Luận văn thạc sĩ Công nghệ thực phẩm: Nghiên cứu nâng cao khả năng sống của vi khuẩn Lactobacillus Acidophilus trong môi trường hệ tiêu hóa bằng phương pháp cố định trong tế bào nấm men Saccharomyces Ceravisiae

HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ NGUYÊN HẢN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO KHẢ NĂNG SỐNG CỦA VI KHUẨN LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS TRONG MÔI TRƯỜNG HỆ TIÊU HOÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỐ ĐỊNH TRONG TẾ BÀ

TỔNG QUAN

HỆ VI SINH VẬT TRONG ĐƯỜNG DẠ DÀY VÀ RUỘT NGƯỜI

Vi sinh vật trong hệ tiêu hóa người là một hệ sinh thái rất phức tạp với một sự đa dạng về chủng loại vi sinh vật Hệ tiêu hóa người hoàn toàn vô trùng khi mới sinh nhưng lại trở thành môi trường chứa vi sinh vật ngay lập tức sau khi sinh ra Chúng xâm nhập vào cơ thể trẻ sơ sinh thông qua người mẹ trong quá trình sinh sản [1]

Hệ vi sinh vật ở ruột gồm hai loại, vi khuẩn có lợi và vi khuẩn có hại Hai hệ vi khuẩn này cân bằng nhau, ở những người khỏe mạnh thì vi khuẩn có lợi chiếm ưu thế và ngược lại ở người đau ốm thì vi khuẩn có hại chiếm ưu thế [1]

Hệ tiêu hóa của người gồm dạ dày, ruột non và ruột già với khoảng 10 13 -10 14 tế bào vi khuẩn cần thiết cho việc phân giải và tiêu hoá thức ăn Dạ dày có dịch tiêu hóa có tính acid cao (khoảng pH=2.0 –3.5), nên nó được xem là một hàng rào hóa học đối với sự xâm nhập của các vi khuẩn lạ vào đường ruột Người ta thấy rằng số lượng vi khuẩn ở dạ dày rất thấp, mật độ cao nhất khoảng 10 4 tế bào/mL dịch dạ dày và thức ăn lưu lại tại đây trong khoảng 2.5 giờ Nhiều nghiên cứu cho thấy sự tồn tại của

Lactobacilli và Streptococci tại dạ dày Tuy nhiên, không tồn tại bất cứ hệ vi sinh vật nào nổi bật [1]

Ruột non gồm 2 phần chính là hồi tràng và tá tràng được nối với nhau thông qua hỗng tràng [1] Tá tràng là bộ phận nối tiếp với dạ dày nên cũng không có hệ vi sinh vật nào có khả năng phát triển mạnh do môi trường tại đây có pH khá thấp Sau khoảng 4h lưu ở dạ dày và tá tràng, thức ăn được trộn với mật, bicarbonate và enzyme tiêu hoá và được đưa xuống hồi tràng Từ tá tràng xuống hồi tràng pH bên trong trở nên ít acid hơn, do đó mật độ vi khuẩn tăng dần, có thể đạt từ 10 5 -10 7 tế bào/gram vật chất bên trong ruột Tại đây, thức ăn được giữ lại trong khoảng từ 6-8 giờ cho quá trình phân giải [2]

Vị trí của ruột già bắt đầu từ manh tràng (cecum), nơi nối với hồi tràng, gắn với kết tràng lên (ascending colon), kết tràng ngang (transverse colon), kết tràng xuống (descending colon), kết tràng xích ma (sigmoid colon) và trực tràng (rectum)

Trong kết tràng, các vi khuẩn hiện diện với số lượng lớn, chúng có thể sử dụng một số sản phẩm của quá trình tiêu hóa thức ăn để làm chất dinh dưỡng và tạo nên môi trường lên men đặc biệt Các vi khuẩn hiếu khí tùy nghi (như Escherichia coli) có thể hiện diện ở đây nhưng với số lượng thường nhỏ hơn các vi khuẩn khác, thường ít hơn 10 7 tế bào/gram khối lượng vật chất bên trong ruột Hoạt động của các loài vi khuẩn hiếu khí tùy nghi này tiêu thụ khí oxy và tạo nên một môi trường kị khí nghiêm ngặt cho ruột già Điều kiện này thuận lợi cho sự phát triển dồi dào của các vi khuẩn kị khí bắt buộc gồm: Clostridium và Bacteroides, khiến cho số lượng của chúng có thể lên đến 10 10 -10 11 tế bào/gram khối lượng vật chất bên trong ruột Tổng thời gian đi hết hệ tiêu hoá của cơ thể người của thức ăn từ 20-48 giờ tuỳ thuộc vào thể trạng của mỗi người [2] Tại đây, các vi khuẩn này có thể sản sinh ra một loạt các chất có thể ức chế và kiểm soát sự tăng trưởng của riêng mình, cũng như sự tăng trưởng của các loài khác Ví dụ, một số vi khuẩn có thể sinh ra các chất kháng khuẩn (bacteriocin) Một

Hình 1.1 Sự phân bố vi sinh vật trong đường tiêu hóa người [2] trong những sản phẩm tốt nhất của bacteriocin được biết đến là colicin, được sản xuất từ các chủng Escherichia coli Các acid béo chuỗi ngắn như acid acetic, propionic và butyric cũng có tác dụng ức chế sự tăng sinh của vi khuẩn [3]

Trong ruột người, các vi sinh vật hiện diện ở cả ruột non và ruột già, nhưng phần lớn tập trung ở cuối hồi tràng và kết tràng Người ta cho rằng có khoảng 50% giống vi khuẩn cư trú ở kết tràng, gồm vài trăm loài vi khuẩn khác nhau Bacteroides là vi khuẩn kị khí hình que, Gram âm và chiếm khoảng 30% tổng số hệ vi sinh vật Những nhóm vi khuẩn chiếm ưu thế khác gồm: Bifidobacteria, Lactobacilli, Eubacteria, Clostridia Ngoài ra, Enterococci và Coliforms cũng tồn tại ở đây nhưng với tỉ lệ thấp hơn [4]

Qua các nghiên cứu khoa học, người ta ước tính có hơn 400 loài vi khuẩn cư trú trong ruột người, nhưng chỉ 30-40 loài tạo thành 99% hệ vi sinh vật đường ruột Các nhân tố môi trường, những tác động sinh lý và chế độ ăn uống có thể chi phối sự phân bố hệ vi sinh vật ở ruột Trong đó, chế độ ăn uống là nhân tố chính điều hòa mật độ và tần số xuất hiện của các loài và các nhóm vi sinh vật định cư trong ruột [3]

Cấu trúc của đường dạ dày – ruột người và sự phân bố các vi sinh vật không gây bệnh chủ yếu được mô tả ở Hình 1.1

Gần đây, cùng với sự phát triển của các phương pháp tiếp cận mới trong nghiên cứu vi sinh vật, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng các phương pháp nuôi cấy vi sinh vật truyền thống đã bỏ sót một số lượng đáng kể các vi sinh vật trong hệ vi sinh vật đường ruột so với các phương pháp sinh học phân tử như: FISH hay dot-blot Sử dụng những kĩ thuật này, các nhà khoa học đã phát hiện được Bifidobacteria chiếm 10 9 -10 10 tế bào/gram trọng lượng khô của phân Trước đây, do những đánh giá không chính xác về tổng số lượng vi sinh vật được nuôi cấy, số lượng Bifidobacteria và Lactobacilli trong phân người trưởng thành đã được đánh giá lần lượt khoảng 10% và 2% tổng số vi sinh vật và gần đây được ước tính lại khoảng 3% và