Prebiotic

Prebiotic

Prebiotic:Định nghĩa:Khái niệm prebiotic lần đầu tiên được Gibson GR, Roberfroid MB định nghĩa vào năm 1995. Kể từ đó, prebiotic đã thu hút sự chú ý của giới khoa học cũng như như các nhà công nghệ. Nhiều polysaccharide và oligosaccharide sử dụng trong thực phẩm ngộ nhận như prebiotic, tuy nhiên khái niệm prebiotic và công năng của nó chỉ mới được xác định rõ những năm gần đây. Prebiotic là các thành phần thực phẩm không tiêu hoá được, có tác dụng kích thích sự phát triển và hoạt động một số loài vi khuẩn có lợi cho sức khoẻ đồng thời ức chế một số loài vi khuẩn khác trong ruột kết (ruột già) góp phần tăng cường sức khoẻ.(a)Định nghĩa của prebiotic được Gibson và Roberfroid đưa ra khá giống định nghĩa chất xơ trong thực phẩm, chỉ có sự khác biệt duy nhất là prebiotic có khả năng kích thích sự phát triển của một số vi khuẩn có lợi cho sức khoẻ. Chủng vi khuẩn muốn chỉ định ở đây là Bifidobacteria do chúng có khả năng sử dụng một số oligosaccharide như fructooligosaccharides và inulin, transgalactosylated oligosaccharides, và oligosaccharides từ đậu nành. (e)Đến báo cáo gần đây nhất (2007) Gibson và Roberfroid khẳng định không phải bất cứ loại carbonhydrate nào cũng có thể xếp vào nhóm prebiotic mà chúng cần thoả mãn các yêu cầu sau: (a)+Chống chịu được môi trường acid của dạ dày, không bị phân giải bởi enzyme động vật và không bị hấp thu ở ruột.+Có khả năng lên men bởi các vi khuẩn đường ruột+Kích thích có chọn lọc sự phát triển và/hoặc hoạt tính của các vi khuẩn có lợi cho sức khoẻ.Prebiotic không nhất thết phải là các chất không bị tiêu hoá mà chỉ cần khi đến ruột kết chúng vẫn còn một lượng đủ lớn để làm cơ chất cho quá trình lên men ở đây.Cũng theo Gibson và Roberfroid hiện nay chỉ có hai chất đáp ứng được các yêu cầu đối với prebiotic: đó là inulin và trans-galactooligosaccharides (TOS). (a)Tính chất của prebiotic Prebiotic là những chất khó tiêu:Prebiotic khó tiêu là do cấu trúc hoá học của nó.(viết lại) Hai công trình nghiên cứu của Bach Knudsen và cộng sự (1995) và Ellegard (1997) đã chứng minh prebiotic vẫn giữ nguyên một lượng lớn (86 – 89%) khi đến ruột già. (d)Bảng: Khả năng tiêu hoá của một số prebiotic trên đường ruột người (d)Cơ chất Mô hình thí nghiệmLượng nạp vào Lượng còn lại Phần trăm còn lạiTác giả công bố, năm(g) (g) (%)InulinKỹ thuật mở thông ruột hồi7.07 6.1 86Bach Knudsen và Hessov, 199521.2 18.4 87Inulin nt 17.0 15.0 88Ellegard và cộng sự, 1997Oligofructose nt 15.5 13.8 89Oligofructose nt 20.1 6.0 89 Molis và cộng sự, 1996Một số kết quả nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra khả năng không bị tiêu hoá của prebiotic như: khi dung nạp prebiotic thì lượng đường trong máu không tăng (Hidaka, 1986; Rumessen, 1990). Prebiotic khó bị phân giải bởi dịch tiêu hoá từ dạ dày (Nilsson và cộng sự, 1988).Những kết quả trên cùng với hàng loạt nghiên cứu khác đã chứng tỏ prebiotic không bị tiêu hoá trong đường tiêu hoá của người. Prebiotic là nguồn dinh dưỡng của vi sinh vật có lợi trong đường ruột.Như vậy prebiotic sau đi qua gần hết ống tiêu hoá vẫn còn một lượng lớn. Khi đến ruột già prebiotic trở thành nguồn dinh dưỡng cho hệ vi sinh vật ở đây. Lúc này prebiotic được lên men. Các kết quả nghiên cứu đã chứng tỏ prebiotic được lên men bởi hệ vi sinh vật tại ruột kết. Đa số các vi sinh vật có khả năng sử dụng prebiotic là các vi khuẩn có lợi. (d)Sở dĩ các vi sinh vật này có khả năng sử dụng prebiotic là do chúng có thể tiết ra một số enzyme ngoại bào có khả năng phân giải các liên kết β-(2-1)glycosidic. Sản phẩm của quá trình lên men prebiotic là acid béo mạch ngắn, sinh khối vi sinh vật, CO2, H2. Tuy nhiên chỉ một chủng vi sinh vật thì chưa đủ để lên men tuyệt đối prebiotic mà cần sự phối hợp của nhiều chủng khác nhau. Ví dụ như các chủng Bacteroides có khả năng sử dụng carbohydrate có chỉ số polymer hoá (DP) cao, trong khi các chủng Bifidobacteria chỉ sử dụng được các loại carbohydrate với chỉ số DP thấp. Khả năng lên men của prebiotic còn phụ thuộc vào cấu trúc của nó. Prebiotic mạch thẳng thì dễ lên men hơn prebiotic mạch nhánh. Prebiotic có cấu trúc càng giống tự nhiên thì càng dễ tiêu thụ bởi các vi sinh vật đường ruột.Hình: Tỉ lệ phân tử lượng của acetate, propionate, và butyrate được sinh ra do quá trình lên men prebiotic bởi hệ vi sinh vật có trong phân người. (d)Trong một số nghiên cứu khác đã khẳng định prebiotic, đặc biệt là inulin có khả năng kích thích sự phát triển của Bifidobacteria. (d)Các khí gas sinh ra trong quá trình lên men prebiotic còn có tác dụng tăng nhu động ruột, làm nhuận tràng giảm táo bón. Tuy nhiên chúng cũng là nguyên nhân của việc hạn chế liều lượng prebiotic sử dụng, bởi quá nhiều prebiotic có trong thực đơn sẽ gây đầy hơi.Ngoài tác dụng đối với hệ vi sinh vật thuộc đường tiêu hoá, prebiotic còn có một số ưu điểm khác như không làm tăng cholesterol trong máu, tăng khả năng hấp thụ khoáng đặc biệt là Ca và Mg và chống lại một số bệnh ung thư do vi khuẩn đường ruột gây ra. Các loại prebioticInulin: C6nH10n+2O5n+1 Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/InulinHình: cấu trúc hoá học của inulinInulin là chất có vị ngọt tinh tế có thể dùng thay cho đường, bột và chất béo. Inulin đã được chứng minh có vai trò như prebiotic.Cấu trúc hoá học của inulin:Inulin là một polymer mạch thẳng được cấu tạo từ các đơn phân là fructose, các monomer này liên kết với nhau bằng liên kết β-(2-1) glycosidic, và mạch polymer thường tận cùng bằng gốc glucose. Inulin tận cùng bằng gốc glucose được gọi là alpha-D-glucopyranosyl-[beta-D-fructofuranosyl](n-1)-D-fructofuranosides (GpyFn). Inulin tận cùng không có gốc glucose được gọi là beta-D-fructopyranosyl-[D-fructofuranosyl](n-1)-D-fructofuranosides (FpyFn).Do được tạo thành bởi các liên kết β-glucosidic nên inulin không bị thuỷ phân bởi các enzyme có trong đường tiêu hoá mà chỉ bị thuỷ phân một phần bởi enzyme endoinulinase (EC 3.2.1.7) thành oligofructose. Nguồn sản xuất inulin:Inulin được chiết tách từ thực vật thuộc họ Composithae ví dụ như rau diếp xoăn. Inulin có nguồn gốc tự nhiên là những inulin không phân nhánh thường được tách chiết từ rễ. Loại inulin này có đơn phân là glucose, fructose, sucrose. Mức độ polymer hoá (DP) của inulin từ rau diếp xoăn từ 2 đến 60 với giá trị polymer hoá trung bình (DPav) là 12. Sở dĩ có chỉ số polymer hoá trung bình vì inulin có nguồn gốc thực vật thường là một hỗn hợp có mức độ polymer hoá khác nhau. Chỉ có 10% inulin từ rau diếp xoăn có chỉ số DP từ 2(F2) đến 5(GF4). (a) Từ inulin người ta sản xuất oligofrutose, loại oligofructose này có chỉ số DP từ 2 – 7 với DPav = 4, bao gồm oligosaccharide mạch thấp như 1-kestotriose, 1,1-kestotetraose, 1,1,1-kestopentaose cũng như inulobiose, inulotriose và inulotetraose. Loại oligofructose thường là hỗn hợp chứa cả GpyFn và FpyFn. Oligofructose cũng có thể tổng hợp nhở enzyme β-frructosidase (EC 3.2.1.7) thu nhận từ Aspergillus niger. Phản ứng tổng hợp này phỏng theo cơ chế tổng hợp oligossacharide trong thực vật với cơ chất là sucrose kết hợp với 1, 2 hay 3 phân tử fructose. Sản phẩm này có DP từ 2 đến 4 với DPav = 3.6 và tất cả sản phẩm đều là GpyFn. Oligofructose còn được gọi với một tên khác là fructooligosaccharide, chỉ những inulin oligomers với DPmax <10. (b)Oligofructose phối hợp với inulin cao phân tử tạo nên sản phẩm Synergy. Tuỳ theo các chỉ số DP, DPav, DPmax mà các sản phẩm Synergy có sự khác biệt ít nhiều. (a)Hình: Mối quan hệ giữa inulin, oligofructose và các dẫn xuất của chúng (b)Tác dụng của inulin:Cho đến ngày nay tác dụng của inulin đã được nghiên cứu khá nhiều và khá hoàn thiện. Vai trò lớn nhất của inulin là cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột (ở ruột già) trong đó chúng sẽ kích thích các vi sinh vật có lợi cho sức khoẻ như lactobacilli, bifidobacteria, fusobacteria và ức chế sự phát triển của một số vi sinh vật có hại như Escherichia coli, clostridia, veillonellae, candida. Cho đến nay cơ chế ảnh hưởng của inulin lên sự phát triển của các vi khuẩn có lợi vẫn chưa được làm rõ. Tuy nhiên người ta đã đưa ra phỏng đoán, các vi sinh vật này có khả năng tiết ra enzyme ngoại bào inulinase có khả năng phân giải inulin, sử dụng inulin như là một nguồn dinh dưỡng của chúng. (b)Inulin GpyFn(n = 2 ÷ 60, Dpav = 12)Oligofructose GpyFn và FpyFn(n = 2 ÷ 7, Dpav = 4)Inulin HP GpyFn(n = 10 ÷ 60, Dpav = 25)Synergy 1 GpyFn và FpyFn(n = 2 ÷ 7 và 10 ÷60)Phân táchTrộn lẫnSucroseβ-fructosidaseendoinulinase Gibson & Wang (1994) đã tiến hành nuôi các chủng vi khuẩn Bifidobacteria, Escherichia coli, Clostridium perfringens trên môi trường chứa inulin và các môi trường có nguồn cacbon khác. Kết quả cho thấy Bifidobacteria phát triển tốt trên môi trường chứa inulin, trong khi đó Escherichia coli, Clostridium perfringens hầu như không phát triển trên môi trường chứa inulin. Gibson và Wang đồng thời tiến hành nghiên cứu tác động của inulin lên hệ vi sinh vật từ phân người, kết quả đạt được cho thấy inulin là một tác nhân kích thích sự phát triển của chủng Bifidobacteria. Khi so sánh tác dụng của inulin, oligofructose và sucrose đối với Bifidobacteria thì oligofructose cho kết quả tốt nhất.Kaplan & Hutkins (2000) tiến hành sàng lọc 28 chủng vi khuẩn sinh acid lactic và Bifidobacteria dựa trên khả năng sử dụng inulin và oligosaccharide trên môi trường rắn MRS cho thấy 12 trên 16 chủng vi khuẩn sinh acid lactic và 7 trên 8 chủng vi khuẩn Bifidobacteria có khả năng dùng inulin và oligosaccharide. Đồng thời bằng kỹ thuật phân tích phân tử Sghir và cộng sự (1998) lại khẳng định một lần nữa vi khuẩn Bifidobacteria và vi khuẩn sinh acid lactic có thể sử dụng inulin và oligofructose. Và oligofructose có khả năng kích thích sự phát triển của những chủng vi khuẩn này.Từ những kết quả khả quan của thực nghiệm in vitro tác dụng của inulin tiếp tục được kiểm tra trên mô hình chuột và người. Phương pháp tiến hành là xác định lượng vi khuẩn có lợi ban đầu trong phân, sau đó cho các đối tượng thử nghiệm ăn các khẩu phần có inulin với hànm lượng khác nhau. Khảo sát sự thay đổi của các vi khuẩn có lợi sau khi đã ăn inulin. Kruse và cộng sự (1999) đã nghiên cứu ảnh hưởng của inulin trên 8 người khoẻ mạnh. Những đối tượng thử nghiệm này được cho ăn inulin với hàm lượng 15% trong khẩu phần ăn. Kết quả cho thấy số lượng vi khuẩn Bifidobacteria tăng rõ rệt trong khi lượng acid béo mạch ngắn (SCFA), lượng lipid trong máu và khí gas sinh ra hầu như không đổi. Gibson và cộng sự (1995) cũng tiến hành nghiên cứư khả năng kích thích Bifidobacteria của inulin và oligosaccharide. Kết quả cho thấy cả hai loại này đều có khả năng kích thích sự phát triển của Bifidobacteria, đồng thời lượng vi khuẩn Bacteroides, Clostridia và Fusobacteria giảm dưới tác dụng của oligofructose, lượng cầu khuẩn Gram dương giảm dưới tác dụng của inulin. Tổng số vi khuẩn hầu như không đổi và rất ít SCFA cũng như khí gas sinh ra.Tác dụng của inulin trên các đối tượng khác nhau với các liều dùng khác nhau cũng đã được khảo sát. Bouhnik và cộng sự (1999) đã tiến hành nghiên cứu liều lượng oligofructose lên sự phát triển của Bifidobacteria. Ông đã đưa ra kết luận với liều lượng 10g/ngày oligofructose cho kết quả tốt nhất mà không gây ra tác dụng phụ gì.Những kết quả trên đã chứng minh inulin hoàn toàn có khả năng tăng cường sự phát triển của các vi sinh vật có lợi trong đường ruột, từ đó giúp cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, giải quyết các bệnh đường ruột.Bên cạnh tác dụng giúp cân bằng hệ vi sinh vật đường ruột, inulin còn có tác dụng có lợi cho sức khoẻ khác như tăng cường sự hấp thụ khoáng chất, đặc biệt là Ca, Mg, giảm cholesterol trong máu … Với những ưu thế như vậy, inulin đã được đưa vào các sản phẩm sữa chức năng chữa bệnh đường ruột. Bảng: Tóm lược những kết quả đạt được trong nghiên cứu ảnh hưởng của inulin lên sự phát trỉên của bifidobacteria, khảo sát trên phân người. (a) A: liều lượng inulin sử dụng (g/ngày); N: absolute number: B: số lượng Bifidobacteria ban đầu tính bằng log10cfu/g phân người; C: số lượng Bifidobacteria tại thời điểm cao nhất tính bằng log10cfu/g phân người; Bảng: Một số nghiên cứư tác dụng của inulin trên vi khuẩn khác ngoài Bifidobacteria trên các đối tượng nghiên cứu khác nhau; (a)Liều dùngThời gian nghiên cứuSố đối tượng nghiên cứuĐộ tuổi Kết quả Tài liệug/ngày tuần người8 2 23 lớn tuổi Không ảnh hưởng Mitsuoka và cộng sự, 19878 5 6 trưởng thành Không ảnh hưởng Hidaka và cộng sự, 19914 2 10 trưởng thành Không báo cáo Williams và cộng sự, 19948 2 38 trưởng thành Clostridia giảm Rochat và cộng sự, 199415 2 8 trưởng thành Clostridia giảm Gibson và cộng sự, 199515 2 4 trưởng thành Bacteroides, Fusobacteria giảm Gibson và cộng sự, 199520 2 17 lớn tuổi Không ảnh hưởng Kleessen và cộng sự, 19975 -20 1 trưởng thành Không ảnh hưởng Bouhnik và cộng sự, 19998 5 8 trưởng thành Không báo cáo Menne và cộng sự, 20005 3 8 trưởng thành Không ảnh hưởng Rao và cộng sự, 20016.6 3 31 trưởng thành Clostridia giảm, Bacteroides tăng Tuohy và cộng sự, 20018 4 9 trưởng thành Không ảnh hưởng Tuohy và cộng sự, 20019 2 10 trưởng thành Không ảnh hưởng Harmse và cộng sự, 19998 3 19 lớn tuổi E. rectalis giảm Guigoz và cộng sự, 2002 Bảng: Tóm lược những kết quả đạt được trong nghiên cứu vai trò oligofructose. © [...]... xylose; Gal: galactose; Bên cạnh tác dụng của prebiotic với hệ vi sinh ở ruột già, prebiotic cịn có tác dụng đến hệ vi sinh vật ở ruột non (distal ileum). Tuy nhiên những phương pháp nghiên cứu hiện nay vẫn chưa cho phép nghiên cứu ảnh hưởng của prebiotic trên hệ vi sinh vật này. Liều lượng sử dụng prebiotic cũng được cân nhắc. Nghiên cứu cho thấy rằng liều lượng prebiotic khơng quyết định tác dụng của... trên, một số hợp chất khác hứa hẹn có vai trị như prebiotic như glucooligosaccharides, isomaltooligosaccharides, lactosucrose, polydextrose, oligosaccharides của đậu nành, và xylooligosaccharides. Tuy nhiên khả năng sử dụng chúng như prebiotic vẫn chưa được chứng minh. (a) Bảng: Thành phần một số hợp chất lưu hành trên thị trường được xem như là prebiotic Tên sản phẩm dry matter Ara Xyl Man Gal... sữa chức năng chữa bệnh đường ruột. (Một số loại prebiotic sử dụng trong sữa) TÀI LIỆU THAM KHẢO (A) Marcel Roberfroid. Prebiotics: The Concept Revisited. The Journal of Nutrition 2007; 137: 830 – 837. (b) Marcel B. Roberfroid. Introducing inulin-type fructans. British Journal of Nutrition 2005; 93: 13 – 25. © S. Kolida, K. Tuohy and G. R. Gibson. Prebiotic effects of inulin and oligofructose. British... George T Macfarlane, and Hans N Englyst. Prebiotic digestion and fermentation. Am J Clin Nutr 2001; 73: 415 – 420. (e) Jürgen Schrezenmeir and Michael de Vrese. Probiotics, prebiotics, and synbiotics— approaching a definition. Am J Clin Nutr 2001;73:361–364. (f)Glenn R. Gibson, Bodun Rabiu, Catherine E. Rycroft, and Robert A. Rastall. trans- Galactooligosaccharides as Prebiotics (g) G.T. Macfarlane, H.... metabolism and health-related effects of galacto-oligosaccharides and other prebiotics. Journal of Applied Microbiology 2008; 104: 305–344 Nguồn: http://en.wikipedia.org/wiki/Inulin Hình: cấu trúc hố học của inulin Inulin là chất có vị ngọt tinh tế có thể dùng thay cho đường, bột và chất béo. Inulin đã được chứng minh có vai trị như prebiotic. Cấu trúc hố học của inulin: Inulin là một polymer mạch thẳng... lactose. Lactose tinh sạch từ whey Transglycosyl hố β-galactosydase Khử màu Cơ đặc GOS GOS dạng syrup Sấy GOS dạng bột Trans-galactooligosaccharide (TOS): Trans-galactooligosaccharides (TOS) là một prebiotic thường được sử dụng trong các sản phẩm sữa, TOS cũng tồn tại một lượng rất thấp trong sữa người. Trong công nghiệp, TOS được tổng hợp từ lactose thông qua phản ứng transgalactosyl bằng enzyme . yêu cầu đối với prebiotic: đó là inulin và trans-galactooligosaccharides (TOS). (a)Tính chất của prebiotic Prebiotic là những chất khó tiêu :Prebiotic khó. thấp. Khả năng lên men của prebiotic còn phụ thuộc vào cấu trúc của nó. Prebiotic mạch thẳng thì dễ lên men hơn prebiotic mạch nhánh. Prebiotic có cấu trúc