận dạng lần đầu tiên năm 1995

• 2007, M Roberfroid đưa ra định nghĩa

“Prebiotic là các thành phần chọn lọc lên men được,

có khả năng làm thay đổi thành phần và/ hoặc hoạt động hệ thống vi khuẩn đường ruột, có lợi cho sức

khỏe vật chủ”

• Thường là các carbonhydrat (oligosaccharid, inulin), các chất xơ

• Là các vi sinh vật sống khi được cung cấp với số

lượng vừa đủ sẽ có lợi cho sức khỏe của vật chủ

• Thường là các vi khuẩn lactic và bifidobacteria,

ngoài ra còn có nấm men hay vi khuẩn bacilli

• Có thể được cung cấp dưới dạng các sản phẩm lên men (sữa chua), thực phẩm bổ sung hay các chế

phẩm bột đông khô

• Là sự phối hợp prebiotic và probiotic  vừa cung cấp vi sinh vật có lợi vừa tạo điều kiện để các vi sinh vật này phát triển

- Probiotic có tác dụng tại ruột non

- Prebiotic có tác dụng tại ruột già

 Synbiotic có tác dụng phối hợp

Thực phẩm chức năng

• Khái niệm “thực phẩm chức năng” lần đầu tiên được dùng tại Nhật (1980s)

• Ngoài giá trị dinh dưỡng còn có khả năng tăng

cường sức khỏe hay ngăn ngừa một số bệnh

• Có thể là thực phẩm bổ sung khoáng chất, vitamin, acid béo, chất xơ, chất chống oxy hóa, probiotic…

• Có thể sử dụng như một phần chế độ dinh dưỡng hàng ngày

Prebiotic Probiotic

• 2007:

 Có khoảng 400 sản phẩm dinh dưỡng prebiotic

 Có hơn 20 công ty sản xuất các oligosaccharid

và chất xơ làm chế phẩm prebiotic

 Ở châu Âu, doanh số prebiotic là 87 triệu euro

và dự kiến năm 2010 sẽ đạt ~ 180 triệu euro

 Ngày càng có nhiều sản phẩm dinh dưỡng bổ

sung prebiotic

FAO, 2007

Vai trò prebiotic

• Cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh: do ngăn chặn sự bám dính của vi khuẩn gây bệnh trên lớp màng nhày của ruột

• Giảm thời gian lưu giữ phân trong ống tiêu hóa

• Hạ cholesterol

• Hạ đường huyết

• Giúp xương khỏe mạnh

• Giảm lượng năng lượng hấp thu hàng ngày

• Giảm tình trạng viêm ruột, ung thư ruột kết FAO, 2007

Cơ chế tác động chung của prebiotic

Có ảnh hưởng chọn lọc trên hệ vi khuẩn đường ruột

 gia tăng sức khỏe vật chủ

Chất xơ ăn

hàng ngày

Hệ vi khuẩn đường ruột

Một số prebiotic thường dùng

• Poly saccharid: inulin (thường có ở rễ cây, thân rễ)

• Oligosaccharid: fructo-oligosaccharid (FOS)

• Galacto-oligosaccharid (GOS)

• Soya-oligosaccharid, xylo-oligosaccharid,

pyrodextrin, isomalto-oligosaccharid và lactulose

Inulin, FOS và GOS được sử dụng an toàn trong

quá trình lâu dài

Tuy nhiên, có hiện tượng sinh hơi nhiều ở một số chế phẩm hay trong những ngày đầu sử dụng hay dùng số lượng nhiều

Một số prebiotic mới

• Lactulose, galactooligosaccharid, isoOS, OS,

malto-• Pecticoligosaccharide, lactosucrose,

gluco-oligosaccharide, resistant starch, xylosaccharide và soy-oligosaccharide

• Đang được nghiên cứu in-vitro, động vật, tuy nhiên

rất ít nghiên cứu ở người

 Được gọi là “thực phẩm mới”  cần có thời gian để đánh giá tính an toàn và độc tính

Định nghĩa rộng về prebiotic

Prebiotic là các thành phần dinh dưỡng không có khả năng tăng trưởng, có lợi cho sức khỏe vật chủ do điều hòa hệ vi khuẩn đường ruột

Tiêu chuẩn của prebiotic

• Thành phần: không phải là một sinh vật hay dược

phẩm; có thể xác định tính chất hóa học, đa số là các

thành phần của thực phẩm

• Có lợi cho sức khỏe: đánh giá được, không do hấp thu các thành phần vào máu hay do tác động của từng

thành phần riêng lẻ; và đặc biệt không có tác dụng phụ

• Điều hòa: chứng minh sự hiện diện độc lập của

prebiotic làm thay đổi thành phần và hoạt động của hệ vi khuẩn vật chủ

Các tiêu chuẩn của sản phẩm được dùng làm prebiotic

1 Tính chất: một sản phẩm dùng làm prebiotic cần được xem xét:

2 Chức năng: tối thiểu phải có bằng chứng về mối liên

hệ giữa kết quả thu được và sự điều hòa hệ vi sinh

2 Chức năng: một số thông số cần đánh giá như:

• Sự dư thừa carbonhydrat, chất béo, năng lượng cung cấp

• Cơ chế tiêu hóa thức ăn và cách cơ thể sử dụng năng lượng

• Giảm nguy cơ hay thời gian kéo dài các bệnh

nhiễm trùng

• Lipid và một số chỉ số đánh giá của máu

• Nhu động ruột

• Đáp ứng miễn dịch

4 An toàn: một chế phẩm được dùng làm prebiotic phải thỏa mãn các điều kiện sau:

• Có quá trình sử dụng an toàn trong vật chủ đích, đạt tiêu chuẩn GRAS (Generally recognized as

safe) hay tương đương Những nghiên cứu về độc tính trên động vật hay người có thể không cần thiết thực hiện

• Cần có mức độ tiêu thụ an toàn nhằm đảm bảo tối thiểu các tác dụng phụ

4 An toàn: một chế phẩm được dùng làm prebiotic phải thỏa mãn các điều kiện sau:

• Không chứa các chất gây nhiễm hay không tinh

khiết

• Không nên có tác dụng làm thay đổi hệ vi sihn vật,

vì vậy về lâu dài sẽ không gây những ảnh hưởng bất lợi cho vật chủ

5 Một số qui định về quản lí:

• Sản xuất: trách nhiệm của nhà sản xuất là đảm bảo các prebiotic phải tinh khiết và thành phần phải

đồng nhất giữa các lô sản phẩm

• Công thức và bảo quản: ở mỗi dạng sản phẩm

khác nhau, độ bền ảnh hưởng bởi qui trình xử lý và công nghệ sản xuất  cần đánh giá hoạt tính sinh học trên vật chủ đích

5 Một số qui định về quản lí:

• Khái niệm prebiotic chỉ được dùng khi lợi ích sức khỏe có được do điều hòa hệ vi sinh vật tại một vị trí đặc biệt được chứng minh trên vật chủ

• Một prebiotic mới phải được chứng minh tương đương với dạng đã được công nhận

6 Một số nghiên cứu trong tương lai:

• Prebiotic có nhiều hoạt tính sinh học tiềm năng như: ngăn ngừa và / hoặc kiểm soát tiểu đường loại 2, tác động trên các bệnh miễn dịch và dị ứng…

• Phối hợp với probiotic để cho tác dụng hiệp lực

7 Một số điều kiện để một chất được dùng làm prebiotic:

• Không bị thủy phân hay hấp thu ở phần trên của

ống tiêu hóa

• Là cơ chất chọn lọc của một hay một số vi khuẩn

có lợi sống hội sinh trong đường ruột, do đó các vi khuẩn này sẽ được kích thích tăng trưởng

• Có khả năng thay đổi thành phần hệ vi khuẩn

đường ruột theo hướng có lợi

• Gây tác dụng có lợi tại chỗ hay toàn thân cho vật chủ

Sơ đồ tóm tắt quá trình đánh giá một prebiotic

Hệ vi khuẩn đường ruột

Hệ vi khuẩn đường ruột

Tỉ lệ hệ vi khuẩn đường ruột ở cơ thể khỏe mạnh

Ruột khỏe mạnh Ruột bị tổn thương

Hệ vi khuẩn đường ruột

Định nghĩa probiotic: probiotic là các vi sinh vật sống khi được cung cấp với số lượng đầy đủ sẽ có lợi cho sức khỏe vật chủ (FAO)

Một số vi khuẩn probiotic

37-41 37-41 37-41 35-38 40-43 30-35  45 37   30-40

22-33 37-45

Vi sinh vật Nhiệt độ tối ưu

A lactic, a acetic, a formic

A lactic, a acetic, a formic

A lactic, a acetic, a formic Acid lactic

Dạng probiotic thường gặp:

 Dùng qua đường uống

• Sữa lên men hay không lên men

• Sữa đậu nành lên men

• Nước trái cây

• Thực phẩm bổ sung

 Dùng qua đường hô hấp: aerosol

 Dùng qua đường niệu sinh dục

Vi sinh vật probiotic có thể hiện diện từ đầu hay bổ sung

trong quá trình sản xuất

Tăng cường sức khỏe

Tăng cường sức khỏe

Tăng cường sức khỏe

Cân bằng

hệ VK

Tăng cường đáp ứng

Con Agra  

Hynson, Westcott

& Dunning Tine

Nestle

L.

acidophilus   L.GG

S thermo,

L bulga,

L acido

Sữa chua  

Viên nang

Bột

Sữa chua Viên nang

Một số chế phẩm probiotic

Tiểu chuẩn chọn lọc chủng vi sinh vật probiotic

• Có khả năng nuôi cấy được trên qui mô công nghiệp

• Có khả năng sống và không bị biến đổi chức năng ở dạng sử dụng

• Không gây mùi vị khó chịu

• Có khả năng sống sót khi đi qua đường tiêu hóa (dạ dày, ruột non) nếu sử dụng bằng đường uống

• Vi sinh vật sống phải đến được nơi có tác động

• Có khả năng thực hiện chức năng tại vị trí định cư

Qui trìnhh đánh giá chủng vi sinh vật probiotic

Probiotic

Chức năng Yêu cầu kỹ

thuật

An toàn

Các yêu cầu về tiêu chuẩn an toàn của probiotic

Nghiên

cứu tính

an toàn

của probiotic

Tính chất probiotic

Tính an toàn và hiệu quả của

sản phẩm chuyển hóa

Độc tính cấp

In vitro, đánh giá sự tăng trưởng

Xác định liều tối đa, tối thiểuTheo dõi tác dụng phụ Giám sát dịch tễ học Đánh giá tính an toàn của chủng vi sinh vật probiotic

Vi sinh vật Khả năng gây bệnh

Lactobacillus Không gây bệnh, đôi khi gây nhiễm

trùng cơ hội ở bệnh nhân suy giảm miễn dịch

Streptococcus Không gây bệnh, đôi khi gây nhiễm

trùng cơ hội

Enterococcus Một số chủng gây bệnh cơ hội do khả

năng huyết giải và gây truyền tính đề kháng kháng sinh

Bifidobacterium Không gây bệnh, đôi khi gây nhiễm

trùng ở người

Saccharomyces Không gây bệnh, đôi khi gây nhiễm

trùng ở ngườiMột số vi sinh vật probiotic và khả năng gây bệnh

Vi sinh vật probiotic và khả năng đề kháng kháng sinh

Vi sinh vật probiotic:

• Có khả năng đề kháng tự nhiên với một số kháng sinh

• Không có khả năng truyền gen đề kháng kháng sinh

Vi sinh vật probiotic và khả năng đề kháng kháng sinhTuy nhiên, một vài chủng vi sinh vật probiotic:

• Đề kháng kháng sinh do plasmid  có khả năng

truyền tính đề kháng giữa các loài khác nhau  không

an toàn khi sử dụng

Cần kiểm tra tính nhạy cảm kháng sinh của mỗi

chủng vi sinh vật probiotic

Một số vai trò của probiotic:

• Kiểm soát sự không dung nạp lactose

• Ngăn ngừa ung thư ruột kết

Một số vai trò của probiotic:

• Tăng cường hấp thu khoáng chất, vitamin

• Ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn có hại khi vật chủ bị stress

• Giảm triệu chứng viêm ruột

• Có khả năng chống lại yếu tố gây ung thư

• Hỗ trợ điều trị loét dạ dày do Helicobacter pylori

Vi sinh vật Tác dụng lâm sàng trên người

L rhamnosus GG

(ATCC 53103) Giảm tiêu chảy do kháng sinh ở trẻ em, điều trị và dự phòng rotavirus và tiêu chảy

cấp,…

L johnsonii LJ-1 Cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, tăng

cường miễn dịch, hỗ trợ điều trị H pylori

L casei Shirota Cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, tác

động tích cực đến ung thư bàng quang, ung thư cổ tử cung,…

S boulardii Dự phòng tiêu chảy do kháng sinh, viêm

ruột kết do C difficile,

Tác dụng lâm sàng của một số vi sinh vật probiotic

Đánh giá đặc tính của probiotic

Bám chặt tế bào biểu mô ruột Chịu được pH acid, dịch mật, dịch tụy

Kích thích hệ miễn dịch Cạnh tranh vị trí gắn mạnh hơn VK gây bệnh

Bảo vệ lớp màng nhày ruột

PROBIOTIC

ĐẠT TIÊU CHUẨN GRAS ( Generally Recognized as safe)

Đánh giá đặc tính sinh học của probiotic

Đặc tính sinh học của probiotic:

• Tồn tại và phát triển trong ống tiêu hóa

• Chịu được pH acid, dịch mật, dịch tụy

Khả năng thích ứng môi trường dịch mật của vi sinh vật

Propionibacterium freudenreichii SI41 không

Kích thích vi khuẩn có lợi phát triển

Ức chế vi khuẩn có hại

Đặc tính

cơ học

Gắn tế bào biểu mô ruột

Cạnh tranh vi khuẩn gây bệnh

Có tính kháng khuẩnKích thích đáp ứng miễn dịch

Bảo vệ hàng rào ruộtĐánh giá đặc tính cơ học của vi sinh vật probiotic

Khả năng bám dính của vi sinh vật probiotic:

In vitro, khả năng bám dính của vi sinh vật được nghiên

cứu trên tế bào Caco-2 hoặc HT-29

Tế bào ruột Nuôi trong RPMI 1640

Rửa bằng BPS

Probiotic Nuôi cấy

Khuếch tán trong RPMI

Rửa bằng BPS

Cố định MeOH Kính hiển vi

Các bước thí nghiệm nghiên cứu khả năng bám dính

của VSVKhả năng bám dính của vi sinh vật probiotic:

Cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh

Saccharomyces boulardii trong ống tiêu hóa

Cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh

S boulardii cạnh tranh với Clostridium difficile

Cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh

Vị trí tác động của S boulardii

Cạnh tranh với vi khuẩn gây bệnh

S boulardii tạo thành hàng rào bảo vệ niêm mạc ruột

Tạo hàng rào bảo vệ ruột

Khả năng chống lại các yếu tố gây bệnh

Probiotic có khả năng sản xuất chất kháng khuẩn

• Bacteriocin và các chất tương tự

• Kháng sinh

• Acid lactic, acid acetic

• H2O2

Plantaricin SIK-83 L plantarum

Một số chất kháng khuẩn phân lập từ Lactobacillus

Khả năng chống đột biến và các yếu tố gây ung thư

 Cơ chế chống ung thư của probiotic:

• Gắn kết và phân hủy các chất gây ung thư

• Sản xuất hợp chất kháng ung thư

• Điều hòa enzym tiền chất gây ung thư tại ruột

• Ức chế khối u theo cơ chế đáp ứng miễn dịch

 Cơ chế chống đột biến:

Liên kết với các tác nhân gây đột biến

Khả năng chống ung thư hay đột biến của probiotic

vẫn giới hạn trên thử nghiệm in vitro hay in vivo

Hệ thống bảo vệ của ruộtKích thích đáp ứng miễn dịch

Lactobacillus plantarum kích thích thành lập kháng thể

• Dùng phương pháp thống kê đánh giá sự khác biệt

về lượng kháng thể tại các thời điểm

Dinh dưỡng

Acid amin

Hydrat carbon Acid béo

Cân bằng hệ

VSV

Bổ sungTóm tắt vai trò của probiotic

Vai trò dinh dưỡng

Vai trò cân bằng hệ vi sinh vật

 Ngăn chặn vi khuẩn gây bệnh: Salmonella, Listeria, P

aeruginosa, E coli

 Điều trị tiêu chảy

(n=24) Yaourt (n=21)

Lượng phân lỏng (g)

Lượng ORS sử dụng (ml)

Tổng năng lượng cung cấp (kcal)

Tăng cân sau 5 ngày (%)*

1000111218501.2

85344514302.1

*: so với trọng lượng ban đầu

Nghiên cứu ở trẻ em từ 6-14 tuổi

Thông số Lactobacillus

(n=21)

Placebo(n=19)

8.5 5.8

5.6 2.0

-0.6 +1.0 5(31%)

14.4 6.8 3.8

10.5 7.0

5.8 4.0

-1.4 -0.9 12(75%)

Điều trị tiêu chảy: thí nghiệm

 Điều trị và ngăn ngừa táo bón

Uống

Giảm choles/tuần Giảm LDL

Giảm choles

Vai trò probiotic

Gia súc Thủy hải sản

Tóm tắt vai trò của probiotic

Các yêu cầu về công nghệ

Khi vi sinh vật đạt yêu cầu về tính an toàn và chức

năng, các yếu tố công nghệ cần xem xét để quyết định sản xuất làm probiotic:

1 Có đặc tính tốt về cảm quan

2 Đề kháng với thực khuẩn

3 Dễ sản xuất: tăng trưởng mạnh, dễ thu hoạch

4 Có khả năng sống sót trong suốt quá trình sản xuất

5 Ổn định trong quá trình sản xuất và bảo quản

6 Có thể đánh giá chất lượng khi trộn vào sản phẩm cuối cùng

Ly tâm thu sinh khối vi sinh vật

Rửa sinh khối bằng nước muối vô trùng

Bảo quản vi sinh vật dưới dạng nguyên liệu

PROBIOTIC

Sản xuất các sản phẩm lên men chứa probiotic

• Mẫu cấy probiotic thương mại được cung cấp sẵn,

dạng phổ biến DVS (direct vat set)

• DVS:

- Có hàm lượng vi sinh vật cao

- Ở dạng đông lạnh (~ 1010 cfu/g) hay đông khô (~

1011 cfu/g)

- Đóng gói trong bao bì có khả năng chống ánh sáng

và độ ẩm

Sản xuất các sản phẩm lên men chứa probiotic

• Phối hợp vi sinh vật probiotic và vi khuẩn khác thích

hợp với quá trình lên men  sản phẩm có đặc tính tốt

về cảm quan

VD: Sản xuất sản phẩm lên men từ sữa: phối hợp

chủng probiotic với S thermophilus và L