Giáo trình probiotic và prebiotic phần 1

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM PGS.TS ĐỖ THỊ BÍCH THỦY GIÁO TRÌNH PROBIOTIC VÀ PREBIOTIC NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC HUẾ Huế, 2023 Biên mục xuất phẩm Thư viện Quốc gia Việt Nam Đỗ Thị Bích Thủy Giáo trình Probiotic Prebiotic / Đỗ Thị Bích Thủy - Huế : Đại học Huế, 2023 - 139 tr : minh họa ; 27 cm Thư mục cuối chương Chế phẩm vi sinh Probiotic Prebiotic Giáo trình 615.329 - dc2UH0304p-CIP Mã số sách: GT/292-2023 LỜI NÓI ĐẦU Các vi sinh vật có tiềm probiotic có mặt đời sống, thực phẩm hàng ngày Chúng đưa bổ sung vào thể thông qua đường ăn uống sản phẩm sữa chua, nem, tôm chua, dưa cải… Hiện nay, chế phẩm probiotic lợi cho người mà cịn ứng dụng nuôi trồng thủy sản, chăn nuôi gia súc xử lý mơi trường Các tính chất có tiềm probiotic lợi khuẩn gồm chống chịu điều kiện dày, kết dính với thành ruột, có khả ức chế vi khuẩn gây bệnh đường ruột, làm tăng hệ miễn dịch hoạt độ enzyme glycosidase Trong công nghệ thực phẩm, chủng probiotic sử dụng làm giống khởi động công nghệ lên men Bên cạnh tạo sản phẩm lên men chức năng, chủng probiotic cịn đóng vai trị tạo mùi, tạo vị dễ chịu kéo dài thời gian bảo quản Prebiotic thành phần thực phẩm có tác dụng kích thích có chọn lọc tăng sinh trưởng hoạt động hệ vi khuẩn đường ruột người Hầu hết prebiotic xác định carbohydrate khơng thể tiêu hóa, lên men có tác dụng kích thích phát triển probiotic đường ruột Việc sử dụng prebiotic probiotic có tác dụng bổ sung hiệp đồng với Vì vậy, thực phẩm có chứa probiotic thành phần prebiotic gọi synbiotic Nội dung Giáo trình Probiotic Prebiotic trang bị cho sinh viên kiến thức chuyên sâu khái niệm, số tính chất tiềm probiotic vi sinh vật, chế tác dụng probiotic prebiotic sức khỏe Phương pháp phân lập, định danh sàng lọc chủng có tiềm probiotic, kỹ thuật sản xuất bảo quản chế phẩm probiotic prebiotic thực phẩm chức có tiềm probiotic prebiotic (synbiotic) Nội dung giáo trình bao gồm chương: Chương Vi sinh vật có chức probiotic Chương Tuyển chọn bảo quản chế phẩm probiotic Chương Vai trò probiotic sức khỏe Chương Cơ chế tác dụng probiotic Chương Prebiotic Mặc dù nỗ lực cố gắng để hồn thiện nội dung giáo trình, nhiên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng tơi mong nhận góp ý quý đồng nghiệp bạn đọc để sách hoàn thiện lần tái sau Trân trọng! Tác giả PGS.TS Đỗ Thị Bích Thủy MỤC LỤC Trang LỜI NĨI ĐẦU Chương VI SINH VẬT CÓ CHỨC NĂNG PROBIOTIC 11 1.1 Định nghĩa probiotic 11 1.2 Tuyển chọn, định danh khảo sát số tính chất chủng Lactobacillus Bifidobacterium 12 1.2.1 Các nguồn phân lập tuyển chọn chủng có tiềm probiotic 13 1.2.2 Định danh, phân loại phân tích chủng vi khuẩn Bifidobacterium 14 1.2.3 Định danh, phân loại chủng Lactobacillus 21 1.2.4 Một số tính chất tiềm probiotic chủng Bifidobacterium Lactobacillus 25 1.2.5 Kết luận 30 1.3 Sự kết hợp probiotic thực phẩm 30 1.3.1 Lựa chọn kết hợp thực phẩm vi khuẩn probiotic 31 1.3.2 Trạng thái sinh lý probiotic 32 1.3.3 Nhiệt độ 33 1.3.4 pH 34 1.3.5 Hoạt độ nước 34 1.3.6 Oxy 35 1.3.7 Các thành phần gây bất lợi cho tồn probiotic thực phẩm 35 1.4 Sự an tồn vi sinh vật có chức probiotic 35 Chương TUYỂN CHỌN VÀ BẢO QUẢN CHẾ PHẨM PROBIOTIC 46 2.1 Phân lập vi sinh vật có chức probiotic 46 2.2 Tuyển chọn vi sinh vật có chức probiotic 48 2.2.1 Tiêu chí sản xuất (Tiêu chí chung) 48 2.2.2 Thời gian sống vận chuyển đường ruột (Tiêu chí chung) 48 2.2.3 Các tính chất sức khỏe (Tiêu chí cụ thể) 52 2.2.4 Tiêu chí an tồn 52 2.2.5 Định danh 54 2.3 Bảo quản vi sinh vật có chức probiotic 55 Chương VAI TRÒ CỦA PROBIOTIC ĐỐI VỚI SỨC KHỎE 63 3.1 Ảnh hưởng probiotic sức khỏe người 63 3.1.1 Chứng khó tiêu lactose 64 3.1.2 β-Galactosidase sản phẩm sữa lên men 65 3.1.3 Phòng ngừa điều trị nhiễm trùng miệng sâu 65 3.1.4 Phòng ngừa điều trị tiêu chảy 66 3.1.5 Điều trị hội chứng ruột kích thích (Irritable Bowel Syndrome, IBS) 67 3.1.6 Phịng ngừa điều trị bệnh viêm ruột (Inflammatory Bowel Diseases, IBD) 68 3.1.7 Điều trị nhiễm H pylori 68 3.1.8 Phòng ngừa nhiễm trùng sau phẫu thuật 68 3.1.9 Phòng ngừa điều trị nhiễm trùng đường hô hấp 69 3.1.10 Phòng ngừa điều trị bệnh dị ứng 69 3.1.11 Hiệu ứng chống khối u 70 3.1.12 Giảm cholesterol máu 70 3.1.13 Nâng cao đáp ứng vaccine 70 3.2 Ảnh hưởng probiotic sức khỏe vật nuôi 71 3.2.1 Sử dụng probiotic chăn nuôi gia cầm 72 3.2.2 Sử dụng probiotic chăn nuôi lợn 72 3.2.3 Sử dụng probiotic động vật nhai lại 73 3.2.4 Sử dụng probiotic thỏ 74 3.2.5 Sử dụng probiotic thú cưng 74 Chương CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA PROBIOTIC 80 4.1 Khả bám dính thành ruột 80 4.1.1 Sự kết dính vào tế bào biểu mơ đường tiêu hóa 80 4.1.2 Bám dính vào chất nhầy đường ruột 81 4.1.3 Sự tồn probiotic ruột người 82 4.1.4 So sánh kết in vitro in vivo 82 4.1.5 Thành phần có tác dụng gây khả bám dính 83 4.1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất bám dính probiotic 85 4.1.7 Tính chất bám dính ức chế probiotic khơng cịn sống 85 4.1.8 Ảnh hưởng độ tuổi bệnh đến bám dính 86 4.2 Khả ức chế vi sinh vật có hại đường ruột probiotic 87 4.2.1 Acid hữu 89 4.2.2 Hydrogen peroxide 89 4.2.3 CO2 89 4.2.4 Các hợp chất kháng khuẩn phân tử thấp 89 4.2.5 Các tác nhân kháng khuẩn khác 89 4.3 Khả tự kết dính probiotic 90 4.4 Khả sinh tổng hợp bacteriocin 90 4.5 Ảnh hưởng đến hệ miễn dịch probiotic 91 4.5.1 Hệ vi sinh vật đường ruột sơ sinh 91 4.5.2 Tầm quan trọng hệ vi sinh vật đường ruột phát triển miễn dịch 92 4.6 Sự thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột 92 4.7 Một số vi sinh vật có chức probiotic dùng thị trường 93 4.7.1 Lactobacillus acidophilus LA-5 93 4.7.2 Lactobacillus acidophilus NCDO 1748 94 4.7.3 Lactobacillus acidophilus NCFM 94 4.7.4 Lactobacillus paracasei ssp paracasei F19 95 4.7.5 Lactobacillus rhamnosus HN001 Bifidobacterium lactis HN019 95 4.7.6 Bifidobacterium animalis ssp lactis BB-12 96 4.7.7 Bifidobacterium longum BB536 97 4.7.8 Bifidobacterium longum strain BL46 BL2C- Probiotic dành cho người lớn người cao tuổi 97 Chương PREBIOTIC 108 5.1 Khái niệm prebiotic 108 5.2 Tóm tắt lịch sử phát triển prebiotic 109 5.3 Những ưu, nhược điểm việc sử dụng prebiotic 109 5.4 Các hợp chất có tính chất prebiotic 110 5.5 Sản xuất prebiotic 113 5.6 Cơ chế tác dụng prebiotic probiotic 119 5.5.7 Điều chỉnh sữa công thức phù hợp với hệ vi sinh vật đường ruột trẻ sơ sinh 120 5.7.1 Sữa mẹ 120 5.7.2 Sữa công thức trẻ em 120 5.8 Điều chỉnh sữa công thức phù hợp với hệ vi sinh vật đường ruột người lớn 122 5.8.1 Những ảnh hưởng cấp độ chi 122 5.8.2 Những ảnh hưởng cấp độ loài 122 5.8.3 Thay đổi sinh lý hệ vi sinh vật 123 5.9 Biến đổi hệ vi sinh vật đường ruột người cao tuổi 123 5.10 Ứng dụng ảnh hưởng đến sức khỏe prebiotic 123 5.10.1 Thuốc nhuận tràng 124 5.10.2 Bệnh não gan (Hepatic encephalopathy) 124 5.10.3 Phòng ngừa sơ cấp dị ứng trẻ sơ sinh 125 5.10.4 Cải thiện bệnh viêm ruột (Inflammatory bowel disease, IBD) 125 5.10.5 Phòng chống nhiễm trùng 126 5.10.6 Hấp thụ khống chất 127 5.10.7 Phịng chống ung thư đại trực tràng 127 5.10.8 Giảm nồng độ lipid huyết 128 5.10.9 Kiểm soát cân nặng cải thiện độ nhạy cảm với insulin 128 5.10.10 Tác dụng prebiotic bệnh tiểu đường 128 5.10.11 Tác dụng prebiotic bệnh viêm ruột hoại tử 129 5.10.12 Ảnh hưởng prebiotic rối loạn chuyển hóa 129 5.10.13 Ảnh hưởng đến sức khỏe sinh sản phụ nữ 130 5.1011 Thực phẩm chức dành cho động vật 130 5.11.12 Tính an toàn prebiotic 130 CHƯƠNG VI SINH VẬT CÓ CHỨC NĂNG PROBIOTIC 1.1 Định nghĩa probiotic Từ “probiotic” bắt nguồn từ Hy Lạp, theo tiếng Anh “for life” nghĩa “dành cho sống”, vi sinh vật sống thể động vật mang lại tác động có lợi cho thể vật chủ Trải qua nhiều năm mà hiểu biết mối quan hệ sức khỏe đường ruột sức khỏe nói chung ngày tăng, định nghĩa probiotic có thay đổi định Năm 1965, Lilly Stillwell định nghĩa probiotic “các yếu tố thúc đẩy tăng trưởng tạo vi sinh vật” Đến năm 1974, Parker định nghĩa probiotic có liên quan đến tương tác vi sinh vật với vật chủ Theo đó, probiotic sinh vật có tác dụng có lợi cho động vật cách ảnh hưởng đến hệ vi sinh đường ruột Salminen cộng (1998) định nghĩa probiotic loại thực phẩm bổ sung vi sinh vật có lợi ảnh hưởng đến sức khỏe vật chủ Đến năm 1999, Diplock cộng cho thực phẩm có chức probiotic chúng chứng minh cách thỏa đáng ảnh hưởng có lợi đến nhiều chức thể bên cạnh tác dụng dinh dưỡng, theo có liên quan đến việc cải thiện tình trạng sức khỏe tốt giảm nguy mắc bệnh Trong đó, theo Naidu cộng (1999), probiotic vi sinh vật có lợi ảnh hưởng đến sinh lý vật chủ cách điều chỉnh hệ thống miễn dịch niêm mạc cải thiện cân dinh dưỡng vi sinh vật đường ruột Năm 2000, Tannock nghiên cứu thấy việc tiêu thụ probiotic thời gian dài không liên quan đến thay đổi mạnh mẽ thành phần hệ vi sinh vật đường ruột Từ đó, ơng đề xuất định nghĩa probiotic tế bào vi sinh vật đường tiêu hóa có lợi sức khỏe người Schrezenmeir de Vrese (2001) định nghĩa probiotic chế phẩm có chứa vi sinh vật sống, xác định với số lượng đủ lớn, làm thay đổi hệ vi sinh (bằng cách cấy ghép khu trú) khoang vật chủ cách tạo tác dụng có lợi cho sức khỏe Theo Reidetal cộng (2003), probiotic vi sinh vật sống sử dụng với lượng vừa đủ mang lại lợi ích sức khỏe cho vật chủ Như vậy, điểm probiotic là: (1) Các vi sinh vật sống có mặt thể gây tác động có lợi cho vật chủ; (2) Cần đưa vào với lượng phù hợp để mang lại tác động mong muốn Các vi sinh vật có tính chất probiotic có mặt đời sống, thực phẩm hàng ngày, đưa bổ sung vào thể thông qua đường ăn uống sản phẩm ăn sống có chứa chúng sữa chua, nem, tôm chua, dưa cải Probiotic 10